擴(kuò)頻系統(tǒng)課程設(shè)計

PAGEPAGE12目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一．概述 1二整體設(shè)計思路以及系統(tǒng)框圖 2三基于systemview的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的仿真 31DSSS通信系統(tǒng)的發(fā)射端 32 DSSS通信系統(tǒng)的接收端 43 仿真結(jié)果 5四protel原理圖 71七階PN碼 72乘法器 73正選波產(chǎn)生器 84低通濾波器 8五總結(jié)與體會 9附錄 101 DSSS系統(tǒng)systemview整體框圖 102protel原理圖 11參考文獻(xiàn) 12一．概述直接序列擴(kuò)頻（DSSS），（Directseqcuencespreadspectrdm）是直接利用具有高碼率的擴(kuò)頻碼系列采用各種調(diào)制方式在發(fā)端與擴(kuò)展信號的頻譜，而在收端，用相同的擴(kuò)頻碼序去進(jìn)行解碼，把擴(kuò)展寬的擴(kuò)頻信號還原成原始的信息。直接序列擴(kuò)頻通信技術(shù)特點：1.抗干擾性強?？垢蓴_是擴(kuò)頻通信主要特性之一，比如信號擴(kuò)頻寬度為100倍，窄帶干擾基本上不起作用，而寬帶干擾的強度降低了100倍，如要保持原干擾強度，則需加大100倍總功率，這實質(zhì)上是難以實現(xiàn)的。因信號接收需要擴(kuò)頻編碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)處理才能得到，所以即使以同類型信號進(jìn)行干擾，在不知道信號的擴(kuò)頻碼的情況下，由于不同擴(kuò)頻編碼之間的不同的相關(guān)性，干擾也不起作用。2.隱蔽性好。因為信號在很寬的頻帶上被擴(kuò)展，單位帶寬上的功率很小，即信號功率譜密度很低，信號淹沒在白噪聲之中，別人難以發(fā)現(xiàn)信號的存在，加之不知擴(kuò)頻編碼，很難拾取有用信號，而極低的功率譜密度，也很少對于其他電訊設(shè)備構(gòu)成干擾。3.易于實現(xiàn)碼分多址（CDMA）。直擴(kuò)通信占用寬帶頻譜資源通信，改善了抗干擾能力，是否浪費了頻段？其實正相反，擴(kuò)頻通信提高了頻帶的利用率。正是由于直擴(kuò)通信要用擴(kuò)頻編碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制發(fā)送，而信號接收需要用相同的擴(kuò)頻編碼作相關(guān)解擴(kuò)才能得到，這就給頻率復(fù)用和多址通信提供了基礎(chǔ)。充分利用不同碼型的擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性，分配給不同用戶不同的擴(kuò)頻編碼，就可以區(qū)別不同的用戶的信號，眾多用戶，只要配對使用自己的擴(kuò)頻編碼，就可以互不干擾地同時使用同一頻率通信，從而實現(xiàn)了頻率復(fù)用，使擁擠的頻譜得到充分利用。發(fā)送者可用不同的擴(kuò)頻編碼，分別向不同的接收者發(fā)送數(shù)據(jù)；同樣，接收者用不同的擴(kuò)頻編碼，就可以收到不同的發(fā)送者送來的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了多址通信。4.抗多徑干擾。無線通信中抗多徑干擾一直是難以解決的問題，利用擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性，在接收端可以用相關(guān)技術(shù)從多徑信號中提取分離出最強的有用信號，也可把多個路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強，從而達(dá)到有效的抗多徑干擾。5.直擴(kuò)通信速率高。直擴(kuò)通信速率可達(dá)2M，8M，11M，無須申請頻率資源，建網(wǎng)簡單，網(wǎng)絡(luò)性能好。二整體設(shè)計思路以及系統(tǒng)框圖在直接序列擴(kuò)譜通信系統(tǒng)中，調(diào)制體制可以是任何一種數(shù)字相干調(diào)制。最常用的是BPSK、QPSK和MSK等。在直接序列系統(tǒng)中，通常進(jìn)行相移鍵控（PSK）調(diào)制。由于PSK信號可以等效為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波，因此直接序列系統(tǒng)常采用平衡調(diào)制方式。抑制載波的平衡調(diào)制不僅節(jié)約了發(fā)射功率與提高了發(fā)射機的工作效率，而且對提高擴(kuò)頻信號的抗偵破能力也有利。因此本次課程設(shè)計中采用BPSK調(diào)制的一個DSSS通信系統(tǒng)。圖1（a）是發(fā)送設(shè)備的原理方框圖。圖1（b）是接收設(shè)備的原理方框圖。在發(fā)射端，要傳送的信息先轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)或符號與偽隨機碼（PN碼）進(jìn)行模2加運算后形成復(fù)合碼，再用復(fù)合碼直接調(diào)制載波。通常為提高發(fā)射機的工作效率和發(fā)射效率。擴(kuò)頻系統(tǒng)中一般采用平衡調(diào)制器。抑制載波的平衡調(diào)制對提高擴(kuò)頻信號的抗偵破力也十分有利。在接收端，用與發(fā)射機完全同步的PN碼對接收信號進(jìn)行解擴(kuò)后經(jīng)解調(diào)器還原原始數(shù)據(jù)。（b）接收機（b）接收機模2加法器PN碼產(chǎn)生器功率放大器載波發(fā)生器時鐘數(shù)據(jù)調(diào)制器（a）發(fā)射機混頻器調(diào)制器解調(diào)器數(shù)據(jù)輸出本振中放時鐘PN碼發(fā)生器同步圖圖2.1DSSS通信系統(tǒng)原理方框圖三基于systemview的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的仿真1DSSS通信系統(tǒng)的發(fā)射端數(shù)據(jù)信號源采用了一個較低的頻率的隨機序列，擴(kuò)頻用的PN碼采用了7階的PN碼。通過乘法器直接用PN碼調(diào)制數(shù)據(jù)信號，信息信號與偽隨機碼波形相乘后，去直接控制載波信號的某個參量，來擴(kuò)展傳輸信號的帶寬。用于頻譜擴(kuò)展的偽隨機序列稱為擴(kuò)頻碼序列。合成后的擴(kuò)頻信號直接用更好的載波調(diào)制發(fā)射，省去了常規(guī)的平衡調(diào)制等步驟。圖3.1DSSS系統(tǒng)的發(fā)送端DSSS通信系統(tǒng)的接收端在接收端，為了觀察系統(tǒng)的干擾性能，使用了一個掃頻脈沖信號源，作為干擾源。通過本地載波解調(diào)后的復(fù)合信號直接與原擴(kuò)頻PN碼相乘后解擴(kuò)，因為是使用原PN碼，可以看做是收發(fā)兩端是完全同步的。之后通過低通濾波器預(yù)處理，再通過抽樣判決，設(shè)置抽樣門限達(dá)到整形的作用，則準(zhǔn)確的恢復(fù)了原始波形。圖3.2DSSS系統(tǒng)的接收端仿真結(jié)果圖1.原PN碼隨機序列圖2.7階PN碼序列圖3.擴(kuò)頻之后的波形圖4.調(diào)制之后的波形圖5.調(diào)制載波波形圖6.加入干擾源之后的波形圖7.解調(diào)時用的載波圖8.通過濾波器預(yù)處理之后的波形圖9.抽樣判決整形之后復(fù)原的PN序列四protel原理圖1七階PN碼m序列是有帶型反饋移位寄存器產(chǎn)生的周期最長的一種序列。線性反饋移位寄存器由若干個串接的存儲器所組成。在時鐘信號的控制下，存儲器的存儲信號由上一級向下一級傳遞。如果讓某些寄存器的輸出反饋回來進(jìn)行運算，運算結(jié)果作為第一級寄存器的輸入，則可以得到一個移位寄存器序列。N階移位寄存器的反饋函數(shù)：特征多項式：則七階PN碼為：圖4.1七階PN碼產(chǎn)生器2乘法器圖4.2MC1496乘法器3正選波產(chǎn)生器圖4.3正選波產(chǎn)生器4低通濾波器圖4.4低通濾波器五總結(jié)與體會通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。我覺得做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。認(rèn)識來源于實踐，實踐是認(rèn)識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在做systemview仿真時，按照資料的一步步來，但是最后卻沒有得出想要的結(jié)果，慢慢的自己一點點找資料分析問題，發(fā)現(xiàn)原來是由于參數(shù)沒有設(shè)置好導(dǎo)致的。然后根據(jù)出來的波形改變下參數(shù)，在得出復(fù)原波形的時候，內(nèi)心真的很高興。在畫protel時也遇到很多問題因為很久沒有用過了，很多元器件不記得了，只好上網(wǎng)去查找教程慢慢的找，雖然花了很多時間但是覺得很值得。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。經(jīng)過兩個星期的實習(xí)，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。同時我認(rèn)為我們的工作是一個團(tuán)隊的工作，團(tuán)隊需要個人，個人也離不開團(tuán)隊，必須發(fā)揚團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項工作的失敗。實習(xí)中只有一個人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個人都