matalb的直接序列扩频通信系统仿真
摘 要直接序列扩频通信，使用高速率的PN码序列与原信码进行模二相加，将得到的混合序列进行相位调制，从而获得需要的直扩序列信号。它具有低截获率、抗干扰能力强、容易实现多址通信的优点。因此在抗干扰通信领域受到亲睐，被广泛应用到抗干扰通信以及民用移动通信中。本文首先对扩频通信的相关知识进行阐述，介绍扩频通信系统的理论基础、主要性能指标、扩频实现方式和扩频通信的主要特征。然后介绍了直接序列扩频通信系统的详细设计与实现方法，作为实现MATLAB仿真的理论指导。MATLAB仿真部分，主要将系统分为六个模块，分别是信号发生器、PN码发生器、扩频调制模块、信道模块、解扩解调模块、判决模块。通过设置观察点，观察任务需要的信号波形，总结得出所需结论。
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1. 1课题背景与意义 1
1. 2本课题研究内容 2
第二章 扩频通信系统 4
2. 1扩频理论基础 4
2．2 扩频通信的性能指标 6
2.2.1处理增益 6
2.2.2干扰容限 6
2. 3 扩频的实现方式 7
2.4扩频通信的特征 8
2.4.1抗干扰性能与准确性 8
2.4.2高频谱利用率 10
2.4.3抗多径效应 10
2.4.4码分多址的应用 10
第三章 直序扩频通信系统的设计 12
3.1直序扩频的通信原理 12
3.2直序扩频通信系统框图 13
3.3 直序扩频信号的产生 14
3.3.1伪随机序列的产生 14
3.3.2直扩信号的调制解调 15
3.4直序扩频通信系统的性能 16
第四章 直接扩频序列通信系统的MATLAB仿真 18
4.1仿真系统框图 19
4.2序列发生器模块 19
4.3信号调制模块 20
4.3.1 BPSK键控调制 20
4.3.2扩频调制 21
4. 4信道模型 22
4.5解调解扩模块
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
23
4.5.1扩频信号的解扩 23
4.5.2扩频调制信号的解调 24
4.6判决输出模块（检波模块） 24
4.7仿真结果分析 25
4.7.1误码率 25
4.7.2信噪比 26
4.7.3结果分析 26
第五章 总结与展望 28
参考文献 29
致谢 31
【附录】 32
英文文献 32
中文文献 32
MATLAB仿真程序代码主要部分 42
第一章 绪论
1课题背景与意义
当今社会，信息技术日新月异，高新通信技术层出不穷，人类社会生产生活与通信领域的合作一天比一天紧密，越来越依赖于通信技术的发展[1]。移动通信，作为人类活动的一项重要基础网络得到极大的重视和发展，如何进行更加快速、安全、准确的信息传输成为当今通信工作者们共同面对的课题和挑战。频谱扩展技术，占用了远远超过传输信息所需要的本身带宽，在耗费大量宝贵的带宽资源的情况下仍然能够得到重视，正是因为其具有很强的抗干扰、抗衰落、抗多径效应的性能，兼具频谱利用率高，易于实现多址通信的优势。扩频通信系统现在已被广泛的应用到军事领域、生产领域、民用通信领域，推动了移动通信事业产业的迅速发展。
扩频通信（Spread Spectrum Communication），就是将信号的频谱扩展开来的一种通信方式，它与光纤通信、卫星通信一起被人们定义为信息时代的三大高新型技术通信[1]。
在扩频通信系统中，准备发送出去的信息会先被伪随机序列码调制，得到的调制信号在实现频谱扩展后进行传输；接收端使用相同的伪随机序列码进行解调，经过滤波、判决后得到接收端信号。
与传统的窄带通信不同，这种传输经过频谱扩展，被称为宽带传输。原信号经过宽带传输，在接收端又被还原为窄带信号。
在扩频技术中，一个关键概念就是伪随机序列。伪随机序列是一种可以在通信过程产生之前就事先确定好，并且根据需要可以重复地产生和复制的一种码元序列；一方面它又具有某种随机序列的随机特性（统计特性）[6]。在直接序列扩频系统中，伪随机序列在发送端起到扩展传输信息的左右，同一个伪随机序列又将在接收端将被扩展的传输信息压缩。在传输中，伪随机序列能够扩散干扰信号，这是扩频通信抗干扰能力的关键。可以说，伪随机序列的好坏，直接影响了整个扩频通信系统性能的好坏，伪随机序列在直扩系统中至关重要。
扩频传输信号的接收主要依靠两个步骤，解扩和解调。必须先解扩再解调。解扩是用与扩频时相同步的伪随机序列对接收信号进行处理获得处理增益，提高接收信号的信噪比。如果不先行进过解扩，接收信号信噪比较低，无法使用一般的解调方法实现解调。
由于以上技术的实现和应用，使得扩频通信能够实现下列与窄带通信相比体现出的优势：
具有强抗干扰能力。扩频系统的抗干扰能力取决于处理增益，处理增益越高，抗干扰能力越强[15]。
具有低截获率的优点。经过扩频的信号具有较低的功率谱密度，使信号很容易隐蔽在噪声当中，不容易被窃听。
可以实现码分多址。
较强的抗衰落能力。直序扩频信号具有频谱宽的优势，能够忽视一小部分产生的衰落对整个信号的影响，抗频率选择性好。
抗多径干扰能力好。由于伪随机序列的相关特性，可以消除多径效应对信号产生的影响。
高精度测量定位。
由于扩频通信具有上述强大优势，自上世纪50年代开始，美国军方就开始着手研究并将其用于军事通信，被广泛用于电子对抗、导航和测量等军事领域。到了上个世纪80年代，由于军事斗争逐步平息转向政治斗争，军用技术也开始大量转为民用，扩频通信也随之进入了民用通信领域。经过多年的发展到现在，扩频通信已广泛应用到蜂窝移动通信、卫星通信和个人通信的各个领域，并在移动电话，移动宽带等系统中大放异彩。
作为当代通信工程专业大学生，对扩频通信系统有一定程度的学习和了解十分重要，通过对直接序列扩频通信系统进行简单的仿真操作，学习怎么样构建仿真，并通过已经构建的扩频通信系统仿真来分析直扩通信系统，无论对于大学期间学习知识能力的自我总结，还是对将来踏入社会，成为一个通信行业的从业者，加入到到通信技术的研究和发展事业来说，都是具有非常现实的紧迫性和必要性的。
2本课题研究内容
MATLAB是国际公认的优秀科技应用软件[3]，它其中包含有通信系统工具箱，可以实现对通信系统的设计及系统性能的测试[4]。它其中的SIMULINK动态仿真集成环境，还可以实现对通信系统的建模和仿真。
扩频通信技术因为其相对特殊的调制解调模式，在实际的运用中具备了非常好的抗干扰性能以及码分多址（CDMA）组网能力，最早在军方的通信中得到了广泛应用[10]。国际间的军事斗争平缓后，经过民间科技企业的发展在GSM, Home RF、Bluetooth等移动通信领域中得到了较为广泛的应用[6]。作为扩频技术的核心——扩频序列，该序列的优劣性对参与构成的扩频通信系统的最终性能有着决定性的影响[10]。
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1. 1课题背景与意义 1
1. 2本课题研究内容 2
第二章 扩频通信系统 4
2. 1扩频理论基础 4
2．2 扩频通信的性能指标 6
2.2.1处理增益 6
2.2.2干扰容限 6
2. 3 扩频的实现方式 7
2.4扩频通信的特征 8
2.4.1抗干扰性能与准确性 8
2.4.2高频谱利用率 10
2.4.3抗多径效应 10
2.4.4码分多址的应用 10
第三章 直序扩频通信系统的设计 12
3.1直序扩频的通信原理 12
3.2直序扩频通信系统框图 13
3.3 直序扩频信号的产生 14
3.3.1伪随机序列的产生 14
3.3.2直扩信号的调制解调 15
3.4直序扩频通信系统的性能 16
第四章 直接扩频序列通信系统的MATLAB仿真 18
4.1仿真系统框图 19
4.2序列发生器模块 19
4.3信号调制模块 20
4.3.1 BPSK键控调制 20
4.3.2扩频调制 21
4. 4信道模型 22
4.5解调解扩模块
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
23
4.5.1扩频信号的解扩 23
4.5.2扩频调制信号的解调 24
4.6判决输出模块（检波模块） 24
4.7仿真结果分析 25
4.7.1误码率 25
4.7.2信噪比 26
4.7.3结果分析 26
第五章 总结与展望 28
参考文献 29
致谢 31
【附录】 32
英文文献 32
中文文献 32
MATLAB仿真程序代码主要部分 42
第一章 绪论
1课题背景与意义
当今社会，信息技术日新月异，高新通信技术层出不穷，人类社会生产生活与通信领域的合作一天比一天紧密，越来越依赖于通信技术的发展[1]。移动通信，作为人类活动的一项重要基础网络得到极大的重视和发展，如何进行更加快速、安全、准确的信息传输成为当今通信工作者们共同面对的课题和挑战。频谱扩展技术，占用了远远超过传输信息所需要的本身带宽，在耗费大量宝贵的带宽资源的情况下仍然能够得到重视，正是因为其具有很强的抗干扰、抗衰落、抗多径效应的性能，兼具频谱利用率高，易于实现多址通信的优势。扩频通信系统现在已被广泛的应用到军事领域、生产领域、民用通信领域，推动了移动通信事业产业的迅速发展。
扩频通信（Spread Spectrum Communication），就是将信号的频谱扩展开来的一种通信方式，它与光纤通信、卫星通信一起被人们定义为信息时代的三大高新型技术通信[1]。
在扩频通信系统中，准备发送出去的信息会先被伪随机序列码调制，得到的调制信号在实现频谱扩展后进行传输；接收端使用相同的伪随机序列码进行解调，经过滤波、判决后得到接收端信号。
与传统的窄带通信不同，这种传输经过频谱扩展，被称为宽带传输。原信号经过宽带传输，在接收端又被还原为窄带信号。
在扩频技术中，一个关键概念就是伪随机序列。伪随机序列是一种可以在通信过程产生之前就事先确定好，并且根据需要可以重复地产生和复制的一种码元序列；一方面它又具有某种随机序列的随机特性（统计特性）[6]。在直接序列扩频系统中，伪随机序列在发送端起到扩展传输信息的左右，同一个伪随机序列又将在接收端将被扩展的传输信息压缩。在传输中，伪随机序列能够扩散干扰信号，这是扩频通信抗干扰能力的关键。可以说，伪随机序列的好坏，直接影响了整个扩频通信系统性能的好坏，伪随机序列在直扩系统中至关重要。
扩频传输信号的接收主要依靠两个步骤，解扩和解调。必须先解扩再解调。解扩是用与扩频时相同步的伪随机序列对接收信号进行处理获得处理增益，提高接收信号的信噪比。如果不先行进过解扩，接收信号信噪比较低，无法使用一般的解调方法实现解调。
由于以上技术的实现和应用，使得扩频通信能够实现下列与窄带通信相比体现出的优势：
具有强抗干扰能力。扩频系统的抗干扰能力取决于处理增益，处理增益越高，抗干扰能力越强[15]。
具有低截获率的优点。经过扩频的信号具有较低的功率谱密度，使信号很容易隐蔽在噪声当中，不容易被窃听。
可以实现码分多址。
较强的抗衰落能力。直序扩频信号具有频谱宽的优势，能够忽视一小部分产生的衰落对整个信号的影响，抗频率选择性好。
抗多径干扰能力好。由于伪随机序列的相关特性，可以消除多径效应对信号产生的影响。
高精度测量定位。
由于扩频通信具有上述强大优势，自上世纪50年代开始，美国军方就开始着手研究并将其用于军事通信，被广泛用于电子对抗、导航和测量等军事领域。到了上个世纪80年代，由于军事斗争逐步平息转向政治斗争，军用技术也开始大量转为民用，扩频通信也随之进入了民用通信领域。经过多年的发展到现在，扩频通信已广泛应用到蜂窝移动通信、卫星通信和个人通信的各个领域，并在移动电话，移动宽带等系统中大放异彩。
作为当代通信工程专业大学生，对扩频通信系统有一定程度的学习和了解十分重要，通过对直接序列扩频通信系统进行简单的仿真操作，学习怎么样构建仿真，并通过已经构建的扩频通信系统仿真来分析直扩通信系统，无论对于大学期间学习知识能力的自我总结，还是对将来踏入社会，成为一个通信行业的从业者，加入到到通信技术的研究和发展事业来说，都是具有非常现实的紧迫性和必要性的。
2本课题研究内容
MATLAB是国际公认的优秀科技应用软件[3]，它其中包含有通信系统工具箱，可以实现对通信系统的设计及系统性能的测试[4]。它其中的SIMULINK动态仿真集成环境，还可以实现对通信系统的建模和仿真。
扩频通信技术因为其相对特殊的调制解调模式，在实际的运用中具备了非常好的抗干扰性能以及码分多址（CDMA）组网能力，最早在军方的通信中得到了广泛应用[10]。国际间的军事斗争平缓后，经过民间科技企业的发展在GSM, Home RF、Bluetooth等移动通信领域中得到了较为广泛的应用[6]。作为扩频技术的核心——扩频序列，该序列的优劣性对参与构成的扩频通信系统的最终性能有着决定性的影响[10]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1061.html
