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文檔簡介
1、基于基于MATLAB的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真研究的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真研究摘要摘要本文闡述了擴(kuò)展頻譜通信技術(shù)的理論基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)方法,利用MATLAB提供的可視化工具Simulink建立了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真模型,詳細(xì)講述了各模塊的設(shè)計(jì),并指出了仿真建模中要注意的問題。在給定仿真條件下,運(yùn)行了仿真程序,得到了預(yù)期的仿真結(jié)果。同時(shí),利用建立的仿真系統(tǒng),研究了擴(kuò)頻增益與輸出端信噪比的關(guān)系,結(jié)果表明,在相同誤碼率下,增大擴(kuò)頻增益,可以提高系統(tǒng)輸出端的信噪比,從
2、而提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞擴(kuò)頻通信信噪比,誤碼率,擴(kuò)頻增益SimulationoftheSpreadSpectrumCommunicationSystemBasedonMATLABAbstract:Thetheybaserealizingmethodsofthespreadspectrumcommunicationtechnologywaspresentedinthisstudy.Thesimulationmodeloft
3、hespreadspectrumcommunicationsystemwasbuiltbyusingSIMULINKwhichisprovidedbyMATLAB.Inadditioneachmoduleofthesimulationmodelwasintroducedindetail,pointedouttheproblemsthatmustbepayattentiontointhesystemsimulation.Onthebasi
4、softhedesignedsimulationconditionsthesimulationprogramwasruntheanticipantresultsweregained.Meovertherelationshipbetweenthespreadspectrumgainthefanouterrratewasalsostudiedbyuseofthesimulationsystem.Theresultsshowedthatont
5、hebaseofthesameerrrateifthespreadspectrumgainwasenlargedtheSignaltoNoiseofthesystemfanoutwouldbeenhancedtheantijammingcapabilityofthecommunicationsystemwouldalsobeenhanced.Keywds:spreadspectrumcommunicationSignaltoNoisee
6、rrratespreadspectrumgain1引言引言擴(kuò)展頻譜通信(簡稱擴(kuò)頻通信)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,它是指發(fā)送的信息被展寬到一個(gè)很寬的頻帶上,在接收端通過相關(guān)接收,將信號(hào)恢復(fù)到信息帶寬的一種系統(tǒng)。采用擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行通信的優(yōu)越性在于用擴(kuò)展頻譜的方法可以換取信噪比上的好處,即接收機(jī)輸出的信噪比相對(duì)于輸入的信噪比有很大改善,從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。本文根據(jù)擴(kuò)頻通信的原理,利用MATAL
7、B提供的可視化仿真工具Simulink建立了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真模型,研究了擴(kuò)頻通信的特性和擴(kuò)頻增益與輸出端信噪比的關(guān)系,目的是為以擴(kuò)頻通信為基礎(chǔ)的現(xiàn)代通信的研究和設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2擴(kuò)展頻譜通信技術(shù)擴(kuò)展頻譜通信技術(shù)2.12.1理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)擴(kuò)頻通信的基本理論是根據(jù)信息論中的Shannon公式,即(1))1(log2NSBC??式中:C為系統(tǒng)的信道容量(bits);B為系統(tǒng)信道帶寬(Hz);S為信號(hào)的平均功率;N為噪聲功率。Shannon公式
8、表明了一個(gè)系統(tǒng)信道無誤差地傳輸信息的能力跟存在于信道中的信噪比(SN)以及用于傳輸信息的系統(tǒng)信道帶寬(B)之間的關(guān)系。該公式說明了兩個(gè)最重要的概念:一個(gè)是在一定的信道容量的條件下,可以用減少發(fā)送信號(hào)功率、增加信道帶寬的辦法達(dá)到提高信道容量的要求;一個(gè)是可以采用減少帶寬而增加信號(hào)功率的辦法來達(dá)到。擴(kuò)頻增益是擴(kuò)頻通信的重要參數(shù),它反應(yīng)了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)抗干擾能力的強(qiáng)弱,其定義為接收機(jī)相關(guān)器輸出信噪比和接收機(jī)相關(guān)器輸入信噪比之比,即(2)dsds
9、iiBBRRNSNSG???00式中,Si和S0分別為接收機(jī)相關(guān)器輸入、輸出端信號(hào)功率;Ni和N0分別為相關(guān)器的輸入、輸出端干擾功率;Rs為偽隨機(jī)碼的信息速率,Rd為基帶信號(hào)的信息速率;Bs為頻譜擴(kuò)展后的信號(hào)帶寬,Bd頻譜擴(kuò)展前的信號(hào)帶寬。2.22.2實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法擴(kuò)頻通信與一般的通信系統(tǒng)相比,主要是在發(fā)射端增加了擴(kuò)頻調(diào)制,而在接收端增加了擴(kuò)頻解調(diào)的過程,擴(kuò)頻通信按其工作方式不同主要分為直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)、跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)、跳時(shí)擴(kuò)頻系統(tǒng)、線
10、性調(diào)頻系統(tǒng)和混合調(diào)頻系統(tǒng)?,F(xiàn)以直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)為例說明擴(kuò)頻將接收的信號(hào)用PN碼進(jìn)行第二次擴(kuò)頻處理。調(diào)制與解調(diào):使用二相相移鍵控PSK方式進(jìn)行調(diào)制、解調(diào)。調(diào)制由正弦載波與雙極性擴(kuò)頻碼直接相乘實(shí)現(xiàn),采用相干解調(diào)法進(jìn)行解調(diào)。信道:傳輸信道為加性高斯白噪聲信道。在加性高斯白噪聲信道模塊中,可進(jìn)行信號(hào)功率和信噪比的設(shè)置。誤碼計(jì)算:誤碼計(jì)算由誤碼儀實(shí)現(xiàn),誤碼儀在通信系統(tǒng)中的主要任務(wù)是評(píng)估傳輸系統(tǒng)的誤碼率,它具有兩個(gè)輸入端口:第一個(gè)端口(Tx)接收發(fā)
11、送方的輸入信號(hào),第二個(gè)端口(Rx)接收接收方的輸入信號(hào)。3.33.3幾點(diǎn)說明幾點(diǎn)說明在Simulink中,沒有單獨(dú)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)的計(jì)數(shù)器模塊,需要自行創(chuàng)建,計(jì)數(shù)模型的設(shè)計(jì)如圖3。在計(jì)數(shù)模型中,用與信源和偽隨機(jī)碼同頻的脈沖模塊分別實(shí)現(xiàn)碼元同步和切普同步,利用加法器的累加功能,實(shí)現(xiàn)每個(gè)碼元的相關(guān)峰值統(tǒng)計(jì)。圖3計(jì)數(shù)模型實(shí)現(xiàn)框圖在擴(kuò)頻通信建模中,擴(kuò)頻與解擴(kuò)使用的PN碼以及調(diào)制和解調(diào)所使用的載波必須保持同步,因此要注意偽隨機(jī)碼模塊和載波模塊的參數(shù)設(shè)置。
12、在誤碼率計(jì)算中,接收到的信號(hào),由于經(jīng)過擴(kuò)頻解擴(kuò)、調(diào)制解調(diào)、相關(guān)統(tǒng)計(jì)等處理,會(huì)存在一個(gè)延遲,在誤碼儀模塊的對(duì)話框中要設(shè)置一個(gè)合適的延遲。4仿真結(jié)果分析仿真結(jié)果分析4.14.1仿真系統(tǒng)運(yùn)行情況分析仿真系統(tǒng)運(yùn)行情況分析在給出下列仿真的條件下,觀察仿真運(yùn)行情況。信息速率20bs,幅度為1;偽隨機(jī)序列采用10級(jí),傳輸速率為200bs的m序列;載波頻率10KHz;信號(hào)功率為1W,信噪比30dB;仿真時(shí)間設(shè)為2s。在這樣的仿真條件下,理論上可獲得10
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