移動通信課程設計(基于simulink的擴頻通信仿真與實現(xiàn))

1、<p><b>　　移動通信</b></p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　題 目 基于Simulink的擴頻通信系統(tǒng)仿真與實現(xiàn) </p><p>　　學 院 電子信息工程學院 </p><p>　　專

2、 業(yè) 通信工程 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號 年級 </p><p>　　指導教師 職稱 講

3、 師 </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　設計報告成績 </p><p>　?。ò凑諆?yōu)、良、中、及格、不及格評定）</p><p><b>　　指導教師評語：</b></p><p>　　指導教師（簽名）

4、 </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　說明：指導教師評分后，設計報告交院實驗室保存。</p><p>　　基于Simulink的擴頻通信系統(tǒng)仿真與實現(xiàn)</p><p>　　專 業(yè)：通信工程 學 號： </p><p&

5、gt;　　學 生： 指導老師： </p><p>　　摘要：直接序列擴頻通信系統(tǒng)（DS-CDMA）因其抗干擾性強、隱蔽性好、易于實現(xiàn)碼分多址（CDMA）、抗多徑干擾、直擴通信速率高等眾多優(yōu)點，而被廣泛應用于許多領域中。針對擴頻通信廣泛的應用，用Matlab工具箱中的Simulink通信仿真模塊和Matlab函數(shù)對直接序列擴頻通信系統(tǒng)進行分析和仿真是快速有效的設計方法，可以事半功

6、倍。Matlab通信工具箱的Simulink仿真模塊和Matlab函數(shù)，形成一個運算函數(shù)和仿真模塊的集合體，用來進行通信領域的研究、開發(fā)、系統(tǒng)設計和仿真。且模塊可供直接使用，并允許修改，使用起來十分方便，因而完全可以滿足使用者設計和運算的需要。本文根據(jù)擴頻通信的原理，利用Matlab提供的可視化仿真工具Simulink建立了擴頻通信原理的系統(tǒng)仿真模型合與直序擴頻通信系統(tǒng)的仿真模型。</p><p>　　關鍵詞：M

7、atlab；Simulink；碼分多址；擴頻通信； </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1．1 直序擴頻系統(tǒng)的應用背景1</p><p>　　1．2 直接序列擴頻系統(tǒng)的特點2</p><p&g

8、t;　　1.2.1直接序列擴頻通信系統(tǒng)的優(yōu)點2</p><p>　　1.2.2直接序列擴頻通信系統(tǒng)的不足3</p><p>　　1.3 直接序列擴頻通信系統(tǒng)的發(fā)展3</p><p>　　第2章 直接序列擴頻通信技術5</p><p>　　2.1直接序列擴頻的概念及理論基礎5</p><p>　　2.1.1 直

9、接序列擴頻的概念5</p><p>　　2.1.2 擴頻通信的理論基礎5</p><p>　　2.1.3擴頻增益和抗干擾容限6</p><p>　　2.2直接序列擴頻的基本原理7</p><p>　　2.3 直擴系統(tǒng)的性能10</p><p>　　2.3.1 直擴系統(tǒng)的抗干擾性10</p>

10、<p>　　2.3.2 直擴信號的抗截獲性12</p><p>　　2.3.3 直擴碼分多址通信系統(tǒng)12</p><p>　　2.3.4 直擴系統(tǒng)的抗多徑干擾性能13</p><p>　　2.3.5 直擴測距定時系統(tǒng)13</p><p>　　2.4擴頻序列通信系統(tǒng)的同步原理14</p><p>

11、;　　第3章 PN序列16</p><p>　　3.1 PN序列（偽隨機序列）概述16</p><p>　　3.1.1 偽隨機序列的一般定義16</p><p>　　3.1.2 偽隨機序列的數(shù)學定義16</p><p>　　3.1.3 偽隨機序列的相關特性17</p><p>　　3.2 m序列的產生原理1

12、8</p><p>　　第4章 直接序列擴頻通信系統(tǒng)的MATLAB仿真21</p><p>　　4.1 Simulink仿真技術21</p><p>　　4.2. Simulink對通信系統(tǒng)的仿真21</p><p>　　4.2.1擴頻與解擴的Simulink仿真圖23</p><p>　　4.2.2 BPSK

13、調制的Simulink仿真圖25</p><p>　　4.3 MATLAB程序設計及仿真結果27</p><p>　　4.3.1程序設計27</p><p>　　4.3.2 仿真波形34</p><p><b>　　結論37</b></p><p><b>　　參考文獻38

14、</b></p><p><b>　　致謝39</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1．1 直序擴頻系統(tǒng)的應用背景</p><p>　　直接序列擴頻(DSSS— Direct Sequence Spread Spectrum)技術是當今人們所熟

15、知的擴頻技術之一。這種技術是將要發(fā)送的信息用偽隨機碼（PN碼）擴展到一個很寬的頻帶上去，在接收端，用與發(fā)端擴展用的相同的偽隨機碼對接收到的擴頻信號進行相關處理，恢復出發(fā)送的信息。</p><p>　　它是二戰(zhàn)期間開發(fā)的，最初的用途是為軍事通信提供安全保障, 是美軍重要的無線保密通信技術。這種技術使敵人很難探測到信號。即便探測到信號，如果不知道正確的編碼，也不可能將噪聲信號重新匯編成原始的信號。有關擴頻通信技術的觀

16、點是在1941年由好萊塢女演員Hedy Lamarr 和鋼琴家George Antheil提出的?；趯︳~雷控制的安全無線通信的思路，他們申請了美國專利#2.292.387。不幸的是，當時該技術并沒有引起美國軍方的重視，直到十九世紀八十年代才引起關注，將它用于敵對環(huán)境中的無線通信系統(tǒng)。</p><p>　　直序擴頻解決了短距離數(shù)據(jù)收發(fā)信機、如：衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、3G移動通信系統(tǒng)、WLAN (IEEE802.

17、11a, IEEE802.11b, IEE802.11g)和藍牙技術等應用的關鍵問題。擴頻技術也為提高無線電頻率的利用率(無線電頻譜是有限的因此也是一種昂貴的資源)提供幫助。</p><p>　　直序擴頻通信系統(tǒng)的工作原理如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 擴頻通信工作原理框圖</p><p>　　在發(fā)端輸入的數(shù)字信號信息，先由擴頻碼發(fā)生器產生的擴頻碼

18、序列去調制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，擴頻碼序列一般采用PN碼。展寬后的信號再調制到射頻發(fā)送出去。調制多采用BPSK、DPSK、MPSK等調制方式。</p><p>　　在接收端收到的信號進行解調（一般采用相干解調）。然后由本地產生的與發(fā)端相同的擴頻碼序列去相關解擴?；謴统稍斎氲男畔⑤敵?。</p><p>　　由此可見，—般的擴頻通信系統(tǒng)都要進行兩次調制和相應的解調。一次調制為擴頻調制，二

19、次調制為射頻調制，以及相應的解擴和射頻解調。 </p><p>　　與一般通信系統(tǒng)比較，擴頻通信就是多了擴頻調制和解擴部分。 </p><p>　　1．2 直接序列擴頻系統(tǒng)的特點</p><p>　　1.2.1直接序列擴頻通信系統(tǒng)的優(yōu)點</p><p><b>　　（1）抗干擾性強</b></p><

20、p>　　抗干擾是擴頻通信主要特性之一，比如信號擴頻寬度為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，這實質上是難以實現(xiàn)的。因信號接收需要擴頻編碼進行相關解擴處理才能得到，所以即使以同類型信號進行干擾，在不知道信號的擴頻碼的情況下，由于不同擴頻編碼之間的不同的相關性，干擾也不起作用。正因為擴頻技術抗干擾性強，美國軍方在海灣戰(zhàn)爭等處廣泛采用擴頻技術的無線網橋來連接分布在

21、不同區(qū)域的計算機網絡。</p><p><b>　?。?）隱蔽性好</b></p><p>　　因為信號在很寬的頻帶上被擴展，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備構成干擾。</p><p>　　（3）易于實現(xiàn)碼分多

22、址（CDMA）</p><p>　　直接序列擴頻通信系統(tǒng)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，擴頻通信提高了頻帶的利用率。正是由于直接序列擴頻通信系統(tǒng)要用擴頻編碼進行擴頻調制發(fā)送，而信號接收需要用相同的擴頻編碼作相關解擴才能得到，這就給頻率復用和多址通信提供了基礎。充分利用不同碼型的擴頻編碼之間的相關特性，分配給不同用戶不同的擴頻編碼，就可以區(qū)別不同的用戶的信號，眾多用戶，只要配對使

23、用自己的擴頻編碼，就可以互不干擾地同時使用同一頻率通信，從而實現(xiàn)了頻率復用，使擁擠的頻譜得到充分利用。發(fā)送者可用不同的擴頻編碼，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，提高了頻譜利用率。另外，擴頻碼分多址還易于解決隨時增加新用戶的問題。</p><p><b>　?。?）抗多徑干擾</b></p><p

24、>　　無線通信中抗多徑（發(fā)射的信號經多條不同路徑傳播）干擾一直是難以解決的問題，利用擴頻編碼之間的相關特性，在接收端可以用相關技術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，從而達到有效的抗多徑干擾。</p><p><b>　?。?）速率高</b></p><p>　　直接序列擴頻通信系統(tǒng)速率可達 2M，8M，11

25、M，無須申請頻率資源，建網簡單，網絡性能好。</p><p>　?。?）有很強的保密性能。</p><p>　　對于直接序列擴頻通信系統(tǒng)而言，射頻帶寬很寬，譜密度很低，甚至淹沒在噪音中，就很難檢查到信號的存在。由于直接序列擴頻通信系統(tǒng)信號的頻譜密度很低，直接序列擴頻通信系統(tǒng)對其它系統(tǒng)的影響就很小。 </p><p>　　1.2.2直接序列擴頻通信系統(tǒng)的不足</

26、p><p>　　直接序列擴頻通信系統(tǒng)除了一般通信系統(tǒng)所要求的同步以外，還必須完成偽隨機碼的同步，以便接受機用此同步后的偽隨機碼去對接受信號進行相關解擴。直接序列擴頻通信系統(tǒng)隨著偽隨機碼字的加長，要求的同步精度也就高，因而同步時間就長。</p><p>　　1.3 直接序列擴頻通信系統(tǒng)的發(fā)展</p><p>　　由于它的抗噪聲的特性，直接序列擴頻技術非常適合商業(yè)應用。在容

27、許無線設備公開使用的電磁環(huán)境里，它對其他傳統(tǒng)微波設備造成最小的干擾，同時對附近其他設備有更高的抗擾性。上世紀80年代末，晶體電子技術的先進程度已經足以提供商用的、成本效益好的直接序列擴頻系統(tǒng)?，F(xiàn)在直擴技術被廣泛應用于包括計算機無線網等許多領域。擴頻技術在發(fā)展的初始階段，就已經實現(xiàn)了理論和技術上的重大突破，在此后的發(fā)展過程中主要是硬件的改善和性能的提高。</p><p>　　隨著移動通信的迅猛發(fā)展，目前3G系統(tǒng)由研

28、制開發(fā)逐步進入商用并且向第四代無線多媒體通信飛速發(fā)展。根據(jù)ITU的標準，世界各大電信公司聯(lián)盟均提出了自己的第三代移動通信系統(tǒng)方案，雖然第三代移動通信系統(tǒng)的標準差異很大，但采用碼分多址技術已經達成共識。直擴碼分多址，由于具備通信容量大、能充分利用話音的統(tǒng)計特性、平滑的越區(qū)切換、通信容量的軟特性等優(yōu)點被作為未來移動通信中最具競爭力、最有前景的無線多址接入技術。無線擴頻通信作為另一種有效的補充通信手段,已在金融系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應用。&l

29、t;/p><p>　　發(fā)展到現(xiàn)在，擴頻技術理論和技術都已趨于完善，主要應從系統(tǒng)的角度考慮總體性能，且與其它新技術結合應用。因此，應用的驅動一直是擴頻技術發(fā)展的強大動力，未來的無線通信系統(tǒng)，如移動通信、無線局域網、全球個人通信等，擴頻技術必將發(fā)揮重要作用。</p><p>　　隨著科技的發(fā)展，擴頻技術必將獲得更加廣闊的應用空間。</p><p>　　第2章 直接序列擴頻通

30、信技術</p><p>　　2.1直接序列擴頻的概念及理論基礎</p><p>　　2.1.1 直接序列擴頻的概念</p><p>　　所謂直接序列(DS：Direct Sequence)擴頻，就是直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發(fā)送端去擴展信號的頻譜。而在接收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。</p><p>

31、;　　2.1.2 擴頻通信的理論基礎</p><p>　　長期以來，人們總是想方設法使信號所占的頻譜盡量窄，以充分提高十分寶貴的頻率資源利用率。但擴頻通信在發(fā)送端用擴頻碼調制，使信號所占的頻帶寬度遠大于所傳信息必須的帶寬，在接收端采用相同的擴頻碼進行相關解擴以恢復出所傳信息數(shù)據(jù)。為什么要用寬頻帶信號來傳輸窄帶信息呢？主要是為了通信的安全可靠性。這可用信息論和抗干擾理論的基本觀點來說明：</p>&l

32、t;p>　　根據(jù)香農(C.E.Shannon)在信息論研究中總結出的信道容量公式，香農公式：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　C--信息的傳輸速率（信道容量） 單位b/s；</p><p>　　S--信號平均功率單

33、位W；</p><p>　　B--頻帶寬度 單位Hz；</p><p>　　N--噪聲平均功率 單位W。</p><p>　　由式中可以看出為了提高信息的傳輸速率C，可以從兩種途徑實現(xiàn)，既加大帶寬B或提高信噪比S/N。換句話說，當信號的傳輸速率C一定時，信號帶寬B和信噪比S/N是可以互換的，即增加信號帶寬可以降低對信噪比的要求，當帶寬增加到一定程度，允許信噪比進一步

34、降低，有用信號功率接近噪聲功率甚至淹沒在噪聲之下也是可能的。擴頻通信就是用寬帶傳輸技術來換取信噪比上的好處。</p><p>　　柯捷爾尼可夫在其潛在抗干擾性理論中得到如下關于信息傳輸差錯概率的公式</p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　此公式指出，差錯概率Pe是信號能量E與噪聲功率譜密度之比的函數(shù)。設信息持續(xù)時間

35、為T，或數(shù)字信息的碼元寬度為T，則信息的帶寬Bm為</p><p><b>　　（2-3）</b></p><p><b>　　信號功率S為</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　已調（或已擴頻）信號的寬度為B，則噪聲功率為</p&g

36、t;<p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　將式（2-3）~（2-5）代入式（2-2），可得</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　上面公式指出，差錯概率Pe是輸入信號與噪聲功率之比（S/N）和信號帶寬與信息帶寬之比（B/Bm）二者乘積的函數(shù)，信噪比與帶寬是可

37、以互換的。它同樣指出了用增加帶寬的方法可以換取信噪比上的好處。</p><p>　　綜上所述：將信息帶寬擴展100倍，甚至用1000倍以上的帶寬信號來傳輸信息，就是為了提高通信的抗干擾能力，即在強干擾條件下保證可靠安全的通信。這就是擴頻通信的基本思想和理論依據(jù)。</p><p>　　2.1.3擴頻增益和抗干擾容限</p><p>　　擴頻通信系統(tǒng)由于在發(fā)送端擴展了信

38、號頻譜，在接收端解擴還原了信息，這樣的系統(tǒng)帶來的好處是大大提高了抗干擾容限。理論分析表明，各種擴頻系統(tǒng)的抗干擾性能與信息頻譜擴展后的擴頻信號帶寬比例有關。一般把擴頻信號帶寬W與信息帶寬△F之比稱為處理增益，即</p><p><b>　　(2-7)</b></p><p>　　它表明了擴頻系統(tǒng)信噪比改善的程度。除此之外，擴頻系統(tǒng)的其他一些性能也大都與有關。因此，處理增

39、益是擴頻系統(tǒng)的一個重要性能指標。</p><p>　　系統(tǒng)的抗干擾容限定義如下：</p><p><b>　　(2-8)</b></p><p>　　式中：（S/N）= 輸出端的信噪比；</p><p><b>　　= 系統(tǒng)損耗；</b></p><p>　　由此可見，抗干擾

40、容限與擴頻處理增益成正比，擴頻處理增益提高后，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。通常的擴頻設備總是將用戶信息(待傳輸信息)的帶寬擴展到數(shù)十倍、上百倍甚至千倍，以盡可能地提高處理增益。</p><p>　　2.2直接序列擴頻的基本原理</p><p>　　所謂直接序列擴頻（DS），就是直接用具有高速率的擴頻碼序列在發(fā)送端去擴展信號的頻譜。而接收端，用相同的擴頻碼序列

41、進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始信息。圖2-1示出了直擴通信系統(tǒng)的原理方框圖，圖2-2為直擴通信系統(tǒng)的主要相位和波形圖。</p><p>　　圖2-1 直擴通信系統(tǒng)的組成框圖</p><p>　　在發(fā)送端輸入信息碼元m（t），它是二進制數(shù)據(jù)，圖中為0、1兩個碼元，其碼元寬度為。加入擴頻解調器，圖中為模2加法器，擴頻碼為一個偽隨機碼（PN碼），記作p（t）。偽碼的波形如圖 2-2 中的

42、第（2）個波形，其碼元寬度為，且取=16。通常在DS系統(tǒng)中，偽碼的速率遠遠大于信碼速率，即，也就是說，偽碼的寬度遠遠小于信碼的寬度，即，這樣才能展寬頻譜。模2加法器的運算規(guī)則可用式2-9表示。</p><p><b>　?。?—9）</b></p><p>　　當m（t）與p（t）符號相同時，c（t）為0；而當m（t）與p（t）不同時，則為1。c（t）的波形如圖2-2

43、所示中的第（3）個波形。由圖可見，當信碼m（t）為0時，c（t）與p（t）相同；而當信碼m（t）為1時，則c（t）為p（t）取反既是。顯然，包含信碼的c（t）其碼元寬度已變成了，即已進行了頻譜擴展。其擴展處理增益也可用下式表示</p><p><b>　?。?—10）</b></p><p>　　在一定的情況下，若偽碼速率越高，即偽碼寬度（碼片寬度）越窄，則擴頻處理增

44、益越大。</p><p>　　經過擴頻，還要載頻調制，以便信號在信道上有效的傳輸。圖中采用二相相移鍵控方式。調相器可由環(huán)行調制器完成，即將c（t）與載頻相乘，輸出為。即</p><p><b>　?。?—11）</b></p><p><b>　　式中，</b></p><p><b>　

45、?。?—12）</b></p><p>　　因此，經過擴頻和相位調制后的信號為</p><p><b>　?。?—13）</b></p><p>　　由上面討論可知，經過擴頻調制信號c（t）可看作只取1的二進制波形，然后對載頻進行調制，這里是采用調相（BPSK）。所謂調制，就是指相乘過程，可采用相乘器，環(huán)行調制器（或平衡調制器），最

46、后得到的是抑制載波雙邊帶振幅調制信號。這里假定平衡調制器是理想對稱，碼序列取+1、1的概率相同，即調制信號無直流分量，這樣平衡調制器輸出的已調波中，無載波分量。通過發(fā)射機中推動級、功放和輸出電路加至天線發(fā)射出去。</p><p>　　通常載波頻率較高，或者說載波周期較小，它遠小于偽碼的周期，即滿足。但圖2-2中（4）示出的載波波形=寬度為，這是為了便于看清楚一些，否則要在一個期間內畫幾十個甚至幾百個正弦波。對于P

47、SK來說，主要是看清楚已調波與調制信號之間的相位關系。圖2-2中的第（5）個圖為已調波 的波形。這里，當c（t）為一碼時，已調波與載波取反相；而當c（t）為0碼時，取同相。已調波與載波的相位關系如圖2-2中的第（6）個圖所示。</p><p><b>　　接收端的工作原理：</b></p><p>　　假設發(fā)射的信號經過信道傳輸，不出現(xiàn)差錯，經過接收機前端電路（包括輸

48、入電路、高頻放大器等），輸出仍為。這里不考慮信道衰減問題，因為對PSK調制信號而言，重要的是相位問題，這里的假定對分析工作原理是不受影響的。相關器完成相干解調和解擴。接收機中的本振信號頻率與載波相差為一個固定的中頻。假定收端的偽碼（PN）與發(fā)端的PN碼相同。接收端本地調相情況與發(fā)端相似，這里的調制信號是p（t），即調相器輸出信號的相位僅取決于p（t），當p（t）=1時，的相位為；當p（t）=0時，的相位為0。信號的相位如圖2-2中（7）

49、所示。</p><p>　　相關器的作用在這里可等效為對輸入相關器的、相位進行模2加。對二元制的0、而言，同號模2加為0，異號模2加為。因此相關器的輸出的中頻相位如圖2-2中的（8）所示。然后通過中頻濾波器。濾除不相關的各種干擾，經解調恢復出原始信息。</p><p>　　這一過程說明了直擴系統(tǒng)的基本原理和它是怎樣通過對信號進行擴頻與解擴處理從而獲得提高輸出信噪比的好處的。它體現(xiàn)了直擴系統(tǒng)

50、的抗干擾能力。</p><p>　　2.3 直擴系統(tǒng)的性能</p><p>　　2.3.1 直擴系統(tǒng)的抗干擾性 </p><p>　　直擴系統(tǒng)最早應用是在軍事通信中作為很強抗干擾性的通信手段。直擴系統(tǒng)對窄帶干擾、寬帶干擾等，都具有抗干擾能力，其抗干擾能力大小就是前面提出的擴頻處理增益，越大，抗干擾能力就越強。下面就來分析直擴系統(tǒng)抗寬帶干擾和抗窄帶干擾的原理。圖

51、2-3為直擴系統(tǒng)抗寬帶干擾的示意圖。</p><p>　　這里的寬帶干擾是泛指的與擴頻信號不相關的，在CDMA通信網中，其它用戶的信號就是一種寬帶干擾。相關處理前，信號頻譜是很寬的，經相關處理后，有用信息被解擴，其功率譜集中于信息帶寬內，而寬帶干擾通過相關器，其功率譜密度基本不變。由于解擴后必然連接窄帶濾波器，保證信號能順利通過，對信號頻帶之外的各種干擾起到很大的抑制作用，從而提高了輸出的信噪比。</p&g

52、t;<p>　　對單頻或窄帶干擾，直擴系統(tǒng)有很強的抗干擾能力。圖2-4（a）為解擴前的功率譜，窄帶干擾功率很大，由于干擾與本地擴頻碼（PN碼）是不相關的。對干擾來說，相關器起到擴展頻譜的目的，功率譜密度就大大下降，其中對信號有害的干擾分量只有落入信息帶寬部分，從而抑制了大部分干擾。由于有用信號能順利通過窄帶濾波器，因此提高了輸出的信噪比。</p><p>　　2.3.2 直擴信號的抗截獲性 <

53、;/p><p>　　截獲敵方信號的目的在于： </p><p>　?。?）發(fā)現(xiàn)敵方信號的存在； </p><p>　?。?）確定敵方信號的頻率； </p><p>　　（3）確定敵方發(fā)射機的方向； </p><p>　　理論分析表明，信號的檢測概率與信號能量與噪聲功率譜密度之比成正比，與信號的頻帶寬度成反比。直擴信號正好具

54、有這兩方面的優(yōu)勢，它的功率譜密度很低，單位時間內的能量就很小，同時它的頻帶很寬。因此，它具有很強的抗截獲性。</p><p>　　如果滿足直擴信號在接收機輸入端的功率低于或與外來噪聲及接收機本身的熱噪聲功率相比擬的條件、則一般接收機發(fā)現(xiàn)不了直擴信號的存在。另外，由于直擴信號的寬頻帶特性，截獲時需要在很寬的頻率范圍進行搜索和監(jiān)測，也是困難之一。因此，直擴信號可以用來進行隱藏通信。至于如何發(fā)現(xiàn)敵方直擴信號的存在，和弄

55、清楚其參數(shù)，即直擴信號的檢測與估值問題。</p><p>　　2.3.3 直擴碼分多址通信系統(tǒng) </p><p>　　多址通信系統(tǒng)指的是許多用戶組成的一個通信網，網中任何兩個用戶都可以通信，而且許多對用戶同時通信時互不不擾。應用直擴系統(tǒng)就很容易組成這樣一個多址通信系統(tǒng)(網)。</p><p>　　具體的做法是給每一個用戶分配一個PN碼作為地址碼。首先，利用直擴信號中

56、PN碼的相關特性來區(qū)分不同的用戶，每個用戶只能收到其他用戶按其地址碼發(fā)來的信號，此時自相關特性出現(xiàn)峰值，可以判別出是有用信號。對于其他用戶發(fā)來的別的信號，因PN碼不同時互相關值很小，不會被解擴出來。其次，利用直擴信號中頻譜擴展，功率譜密度很低的特性，可以有許多用戶共用同一寬頻帶。此時相互之間干擾很小，可以當作噪聲處理。另外，每個用戶占用的頻寬很窄，相對說來，頻譜利用率也是高的。</p><p>　　實現(xiàn)直擴碼分多

57、址通信值得注意的問題有：</p><p>　　（1） 是要選擇有優(yōu)良互相關特性的碼。 </p><p>　　一般多采用有二值或三值相關特性的碼作為地址碼。同時還需要有一定的數(shù)量。Gold碼就可以作為地址碼來用，它既有較優(yōu)良的相關特性，也有足夠的數(shù)量可供選。 </p><p>　?。?）是要注意克服“遠－近”問題。</p><p>　　所謂“遠

58、一近”問題指的是距離近的用戶的信號強，它會干擾距離遠的弱信號的接收。解決的辦法是采用自動功率控制，自動調節(jié)各用戶的發(fā)射功率，使達到接收機時各用戶信號功率基本相等，也就是滿足接收機輸入端等功率的條件，才能正確地區(qū)分有用信號。</p><p>　?。?）是同時通話的用戶數(shù)，決定于整個網內的噪聲水平。 </p><p>　　因此，直擴碼分多址系統(tǒng)是一種噪聲受限的系統(tǒng)。隨著用戶數(shù)的增加，通信質量逐

59、漸變壞。</p><p>　　2.3.4 直擴系統(tǒng)的抗多徑干擾性能 </p><p>　　多徑信道就是發(fā)射機和接收機之間電波傳播的路徑不止一條。例如由于大氣層的反射和折射，以及由于建筑物等對電波的反射都是形成多徑信道的原因。不同的傳播路徑使電波在幅度上衰減不同，到達時間的延遲也不同。</p><p>　　直擴系統(tǒng)能夠同步鎖定在最強的直達路徑的電波上。其它有延遲到達

60、的電波，由于相關解擴的作用，只起到噪聲干擾的作用。這就是利用PN碼的自相關特性，只要延遲超過半個PN碼時片，其相關值就很小，可作為噪聲來對待。另外，如果采用不同時延的匹配濾波器，把多徑信號分離出來，還可以變害為利，將這些多徑信號在相位上對齊相加，起到增加接收信號能量的作用。</p><p>　　因此，直擴系統(tǒng)是一種有效的抗多徑干擾的通信系統(tǒng)。</p><p>　　2.3.5 直擴測距定時

61、系統(tǒng) </p><p>　　直擴系統(tǒng)的發(fā)展是從測距開始的。電磁波在空間是以固定的光速傳播的。如果測定了電波傳播的時間，也就測定了距離。</p><p>　　用直擴信號來測取和定時有獨特的優(yōu)點。當采用一個較長周期的PN碼序列作為發(fā)射信號、用它于目的地反射回來或轉發(fā)回來的PN碼序列的相位進行比較，即比較兩個碼序列相差的時片數(shù)，就可以看出其時間差，也就能換算出發(fā)射機與目的地之間的距離。不難把碼片

62、選得很窄，即碼的鐘速率很高，則可以高精度的測距與定時，基本的分辨率即一個碼片。</p><p>　　此外，有了精確的測距的定時系統(tǒng)，不難形成一個精確的定位系統(tǒng)；按照簡單的幾何關系，已知兩個點的位置(座標)和距離，及其在某一平面上分別與第三點的距離，也就能確定第三點的座標位置。</p><p>　　2.4擴頻序列通信系統(tǒng)的同步原理</p><p>　　任何數(shù)字通信系統(tǒng)

63、都是離散信號的傳輸，要求收發(fā)兩端信號在頻率上相同和相位上一致，才能正確地解調出信息。擴頻通信系統(tǒng)也不例外。一個相干擴頻數(shù)字通信系統(tǒng)，接收端與發(fā)送端必須實現(xiàn)信息碼元同步、PN碼碼元和序列同步和射頻載頻同步。只有實現(xiàn)了這些同步，直擴系統(tǒng)才能正常的工作?？梢哉f沒有同步就沒有擴頻通信系統(tǒng)。</p><p>　　同步系統(tǒng)是擴頻通信的關鍵技術。信息碼元時鐘可以和PN碼元時鐘聯(lián)系起來，有固定的關系，一個實現(xiàn)了同步，另一個自然也

64、就同步了。對于載頻同步來說，主要是針對相干解調的相位同步而言。常見的載頻提取和跟蹤的方法都可采用，例如用跟蹤鎖相環(huán)來實現(xiàn)載頻同步。因此，這里我們只需討論PN碼碼元和序列的同步。 </p><p>　　一般說來，在發(fā)射機和接收機中采用精確的頻率源，可以去掉大部分頻率和相位的不確定性。但引起不確定性的因素有以下一些：</p><p>　　1. 收發(fā)信機的距離引起傳播的延遲產生的相位差; <

65、;/p><p>　　2. 收發(fā)信機相對不穩(wěn)定性引起的頻差; </p><p>　　3. 收發(fā)信機相對運動引起的多普勒頻移； </p><p>　　4. 以及多徑傳播也會影響中心頻率的改變。</p><p>　　因此，只靠提高頻率源的穩(wěn)定度是不夠的，需要采取進一步提高同步速率和精度的方法。 </p><p>　

66、　同步系統(tǒng)的作用就是要實現(xiàn)本地產生的PN碼與接收到的信號中的PN碼同步，即頻率上相同，相位上一致。同步過程一般說來包含兩個階段： </p><p>　　1. 接收機在一開始并不知道對方是否發(fā)送了信號，因此，需要有一個搜捕過程，即在一定的頻率和時間范圍內搜索和捕獲用信號。這一階段也稱為起始同步或粗同步，也就是要把對方發(fā)來的信號與本地信號在相位之差納入同步保持范圍內，即在PN碼一個時片內。 </p>&

67、lt;p>　　2. 一旦完成這一階段后，則進入跟蹤過程，即繼續(xù)保持同步，不因外界影響而失去同步。也就是說，無論由于何種因素兩端的頻率和相位發(fā)生偏移，同步系統(tǒng)能加以調整，使收發(fā)信號仍然保持同步。</p><p>　　如果由于采種原因引起失步，則重新開始新的一輪搜捕和跟蹤過程。因此，整個同步過程是包含搜捕和跟蹤兩個階段閉環(huán)的自動控制和調整過程。</p><p>　　圖2-5為同步系統(tǒng)搜捕

68、和跟蹤原理圖，圖中接收到的信號經寬帶濾波器后，在乘法器中與本地PN碼進行相關運算。此時搜捕器件，調整壓控鐘源，調整PN碼發(fā)生器產生的本地脈序列偽重復頻率和相位，以搜捕有用信號。一旦捕獲到有用信號后，則起動跟蹤器件，由其調整壓控鐘源，使本地PN碼發(fā)生器與外來信號保持同步。</p><p><b>　　第3章 PN序列</b></p><p>　　3.1 PN序列（偽隨機

69、序列）概述</p><p>　　3.1.1 偽隨機序列的一般定義</p><p>　　偽隨機序列作為擴頻通信系統(tǒng)中的一部分是十分關鍵的，它關系到擴頻系統(tǒng)的性能。四十年代末，信息論的奠基人香農(C.E.Shannon)提出的編碼定理指出：只要信息速率Rb小于信道容量C，則總可以找到某種編碼方法，在碼周期相當長的條件下，能夠幾乎無差錯的從收到高斯噪聲干擾的信號中復制出原發(fā)信息。這里有兩個條件，

70、一是Rb<=C，二是編碼的碼周期足夠長。同時香農在證明編碼定理的時候，提出用具有白噪聲統(tǒng)計特性的信號來編碼。白噪聲是一種隨機過程，它的瞬時值服從正態(tài)分布，功率譜在很寬頻帶內都是均勻的。但是至今無法實現(xiàn)對白噪聲放大、調制、檢測、同步及控制等，而只能用具有類似于限帶白噪聲統(tǒng)計特性的偽隨機序列信號來逼近它，并作為擴頻系統(tǒng)的擴頻碼。</p><p>　　3.1.2 偽隨機序列的數(shù)學定義</p><

71、;p>　　白噪聲是一種隨機過程，瞬時值服從正態(tài)分布，自相關函數(shù)和功率譜密度有極好的相關性，偽隨機序列是針對白噪聲演化而來的，只有“0”和“1”兩種電平，因此偽隨機編碼概率分布不具備正態(tài)分布形式。但當序列足夠長時，由中心極限定理可知，它趨近于正態(tài)分布，由此，偽隨機序列定義如下：</p><p>　　(1)凡自相關函數(shù)具有</p><p><b>　　(3-1)</b&g

72、t;</p><p>　　式的序列稱為狹義偽隨機序列。</p><p>　　(2)凡自相關函數(shù)具有</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　形式的序列，成為第一類廣義偽隨機序列。</p><p>　　(3)凡互相關系數(shù)具有</p><p>　　或

73、 (3-3)</p><p>　　形式的序列，稱為第二類廣義偽隨機序列。</p><p>　　(4)凡相關函數(shù)滿足(1)、(2)、(3)三者之一的序列，統(tǒng)稱為偽隨機序列。由上面的四種定義可以看出，狹義偽隨機序列是第一類廣義偽隨機序列的一種特例。</p><p>　　3.1.3 偽隨機序列的相關特性

74、</p><p>　　擴頻系統(tǒng)中，對偽隨機序列而言，最關心的問題就是其相關特性，包括自相關性、互相關性及部分相關性。下面分別給出這些相關函數(shù)的定義。設有兩條長為N的序列{a}和，序列中的元素分別為ai，bi，(i=1,2,3,…,N)。則序列的自相關函數(shù)定義為：</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　由于{a

75、}是周期為P的序列，故有ai+p=ai,其歸一化自相關函數(shù)ρa(τ)定義為：</p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　序列{a}和的互相關函數(shù)定義為：</p><p><b>　　(3-6)</b></p><p>　　歸一化互相關函數(shù)定義為：</p>

76、<p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　對于二進制序列，可以表示為：</p><p><b>　　(3-8)</b></p><p>　　其中，A為序列{a}和對應碼元相同的數(shù)目，D為不相同的數(shù)目。</p><p>　　若ρab(τ)=0，則序列{a}和序列{b

77、}正交，定義{a}的部分相關函數(shù)和歸一化部分相關函數(shù)為 (式中t為某一整數(shù)) ：</p><p><b>　　(3-9)</b></p><p>　　定義序列{a}和序列的部分互相關函數(shù)和歸一化部分互相關函數(shù)分別為：</p><p><b>　　(3-10)</b></p><p>　　3.2

78、 m序列的產生原理</p><p>　　m序列是最長線性移位寄存器序列的簡稱。它是由多級移位寄存器或其他延遲元件通過線性反饋產生的最長的碼序列。由于m序列容易產生、規(guī)律性強、有許多優(yōu)良的性能，在擴頻通信中最早獲得廣泛的應用。</p><p>　　如圖2.1所示，m序列可由二進制線性反饋移位寄存器產生。它主要由n個串聯(lián)的寄存器、移位脈沖產生器和模2加法器組成。 圖中第i級移存器的狀態(tài)ai表示

79、，ai=0 或ai=1，i=整數(shù)。反饋線的連接狀態(tài)用ci表示，ci=1表示此線接通（參加反饋），ci=0表示此線斷開。</p><p>　　由于反饋的存在，移存器的輸入端受控地輸入信號。不難看出，若初始狀態(tài)為全“0”,則移位后得到的仍為全“0”，因此應避免出現(xiàn)全“0”狀態(tài)，又因為n級移存器共有2n-1種可能的不同狀態(tài)，除全“0”狀態(tài)外，剩下2n-1種狀態(tài)可用。每移位一次，就出現(xiàn)一種狀態(tài)，在移位若干次后，一定能重復

80、出現(xiàn)前某一狀態(tài)，其后的過程便周而復始了。反饋線位置不同將出現(xiàn)不同周期的不同序列，我們希望找到線性反饋的位置，能使移存器產生的序列最長，即達到周期P=2n-1。按圖中線路連接關系，可以寫為：</p><p>　?。?） （3-11）</p><p><b>　　該式稱為遞推方程。</b></p><p>　　圖3-1

81、 線性反饋移位寄存器</p><p>　　上面曾經指出，ci的取值決定了移位寄存器的反饋連接和序列的結構?，F(xiàn)在將它用下列方程表示：</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　這一方程稱為特征多項式。式中xi僅指明其系數(shù)ci的值（1或0），x本身的取值并無實際意義，也不需要去計算x的值。例如，若特征方程為f(x)=1+

82、x+x4則它僅表示x0,x1和x4的系數(shù)c0=c1=c4=1,其余為零。經嚴格證明：若反饋移位寄存器的特征多項式為本原多項式，則移位寄存器能產生m序列。只要找到本原多項式，就可構成m系列發(fā)生器。</p><p>　　表1.1 部分本原多項式</p><p>　　m序列的基本性質如下：</p><p>　　(1)周期性：m序列的周期p取決于它的移位寄存器的級數(shù), p=

83、2n-1</p><p>　　(2)平衡特性：m序列中0和1的個數(shù)接近相等；m序列中一個周期內“1”的數(shù)目比“0”的數(shù)目多1個。</p><p>　　(3)游程特性：m序列中長度為1的游程約占游程總數(shù)的1/2，長度為2的游程約占游程總數(shù)的1/22 ,長度為3的游程約占游程總數(shù)的1/23 …</p><p>　　(4)線性疊加性：m序列和其移位后的序列逐位模2相加，所

84、得的序列還是m序列，只是相移不同而已。例如1110100與向右移3位后的序列1001110逐位模2相加后的序列為0111010，相當于原序列向右移1位后的序列,仍是m序列。用公式表示為:</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　其中: u(i)、up(i)、uq(i)分別為原序列、平移p個元素后的序列及平移相加后得到的序列中的第i個元素。

85、</p><p>　　(5)二值自相關特性：碼位數(shù)越長越接近于隨機噪聲的自相關特性。m序列的自相關函數(shù)計算式為</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　其中:,為碼序列的最大長度,亦即m序列的周期； Tc為m序列碼的碼元寬度?？梢?相關函數(shù)是個周期函數(shù)。</p><p>　　(6)m序列發(fā)生

86、器中，并不是任何抽頭組合都能產生m序列。理論分析指出，產生的m序列數(shù)由下式決定：</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　其中Φ(x)為歐拉數(shù)(即包括1在內的小于x并與它互質的正整數(shù)的個數(shù))。例如5級移位寄存器產生的31位m序列只有6個。</p><p>　　第4章 直接序列擴頻通信系統(tǒng)的MATLAB仿真</

87、p><p>　　4.1 Simulink仿真技術</p><p>　　Simulink是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣頻率的系統(tǒng)。在Simulink環(huán)境中，利用鼠標就可以在模型窗口中直觀地“畫”出系統(tǒng)模型，然后直接進行仿真。它為用戶提供了方框圖進行建模的圖形接口，采用這種結構畫模型就像用手和紙來畫一樣容易。它與傳

88、統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點。Simulink包含有Sinks（輸入方式）、Sours（輸入源）、Linear（線性環(huán)節(jié)）、Nonlinear（非線性環(huán)節(jié)）、Connections（連接與接口）和Extar（其他環(huán)節(jié)）子模型庫，而且每個子模型庫中包含有相應的功能模塊，用戶也可以定制和創(chuàng)建用戶自己的模塊。</p><p>　　用Simulink創(chuàng)建的模型可以具有遞階結構，因

89、此用戶可以采用從上到下或從下到上的結構創(chuàng)建模型。用戶可以從最高級開始觀看模型，然后用鼠標雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級的內容，以此類推，從而可以看到整個模型的細節(jié)，幫助用戶理解模型的結構和各模塊之間的相互關系。在定義完一個模型后，用戶可以通過Simulink的菜單或Matlab的命令窗口鍵入命令來對它進行仿真。菜單方式對于交互工作非常方便，而命令行方式對于運行一大類仿真非常有用。采用Scope模塊和其他的畫圖模塊，在仿真進行的同時

90、，就可觀看到仿真結果。除此之外，用戶還可以在改變參數(shù)后來迅速觀看系統(tǒng)中發(fā)生的變化情況。仿真的結果還可以存放到Matlab的工作空間里做事后處理。</p><p>　　模型分析工具包括線性化和平衡點分析工具、Matlab的許多工具及Matlab的應用工具箱。由于Matlab和Simulink的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改。</p><p>　　4.

91、2. Simulink對通信系統(tǒng)的仿真</p><p>　　在MATLAB中，用于通信系統(tǒng)仿真的模塊主要由兩大部分構成：通用仿真模塊和專用仿真模塊。它們分別屬于標準仿真子模塊庫和通信子模塊庫。</p><p>　　一個典型的Simulink模塊由信源、系統(tǒng)及信宿等三部分組成。他們的關系如圖4-1所示</p><p>　　信源提供系統(tǒng)的輸入信號，如常量、正弦波、方波等

92、；系統(tǒng)是對仿真對象的數(shù)學抽象，比如是連續(xù)線性系統(tǒng)，還是非連續(xù)線性系統(tǒng)對輸入信號進行求和，還是對輸入信號進行了一次調制；信宿是接收信號的部分，用戶可以把它送到示波器中顯示出來，或者保存到相應的mat文件。</p><p>　　通信系統(tǒng)仿真的基本步驟如下：</p><p>　　1 建立數(shù)學模型：根據(jù)通信系統(tǒng)的基本原理，將整個系統(tǒng)簡化到源系統(tǒng)，確定總的系統(tǒng)功能，并將各部分功能模塊化，找出各部分之

93、間的關系，畫出系統(tǒng)流程框圖模型。</p><p>　　2 仿真系統(tǒng)：根據(jù)建立的模型，從SIMULINK 通信模型庫（MATLAB 所提供的</p><p>　　Communication Toolbox SIMULINK Block Library）的各個子庫中，將所需要的單元功能模塊拷貝到Untitled 窗口，按系統(tǒng)流程框圖模型連接，組建要仿真的通信系統(tǒng)模型。</p>&

94、lt;p>　　3 設置、調整參數(shù)：參數(shù)設置包括運行系統(tǒng)參數(shù)設置（如系統(tǒng)運行時間、采樣速率等）和功能模塊運行參數(shù)設置（正弦信號的頻率、幅度、初相；低通濾波器的截至頻率、通帶增益、阻帶衰減等）。</p><p>　　4 置觀察窗口，分析仿真數(shù)據(jù)和波形：在系統(tǒng)模型的關鍵點處設置觀測輸出模塊，用于觀測仿真系統(tǒng)的運行情況，以便及時調整參數(shù)，分析結果。</p><p>　　5 生成新的模塊：對于

95、Communication Toolbox 中沒有的功能模塊，可以根據(jù)已掌握的技術生成所需新的子模塊，例如由C 或Fortran 編寫MEX 文件，編譯成DLL 后利用SIMULINK 提供的封裝（Masking）功能封裝或自定義模塊庫，以便隨時調用。</p><p>　　下面就對直接序列擴頻通信系統(tǒng)里的擴頻與解擴、BPSK調制、編碼信道AWGN信道進行了Simulink模塊仿真。</p><

96、p>　　用到的主要模塊如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2仿真用到的主要模塊</p><p>　　（1）Scope——將輸入信號在示波器中顯示出來。</p><p>　?。?）Display——將輸入信號以數(shù)字的形式顯示出來。</p><p>　　（3）Error Rate Calculation——計算輸入信號的比特或符號錯

97、誤率。</p><p>　?。?）AWGN channel——AWGN信道。</p><p>　?。?）PN Sequence Generator——生成PN序列。</p><p>　?。?）Bernoulli Binary Generator——生成Bernoulli分部二進制數(shù)。</p><p>　?。?）BPSK Demodulator

98、 Basband ——BPSK解調。</p><p>　?。?）BPSK Modulator Basband——BPSK調制</p><p>　　4.2.1擴頻與解擴的Simulink仿真圖</p><p>　　擴頻模塊包括偽隨機碼生成和相關運算兩個部分。不同的偽隨機碼表示著不同的擴頻方式。常用的偽隨機碼有m序列（最大長度移位寄存器序列）、Gold碼序列等。<

99、/p><p>　　在直序擴頻序列通信系統(tǒng)中，每一用戶都分配到一固定的PN序列，用戶之間的PN序列都是互為正交的，以使得每一用戶不受到其他用戶的干擾。擴頻的過程可以簡而言之為在發(fā)送端用PN碼序列將載有信息的信號擴頻到某個較寬的帶寬上，然后在信道上進行傳輸。</p><p>　　解擴過程與擴頻過程完全相同，也是將輸入解擴模塊的信號用偽隨機碼進行擴頻處理。同時，要求接收端解擴頻用的偽隨機碼與發(fā)送端擴

100、頻用的偽隨機碼不僅碼字相同，而且相位相同；否則，將會導致期望用戶的信號自身相互抵消。</p><p>　　解擴處理將擴頻后的信號壓縮到信息頻帶內，由寬帶信號恢復為窄帶信號；同時，解擴處理的結果也擴展了干擾信號，降低了干擾信號的功率譜密度，使之進入到信息頻帶內的功率下降，從而使系統(tǒng)獲得處理增益，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。</p><p>　　圖4-3是用戶信息被擴展的框圖，圖4-4是擴頻的仿真

101、模型，圖中一個隨機序列與PN碼序列異或相乘得一個新的序列，使隨機序列的頻譜被擴展。圖4-5的第一個波形輸入的隨機信號的波形，第二個波形是擴頻后的波形，第三個波形是生成的PN碼序列的波形。</p><p>　　圖4-4 擴頻仿真模型</p><p>　　圖4-5 輸出的PN碼擴頻波形圖</p><p>　　4.2.2 BPSK調制的Simulink仿真圖</p&

102、gt;<p>　　BPSK是二進制相移鍵控，在二進制數(shù)字調制中，當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產生BPSK信號。通常用已調信號載波的0°和180°分別表示二進制數(shù)字基帶信號的1和0。理想的BPSK調制可使載波相位瞬時變化180°。BPSK信號的調制原理圖如圖4-6所示。</p><p>　　BPSK信號的解調通常都是采用相干解調，解調器原理圖如圖4-

103、7所示，在相干</p><p>　　解調過程中需要用到與接收到的BPSK信號同頻同相的相干波。</p><p>　　圖4-8是BPSK調制與解調框圖，圖4-9是BPSK調制與解調的Simulink模型，4-10是信源輸入的隨機數(shù)字信息的波形，圖4-11是隨機數(shù)字信息經BPSK調制后的頻譜圖。</p><p>　　圖4-9 BPSK調制與解調模型</p>

104、<p>　　圖4-10 信源產生的隨機序列</p><p>　　圖4-11是隨機數(shù)字信息經BPSK調制后頻譜圖</p><p>　　4.2.3編碼信道的Simulink仿真圖</p><p>　　在數(shù)字通信系統(tǒng)中，編碼器的輸出是某一數(shù)字序列，而譯碼器輸入同樣也是一數(shù)字序列，它們在一般情況下是相同的數(shù)字序列。因此，從編碼器輸出端到譯碼器輸入端的所有轉換器及

105、傳輸媒質可用一個完成數(shù)字序列變換的方框加以概括，這個方框就稱為編碼信道，如圖4-12。</p><p>　　AWGN信道，是指信號在信道中傳輸時加入了高斯白噪聲，如圖4-13的仿真波形中第一個圖形為輸入信息，第二個波形為加入高斯白噪聲后的波形。</p><p>　　圖4-12AWGN信道仿真</p><p>　　圖4-13 通過AWGN信道輸出前和輸出后的波形<

106、;/p><p>　　4.3 MATLAB程序設計及仿真結果</p><p><b>　　4.3.1程序設計</b></p><p>　　由圖4-14直序擴頻通信系統(tǒng)仿真框圖可知，系統(tǒng)主要組成分為七個部分，分別為信源部分、擴頻部分、調制部分、信道傳輸部分、解調部分、解擴部分和信宿部分。</p><p>　　信源部分：用戶把要

107、傳輸?shù)男畔⒔o定，用戶輸入的信息0101101。</p><p>　　調制部分：采用的是BPSK調制，數(shù)據(jù)進行調制然后輸送出其調制之后的波形。調制后的傳輸信道選用的是高斯白噪聲信道，信噪比可任意設定，在本次仿真中信噪比設定為20。</p><p>　　擴頻部分：數(shù)據(jù)要進行擴頻處理。這里選用的是利用PN碼與輸入的信號進行擴頻，擴頻后等待送入信道。PN碼的產生是由一個PN碼發(fā)生器來完成的。PN碼

108、發(fā)生器如圖4-15所示。</p><p>　　在信道的接收端進行的過程和輸入端剛好是相反的。</p><p>　　首先進行解調，也是選擇BPSK的解調。</p><p>　　然后是解擴，解擴時使用的PN碼和擴頻時使用的一致。這樣才能保證解擴出相應的信息。</p><p>　　整個仿真過程共設置了八個波形觀測設備，運行后可以從這八個波形圖中較直

109、觀的看到DS-CDMA系統(tǒng)的每一個調制過程。在兩個用戶的信息中我們給定的是0和1的信息，為了在調制和擴頻中容易計算，將數(shù)據(jù)中的0用－1來代替。在程序中，每一個過程都用％來注明，程序可以直接復制到M文件編輯框，在MATLAB的默認界面的Commond Window窗口中輸入</p><p>　　》dscdmamodem</p><p>　　點擊“Enter”鍵，即可仿真出結果。</p

110、><p>　　DS-CD的MAMATLAB源程序如下：</p><p>　　function dscdmamodem(user,snr_in_dbs)</p><p>　　%建立模型：用戶信息，snr_in_dbs為信噪比</p><p><b>　　%設置初始參數(shù)</b></p><p>　　use

111、r=[0 1 0 1 1 0 1] ;</p><p><b>　　close all</b></p><p><b>　　%定義步長變量%</b></p><p>　　length_user=length(user); </p><p>　　%改變用戶數(shù)據(jù)中的0為-1</p>&l

112、t;p>　　for i=1:length_user </p><p>　　if user(i)==0</p><p>　　user(i)=-1;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　% 用戶傳輸前

113、設置 </p><p>　　fc=3; % 載頻</p><p>　　eb=2; % 每個字符的能量</p><p>　　tb=1; % 每個信息比特所占的時間</p><p>　　%用戶輸入的數(shù)據(jù)信息</p><p>　　t=0.01:0.01:tb*length_user; </p&

114、gt;<p>　　basebandsig=[];</p><p>　　for i=1:length_user</p><p>　　for j=0.01:0.01:tb</p><p>　　if user(i)==1</p><p>　　basebandsig=[basebandsig 1];</p><p&g