畢業(yè)設(shè)計(jì)----直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)（DS-CDMA）因其抗干擾性強(qiáng)、 隱蔽性好、易于實(shí)現(xiàn)碼分多址（CDMA）、抗多徑干擾、直擴(kuò)通信速率高等眾多優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域中。針對(duì)頻通信廣泛的應(yīng)用，本文用MATLAB工具箱中的SIMULINK通信仿真模塊和MATLAB函數(shù)對(duì)直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)進(jìn)行了分析和仿真，使其更加形象和具體。</p

2、><p>　　關(guān)鍵詞：直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，碼分多址，MATLAB仿真，SINMULINK模塊仿真</p><p>　　ABSTRACT：Direct sequence spread spectrum communication system because of its advantage such as strong anti-disturbance,hidden, being easy

3、to realize CDMA ,anti-multi-path interference,DS communications rate higher strengths and so ,so it is widely used in many fields. With the wide use of the direct sequence spread spectrum communication technique , this

4、text use communication simulated module of SIMULINK in the toolbox of MATLAB and MATLAB functions to make an analysis and emulation to DS-CDMA</p><p>　　Key words： DS-CDMA ,CDMA,MATLAB ,SINMULINK</p>&

5、lt;p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.前言</b></p><p>　　直接序列擴(kuò)展頻譜通信是將待發(fā)送的信息碼用偽隨機(jī)碼調(diào)制進(jìn)行頻譜擴(kuò)展,在接收端用同樣的偽隨機(jī)碼進(jìn)行解擴(kuò)處理,恢復(fù)原始信號(hào)的通信方式。它的理論基礎(chǔ)是香儂信道容量公式C = log2 (1 + S/N) : 為達(dá)到給定的信道容量要求,可以用帶寬換取

6、信噪比,即在低信噪比的條件下可以用增大帶寬的方法無(wú)誤地傳輸給定的信息[1 ] 。同時(shí),由于直擴(kuò)通信還具有抗干擾、抗多徑、保密性、多址復(fù)用等特點(diǎn),被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的通信方式。目前廣泛地應(yīng)用于移動(dòng)通信,軍用中的高保密抗干擾數(shù)據(jù)鏈,全球定位系統(tǒng)GPS ,電子醫(yī)學(xué)測(cè)量和工業(yè)中的無(wú)損檢測(cè)等。通信系統(tǒng)的軟件仿真是現(xiàn)代通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試和檢測(cè)中的有力工具。通過(guò)仿真的方法,可以在避免建立實(shí)際的硬件電路的條件下,做出系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)方案,估計(jì)和評(píng)價(jià)系統(tǒng)

7、工作性能,極大地節(jié)省了科研人員的時(shí)間和精力。它雖然不能完全代替實(shí)驗(yàn),但卻可以十分逼真地模擬實(shí)驗(yàn),在某些難以實(shí)現(xiàn)或不可能實(shí)驗(yàn)的情況下,仿真的作用就更加重要。目前,國(guó)外的信仿真已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,比較著名的仿真軟件主要有SPW 、COSSAP 和SERENADE等。擴(kuò)頻通信件仿真的主要側(cè)重點(diǎn),一是通過(guò)蒙特卡羅或重點(diǎn)抽樣等算法來(lái)</p><p>　　m序列是最長(zhǎng)線性移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱。二進(jìn)制的m序列是一種重要的偽隨機(jī)序列

8、，有優(yōu)良的自相關(guān)特性。容易產(chǎn)生、規(guī)律性強(qiáng)，但其隨機(jī)性接近于噪聲和隨機(jī)序列。m序列在擴(kuò)展頻譜及碼分多址技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，并在m序列基礎(chǔ)上還能夠成其它碼序列，因此無(wú)論從m序列直接應(yīng)用還是從掌握偽隨機(jī)序列基本理論而言，應(yīng)該熟悉m序列的產(chǎn)生及其主要特性。</p><p>　　顧名思義，m序列是由多級(jí)移位寄存器或其他延遲元件通過(guò)線性反饋產(chǎn)生的最長(zhǎng)的碼序列。在二進(jìn)制移位寄存器發(fā)生器中，若n為級(jí)數(shù)，則所能產(chǎn)生的最大長(zhǎng)度的碼

9、序列為2n－1位。</p><p>　　2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　圖2-1 是直擴(kuò)系統(tǒng)的總體框圖,主要由發(fā)送、信道和接收三部分組成。在發(fā)送端,PN 碼時(shí)鐘的信號(hào)輸入到PN 碼產(chǎn)生器,輸出端發(fā)的PN 碼序列,它在PN 碼調(diào)制器中對(duì)信息碼進(jìn)行擴(kuò)頻,然后將擴(kuò)頻基帶信號(hào)送到載波調(diào)制器中調(diào)制成BP2SK信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過(guò)高斯白噪聲信道傳輸,進(jìn)入接收端。</p><p

10、>　　圖2-1直接擴(kuò)頻系統(tǒng)的總體框圖</p><p>　　3 .系統(tǒng)各部分的工作原理與模型</p><p>　　3.1 　發(fā)送端與信道</p><p>　　發(fā)送端的PN碼產(chǎn)生器是一個(gè)7階線性反饋移位寄存器 ,輸出長(zhǎng)度為 (27 - 1) = 127 的 m 序列的 PN 碼 ,其特征多項(xiàng) 式為f ( x) = 1+ x + x7 PN 碼信號(hào)的頻率和相位由

11、PN 碼時(shí)鐘信號(hào)決定 。擴(kuò)頻調(diào)制 器是一個(gè)乘法器 ,信息碼的頻譜在這里得到了擴(kuò)展 ,載波調(diào) 制器進(jìn)行載波調(diào)制和功率放大后發(fā)送信號(hào) 。</p><p>　　若用 d ( t) 和 PN ( t) 分別表示信息碼和 PN 碼信號(hào) , ω0 表示載波頻率 , P 表示發(fā)射功率 ,則 CM 輸出的信號(hào)可以表 示為 (1)</p><p>　　式中d ( t ) = ±1, PN

12、( t ) = ±1</p><p>　　由于擴(kuò)頻通信對(duì)窄帶噪聲的抑制能力較強(qiáng),而當(dāng)噪聲帶寬和擴(kuò)頻帶寬一樣都非常寬時(shí),擴(kuò)頻通信系統(tǒng)對(duì)噪聲不再有明顯的抑制能力,因此這里要將高斯白噪聲信道設(shè)置為信噪比較好的信道。</p><p><b>　　3.2同步捕捉環(huán)路</b></p><p>　　在通信剛開始時(shí), PN 碼肯定處于失步狀態(tài) , 收

13、端的PN碼可以用 PN ( t - τ)表示 ,其中 |τ| > Tc , Tc為表示一個(gè) PN 碼元寬度的切普周期 ,這時(shí)要用滑動(dòng)的方法調(diào)整本地 PN 碼 相位 ,使之與發(fā)端的 PN碼相位差在半個(gè)切普周期之內(nèi) ,即|τ| < Tc / 2 。同步捕捉環(huán)路的框圖如圖 2 所示 。</p><p>　　接收信號(hào) x ( t) + n ( t) 和 PN (t - τ) , 從 1 、2 兩個(gè)端口輸

14、入后 ,通過(guò)乘法器和匹配帶通濾波器組成的相關(guān)器 ,輸出表 示相關(guān)值大小的三角包絡(luò)正弦信號(hào) 。如果忽略噪聲 ,乘法器 的輸出可以表示為 (2)</p><p>　　當(dāng) PN 碼已經(jīng)同步 ,即τ= 0 時(shí) ,有 PN ( t) PN ( t - τ) = 1 ,所以此時(shí)有</p><p><b>　　(3)</b></p><p>　

15、　匹配帶通濾波器與 相匹配，其沖激相應(yīng)為 </p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　圖3-1同步捕捉環(huán)路仿真框圖</p><p>　　式中 Td—信息碼元周期 , 它與切普周期的關(guān)系是 Td =N Tc , N—擴(kuò)頻碼長(zhǎng) 。所以當(dāng)| τ| < Tc 時(shí) , 對(duì)于 x ( t) 在一個(gè)信息碼周期內(nèi) （n-1）T

16、d < t < nTd 的信號(hào) ,其輸出為ymbpf(t)≈ Pd(t)R(τ)(1-|t-nTd|/Td)cosω0t( n-1)Td <t<(n+1)Td(5)式中R(τ)—PN 碼的自相關(guān)函數(shù) ,它表示收發(fā)端 PN 碼的同步關(guān)系 ,信號(hào)的包絡(luò)為三角形 ,幅度由 R (τ) 決定 。而當(dāng)|τ| > Tc 時(shí) ,由 PN 碼的性質(zhì)可知 , ymbpf(t)≈0 , 所以 ,這個(gè)包絡(luò)信號(hào)就為同步的檢測(cè)提供

17、了信息 。后面的平方律包絡(luò) 檢波器和低通濾波器提取出這個(gè)包絡(luò)并送入積分器積分 。這里還有一個(gè)復(fù)實(shí)轉(zhuǎn)換器 ,其作用是將復(fù)數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù) 信號(hào) ,后面還有一個(gè)實(shí)復(fù)轉(zhuǎn)換 ,它的作用是將實(shí)數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)信號(hào) 。積分器每隔一個(gè)信息碼元周期 Td 積分并清除一次 ,用來(lái)計(jì)算收發(fā)兩端 PN 碼序列的相關(guān)程度 。該信號(hào)經(jīng) 過(guò)放大和抽樣后 ,與本地門限值相減 ,后面的電平轉(zhuǎn)換器將 這個(gè)差值信號(hào)轉(zhuǎn)換為邏輯電平信號(hào)的捕捉指示</p>&l

18、t;p>　　3.3 同步跟蹤環(huán)路</p><p>　　同步捕捉完成之后,收發(fā)端的PN 碼相位差小于Tc / 2 ,這時(shí),同步跟蹤環(huán)路在捕捉指示信號(hào)的指示下開始工作,它的作用是利用擴(kuò)頻序列的自相關(guān)性來(lái)微調(diào)PN 碼時(shí)鐘的相位,進(jìn)一步減小收發(fā)端PN 碼序列的相差。m 序列PN 碼在一個(gè)周期內(nèi)的自相關(guān)函數(shù)為 (6)</p><p>　　當(dāng) N > >

19、1 時(shí) , (6) 式可以簡(jiǎn)化為 </p><p><b>　　(7)</b></p><p>　　圖 3 所示 , R (τ) 當(dāng)τ= 0 時(shí)達(dá)到相關(guān)峰值 ,當(dāng) |τ| > Tc時(shí) ,相關(guān)值約為零 。另外 ,</p><p>　　圖3 -2　基于m 序列相關(guān)性的鑒相曲線</p><p>　　它就是 PN 碼

20、跟蹤的鑒相曲線 。兩路相位相差一個(gè) Tc的 PN 碼序列與同一輸入PN 碼序列相關(guān) ,當(dāng)輸入 PN 碼序列與這兩 個(gè)序 列 的 相 位 差 都 為 Tc / 2 時(shí) ( 一 個(gè) 超 前Tc/2 ,一個(gè)滯后Tc/2) , 兩相關(guān)值的平方差為零,即在圖中的Tc/2點(diǎn),同步跟蹤環(huán)的作用就是調(diào)整收端 PN碼序列的相位到這一點(diǎn),再將其延遲Tc/2,就與發(fā)端PN碼序列完全同步了。從圖看到 ,當(dāng)0 < τ < Tc 時(shí), D (τ)為線

21、性曲線,因此具有很好的鑒相特性。從圖中的輸入輸出信號(hào)的關(guān)系可以表示為</p><p>　　式中f 為固定頻率Vin(t)誤差控制信號(hào),它的值可以改變輸出信號(hào)的頻率和相位 。此處我們假設(shè)收發(fā)端的 PN 碼只存在相差,不存在頻差,這樣既符合大多數(shù)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在同步時(shí)所碰到的情況 ,也可以使問(wèn)題簡(jiǎn)化 。</p><p>　　圖 3-3　同步跟蹤環(huán)路仿真框圖</p><p>

22、;　　3.4壓控時(shí)鐘 、收端 PN 碼產(chǎn)生器和解擴(kuò)器</p><p>　　圖2-1中的壓控時(shí)鐘由壓控振蕩器和整形電路組成壓控時(shí)鐘的輸入控制信號(hào)為跟蹤環(huán)路輸出的誤差信號(hào),其輸出正弦波,通過(guò)整形電路將它變?yōu)闀r(shí)鐘信號(hào) 。</p><p>　　收端PN碼產(chǎn)生器與發(fā)端的PN碼產(chǎn)生器一樣,因?yàn)榻邮斩瞬豢赡苤腊l(fā)送PN碼信號(hào)的相位 ,為了在仿真中體現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題,將收端PN碼產(chǎn)生器的初值設(shè)置得與發(fā)端的初值不

23、同,這樣收發(fā)雙方的PN碼相位就不同,要靠同步捕捉和跟蹤來(lái)減小這個(gè)相位差。其輸出PN碼序列輸入到捕捉環(huán)路、跟蹤環(huán)路并通過(guò)延遲時(shí)間為Tc/2的延遲器輸入到解擴(kuò)器 。</p><p>　　解擴(kuò)器就是圖1中的乘法器和低通濾波器,它的輸入是已經(jīng)同步的收端PN碼序列和接收到的擴(kuò)頻寬帶 BPSK信號(hào),它對(duì)BPSK信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)處理,使之還原為解擴(kuò)后的僅由信息碼調(diào)制的窄帶BPSK信號(hào)</p><p>　　3

24、.5 科斯塔斯環(huán)解調(diào)器</p><p>　　當(dāng) PN 碼的同步捕捉跟蹤和輸入信號(hào)的解擴(kuò)工作完成后,就要對(duì)解擴(kuò)后的窄帶BPSK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)以還原信息碼。還原信息碼需要從接收信號(hào)中提取一個(gè)與發(fā)端載波同頻同相的本地載波,這項(xiàng)工作由科斯塔斯環(huán)來(lái)完成,其框圖如圖5示。解擴(kuò)后的窄帶 BPSK 信號(hào)分成兩路輸入到兩個(gè)乘法器,分別與VCO輸出的相位相差π/2的本地載波信號(hào)相乘。圖中的移相器移相π/2 ,使兩路信號(hào)分別為cosω1

25、t和-sinω1t,所以,兩路乘法器的輸出分別為</p><p>　　濾除和頻成分后輸出差頻成分</p><p>　　圖 3-4科斯塔斯環(huán)解調(diào)器框圖</p><p>　　其中Δω=ω0-ω1收端載波與發(fā)端載波的頻差。這兩路信號(hào)通過(guò)乘法器后,由于d2 (t) =1,所以輸出為</p><p>　　verror(t)=Psin(2Δωt)&l

26、t;/p><p>　　為VCO的誤差控制信號(hào),調(diào)整本地載波的頻率和相位與發(fā)端載波一致,使Δω=0。當(dāng)載波同步上后,可以從信號(hào)探測(cè)器看到解調(diào)后的信息碼波形。在仿真中,載波的同步工作在PN碼沒有同步時(shí)就可以開始了,這時(shí)上面式子中的d(t)都要改寫成d(t)PN(t)PN(t-τ),但是由于 [d(t)PN(t)PN(t-τ)]=1 ,所以乘法器的輸出信號(hào)verror(t)保持不變。此時(shí)雖然可以進(jìn)行載波同步,但是由于PN碼

27、沒有同步,所以無(wú)法恢復(fù)信息碼。</p><p><b>　　4. 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的MATLAB仿真</p><p>　　矩陣實(shí)驗(yàn)室（MATLAB:Matrix Laboratory）是一種以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的交互式的程序語(yǔ)言。與其它計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，具有簡(jiǎn)潔和智能化程度高的特點(diǎn)，而且適應(yīng)科技專業(yè)人員

28、的思維方式和書寫習(xí)慣，因而用其編程和調(diào)試，可以大大提高工作的效率。</p><p>　　目前MATLAB已經(jīng)成為國(guó)際上最流行的軟件之一，除了可提供傳統(tǒng)的交互式的編程方法之外，還能提供豐富可靠的矩陣運(yùn)算、圖形繪制、數(shù)據(jù)處理、圖像處理和方便的Windows編程工具等。因而出現(xiàn)了各種以MATLAB為基礎(chǔ)的工具箱，應(yīng)用于自動(dòng)控制、圖像信號(hào)處理、生物醫(yī)學(xué)工程、語(yǔ)音處理、信號(hào)分析、時(shí)序分析與建模、優(yōu)化設(shè)計(jì)等廣泛的領(lǐng)域，表現(xiàn)出

29、了一般高級(jí)語(yǔ)言難以比擬的優(yōu)勢(shì)。較為常見的MATLAB工具箱有：控制系統(tǒng)工具箱、系統(tǒng)辯識(shí)工具箱、多變量頻率設(shè)計(jì)工具箱、分析與綜合工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱、最優(yōu)化工具箱、信號(hào)處理工具箱、模糊推理系統(tǒng)工具箱，以及通信工具箱等。</p><p>　　在MATLAB通信工具箱中有SIMULINK仿真模塊和MATLAB函數(shù)，形成一個(gè)運(yùn)算函數(shù)和仿真模塊的集合體，用來(lái)進(jìn)行通信領(lǐng)域的研究、開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真。通信工具箱中的模塊可供

30、直接使用，并允許修改，使用起來(lái)十分方便，因而完全可以滿足使用者設(shè)計(jì)和運(yùn)算的需要。</p><p>　　MATLAB通信工具箱中的系統(tǒng)仿真，分為用SIMULINK模塊框圖進(jìn)行仿真和用MATLAB函數(shù)進(jìn)行的仿真兩種。在用SIMULINK模塊框圖的仿真中，每個(gè)模塊，在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)上執(zhí)行一次，就是說(shuō)，所有的模塊在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)上同時(shí)執(zhí)行。這種仿真被稱為時(shí)間流的仿真。而在用MATLAB函數(shù)的仿真中，函數(shù)按照數(shù)據(jù)流的順序依次執(zhí)

31、行，意味著所處理的數(shù)據(jù)，首先要經(jīng)過(guò)一個(gè)運(yùn)算階段，然后再激活下一個(gè)階段，這種仿真被稱為數(shù)據(jù)流仿真。某些特定的應(yīng)用會(huì)要求采用兩種仿真方式中的一種，但無(wú)論是哪種，仿真的結(jié)果是相同的。</p><p>　　MATLAB的啟動(dòng)界面主要包括六部分：標(biāo)題欄、菜單欄、工具條、Command Window（命令窗口）、Workspace（工作窗口）、Command History（歷史命令窗口）及Start（項(xiàng)目啟動(dòng)菜單）。其中

32、，標(biāo)題欄用于顯示打開文件的名稱：菜單欄包括“File”、“Edit”、“Web”、“Window”、和“Help”5個(gè)菜單；工具欄包括了一些常用的操作圖標(biāo)，單擊它們MATLAB可立即執(zhí)行相應(yīng)操作。菜單欄和工具欄操作方法和其它應(yīng)用程序中的操作方法相同。</p><p>　　4.2 MATLAB程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1MATLAB源程序設(shè)計(jì)</p><p&g

33、t;　　由圖4-1直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真框圖可知，系統(tǒng)主要組成分為七個(gè)部分，分別為信源部分、擴(kuò)頻部分、調(diào)制部分、信道傳輸部分、解調(diào)部分、解擴(kuò)部分和信宿部分。</p><p>　　信源部分：用戶把要傳輸?shù)男畔⒔o定，用戶輸入的信息100101010000000。</p><p>　　調(diào)制部分：采用的是BPSK調(diào)制，數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制然后輸送出其調(diào)制之后的波形。調(diào)制后的傳輸信道選用的是高斯白噪聲信道，信

34、噪比可任意設(shè)定，在本次仿真中信噪比設(shè)定為20。</p><p>　　擴(kuò)頻部分：數(shù)據(jù)要進(jìn)行擴(kuò)頻處理。這里選用的是利用PN碼與輸入的信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，擴(kuò)頻后等待送入信道。PN碼的產(chǎn)生是由一個(gè)PN碼發(fā)生器來(lái)完成的。PN碼發(fā)生器如圖4-2所示。</p><p><b>　　圖4-2</b></p><p>　　在信道的接收端進(jìn)行的過(guò)程和輸入端剛好是相反的。

35、首先進(jìn)行解調(diào)，也是選擇BPSK的解調(diào)。然后是解擴(kuò)，解擴(kuò)時(shí)使用的PN碼和擴(kuò)頻時(shí)使用的一致。這樣才能保證解擴(kuò)出相應(yīng)的信息。整個(gè)仿真過(guò)程共設(shè)置了八個(gè)波形觀測(cè)設(shè)備，運(yùn)行后可以從這八個(gè)波形圖中較直觀的看到DS-CDMA系統(tǒng)的每一個(gè)調(diào)制過(guò)程。</p><p>　　4.2．2 BPSK調(diào)制</p><p>　　BPSK是二進(jìn)制相移鍵控，在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，

36、則產(chǎn)生BPSK信號(hào)。通常用已調(diào)信號(hào)載波的0°和180°分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的1和0。理想的BPSK調(diào)制可使載波相位瞬時(shí)變化180°。BPSK信號(hào)的調(diào)制原理圖如圖4-3所示：</p><p>　　圖4-3 BPSK調(diào)制原理圖</p><p>　　BPSK信號(hào)的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)，解調(diào)器原理圖如圖4-4所示，在相干解調(diào)過(guò)程中需要用到與接收到的BPSK信

37、號(hào)同頻同相的相干波。</p><p>　　圖4-5是BPSK調(diào)制與解調(diào)框圖， 5-17是信源輸入的隨機(jī)數(shù)字信息的波形，圖5-18是隨機(jī)數(shù)字信息經(jīng)BPSK調(diào)制后的頻譜圖。</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?cè)谝话闱闆r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(zhuǎn)換器及傳輸媒質(zhì)可用一個(gè)完成數(shù)字序列變換的方框加以

38、概括，這個(gè)方框就稱為編碼信道。</p><p>　　AWGN信道，是指信號(hào)在信道中傳輸時(shí)加入了高斯白噪聲，如圖4-7的仿真波形中第一個(gè)圖形為輸入信息，第二個(gè)波形為加入高斯白噪聲后的波形。</p><p>　　4.3軟件設(shè)計(jì)流程圖：</p><p><b>　　5.系統(tǒng)仿真結(jié)果</b></p><p>　　6系統(tǒng)功能和指標(biāo)

39、參數(shù)</p><p><b>　　5.1 系統(tǒng)功能</b></p><p>　　本文通過(guò)對(duì)直接序列擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)進(jìn)行建模 ,在系統(tǒng)仿真軟件下 ,對(duì)無(wú)導(dǎo)頻直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)進(jìn)行了 全面的仿真 :采用相關(guān)器捕捉環(huán)路和跟蹤環(huán)路 ,在載波未同 步條件下先實(shí)現(xiàn) PN 碼同步 ,然后從解擴(kuò)信號(hào)中提取載波 ,最 后恢復(fù)信息碼 。該仿真的實(shí)現(xiàn) ,詳細(xì)地展示了擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 的關(guān)鍵技術(shù)即

40、 PN 碼同步的整個(gè)工作過(guò)程 ,體現(xiàn)了仿真在通 信工程應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn) 。本文的仿真結(jié)果 ,既是直擴(kuò)通信系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的一種方案 ,也為今后對(duì)直擴(kuò)通信系統(tǒng)進(jìn)行性能評(píng)價(jià)和 故障分析提供了方便 。</p><p><b>　　5.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)</b></p><p>　　載 波 頻 率 為1217MHz</p><p>　　信道的信噪比為 SNR = 2

41、0dB </p><p>　　中心頻率設(shè)置為 f = 121698MHz </p><p><b>　　6設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)</b></p><p><b>　　6.1設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)為期2周的不懈努力，目前基本達(dá)到了預(yù)期的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)抗混疊濾波的功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

42、簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低，容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)用效果良好。</p><p>　　6.2設(shè)計(jì)的收獲體會(huì)</p><p>　　由于這次設(shè)計(jì)是在放假期間獨(dú)立完成的，所以在各模塊之間的銜接上，以及某些參數(shù)的確定上可能還存在一定的問(wèn)題。但通過(guò)這次設(shè)計(jì)，收獲也頗多。</p><p>　　通過(guò)查閱資料，我對(duì)DS直接序列和m序列有了很深刻的印象。以前，雖然也接觸過(guò)這些，但都不太了解，連具體的

43、用處都還不是很明白?，F(xiàn)在，了解了很多，也明白了做一個(gè)設(shè)計(jì)首先就是要把具體方案設(shè)計(jì)出來(lái)，找出所需要的元件，再對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，這樣完成一個(gè)設(shè)計(jì)就會(huì)很快了。最難的一塊就是確定方案了。當(dāng)時(shí)，我做這個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候就是在設(shè)計(jì)方案以及參數(shù)的選擇上花費(fèi)了很多時(shí)間。</p><p>　　做完設(shè)計(jì)的同時(shí)也感覺到自己需要學(xué)的知識(shí)還很多。因此我將在以后的時(shí)間中加強(qiáng)學(xué)習(xí)，同時(shí)要學(xué)會(huì)利用Internet或圖書館查閱自己需要的資料。使自己在面

44、對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)能知道先做什么，后做什么。遇見不懂的地方也能通過(guò)查閱資料來(lái)搞懂。這次設(shè)計(jì)也存在著一些不足之處，望老師指教修改，進(jìn)一步完善。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[01] 張葛祥，李娜． MATLAB仿真技術(shù)與應(yīng)用．北京：清華大學(xué)出版社，2003．</p><p>　　[02] 鐘麟，　王峰．MATLAB

45、仿真技術(shù)與應(yīng)用教程．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004．</p><p>　　[03] Rodger E．Ziemer，Roger L．P eterson． 數(shù)字通信基礎(chǔ)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．</p><p>　　[04] 鄔國(guó)揚(yáng)，孫獻(xiàn)璞．蜂窩通信．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002．</p><p>　　[05] John G．Proakis等．

46、數(shù)字通信． 北京：電子工業(yè)出版社，2002．</p><p>　　[06] 張輝，曹麗娜．現(xiàn)代通信原理與技術(shù)．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002．</p><p>　　[07] 袁超偉，陳德榮，馮志勇．CDMA蜂窩移動(dòng)通信．北京：北京郵電大學(xué)出版社，2003．</p><p>　　[08] 方旭明． 新編專業(yè)英語(yǔ)．四川：西南交通大學(xué)出版社，2002．</p

47、><p>　　[09]樊昌信, 等．通信原理．北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1998．</p><p>　　[10] 朱華，黃輝寧，李永慶，梅文博．隨機(jī)信號(hào)分析．北京：北京理工大學(xué)出版社，2005．</p><p>　　[11] 曹志剛, 錢亞生. 現(xiàn)代通信原理．北京:清華大學(xué)出版社，1992.</p><p>　　[12] 劉 敏, 魏 玲. M

48、ATLAB 通信仿真與應(yīng)用.北京：國(guó)防工業(yè)出版社, 2001.</p><p>　　[13]胡健棟, 鄭朝輝, 龍必起,等. 碼分多址與個(gè)人通信. 北京: 人民郵電出版社, 1996.</p><p>　　[14] 常義林，任志純 .通信工程專業(yè)英語(yǔ).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　[15] 王立寧, 等. MATLAB 與通信仿真.北

49、京:人民郵電出版社．2000.</p><p><b>　　附錄</b></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(shè)置初始參數(shù)</b><

50、/p><p>　　user=[0 1 0 1 1 0 1] ;</p><p><b>　　close all</b></p><p><b>　　%定義步長(zhǎng)變量%</b></p><p>　　length_user=length(user); </p><p>　　%改變用戶

51、數(shù)據(jù)中的0為-1</p><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&g

52、t;<p>　　% 用戶傳輸前設(shè)置 </p><p>　　fc=3; % 載頻</p><p>　　eb=2; % 每個(gè)字符的能量</p><p>　　tb=1; % 每個(gè)信息比特所占的時(shí)間</p><p>　　%用戶輸入的數(shù)據(jù)信息</p><p>　　t=0.01:0.01:t

53、b*length_user; </p><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

54、1];</p><p><b>　　else </b></p><p>　　basebandsig=[basebandsig -1];</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b&g

55、t;　　end</b></p><p><b>　　figure</b></p><p>　　plot(basebandsig)</p><p>　　axis([0 100*length_user -1.5 1.5]);</p><p>　　title('用戶輸入的信息') </p>

56、;<p>　　% 用戶的BPSK調(diào)制過(guò)程 </p><p>　　bpskmod=[];</p><p>　　for i=1:length_user</p><p>　　for j=0.01:0.01:tb</p><p>　　bpskmod=[bpskmod sqrt(2*eb)*user(i)*cos(2*pi*fc*j)];

57、</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　length(bpskmod)</p><p>　　%用戶BPSK調(diào)制后的波形圖輸出</p><p><b>　　figure</b></

58、p><p>　　plot(bpskmod)</p><p>　　axis([0 100*length_user -3 3]);</p><p>　　title(' 用戶經(jīng)BPSK調(diào)制之后的波形 ')</p><p><b>　　% 擴(kuò)頻 </b></p><p><b>　　

59、%PN碼發(fā)生器</b></p><p>　　seed=[1 -1 1 -1]; % 設(shè)PN碼初始值為1000</p><p>　　spreadspectrum=[];</p><p><b>　　pn=[];</b></p><p>　　for i=1:length_user</p><

60、;p>　　for j=1:10 %PN碼和數(shù)據(jù)比特碼的比率設(shè)為10：1</p><p>　　pn=[pn seed(4)]; </p><p>　　if seed (4)==seed(3) temp=-1;</p><p>　　else temp=1;</p><p><b>　　end</b></p&g

61、t;<p>　　seed(4)=seed(3);</p><p>　　seed(3)=seed(2);</p><p>　　seed(2)=seed(1);</p><p>　　seed(1)=temp;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　spreads

62、pectrum=[spreadspectrum user(i)*pn];</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　%擴(kuò)頻過(guò)程</b></p><p>　　pnupsampled=[];</p><p>　　len_pn=length(pn);</p>&

63、lt;p>　　for i=1:len_pn</p><p>　　for j=0.1:0.1:tb</p><p>　　if pn(i)==1 </p><p>　　pnupsampled=[pnupsampled 1];</p><p><b>　　else </b></p><p>　　p

64、nupsampled=[pnupsampled -1];</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　length_pnupsampled=length(pnupsamp

65、led);</p><p>　　sigtx=bpskmod.*pnupsampled;</p><p><b>　　%擴(kuò)頻碼波形輸出</b></p><p><b>　　figure</b></p><p>　　plot(pnupsampled)</p><p>　　axis

66、([0 100*length_user -2 2])</p><p>　　title(' PN碼波形圖 ')</p><p>　　%擴(kuò)頻后的波形圖輸出</p><p><b>　　figure</b></p><p>　　plot(sigtx)</p><p>　　axis([0

67、100*length_user -3 3]);</p><p>　　title(' 用PN碼擴(kuò)頻后的波形圖 ')</p><p>　　composite_signal=sigtx;</p><p>　　%高斯白噪聲信道傳輸</p><p>　　snr_in_dbs=20 %設(shè)信噪比為20</p><p>

68、;　　composite_signal=awgn(composite_signal,snr_in_dbs); </p><p>　　%從信道中解擴(kuò)出用戶的信息</p><p>　　rx=composite_signal.*pnupsampled;</p><p><b>　　figure</b></p><p><

69、;b>　　plot(rx)</b></p><p>　　title('用戶解擴(kuò)后的波形')</p><p>　　% BPSK解調(diào)過(guò)程 </p><p>　　demodcar=[];</p><p>　　for i=1:length_user</p><p>　　for j=0.01:0

70、.01:tb</p><p>　　demodcar=[demodcar sqrt(2*eb)*cos(2*pi*fc*j)];</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　bpskdemod=rx.*demodcar;</p>

71、;<p><b>　　figure</b></p><p>　　plot(bpskdemod)</p><p>　　title('用戶經(jīng)BPSK解調(diào)之后的波形')</p><p>　　len_dmod=length(bpskdemod);</p><p>　　sum=zeros(1,len_

72、dmod/100);</p><p>　　for i=1:len_dmod/100</p><p>　　for j=(i-1)*100+1:i*100</p><p>　　sum(i)=sum(i)+bpskdemod(j);</p><p><b>　　end</b></p><p><b

73、>　　end</b></p><p><b>　　%檢波過(guò)程 </b></p><p>　　rxbits=[];</p><p>　　for i=1:length_user</p><p>　　if sum(i)>0</p><p>　　rxbits=[rxbits 1]

74、;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　rxbits=[rxbits 0];</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　length_rxbits=lengt

75、h(rxbits); </p><p>　　t=0.01:0.01:tb*length_rxbits; </p><p>　　savbandsig=[];</p><p>　　for i=1:length_rxbits</p><p>　　for j=0.01:0.01:tb</p><p>　　if user(i)

76、==1</p><p>　　savbandsig=[savbandsig 1];</p><p><b>　　else </b></p><p>　　savbandsig=[savbandsig -1];</p><p><b>　　end</b></p><p><b

77、>　　end</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　figure</b></p><p>　　plot(savbandsig)</p><p>　　axis([0 100*length_user -2 2]);</p><