1、<p>　　擴(kuò)頻通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法的研究和設(shè)計(jì)</p><p>　　——DS直接序列擴(kuò)頻</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引言 3</p><p>　　1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)

2、 6</p><p>　　1.1擴(kuò)展頻譜通信的定義 6</p><p>　　1.2擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ) 6</p><p>　　1.3擴(kuò)頻通信的主要性能指標(biāo) 8</p>&

3、lt;p>　　1.4擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn) 10</p><p>　　1.5頻譜擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)和直接序列擴(kuò)頻 13</p><p>　　1.6擴(kuò)頻系統(tǒng)需要滿足以下幾個(gè)條件 17</p><p>　　1.7擴(kuò)頻通信特征

4、 17</p><p>　　2直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 18</p><p>　　2.1直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng)框圖 18</p><p>　　2.2直接序列擴(kuò)頻信號的產(chǎn)生原理

5、 18</p><p>　　2.3直接序列擴(kuò)頻原理 20</p><p>　　2.4直接序列擴(kuò)頻信號的實(shí)現(xiàn)方法 21</p><p>　　3用編程來實(shí)現(xiàn)直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng)

6、 23</p><p>　　3.1直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)與PSK調(diào)制 23</p><p>　　3.2信號解調(diào) 24</p><p>　　3.3差錯(cuò)概率 26</p><p>　　4實(shí)驗(yàn)

7、 28</p><p>　　4.1 Monte Carlo仿真 28</p><p>　　4.2 SIMULINK仿真 30</

8、p><p>　　結(jié)論 36</p><p>　　致謝 37</p><p>　　參考文獻(xiàn) 38</p><p>　　附錄1直擴(kuò)程序M-文件

9、 40</p><p>　　附錄2直擴(kuò)-SIMULINK動態(tài)仿真?？驁D43</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　擴(kuò)頻通信技術(shù)(簡稱擴(kuò)頻通信)是一種新興的高科技通信技術(shù)，具有大容量、抗干擾、低截獲功率等特點(diǎn)以及可實(shí)現(xiàn)碼分多址(CDMA)等優(yōu)點(diǎn)，在軍事和民用通信系統(tǒng)中都得到了廣泛的應(yīng)用，并成為下一代移

10、動通信的技術(shù)基礎(chǔ)。在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，直序擴(kuò)頻的應(yīng)用最為廣泛。首先介紹擴(kuò)頻通信的基本原理及組成，重點(diǎn)論述了直序擴(kuò)頻通信在通信系統(tǒng)中的使用。</p><p>　　MATLAB因具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算、算法推導(dǎo)、建模仿真和圖形繪制等功能而廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，本文利用MATLAB的M語言進(jìn)行編程、仿真，從而對CDMA無線通信系統(tǒng)的性能進(jìn)行了分析。</p><p>　　在此基礎(chǔ)上，通過實(shí)例介紹了建立系統(tǒng)仿

11、真模型的方法。利用MATLAB軟件對CDMA無線通信系統(tǒng)的性能進(jìn)行了分析?？梢娎肕ATLAB/SIMULINK進(jìn)行系統(tǒng)仿真簡單、方便、形象、具體，是系統(tǒng)仿真較好軟件之一。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞： </b></p><p>　　直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng)； PN序列產(chǎn)生器；誤碼率； 仿真；MATLAB； 干擾</p><p><b&g

12、t;　　Abstract</b></p><p>　　Spread spectrum communication is a sort of new high-tech communication technique, it has a number of internal advantages, such as large capacity, interference immunity, low pr

13、obability of intercept, code division multiple access(CDMA)etc ,which make it get broad applications in civilian as well as military environments ,and become the technical groundwork of next generation mobile communicati

14、ons, Direct sequencing spread-spectrum was widely used. This paper introduces fundamental and constitutes</p><p>　　MATLAB has been using in a variety of fields as its powerful and universal functions on math

15、ematics calculation, algorithm interference , modeling and simulation, graphic structure, etc, we are making use of MATLAB’s M language to design program and to make simulation on error rate performance and then to analy

16、ze the performance on CDMA wireless communication system .</p><p>　　On this basis, the method to build system simulation model is introduced with a simple example. Meanwhile a spreading-spectrum communicatio

17、n system is built to simulate it and prove its validity. Obviously, to simulate with MATLAB/SIMULINK is simple, convenient, visualized, special, which is one of the best simulation software.</p><p>　　Key wor

18、ds: </p><p>　　Direct sequence spread spectrum(DSSS); PN generator; Code error rate; SIMULINK; MATLAB; interference</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　人類社會進(jìn)入到了信息社會，通信現(xiàn)代化是人

19、類社會進(jìn)入信息時(shí)代的重要標(biāo)志。怎樣在惡劣的環(huán)境條件下保證通信有效地、準(zhǔn)確地、迅速地進(jìn)行，是當(dāng)今通信工作者所面臨的一大課題。擴(kuò)展頻譜通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的一種新興的通信方式，其較強(qiáng)的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能以及頻譜利用率高、多址通信等諸多優(yōu)點(diǎn)越來越多的為人們所認(rèn)識，并被廣泛的應(yīng)用于軍事通信和民用通信的各個(gè)領(lǐng)域，從而推動了通信事業(yè)的迅速發(fā)展。</p><p>　　擴(kuò)頻通信，即(Spread Spectrum Com

20、munication)擴(kuò)展頻譜通信，它與光纖通信、衛(wèi)星通信，一同被譽(yù)為進(jìn)入信息時(shí)代的三大高技術(shù)通信傳輸方式。</p><p>　　擴(kuò)頻通信是將待傳送的信息數(shù)據(jù)被偽隨機(jī)編碼(擴(kuò)頻序列：Spread Sequence)調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再傳輸；接收端則采用相同的編碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。　</p><p>　　這種通信方式與常規(guī)的窄道通信方式是有區(qū)別的： </p>

21、<p>　　首先，信息在頻譜擴(kuò)展后形成寬帶傳輸；其次，相關(guān)處理后恢復(fù)成窄帶信息數(shù)據(jù)。</p><p>　　在擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)中，偽隨機(jī)序列起著很重要的作用。在直擴(kuò)系統(tǒng)中，用偽隨機(jī)序列將傳輸信息擴(kuò)展，在接收時(shí)又用它將信號壓縮，并使干擾信號功率擴(kuò)散，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；偽隨機(jī)序列性能的好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)性能的好壞，是一個(gè)至關(guān)重要的問題。</p><p>　　擴(kuò)頻信號的接收一般

22、分為兩步進(jìn)行，即解擴(kuò)與解調(diào)，這是關(guān)系到系統(tǒng)性能優(yōu)劣的關(guān)鍵。解擴(kuò)是在偽隨機(jī)碼同步的情況下，通過對接收信號的相關(guān)處理從而獲得處理增益，提高解跳器輸入端的信噪比，使系統(tǒng)的誤碼性能得以改善。</p><p>　　解擴(kuò)與解調(diào)的順序一般是不能顛倒的，通常是先進(jìn)行解擴(kuò)后再進(jìn)行解調(diào)，這是因?yàn)樵谖唇鈹U(kuò)之前的信噪比是很低的，一般的解調(diào)方法很難實(shí)現(xiàn)?！?lt;/p><p>　　正是由于這些技術(shù)的應(yīng)用，使擴(kuò)頻通信有如

23、下的優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　?、倬哂休^強(qiáng)的抗干擾能力。這種能力的大小與處理增益成正比。</p><p>　　②具有很強(qiáng)的隱蔽性和抗竊聽的能力。擴(kuò)頻信號的譜密度很低，可使信號淹沒在噪聲之中。</p><p>　?、劬哂羞x址能力，可實(shí)現(xiàn)碼分多址。擴(kuò)頻系統(tǒng)本來就是一種碼分多址通信系統(tǒng)。</p><p>　?、芸顾ヂ?，特別是抗頻率選擇性好。直序信

24、號的頻譜很寬，一小部分衰落對整個(gè)信號的影響不大。</p><p>　?、菘苟鄰礁蓴_。利用偽隨機(jī)碼的相關(guān)特性，只要多徑時(shí)延超過偽隨機(jī)碼的一個(gè)切譜，通過相關(guān)處理后可消除這種干擾影響。</p><p>　　⑥高精度測量等。利用直擴(kuò)系統(tǒng)偽隨機(jī)碼的相關(guān)特性，可完成精度很高的測距和定位。</p><p>　　正是由于擴(kuò)頻通信技術(shù)具有上述優(yōu)點(diǎn)，自50年代中期美國軍方便開始研究，一

25、直為軍事通信所獨(dú)占，廣泛應(yīng)用于軍事通信、電子對抗以及導(dǎo)航、測量等各個(gè)領(lǐng)域。直到80年代初才被應(yīng)用于民用通信領(lǐng)域。為了滿足日益增長的民用通信容量的需求和有效地利用頻譜資源，各國都紛紛提出在數(shù)字峰窩移動通信、衛(wèi)星移動通信和未來的個(gè)人通信中采用擴(kuò)頻技術(shù)，擴(kuò)頻技術(shù)于蜂窩電話、無繩電話、微波通信、無線數(shù)據(jù)通信、遙測、監(jiān)控、報(bào)警等系統(tǒng)中。</p><p><b>　　1 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)</b></

26、p><p>　　1.1 擴(kuò)展頻譜通信的定義</p><p>　　所謂擴(kuò)展頻譜通信，可簡單表述如下：“擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴(kuò)展是通過一個(gè)獨(dú)立的碼序列來完成，用編碼及調(diào)制的方法來實(shí)現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)；在接收端則用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)”。</p><p>　　這一定義包含了

27、以下三方面的意思： </p><p>　?、判盘柕念l譜被展寬了。</p><p>　　⑵采用擴(kuò)頻碼序列調(diào)制的方式來展寬信號頻譜。</p><p>　　⑶在接收端用相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)。</p><p>　　1.2 擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)</p><p>　　長期以來，人們總是想法使信號所占領(lǐng)譜盡量的窄，以充分利用十分寶貴的頻譜資

28、源。為什么要用這樣寬頻帶的信號來傳送信息呢？簡單的回答就是主要為了通信的安全可靠。 </p><p>　　擴(kuò)頻通信的基本特點(diǎn)，是傳輸信號所占用的頻帶寬度(W)遠(yuǎn)大于原始信息本身實(shí)際所需的最小(有效)帶寬(F)，其比值稱為處理增益Gp。 </p><p>　　眾所周知，任何信息的有效傳輸都需要一定的頻率寬度，如話音為1.7 —3.1kHz，電視圖像則寬到數(shù)兆赫。為了充分利用有限的頻率資源，增

29、加通路數(shù)目，人們廣泛選擇不同調(diào)制方式，采用寬頻信道(同軸電纜、微波和光纖等)，和壓縮頻帶等措施，同時(shí)力求使傳輸?shù)拿浇橹袀鬏數(shù)男盘栒加帽M量窄的帶寬。因現(xiàn)今使用的電話、廣播系統(tǒng)中，無論是采用調(diào)幅、調(diào)頻或脈沖編碼調(diào)制制式，Gp值一般都在十多倍范圍內(nèi)，統(tǒng)稱為“窄帶通信”。而擴(kuò)頻通信的Gp值，高達(dá)數(shù)百、上千，稱為“寬帶通信”。</p><p>　　擴(kuò)頻通信的可行性，是從信息論和抗干擾理論的基本公式中引伸而來的。 </

30、p><p>　　信息論中關(guān)于信息容量的香農(nóng)(Shannon)公式為： </p><p><b>　　(1-1)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　C --- 信道容量(用傳輸速率度量) </p><p>　　W --- 信號頻帶寬度 <

31、/p><p>　　P --- 信號功率 </p><p>　　N --- 白噪聲功率 </p><p>　　式(1-1)說明，在給定的傳輸速率C不變的條件下，頻帶寬度W和信噪比P／N是可以互換的。即可通過增加頻帶寬度的方法，在較低的信噪比P／N(S／N)情況下，傳輸信息。</p><p>　　擴(kuò)展頻譜換取信噪比要求的降低，正是擴(kuò)頻通信的重要特點(diǎn)，

32、并由此為擴(kuò)頻通信的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　總之，我們用信息帶寬的100倍，甚至1000倍以上的寬帶信號來傳輸信息，就是為了提高通信的抗干擾能力，即在強(qiáng)干擾條件下保證可靠安全地通信。這就是擴(kuò)展頻譜通信的基本思想和理論依據(jù)。</p><p>　　1.3 擴(kuò)頻通信的主要性能指標(biāo)</p><p>　　處理增益和抗干擾容限是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的兩個(gè)重要性能指標(biāo)。 &l

33、t;/p><p>　?、盘幚碓鲆鍳也稱擴(kuò)頻增益(Spreading Gain) </p><p>　　它定義為頻譜擴(kuò)展前的信息帶寬F與頻帶擴(kuò)展后的信號帶寬W之比： </p><p><b>　　(1-2)</b></p><p>　　在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，接收機(jī)作擴(kuò)頻解調(diào)后，只提取偽隨機(jī)編碼相關(guān)處理后的帶寬為F 的信息，而排除掉

34、寬頻帶W中的外部干擾、噪音和其地用戶的通信影響。因此，處理增益G反映了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)信噪比改善的程度。</p><p><b>　?、瓶垢蓴_容限</b></p><p>　　是指擴(kuò)頻通信系統(tǒng)能在多大干擾環(huán)境下正常工作的能力，定義為： </p><p><b>　　(1-3)</b></p><p>&

35、lt;b>　　其中：</b></p><p><b>　　--- 抗干擾容限</b></p><p><b>　　--- 處理增益 </b></p><p>　　--- 信息數(shù)據(jù)被正確解調(diào)而要求的最小輸出信噪比 </p><p>　　--- 接收系統(tǒng)的工作損耗</p>

36、<p>　　由此可見，抗干擾容限與擴(kuò)頻處理增益成正比，擴(kuò)頻處理增益提高后，抗干擾容限大大提高，甚至信號在一定的噪聲湮沒下也能正常通信。通常的擴(kuò)頻設(shè)備總是將用戶信息(待傳輸信息)的帶寬擴(kuò)展到數(shù)十倍、上百倍甚至千倍，以盡可能地提高處理增益。</p><p>　　1.4 擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)</p><p>　?、趴垢蓴_性強(qiáng)，誤碼率低</p><p>　　擴(kuò)頻通

37、信在空間傳輸時(shí)所占有的帶寬相對較寬，而收端又采用相關(guān)檢測的辦法來解擴(kuò)，使有用寬帶信息信號恢復(fù)成窄帶信號，而把非所需信號擴(kuò)展成寬帶信號，然后通過窄帶濾波技術(shù)提取有用的信號。這祥，對于各種干擾信號，因其在收端的非相關(guān)性，解擴(kuò)后窄帶信號中只有很微弱的成份，信噪比很高，因此抗干擾性強(qiáng)。擴(kuò)頻通信的抗干擾如圖1。</p><p>　　圖1 擴(kuò)頻系統(tǒng)抗干擾頻譜示意圖</p><p>　　從圖1可以看出，

38、對于脈沖干擾， 由于在信號的接收過程中，它是一個(gè)被一次“模二相加”過程，可以看成是一個(gè)被擴(kuò)頻過程，其帶寬將被擴(kuò)展，而有用信號卻是一個(gè)被二次"模二相加"過程，是一個(gè)解擴(kuò)過程，其信號被恢復(fù)(壓縮)后，保證高于干擾。由于擴(kuò)頻系統(tǒng)這一優(yōu)良性能，其誤碼率很低，正常條件下可達(dá)，最差條件下也可達(dá)，抗干擾性能強(qiáng)是擴(kuò)頻通信的最突出的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　?、埔子谕l使用，提高了無線頻譜利用率</p&g

39、t;<p>　　用戶只能使用申請獲得的頻率，依靠頻道劃分來防止信道之間發(fā)生干擾。由于擴(kuò)頻通信采用了相關(guān)接收這一高技術(shù)，信號發(fā)送功率極低，且可工作在信道噪聲和熱噪聲背景中，易于在同一地區(qū)重復(fù)使用同一頻率，也可以與現(xiàn)今各種窄帶通信共享同一頻率資源。</p><p><b>　?、强苟鄰礁蓴_</b></p><p>　　在無線通信中，抗多徑干擾問題一直是難以解

40、決的問題，利用擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性，在接收端可以用淹沒中提取出來，在目前商用的通信系統(tǒng)中，擴(kuò)頻通信是唯一能夠工作于負(fù)信噪相關(guān)技術(shù)從多徑信號中提取分離出最強(qiáng)的有用信號，也可把多個(gè)路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強(qiáng)，從而達(dá)到有效的抗多徑干擾。</p><p>　?、瓤梢詫?shí)現(xiàn)碼分多址 </p><p>　　擴(kuò)頻通信提高了抗干擾性能，但付出了占用頻帶寬的代價(jià)。如果讓許多用戶共用這一寬頻帶

41、，則可大為提高頻帶的利用率。由于在擴(kuò)頻通信中存在擴(kuò)頻碼序列的擴(kuò)頻調(diào)制，充分利用各種不同碼型的擴(kuò)頻碼序列之間優(yōu)良的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，在接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，則在分配給不同用戶碼型的情況下可以區(qū)分不同用戶的信號，提取出有用信號。這樣一來，在一寬頻帶上許多對用戶可以同時(shí)通話而互不干擾。</p><p>　　⑸隱蔽性好，對各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小</p><p>　　由于擴(kuò)頻信號

42、在相對較寬的頻帶上被擴(kuò)展了，單位頻帶內(nèi)的功率很小，信號湮沒在噪聲里，一般不容易被發(fā)現(xiàn)，而想進(jìn)一步檢測信號的參數(shù)(如偽隨機(jī)編碼序列)就更加困難，因此說其隱蔽性好。</p><p>　　再者，由于擴(kuò)頻信號具有很低的功率譜密度，它對目前使用的各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小。</p><p>　?、蕯U(kuò)頻通信是數(shù)字通信，特別適合數(shù)字話音和數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸，擴(kuò)頻通信自身具有加密功能，保密性強(qiáng)，便于開展各種通信

43、業(yè)務(wù)。擴(kuò)頻通信容易采用碼分多址、語音壓縮等多項(xiàng)新技術(shù)，更加適用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)字化的話音、圖像信息傳輸。</p><p>　　⑺擴(kuò)頻通信絕大部分是數(shù)字電路，設(shè)備高度集成，安裝簡便，易于維護(hù)，也十分小巧可靠，便于安裝，便于擴(kuò)展，平均無故障率時(shí)間也很長。</p><p>　?、虜U(kuò)頻設(shè)備一般采用積木式結(jié)構(gòu)，組網(wǎng)方式靈活，方便統(tǒng)一規(guī)劃，分期實(shí)施，利于擴(kuò)容。</p><p>

44、;　　1.5 頻譜擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)和直接序列擴(kuò)頻</p><p>　　頻譜的擴(kuò)展是用數(shù)字化方式實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)二進(jìn)制碼位的時(shí)段內(nèi)用一組新的多位長的碼型予以置換，新碼型的碼速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出原碼的碼速率，由傅立葉分析可知新碼型的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出原碼的帶寬，從而將信號的帶寬進(jìn)行了擴(kuò)展。這些新的碼型也叫偽隨機(jī)(PN)碼，碼位越長系統(tǒng)性能越高。通常，商用擴(kuò)頻系統(tǒng)PN碼碼長應(yīng)不低于12位，一般取32位，軍用系統(tǒng)可達(dá)千位。</p>

45、<p>　　目前常見的碼型有以下三種：</p><p>　?、臡序列，即最長線性偽隨機(jī)系列；</p><p><b>　?、艷OLD序列；</b></p><p>　?、荳ALSH函數(shù)正交碼。</p><p>　　當(dāng)選取上述任意一個(gè)序列后，如M序列，將其中可用的編碼，即正交碼，兩兩組合，并劃分為若干組，各組

46、分別代表不同用戶，組內(nèi)兩個(gè)碼型分別表示原始信息"1"和"0"。系統(tǒng)對原始信息進(jìn)行編碼、傳送，接收端利用相關(guān)處理器對接收信號與本地碼型相關(guān)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，解出基帶信號(即原始信息)實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)，從而區(qū)分出不同用戶的不同信息。微波無線擴(kuò)頻通信的原理見圖2。</p><p><b>　　圖2 擴(kuò)頻通信原理</b></p><p>　　由圖2

47、可見，一般的無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行三次調(diào)制。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制。接收端有相應(yīng)的射頻解調(diào)，擴(kuò)頻解調(diào)和信息解調(diào)。根據(jù)擴(kuò)展頻譜的方式不同，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可分為：直接序列擴(kuò)頻(DS)、跳頻(FH)、跳時(shí)(TH)、線性調(diào)頻以及以上幾種方法的組合。</p><p>　　圖3 信息的頻譜擴(kuò)展過程（1源信號，2PN碼，3擴(kuò)展后的信號）</p><p>　　直接序列擴(kuò)

48、頻(DS-Direct Scquency)，就是用高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)端直接去擴(kuò)展信號的頻譜，在收端直接使用相同的擴(kuò)頻碼序列對擴(kuò)展的信號頻譜進(jìn)行解調(diào)，還原出原始的信息。直接序列擴(kuò)頻的頻譜擴(kuò)展和解擴(kuò)過程見圖3和圖4所示。</p><p>　　圖4 擴(kuò)頻信號的解擴(kuò)過程（1待傳信號，2PN碼，3解調(diào)后的擴(kuò)頻信號）</p><p>　　從圖3、4上可以看出：在發(fā)端，信息碼經(jīng)碼率較高的PN碼調(diào)制以

49、后，頻譜被擴(kuò)展了。在收端，擴(kuò)頻信號經(jīng)同樣的PN碼解調(diào)以后，信息碼被恢復(fù)；信息碼經(jīng)調(diào)制、擴(kuò)頻傳輸、解調(diào)然后恢復(fù)的過程，類似與PN碼進(jìn)行了二次“模二相加”的過程。</p><p>　　在圖3、4中還可以用能量面積圖示概念看出：待傳信息的頻譜被擴(kuò)展了以后，能量被均勻地分布在較寬的頻帶上，功率譜密度下降；擴(kuò)頻信號解擴(kuò)以后，寬帶信號恢復(fù)成窄帶信息，功率譜密度上升；相對與信息信號，脈沖干擾只經(jīng)過了一次被模二相加的調(diào)制過程，頻

50、譜被擴(kuò)展，功率譜密度下降，從而使有用信息在噪聲干擾中被提取出來。</p><p>　　1.6擴(kuò)頻系統(tǒng)需要滿足以下幾個(gè)條件 </p><p>　　⑴信號占用的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出發(fā)送信息所需的最小帶寬。</p><p>　?、茢U(kuò)頻是由擴(kuò)頻信號(spreading singnal)實(shí)現(xiàn)的，擴(kuò)頻信號通常稱為編碼信號(code signal)，與數(shù)據(jù)無關(guān)。</p>

51、<p>　　⑶接收端解擴(kuò)(恢復(fù)原始信號)是將接收機(jī)的擴(kuò)頻信號與擴(kuò)頻信號的同步副本通過相關(guān)完成。</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制方式，如頻率調(diào)制，脈沖編碼調(diào)制也擴(kuò)展了原始信號的頻譜，但它們并不滿足上述條件，因此不能稱為擴(kuò)頻系統(tǒng)。</p><p>　　1.7 擴(kuò)頻通信特征</p><p>　?、攀且环N數(shù)字傳輸方式。</p><p>　　

52、⑵帶寬的展寬是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對被傳信息進(jìn)行調(diào)制實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　⑶在接收端使用相同的擴(kuò)頻函數(shù)對擴(kuò)頻信號進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，還原出被傳信息。</p><p>　　2 直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng)</p><p>　　2.1 直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng)框圖</p><p>　　直接序列(DS)擴(kuò)頻是一種直接用具有高碼元速率的PN碼序列在發(fā)

53、送端擴(kuò)展基帶信號的頻譜，在接收端用相同的PN碼序列進(jìn)行解擴(kuò),把展寬的擴(kuò)頻信號還原成原始的信息。圖5為直接擴(kuò)頻系統(tǒng)的組成與原理框圖。</p><p>　　圖5 直擴(kuò)系統(tǒng)組成原理框圖</p><p>　　2.2 直接序列擴(kuò)頻信號的產(chǎn)生原理</p><p>　　直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)是目前廣泛應(yīng)用的一種擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)。美國的國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)都是直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的應(yīng)用

54、實(shí)例。</p><p>　　直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)采用直接序列擴(kuò)頻信號體制。下面就從偽隨機(jī)碼序列(m序列和GOLD碼序列)的產(chǎn)生原理、調(diào)制信號的產(chǎn)生原理幾方面來說明直接序列擴(kuò)頻信號的產(chǎn)生原理。</p><p>　?、舖碼序列的產(chǎn)生原理</p><p>　　偽隨機(jī)碼序列是一種具有類似白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的編碼信號，通常作為擴(kuò)頻系統(tǒng)的擴(kuò)展碼。M碼序列是移位寄存器序列。M碼序列可以由

55、移位寄存器加反饋產(chǎn)生，如圖6所示。</p><p>　　圖6 n級反饋移位寄存器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　Cn是每個(gè)移位寄存器的初值，可以是1或0，An是第n級移位寄存器的反饋系數(shù)，An=0時(shí)表示無反饋，反饋線斷開：An=1時(shí)表示有反饋，反饋線相連。這種結(jié)構(gòu)的A0和An必須有反饋，否則n級最長線性反饋移位寄存器將簡化為n-1級最長線性反饋移位寄存器。采用不同的反饋邏輯，即An的不同取值將

56、產(chǎn)生不同的移位寄存序列。</p><p>　　N級最長線性反饋移位寄存器的周期為2n-1，n為移位寄存器的級數(shù)。</p><p>　?、艷OLD碼序列的產(chǎn)生原理</p><p>　　由于m碼序列具有的移位寄存序列不能滿足擴(kuò)頻系統(tǒng)碼分多址的要求，因此實(shí)際采用的地址由2個(gè)長度和速率相同的m碼序列優(yōu)選對模2相加得到GOLD碼序列。GOLD碼序列產(chǎn)生的移位寄存序列為2n+1

57、個(gè)。GOLD碼序列可以通過2個(gè)m碼序列優(yōu)選對串聯(lián)產(chǎn)生，如圖7所示。</p><p>　　圖7 有2個(gè)n=6的m碼序列優(yōu)選對串聯(lián)產(chǎn)生的GOLD碼序列</p><p>　　由2個(gè)n=6的m碼序列優(yōu)選對串聯(lián)組成1個(gè)n=12的移位寄存器序列(GOLD碼序列)不是最長線性移位寄存器序列。根據(jù)Cn和Dn(n+1…6)的不同取值產(chǎn)生的GOLD碼序列總共為26+1=65條。</p><

58、p>　　2.3 直接序列擴(kuò)頻原理</p><p>　　直接序列擴(kuò)頻的實(shí)質(zhì)是用一組編碼序列調(diào)制載波，其調(diào)制過程可以簡化表示為：信碼和擴(kuò)展碼序列模2相加進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，產(chǎn)生擴(kuò)頻調(diào)制信號；擴(kuò)頻調(diào)制信號對載波反相鍵控進(jìn)行載波調(diào)制，產(chǎn)生直接序列擴(kuò)頻信號，如圖8所示，任意波形發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法。</p><p>　　圖8直接序列擴(kuò)頻信號的產(chǎn)生原理</p><p>　　理想的任

59、意波形發(fā)生器既是一種信號源，又是一種調(diào)制源。</p><p>　　2.4 直接序列擴(kuò)頻信號的實(shí)現(xiàn)方法</p><p>　　直接序列擴(kuò)頻信號的調(diào)制分為擴(kuò)頻調(diào)制和載波調(diào)制兩部分。</p><p>　　擴(kuò)頻調(diào)制為信息碼和擴(kuò)展碼模2相加，這里為了簡單，采用m序列作為擴(kuò)展碼調(diào)制信息碼，信息碼用全0代替進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制。當(dāng)信息碼為全0時(shí)，擴(kuò)頻調(diào)制信號即原來的m碼序列。擴(kuò)展碼的設(shè)計(jì)碼

60、速率為4MHz，擴(kuò)頻調(diào)制產(chǎn)生的擴(kuò)頻調(diào)制信號即m碼序列存為ds.wfm。要注意的是，實(shí)際擴(kuò)頻調(diào)制時(shí)，由于信息碼和擴(kuò)展碼速率不同，需要對信息碼波形進(jìn)行水平擴(kuò)展，擴(kuò)展的倍數(shù)約等于擴(kuò)展碼速率與信息碼速率的比值。</p><p>　　載波調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制信號與載波相乘，要注意的是擴(kuò)頻調(diào)制信號對載波進(jìn)行反相鍵控時(shí)，要求擴(kuò)頻調(diào)制信號必須為1、-1兩種狀態(tài)，另外，由于擴(kuò)頻調(diào)制信號的碼速率和載波頻率不同，載波調(diào)制時(shí)需要對擴(kuò)頻調(diào)制信號

61、進(jìn)行水平擴(kuò)展(expand)，擴(kuò)展的倍數(shù)約等于載波頻率與擴(kuò)頻調(diào)制信號速率的比值。</p><p>　　應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，任意波形發(fā)生器產(chǎn)生的直接序列擴(kuò)頻信號存在兩點(diǎn)不足，一是輸出頻率是中頻，不能進(jìn)行射頻調(diào)制；二是擴(kuò)頻信號的副瓣沒有抑制，儀器內(nèi)置的數(shù)字濾波器頻率上限為50MHz，因此不能直接利用儀器內(nèi)置的數(shù)字濾波器對載波為50MHz以上的直接序列擴(kuò)頻信號濾波。因此任意波形發(fā)生器在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要和其他測試儀器配合完成射

62、頻調(diào)制過程，另外需要單獨(dú)使用帶通濾波器進(jìn)行濾波。</p><p>　　3 直序擴(kuò)頻信號傳輸過程</p><p>　　3.1 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)與PSK調(diào)制</p><p>　　由于直擴(kuò)基帶信號采用雙極性NRZ波形，因此實(shí)際上直擴(kuò)基帶信號與正弦載波相乘就是PSK調(diào)制。載波、數(shù)據(jù)與PN碼三者之間都是相乘關(guān)系，相乘次序的變化不影響結(jié)果，因此實(shí)際發(fā)送的設(shè)備中可以是先將數(shù)據(jù)進(jìn)

63、行PSK調(diào)制得到窄帶的射頻信號，再進(jìn)行擴(kuò)頻，同樣接收設(shè)備也可能是先解擴(kuò)，再進(jìn)行PSK解調(diào)。如圖9所示。</p><p>　　圖9 PSK調(diào)制與解調(diào)</p><p>　　利用二進(jìn)制PSK的一個(gè)二進(jìn)制信息序列的傳輸問題。信息的速率是比特區(qū)間是。可用信道是，。在調(diào)制器中，按照PN碼的變化形式，以每秒W次的速度，偽隨機(jī)地將載波相位移項(xiàng)，將信號的帶寬擴(kuò)展到。這樣所得到的以調(diào)信號稱為直接序列(DS)擴(kuò)

64、頻信號。</p><p>　　3.2 擴(kuò)頻信號解調(diào)</p><p>　　信號解調(diào)按圖10完成。接收信號首先乘以在接收機(jī)的PN碼序列發(fā)生器產(chǎn)生的波形的復(fù)本，它是與接收信號中的PN碼同號的。這一運(yùn)算稱為(頻譜)解擴(kuò)，因?yàn)樵诮邮斩顺艘缘男Ч褪菍⒃诎l(fā)送端的擴(kuò)頻運(yùn)算解開。據(jù)此有</p><p><b>　?。?-1）</b></p>&l

65、t;p>　　上式中因有對全部，。所得信號占有帶寬為(近似)，它就是載有信息信號的帶寬。因此，對解擴(kuò)信號而言，這個(gè)解調(diào)器就是常規(guī)互相關(guān)器或匹配濾波器。因?yàn)樵摻庹{(diào)器具有和解擴(kuò)信號相同的帶寬，所以在解調(diào)器上使信號受到污損的僅是那些位于接收信號的信息帶寬以內(nèi)的加性噪聲。</p><p>　　圖10 DS擴(kuò)頻信號的解調(diào)</p><p>　　3.2.1窄帶干擾對解擴(kuò)的影響</p>

66、<p><b>　　設(shè)想接收信號是</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中代表干擾。在接收端的解擴(kuò)處理產(chǎn)生</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　將干擾與相乘的效果就是將的帶寬擴(kuò)頻到。</p

67、><p>　　舉一個(gè)例子，考慮一個(gè)如下式的正弦干擾信號 </p><p><b>　　（3-4）</b></p><p>　　式中是為于傳輸信號帶寬內(nèi)的某一頻率。它與相乘就會產(chǎn)生一個(gè)功率譜密度的帶寬干擾，這里是該干擾的平均功率。因?yàn)樗谕男盘柺怯脦挒榈钠ヅ錇V波器(或相關(guān)器)解調(diào)，所以在解調(diào)器輸出端干擾的總功率是</p><

68、;p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　因此，在干擾信號中的功率就降低了等于帶寬擴(kuò)展因子的倍數(shù)。這個(gè)因子稱為擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益。干擾功率的降低是在有干擾的信道上采用擴(kuò)頻信號傳輸數(shù)字信息的根本原因。</p><p>　　總之，在發(fā)送端用PN碼序列將在有信息的信號擴(kuò)頻到某個(gè)較寬的帶寬上，然后在信道上進(jìn)行傳輸。當(dāng)這個(gè)接收信號乘以一個(gè)同步了的PN碼信號

69、的復(fù)本時(shí)，所期望的信號被解擴(kuò)回到窄帶帶寬上來，而任何干擾信號都被擴(kuò)頻到一個(gè)較寬的寬帶內(nèi)。在干擾功率上的凈效果就是降低倍，這就是擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益。</p><p>　　假定這個(gè)PN碼序列已知是僅對這個(gè)目標(biāo)中的接收機(jī)而言的。任何不具有該P(yáng)N碼序列知識的其他接收機(jī)不可能解出這個(gè)信號。這樣，利用一個(gè)PN碼序列就提供了某種程度的保密性(或安全性)，而這個(gè)用常規(guī)的調(diào)制是不能達(dá)到的。為這一安全性和抗干擾性能獲益所付出的主要代

70、價(jià)是在信道帶寬利用上的降低和在通信系統(tǒng)復(fù)雜性上的增加。</p><p><b>　　3.3差錯(cuò)概率</b></p><p>　　在AWGN信道中，采用二進(jìn)制PSK的DS擴(kuò)頻系統(tǒng)的差錯(cuò)概率與一般的(未擴(kuò)頻)二進(jìn)制PSK的差錯(cuò)概率相同的，即</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>

71、;　　另外，如果干擾是如上面公式給出的正弦型的，其功率為，那么差錯(cuò)概率(近似)為</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　于是干擾功率降低了擴(kuò)頻信號帶寬倍的因子。</p><p>　　在這種情況下，可以不管AWGN(假設(shè)可以忽略)，即。如果考慮信道中的AWGN，則差錯(cuò)概率可表示為</p><p&g

72、t;<b>　?。?-8）</b></p><p><b>　　4 實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　4.1 Monte Carlo仿真</p><p>　　通過Monte Carlo仿真說明DS擴(kuò)頻信號在抑制正弦干擾方面的有效性。待仿真的系統(tǒng)方框圖如圖11所示。</p><p>　　圖11用于M

73、onte Carlo仿真的DS擴(kuò)頻通信系統(tǒng)模型</p><p>　　用一均勻數(shù)發(fā)生器(RNG)產(chǎn)生某個(gè)二進(jìn)制信息符號的序列。每個(gè)信息比特重復(fù)次，相應(yīng)于每個(gè)信息比特的PN碼片數(shù)。所得到的序列(其中包含每個(gè)比特的個(gè)重復(fù)數(shù))乘以由另一個(gè)均勻RNG產(chǎn)生的PN序列。然后將方差為的白高斯噪聲和形式為的正弦干擾加到這個(gè)乘積序列上，其中正弦的幅度選為。解調(diào)器完成與PN序列的互相關(guān)，并在構(gòu)成每信息比特的個(gè)信號樣本上求和(積分)。相

74、加器的輸出饋給檢測器，它將這個(gè)信號與閾值零作比較，并判決傳輸?shù)谋忍厥?1還是-1。差錯(cuò)計(jì)數(shù)器計(jì)出由檢測器產(chǎn)生的差錯(cuò)器。對于=20,在三種不同的正弦干擾幅值下所得Monte Carlo仿真結(jié)果如圖12所示。圖中還示出當(dāng)除掉這個(gè)正弦干擾時(shí)所測得的誤碼率。在這些仿真過程中，加性噪聲的方差保持不變，而在每次仿真過程中，所期望的信號電平都加權(quán)到以實(shí)現(xiàn)所需SNR。(M文件源程序見附錄1)。</p><p><b>

75、　　輸出結(jié)果： </b></p><p>　　圖12 擴(kuò)頻系統(tǒng)在抑制干擾方面的有效性</p><p>　　4.2 SIMULINK仿真</p><p>　　附錄2是先調(diào)制后擴(kuò)頻的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)框圖。Random-Integer Generator(隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器)產(chǎn)生的二進(jìn)制隨機(jī)信號，采樣周期為0.01。信號饋入載頻為3000Hz的M-PSK Modula

76、tor Passband(通帶M-PSK調(diào)制器)調(diào)制，調(diào)制后的單列雙極性的實(shí)信號被周期為31的m序列(通過Relay(繼電器)轉(zhuǎn)換為雙極性二進(jìn)制序列)直接相乘進(jìn)行擴(kuò)頻。擴(kuò)頻后的雙極性二進(jìn)制的信號進(jìn)入AWGN(加性高斯白噪聲)Es/N(信噪比)為-20dB的傳輸環(huán)境后進(jìn)入接收部分。信號首先進(jìn)行解擴(kuò)，然后進(jìn)入M-PSK Demodulator Passband(通帶M-PSK解調(diào)器)進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)后的信號直接進(jìn)入誤碼表。</p>

77、<p><b>　?、判旁?lt;/b></p><p>　　信源由隨機(jī)整數(shù)產(chǎn)生器(Random Integer Generator)生成，隨機(jī)整數(shù)產(chǎn)生器用來產(chǎn)生一個(gè)在0和M-1之間均勻分布的隨機(jī)整數(shù)序列。</p><p>　　隨機(jī)整數(shù)產(chǎn)生器主要有以下幾個(gè)參數(shù)：</p><p>　　M-ary number(輸出范圍)設(shè)定隨機(jī)整數(shù)的取值

78、范圍。當(dāng)該參數(shù)設(shè)置為M時(shí)，隨機(jī)整數(shù)的取值范圍等于[0，M-1]。</p><p>　　Initial seed(隨機(jī)種子)隨機(jī)整數(shù)產(chǎn)生器的隨機(jī)數(shù)種子。當(dāng)使用相同的隨機(jī)數(shù)種子時(shí)，隨機(jī)整數(shù)產(chǎn)生器都會產(chǎn)生相同的整數(shù)序列，不同的隨機(jī)數(shù)種子通常產(chǎn)生不同的序列。當(dāng)隨機(jī)數(shù)種子的維數(shù)大于1時(shí)，隨機(jī)整數(shù)產(chǎn)生器的輸出信號維數(shù)也大于1。</p><p>　　Sample time(抽樣時(shí)間)輸出序列每個(gè)整數(shù)的持

79、續(xù)時(shí)間。</p><p>　　Frame-base outputs(幀格式輸出)指定隨機(jī)整數(shù)產(chǎn)生器以幀格式產(chǎn)生輸出序列。如果選擇了該選項(xiàng)，就不能再選擇參數(shù)Interpret vector parameter as 1-D。</p><p>　　Sample per frame(每幀抽樣數(shù))當(dāng)選擇了該選項(xiàng)，隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生了一維的輸出序列，這時(shí)候不能選擇Frame -based output

80、s選項(xiàng)，否則輸出的序列是一個(gè)二維向量。</p><p>　　表1 Random-Integer Generator（隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器）的主要參數(shù)</p><p><b>　?、茢U(kuò)頻模塊</b></p><p>　　擴(kuò)頻模塊包括偽隨機(jī)碼生成(由PN產(chǎn)生器模塊完成)和相關(guān)運(yùn)算兩部分。其中相關(guān)運(yùn)算實(shí)質(zhì)上為信息流與隨機(jī)序列模二加或相乘的過程。</p

81、><p>　　模型中采用的擴(kuò)頻碼為m序列，碼長31，碼率為1/31。M序列是最長線性移位寄存器序列，是偽隨機(jī)序列中最重要的一種。這種序列容易產(chǎn)生，有優(yōu)良的自相關(guān)特性。待發(fā)送的信息比特的長度為1秒，擴(kuò)頻碼的每個(gè)切普長度為1/31秒。在時(shí)間軸上一個(gè)比特正好對應(yīng)于一條偽隨機(jī)序列，這樣將兩者直接模2相加。</p><p>　　表2 PN Sequence Generator（偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器）的主要參

82、數(shù)</p><p><b>　?、抢^電器模塊</b></p><p>　　系統(tǒng)中使用(relay)繼電器的作用是將單極性二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)變?yōu)殡p極性二進(jìn)制碼。使用雙極性二進(jìn)制碼元用相成的方式同樣可以完成擴(kuò)頻與解擴(kuò)的運(yùn)算，還可以克服單極性二進(jìn)制碼元用異或的方法產(chǎn)生的不足。</p><p>　　表3 Relay（繼電器）的主要參數(shù)</p>&

83、lt;p><b>　?、日{(diào)制和解調(diào)</b></p><p>　　由于發(fā)送端送來的信號具有較低的頻譜能量，一般不適宜在信道中直接進(jìn)行傳輸。因此，在通信系統(tǒng)的發(fā)送端通常有調(diào)制過程，而在接收端需要解調(diào)過程。調(diào)制和解調(diào)過程的作用在于通過某種方式將信號頻譜由一個(gè)頻率搬移到另一個(gè)頻率的位置上。</p><p>　　本模型采用M元移相鍵控調(diào)制(M-PSK)，主要參數(shù)如表4所示

84、。</p><p>　　表4 M-PSK Modulator Passband（通帶M-PSK調(diào)制器）的主要參數(shù)</p><p>　　M元移相鍵控調(diào)制是一種多進(jìn)制的數(shù)字調(diào)制，利用載波的不同相位表示信息。MPSK調(diào)制中，M越大，調(diào)制效率也越高，但相鄰星座點(diǎn)之間的夾角越小(16PSK時(shí)為360°/16=22.5°)，已調(diào)相信號的抗相位噪聲能力越低。M-PSK基帶調(diào)制器對輸入

85、信號實(shí)施M相相移鍵控調(diào)制，產(chǎn)生復(fù)數(shù)形式的基帶調(diào)制信號。M-PSK基帶調(diào)制器的輸入信號既可以是界于0到M之間的整數(shù)，也可以是長度為K的二進(jìn)制向量，。</p><p>　　M-PSK通帶解調(diào)器對M相相移鍵控調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)。</p><p>　　M-PSK Demodulator Passband(通帶M-PSK解調(diào)器)的主要參數(shù)與調(diào)制器的(表4)相同。</p><p>

86、;<b>　?、尚诺?lt;/b></p><p>　　加性高斯白噪聲信道(AWGN)的作用是在信號中加入白噪聲。加性高斯白噪聲信道模塊有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，輸入信號可以是實(shí)信號，也可以是復(fù)信號。擴(kuò)頻后的雙極性二進(jìn)制信號進(jìn)入AWGN信噪比為-20的傳輸環(huán)境。</p><p>　　表5 AWGN Channel（加性高斯白噪聲信道）的主要參數(shù)</p>&

87、lt;p><b>　　⑹解擴(kuò)</b></p><p>　　解擴(kuò)過程與擴(kuò)頻過程完全相同即將送入的信號用偽隨機(jī)碼進(jìn)行第二次解擴(kuò)處理。要求使用的偽隨機(jī)碼與發(fā)送端的偽隨機(jī)碼不僅碼字相同，而且相位相同。否則會使有用信號相互抵消。</p><p><b>　?、苏`碼率計(jì)算</b></p><p>　　發(fā)送信號與接收機(jī)恢復(fù)出的信號

88、同時(shí)送入誤碼儀模塊(Error Rate Calculation)進(jìn)行比較，求出誤碼率，并顯示發(fā)送信號與接收信號的值(SINULINK仿真模型見附錄2)。</p><p>　　表6 Error Rate Calculation（誤碼率計(jì)算）的主要參數(shù)</p><p>　　此系統(tǒng)在沒有差錯(cuò)控制的情況下，通過Es/N為-20dB的傳輸環(huán)境可以達(dá)到誤碼率為0.75%的量級。</p>

89、<p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　通過以上分析實(shí)驗(yàn)，利用MATLAB的M文件的編程及Simulink仿真，可以知道擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的過程和工作原理，以及它的主要特點(diǎn)，尤其是它在抑制干擾方面的有效性。了解擴(kuò)頻碼的產(chǎn)生原理。擴(kuò)頻技術(shù)應(yīng)用的兩個(gè)方面。因此，從編程和?？驁D實(shí)驗(yàn)可知：</p><p>　?、欧治鰯U(kuò)頻和解擴(kuò)，PSK調(diào)制和解調(diào)，PN編

90、碼和解碼在抑制噪聲方面的作用。</p><p>　?、仆ㄟ^Monte Carlo仿真，說明DS擴(kuò)頻信號在抑制干擾方面的有效性。</p><p>　?、抢肧imulink動態(tài)仿真，說明信號傳輸過程中的誤碼率。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，聯(lián)系起了大學(xué)這四年期間回的

91、挫折與收獲，謹(jǐn)向所有在論文寫作期間幫助和關(guān)心我的人們致以誠摯的謝意。</p><p>　　首先，我要感謝我的導(dǎo)師***教授，在大學(xué)的四年期間，王教授指導(dǎo)我掌握了科學(xué)的研究思路、方法和技巧。*教授廣博的知識，嚴(yán)緊的治學(xué)態(tài)度，勤奮的工作作風(fēng)將是我永遠(yuǎn)的學(xué)習(xí)榜樣。同時(shí)我也要感謝信息學(xué)院為我的設(shè)計(jì)提供的一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為我設(shè)計(jì)的完成提供了一個(gè)很好的平臺服務(wù)。回顧在實(shí)驗(yàn)室中度過的三個(gè)月的時(shí)光，雖然時(shí)間并不長，但實(shí)驗(yàn)室的

92、老師和同學(xué)們的熱心幫助還是使我受益匪淺，使我在本科的學(xué)習(xí)階段，即掌握了許多實(shí)際的知識，又培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)。借此機(jī)會我也要感謝通信工程專業(yè)所有的老師和同學(xué)們。特別是周淵年同學(xué)給了我極大的幫助。</p><p>　　最后，我衷心地感謝我的父母多年來對我的大力支持、培養(yǎng)和教育，使我的學(xué)業(yè)能夠順利地完成，我不會忘記他們對我做的一切。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>

93、;</p><p>　　[1]王復(fù)榮，擴(kuò)頻抗干擾通信技術(shù)及其軍事應(yīng)用[J].通信技術(shù)與發(fā)展.1991：1-2</p><p>　　[2] 趙新，直序擴(kuò)頻技術(shù)[M].陜西：西北電訊工程學(xué)院出版社.1986：15-18</p><p>　　[3] 朱近康，擴(kuò)展頻譜通信及其應(yīng)用[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社.1993：322-367</p><p

94、>　　[4] 王秉均等，擴(kuò)頻通信[M].天津：天津大學(xué)出版社.1993:86-88</p><p>　　[5] R.c.狄克遜，王守仁等譯，擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社.1982：67-78</p><p>　　[6] 樊昌信，通信原理[M].北京：國防工業(yè)出版社.2003：143-147</p><p>　　[7] 陳懷森等主編，MATLAB及在

95、電子信息課程中的應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社.2002.1：452-457</p><p>　　[8] 肖國鎮(zhèn)，梁傳甲，王育民，偽隨機(jī)序列及其應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社.1985：42-50</p><p>　　[9] 曾興雯，劉乃安等著，擴(kuò)展頻譜通信及其多址技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社.2004.5：36-69</p><p>　　[10] 普羅克

96、斯著，劉樹棠譯，現(xiàn)代通信系統(tǒng)—使用MATLAB[M]. 西安：西安交通大學(xué)出版社.2001：262-278</p><p>　　[11] 張森，張正亮等編著，MATLAB仿真技術(shù)與實(shí)例應(yīng)用教程[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004：324-345</p><p>　　[12] 蘇金明，MATLAB應(yīng)用與提高系列[M].北京：電子工業(yè)出版社.2004：333-342</p>

97、<p>　　[13] 但森，相干通信技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社.1977：137-140</p><p>　　[14] [美]Masoud Salehi 著，劉樹棠譯，現(xiàn)代通信系統(tǒng)[M].北京，電子工業(yè)出版社.2005.4：311-322</p><p>　　[15] 徐明遠(yuǎn)，邵玉斌著，MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社.2004：309

98、-329</p><p>　　附錄1 直擴(kuò)程序M-文件</p><p>　　該仿真程序的MATLAB腳本給出如下：</p><p><b>　?、臡-文件</b></p><p><b>　　echo on</b></p><p>　　%ds_t.m 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在抑制干擾方

99、面的仿真繪圖</p><p>　　%PN碼采用長度Lc為30的gold碼</p><p>　　%仿真序列長度10^5，運(yùn)行時(shí)間約1小時(shí)</p><p>　　A1=3;A2=7;A3=13;A4=17;A5=0;</p><p>　　%A1 A2 A3 A4 A5正弦干擾幅度</p><p><b>　　w0=

100、1;</b></p><p>　　%w0 正弦干擾角頻率</p><p>　　SNRindB=0:2:30;</p><p>　　for i=1:length(SNRindB)</p><p>　　[smld_err_prb1(i)]=ds_ty(SNRindB(i),A1,w0);</p><p>　　[

101、smld_err_prb2(i)]=ds_ty(SNRindB(i),A2,w0);</p><p>　　[smld_err_prb3(i)]=ds_ty(SNRindB(i),A3,w0);</p><p>　　[smld_err_prb4(i)]=ds_ty(SNRindB(i),A4,w0);</p><p>　　[smld_err_prb5(i)]=ds_t

102、y(SNRindB(i),A5,w0);</p><p><b>　　end;</b></p><p><b>　　%繪圖函數(shù)</b></p><p>　　semilogy(SNRindB,smld_err_prb1,'go-');</p><p>　　title('擴(kuò)頻通信

103、系統(tǒng)在抑制干擾方面的分析仿真')</p><p>　　axis([0,30,10^(-5),1])</p><p><b>　　hold on</b></p><p>　　semilogy(SNRindB,smld_err_prb2,'ko-');</p><p>　　semilogy(SNRin

104、dB,smld_err_prb3,'ro-');</p><p>　　semilogy(SNRindB,smld_err_prb4,'mo-');</p><p>　　semilogy(SNRindB,smld_err_prb5,'bo-');</p><p><b>　　%繪圖函數(shù)</b><

105、;/p><p>　　SNRindB2=0:0.1:30;</p><p>　　theo_err_prb=zeros(1,length(SNRindB2));</p><p>　　for i=1:length(SNRindB2)</p><p>　　SNR=exp(SNRindB2(i)*log(10)/10);</p><p

106、>　　theo_err_prb(i)=funct(sqrt(2*SNR));</p><p>　　%funct y=(1/2)*erfc(x/sqrt(2)); 理論誤碼率公式</p><p><b>　　end</b></p><p>　　semilogy(SNRindB2,theo_err_prb,'b:'); %繪圖

107、函數(shù)</p><p>　　%ds_t.m 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在抑制干擾方面的分析圖</p><p><b>　?、芃-文件</b></p><p>　　function [p]=ds_ty(snr_in_dB,A,w)</p><p>　　%ds_ty.m 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在抑制干擾方面的仿真</p><p&g

108、t;　　%snr_in_dB 信噪比</p><p><b>　　%p 誤碼率</b></p><p><b>　　%A 正弦干擾幅度</b></p><p>　　%w 正弦干擾角頻率</p><p>　　%PN碼采用長度Lc為30的gold碼</p><p>　　snr=1

109、0^(snr_in_dB/10);</p><p><b>　　sgma=1;</b></p><p>　　Eb=2*sgma^2*snr;</p><p>　　N=10^4; %仿真序列長度10^4，運(yùn)行時(shí)間約3分鐘</p><p><b>　　p=0;</b></p><p&

110、gt;　　gold=[0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0];</p><p>　　Lc=length(gold); %Lc=30;</p><p>　　pn_seq=2*gold-1;</p><p>　　E_chip=Eb/Lc;</p><p><

111、;b>　　temp=0;</b></p><p><b>　　data=0;</b></p><p>　　repeated_data=zeros(1,Lc);</p><p>　　trans_sig=zeros(1,Lc);</p><p>　　noise=zeros(1,Lc);</p>

112、<p><b>　　n=1:Lc;</b></p><p>　　interference=zeros(1,Lc);</p><p>　　rec_sig=zeros(1,Lc);</p><p>　　temp=zeros(1,Lc);</p><p>　　decision_variable=0;</p&g

113、t;<p>　　decision=0;</p><p>　　num_of_err=0;</p><p><b>　　time=0;</b></p><p><b>　　for i=1:N</b></p><p>　　temp=rand;</p><p>　　if

114、 (temp<0.5)</p><p><b>　　data=-1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　data=1;</b></p><p><b>　　end</b></p><

115、p>　　for j=1:Lc</p><p>　　repeated_data(j)=data;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　trans_sig=sqrt(E_chip)*repeated_data.*pn_seq;</p><p>　　noise=sgma*randn(1,Lc)