扩频通信系统的建模仿真与频谱分析
目录
第一章绪论 (1)
1.1 扩频通信系统简介 (1)
1.2 扩频通信发展综述 (1)
1.2.1 扩频技术的历史 (1)
1.2.2 扩频技术的现状 (2)
1.2.3 扩频技术的未来展望 (2)
1.3 课题研究意义和研究内容 (2)
第二章扩频通信系统 (3)
2.1 扩频通信技术基本原理 (3)
2.2 目前常用的扩频通信系统 (3)
2.2.1 直接序列扩频系统原理 (3)
2.2.2 跳频扩频系统原理 (5)
2.2.3 直扩/跳频扩频系统原理 (6)
第三章扩频通信系统的仿真实现 (8)
3.1 MATLAB软件的相关知识 (8)
3.1.1 MATLAB简介 (8)
3.1.2 Simulink简介 (9)
3.2 扩频通信系统的仿真模型 (9)
3.2.1 基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真 (9)
3.2.2 基于Simulink的跳频扩频通信系统的仿真 (10)
3.3 扩频通信系统的仿真结果及分析 (11)
3.3.1 直接序列扩频系统 (11)
3.3.2 跳频扩频系统 (15)
第四章扩频通信系统的特点和用途 (18)
4.1 直扩系统的特点和用途 (18)
4.2 跳频系统的特点和用途 (19)
4.3 混合扩频系统的特点和用途 (19)
结论 (20)
主要参考文献 (21)
致谢 (22)
第一章绪论
1.1扩频通信系统简介
扩频通信系统具备3 个主要特征：①载波是一种不可预测的，或称之为伪随机的宽带信号；②载波的带宽比调制数据的带宽要宽得多；③接收过程是通过将本地产生的宽带载波信号的复制信号与接收到的宽带信号相关来实现的。
频谱扩展的方式主要有以下几种:直序扩频(DS-SS)使用高速伪随机码对要传输的低
速数据进行扩频调制；跳频系统则利用伪随机码控制载波频率在一个更宽的频带内变化；跳时则是数据的传输时隙是伪随机的；线性调频系统中的频率扩展则是一个线性变化的过程。几种方式组合的混合系统也经常得到应用
衡量扩频系统最重要的一个指标就是扩频增益，又称为处理增益。正是因为扩频系统本身具有的特征使其性能具有一系列的优势：①低截获概率；②抗干扰能力强；③高精度测距；④多址接入；⑤保密性强。也正是这些特性使其获得了广泛的应用。
1.2扩频通信发展综述
1.2.1扩频技术的历史
扩频通信系统是在50 年代中期产生的，其最初的应用包括军事抗干扰通信、导航系统、抗多径实验系统以及其它方面。真正实用的扩频通信系统是在50 年代中期发展起来的。麻省理工学院林肯实验室开发的扩频通信系统F9C-A/Rake 系统被公认为第一个成功的扩频通信系统，在该系统的研制过程中，首次提出了瑞克(RAKE)接收的概念并成功应用，该系统也是第一个真正实用的宽带通信系统。一直到80 年代初期，扩频通信的概念都只是在军事通信系统中得到应用，这种状况到了80 年代中期才得到改变。美国联邦通信委员会（FCC）于1985 年5 月发布了一份关于将扩频技术应用到民用通信的报告。从此，扩频通信技术获得了更加广阔的应用空间。
扩频技术最初在无绳电话中获得成功应用，因为当时已经没有可用的频段供无绳电话使用，而扩频通信技术允许与其它通信系统共用频段，所以扩频技术在无绳电话的通信系统中获得了其在民用通信系统中应用的第一次成功经历。而真正使扩频通信技术成为当今通信领域研究热点的原因是码分多址（CDMA）的应用。90 年代初，在第一代模拟蜂窝通信系统的基础上，出现了PCS 研究的热潮。随着PCS 以及蜂窝移动通信的发展，CDMA 技术已经成为不可或缺的关键技术。扩频通信技术也在民用通信中找到更为广阔的应用空间,而关于CDMA 技术的研究热潮也一直延续到现在。
1.2.2扩频技术的现状
扩频技术由于其本身具备的优良性能而得到广泛应用，到目前为止，其最主要的两个应用领域仍是军事抗干扰通信和移动通信系统,而跳频系统与直扩系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。一般而言，跳频系统主要在军事通信中对抗故意干扰，在卫星通信中也用于保密通信，而直扩系统则主要是一种民用技术。
对跳频系统的分析，现在仍集中在其对抗各种干扰的性能方面，如对抗部分边带干扰以及多频干扰等。而直扩系统，即DS-CDMA 系统，在移动通信系统中的应用则成为扩频技术的主流。欧洲的GSM 标准和北美的以CDMA 技术为基础的
IS-95 都在第二代移动通信系统（2G）的应用中取得了巨大的成功。而在目前所有提议的第三代移动通信系统（3G）标准中都采用了某种形式的CDMA。因此CDMA 技术成为目前扩频技术中研究最多的对象。
1.2.3扩频技术的未来展望
从扩频技术的历史可以看出，每一次技术上的大发展都是由巨大的需求驱动的。军事通信抗干扰的驱动以及个人通信业务的驱动使得扩频技术的抗干扰性能和码分多址能力得到最大限度的挖掘。展望未来，第四代移动通信系统（4G）的驱动无疑会使扩频技术传输高速数据的能力得到更大的拓展。
3G 设计的目标主要是支持多媒体业务的高速数据传输，因此其研究主要集中在新标准和新硬件的开发。而对于3G 以后的发展，不同的研究者有不同的观点。但是从用户的观点看，4G 应该具备以下的主要特征：①最大的灵活性,应该能够满足在任何时间和地点，通过任何设备都可以实现通信；②降低成本，4G 在实现比3G 的传输速率高1~2 个数量级的同时，还应该使成本降为3G 时的1/10 或1/100 ；③个性化和综合化的业务，不仅仅是保证每个人都能通过一个终端进行通信，而要在人周围的家庭、办公室以及热点地区建立一个通用的信息环境，使每个人都可以根据需要以各种方式获得信息。
1.3课题研究意义和研究内容
本课题的研究意义主要在于：在扩频通信系统发展的越来越快，也被人们越来越认可的情况下，我们来研究基于MATLAB的扩频通信系统的建模仿真与频谱分析是十分必要的。采用扩频通信系统，有抑制抗干扰能力强，信号的功率谱密度低，信号便于隐蔽和隐藏，可实现随意选址能力的码分多址的通信，可进行高分辨率的测距的优势。本文先介绍扩频系统的发展状况，得到扩频技术在现代通信系统中应用是很广泛的，在目前正高速发展的3G 通信中得到应有，并且会受到
未来4G 技术的青睐。用MATLAB/Simulink 对直接序列扩频系统和跳频扩频系统进行仿真，通过建模仿真和频谱分析达到进一步了解扩频通信系统的目的，具有一定的实用价值。
本论文主要研究扩频通信系统的分类及各类的建模仿真与频谱分析，其研究内容主要有：
1、进行扩频通信系统的简要介绍和两种具体的扩频通信系统的工作原理的介
绍。
2、介绍MATLAB及Simulink模块的特点，然后对直接序列扩频系统和跳频扩频
系统进行了仿真和结果分析。
3、简要介绍几种扩频通信系统的特点和用途。
第二章扩频通信系统
2.1扩频通信技术基本原理
扩频通信系统的理论基础是仙农定理:
=+
og S N
C WL2(1/)
（公式1）
式中：C——信道容量，W——传输带宽，/
S N——信号功率/噪声功率。在信息速率一定时，可以用不同的信号带宽和响应的信噪比来实现传输，即信号带宽越宽则传信噪比可以越低，甚至在信号被噪声淹没的情况下也可以实现可靠通信。因此，将信号的频谱扩展，则可以实现低信噪比传输，并且可以保证信号传输有较好的抗干扰性和较高的保密性。
2.2目前常用的扩频通信系统
主要有直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)系统，跳频扩频（FH-SS）系统，跳时扩频（TH-SS）系统，直扩/调频系统等方式.
2.2.1直接序列扩频系统原理
直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机码（PN 码）扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信息。直扩系统的原理框图如图2-1所示：
(a)发射端
(b)接收端
图2-1直扩系统组成框图
图2-1为直扩系统的组成原理框图。在发送端，由信源输出的信号()a t 是码元持续时间Ta 的信息流，伪随机码产生器产生的伪随机码为()c t ，每一伪随机码元宽度为Tc ，将信码()a t 与伪随机码()c t 进行模二加，产生一速率与伪随机速率相同的扩频序列，然后再用扩频序列去调制载波，这样就得到已扩频调制的射频信号。在接收端，接收到的扩频信号经高放和混频后，用与发端同步的伪随机序列对中频的扩频调制信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息序列()a t 的频带，即为中频调制信号；然后再进行解扩，恢复出所传输的信息()a t ,从而完成信息的传输。
直扩系统的主要性能指标:直扩系统的两个重要的抗干扰指标是处理增益和干扰容限。
（1）处理增益：在扩频系统中，传输信号在扩频和解扩的扩频过程中，扩频系统的抗干扰性能得到提高，这种扩频处理得到的好处，就称之为扩频系统的处理增益。其定义为接收机处理器输出与输入信噪比的比值， 即输出信噪比与输入信噪比的比值,即
So
Gp=输入信噪比/输出信噪比=(/No)/(Si/Ni)
（公式1）
一般用分贝表示，为
=
Gp Log So No Si Ni
10(/)/(/)
（公式2）
对于直扩系统，解扩器的输出信号功率不变，但对于干扰信号而言，由于解扩过程相当于干扰信号的扩展过程，干扰功率被分散到很宽的频带上，进入解调器输入端的干扰功率相对解扩器输入端下降很大，即干扰功率在解扩前后发生了变化。因此，对于直扩系统而言，器处理增益就是干扰功率减小的倍数。
（2）干扰容限：所谓干扰容限，是指在保证系统正常工作地条件下，接收机能够承受的干扰信号比有用信号高出的分贝数，用Mj表示，有
=-+
Mj Gp Ls So No dB
[(/)]
（公式3）
式中，Ls为系统内部损耗；(/)
So No为系统工作时要求的最小输出信噪比，即相关器的输出信噪比或解调器的输入信噪比；Gp为系统的处理增益。
干扰容限直接反映了扩频系统接收机可能抵抗的极限干扰强度，即只有当干扰机的干扰功率超过干扰容限后，才能对扩频系统形成干扰。因而，干扰容限往往比处理增益能更确切地反映系统的抗干扰能力。
2.2.2 跳频扩频系统原理
跳频也是一种扩频方式，跳频系统的载频受一伪随机码的控制，不断地、随机地跳变，可看成载频按照一定规律变化的多频频移键控（MFSK）。与直扩系统相比较，跳频系统中的伪随机序列并不直接传输，而是用来选择信道。跳频系统从20 世纪60 年代后期开始，发展便非常迅速。跳频系统的原理框图如图2-2所示：
(a)发送端
（b）接收端
图2-2跳频系统组成框图
图2-2所示，在发送端，用信源产生的信息流a（t)去调制频率合成器产生的载频，得到射频信号。频率合成器产生的载频伪随机码的控制，按一定规律跳变。跳频系统的解跳多采用非相干解调，因而调制方式多用FSK、ASK 等可进行非相干解调的调制方式。在接收端，接收到得信号与干扰经高放滤波后送至混频器。接收机的本振信号也是一频率跳变信号，发端的本振和收端的本振的跳变规律是相同的，两个合成器产生的频率相对应，但对应的频率有一频率差为f1，正好为接收机的中频。只要收发双方的伪随机码同步，就可使收发双方的跳频源——频率合成器产生的跳变频率同步，经混频器后，就可得到一不变的中频信号，然后对此中频信号进行解调，就可恢复出发送的信息。而对于干扰信号而言，由于不知道跳频频率的变化规律，与本地的频率合成器产生的频率不相关，因此，不进入混频器后面的中频通道，不能对跳频系统形成干扰，这样就达到了抗干扰的目的。在这里，混频器实际上担当了解跳器的角色，只要收发双方同步，就可将频率跳变信号转换成为一固定频率（中频）的中频信号。
2.2.3 直扩/跳频扩频系统原理
跳频和直扩系统都具有很强的抗干扰能力，是用得最多的两种扩频技术。将两种有机的结合起来，可以大大改善系统性能，提高抗干扰能力。直扩/跳频混合系统的组成框图如图2-3所示：
(a)发送端
（b ）接收端
图2-3直扩/跳频系统的组成框图
图2-3的图（a）中，需要发送的信号首先被伪随机码1扩频，然后去调制伪随机码的2控制的频率合成器产生的跳变频率，被放大后发送出去。接收端首先进行解跳，得到一固定中频的直扩信号，然后进行解扩，送至解调器，将传送的信号恢复出来。在这里用了两个伪随机码，一个用于直扩，一个用于控制频率合成器。一般用于直扩的伪随机码的速率比用于跳频的伪随机码的速率要高得多。
采用直扩/跳频混合扩频技术，有利于提高系统的抗干扰性能。干扰机要有效地干扰直扩/跳频系统，需要同时满足两个条件：①频率要跟上跳变频率的变化；②干扰电平必须超过直扩系统的干扰容限。
由此可见，采用直扩/跳频混合扩频系统后，提高了系统的抗干扰能力，更能满足系统抗干扰的要求，而且将跳频系统和直扩系统的优点集中起来，克服了单一扩频方式的不足。如直扩系统对同步的要求高，“远——近”效应影响大，这些不足是跳频系统的优点；跳频系统在抗选择性衰落、抗多径等方面的能力不强，直扩系统正好弥补了他的不足。这样，把直扩和跳频相结合，使系统更加完善、功能更强，提高了系统的保密程度，给敌方的窃听、截获设置了更多的障碍。
第三章扩频通信系统的仿真实现
3.1 MATLAB软件的相关知识
3.1.1 MATLAB简介
MATLAB 是所有Math-Works 公司产品的基石，它包括了数值计算，2D 和3D 图形，语句以及单一使用环境下的语言能力。MATLAB 具备卓越的数值计算能力，还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。MATLAB 的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB 来解算问题要比用C 语言完全不同的是简捷得多。MATLAB 用更直观的，符合人们思维习惯的代码，代替了C 语言的冗长代码。MATLAB 给用户带来的是最直观，最简洁的程序开发环境。
Matlab 语言有如下特点：
（1）编程效率高
它是一种面向科学与工程计算的高级语言，允许用数学形式的语言编写程序，且比Basic、Fortran 和C 等语言更加接近我们书写计算公式的思维方式，用Matlab 编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题。因此，Matlab 语言
也可通俗地称为演算纸式科学算法语言由于它编写简单，所以编程效率高，易学易懂。
（2）用户使用方便
Matlab 语言是一种解释执行的语言（在没被专门的工具编译之前），它灵活、方便，其调试程序手段丰富，调试速度快，需要学习时间少。人们用任何一种语言编写程序和调试程序一般都要经过四个步骤：编辑、编译、连接以及执行和调试。各个步骤之间是顺序关系，编程的过程就是在它们之间作瀑布型的循环。Matlab 语言与其它语言相比，较好地解决了上述问题，把编辑、编译、连接和执行融为一体。它能在同一画面上进行灵活操作快速排除输入程序中的书写错误、语法错误以至语意错误，从而加快了用户编写、修改和调试程序的速度，可以说在编程和调试过程中它是一种比VB 还要简单的语言。
（3）扩充能力强
高版本的Matlab 语言有丰富的库函数，在进行复杂的数学运算时可以直接调用，而且Matlab 的库函数同用户文件在形成上一样，所以用户文件也可作为Matlab 的库函数来调用。因而，用户可以根据自己的需要方便地建立和扩充新的库函数，以便提高Matlab使用效率和扩充它的功能。
（4）语句简单，内涵丰富
Mat1ab 语言中最基本最重要的成分是函数，其一般形式为「a，6，c……] = fun（d，e，f，……），即一个函数由函数名，输入变量d，e，f,……和输出变量a，b，c……组成，同一函数名F，不同数目的输入变量（包括无输入变量）及不同数目的输出变量，代表着不同的含义（有点像面向对象中的多态性。这不仅使Matlab 的库函数功能更丰富，而大大减少了需要的磁盘空间，使得Matlab 编写的M 文件简单、短小而高效。
（5）高效方便的矩阵和数组运算
Matlab 语言象Basic、Fortran 和C 语言一样规定了矩阵的算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、条件运算符及赋值运算符，而且这些运算符大部分可以毫无改变地照搬到数组间的运算，有些如算术运算符只要增加“·”就可用于数组间的运算，另外，它不需定义数组的维数，并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数，使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时，显得大为简捷、高效、方便，这是其它高级语言所不能比拟的。在此基础上，高版本的Matlab 已逐步扩展到科学及工程计算的其它领域。因此，不久的将来，它一定能名符其实地成为“万能演算纸式的”科学算法语言。
（6）方便的绘图功能
Matlab 的绘图是十分方便的，它有一系列绘图函数（命令），例如线性坐标、对数坐标，半对数坐标及极坐标，均只需调用不同的绘图函数（命令），在图上标出图题、XY 轴标注，格（栅）绘制也只需调用相应的命令，简单易行。另外，在调用绘图函数时调整自变量可绘出不变颜色的点、线、复线或多重线。这种为科学研究着想的设计是通用的编程语言所不及的。总之，Matlab 语言的
设计思想可以说代表了当前计算机高级语言的发展方向。我们相信，在不断使用中，读者会发现它的巨大潜力。
3.1.2 Simulink简介
MATLAB 是一种数学应用软件, 经过多年的发展, 开发了包括通信系统在内的多个工具箱, 成为目前科学研究和工程应用最广泛的软件包之一。
Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具, 是一种基于MATLAB 的框图设计环境, 是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包, 被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模, 它也支持多速率系统, 也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型,Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口( GUI) , 这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成, 它提供了一种更快捷、直接明了的方式, 而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
3.2 扩频通信系统的仿真模型
3.2.1 基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真
利用Matlab 中的Simulink 对直扩系统进行仿真，直接序列扩展频谱通信系统的仿真图如图3-1所示。
图3-1 直接序列扩频通信系统仿真模型
系统简介：图3-1中，发射机子系统“CDMA Trans.”，信道由“AWGN Channel”模块、采样率为2000 次/秒的300Hz 离散正弦波源以及加法器模块组成。接收机的本地PN 序列由和发射机中完全相同参数的“PN Sequence Generator”模块和单双极性转换模块构成，其同步的双极性伪随机码送入解扩器（乘法器）中与接收信号相乘进行解扩，然后送入BPSK 解调器等效基带模型进行解调和解码。由于解扩信号的采样率为2000次/秒，而BPSK 基带数据信号速率为100bps，其采样率亦为100次/秒，故BPSK 解调器中应设置“Samples per symbol”参数为20。BPSK 解调输出是单极性的二进制数据，经过单双极性变换并进行升速率采样后送入频谱仪观察功率谱。接收机中以“Bernoulli Binary Generator”产生同发送数据的数据流，并延迟2 个数据码元宽度以补偿接收延时，然后对比接收解调数据流，显示数据波形并统计误码率。
3.2.2 基于Simulink的跳频扩频通信系统的仿真
利用Matlab 中的Simulink 对跳频系统进行仿真，跳频扩展频谱通信系统的仿真图如图3-2所示。
图3-2 跳频扩频通信系统仿真模型
系统简介：该系统属于一个慢跳频扩频系统。跳频输出信号带宽约为50*32 = 1600Hz，其等效低通信号频率变化范围为-800Hz 到800Hz。为了使仿真观测频谱范围达到-2000Hz 到2000Hz，信号采样率应设计为4000 次/秒。所以每一个传输数据码元的仿真采样点数为40点。跳频速率为50 跳/秒，故每跳持续时间为0.02 秒，对应的采样点数为80 点。伪随机码采用m 序列，也可采用Gold 序列。将伪随机码中每5bit 转换为一个0 到31 的随机整数，以控制跳频载波的输出频率。由于假设接收机伪随机码是理想同步的，且信道没有时延，在模型中可直接用发送方的伪随机码作为接收机恢复的伪随机序列。
3.3 扩频通信系统的仿真结果及分析
3.3.1直接序列扩频系统
直接扩频传输系统频谱仿真结果：
图3-3是原始信息的频谱，图3-4是扩频后的信号频谱。
图3-3 原始信息频谱
图3-4 扩频后的信号频谱
对比图3-3和图3-4可知，数据信号的带宽约100HZ，其功率峰值为20dB ,而扩频输出信
号带宽为
2KHZ，带宽
展宽了约20
倍，其功率
下降到约
7dB 处。
图3-5 经信
道传输后的频
谱
图3-6 解扩
输出信号频
谱
图3-5
为信息经
信道传输
后的频谱，
对比图3-4
和图3-5可
知，信息经
信道传输
后，信号被
叠加了噪
声和干扰。
图3-6为解扩后的信息频谱，由图可知，解扩后，原来被展宽的信号频谱将被收缩成带宽为100Hz 的BPSK 调制信号，而单频正弦干扰以及噪声信号将被解
扩器进行频谱扩展。
图3-7 解调后的信号频谱
图3-8 原始信息与经解调后的信息对比
图3-9 直扩系统的
误码率
结果分析：
AWGN 信道中噪声
方差设置为10。可
见，经过信道传输
并添加单频干扰
后，扩频信号被淹
没在噪声和干扰
之中。解扩后，原
来被展宽的信号
频谱将被收缩成
带宽为100Hz的BPSK 调制信号，而单频正弦干扰以及噪声信号将被解扩器进行频
谱扩展。在方差为10的零均值加性高斯白噪声，以及幅度为1 的100Hz 单频干扰下，该扩频系统的传输错误比特率仿真结果约为0.026。如图3-9所示。
3.3.2跳频扩频系统
跳频扩频传输系统频谱仿真结果：
图3-10是信息经调制后输出的频谱，图3-11是跳频扩频后的信号频谱。
图3-10 信息经
调制后输出的
频谱
图3-11 跳频扩频后的信号频谱
对比图3-10和图3-11可知，数据信号的带宽约100HZ，其功率峰值为20dB ,而跳频扩频输出信号带宽为1600HZ 左右，带宽展宽了约15 倍，其功率下降到约4dB 处。
图3-12 经信道传输后的频谱
图3-13 跳频解跳输出信号的频谱
图3-12为信息经信道传输后的频谱，由图可知，信息经信道传输后信号被叠加了噪声和干
扰。图3-13为信
息经解跳输出
的信号频谱，信
号被恢复。
Matlab通信系统仿真实验报告
Matlab通信原理仿真 学号： 2142402 姓名：圣斌
实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的： 1、掌握MATLAB的基本绘图方法； 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境： 1、实验设备：计算机 2、软件环境：MATLAB R2009a 三、实验内容： 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能，只要在命令行窗口输入相应的命令，结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下： x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x，y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x，y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图： 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型，MATLAB中提供了多种颜色和线型，并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图： MATLAB程序如下： x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);
MATLAB通信系统仿真实验报告1
MATLAB通信系统仿真实验报告
实验一、MATLAB的基本使用与数学运算 目的：学习MATLAB的基本操作，实现简单的数学运算程序。 内容： 1-1要求在闭区间[0，2π]上产生具有10个等间距采样点的一维数组。试用两种不同的指令实现。 运行代码：x=[0:2*pi/9:2*pi] 运行结果： 1-2用M文件建立大矩阵x x=[0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.11.21.31.41.51.61.71.81.9 2.12.22.32.42.52.62.72.82.9 3.13.23.33.43.53.63.73.83.9] 代码：x=[0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.11.21.31.41.51.61.71.81.9 2.12.22.32.42.52.62.72.82.9 3.13.23.33.43.53.63.73.83.9] m_mat 运行结果： 1-3已知A=[5，6;7，8]，B=[9，10;11,12]，试用MATLAB分别计算 A+B,A*B,A.*B,A^3，A.^3，A/B,A\B. 代码：A=[56;78]B=[910;1112]x1=A+B X2=A-B X3=A*B X4=A.*B X5=A^3 X6=A.^3X7=A/B X8=A\B
运行结果： 1-4任意建立矩阵A，然后找出在[10,20]区间的元素位置。 程序代码及运行结果： 代码：A=[1252221417;111024030;552315865]c=A>=10&A<=20运行结果： 1-5总结：实验过程中，因为对软件太过生疏遇到了些许困难，不过最后通过查书与同学交流都解决了。例如第二题中，将文件保存在了D盘，而导致频频出错，最后发现必须保存在MATLAB文件之下才可以。第四题中，逻辑语言运用到了ij，也出现问题，虽然自己纠正了问题，却也不明白错在哪了，在老师的讲解下知道位置定位上不能用ij而应该用具体的整数。总之第一节实验收获颇多。
基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真
基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真 1.实验原理：直接序列扩频（DSSS）是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调 制方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序去进行解扩，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法，具体说，就是将信源与一定的PN码（伪噪声码）进行摸二加。例如说在发射端将"1"用11000100110，而将"0"用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"是00110010110就恢复成"0"，这就是解扩。这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10DB以上，从而有效地提高了整机倍噪比。 1.1 直扩系统模型 直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机码(PN码)扩展到一个很宽的频带上去，在接收端用与发送端相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信号。对干扰信号而言，与伪随机码不相关，在接收端被扩展，使落入信号通频带的干扰信号功率大大降低，从而提高了相关的输出信噪比，达到了抗干扰的目的。直扩系统一般采用频率调制或相位调制的方式来进行数据调制，在码分多址通信中，其调制多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等方式，本实验中采取BPSK方式。 直扩系统的组成如图1所示，与信源输出的信号a(t)是码元持续时间为Ta的信息流，伪随机码产生器产生伪随机码c(t)，每个伪随机码的码元宽度为Tc (Tc< 系统建模与仿真 开课对象：工业工程开课学期：6 学分：2学分；总学时：48学时；理论课学时：40学时； 实验学时：0 学时；上机学时：8学时 先修课程：概率论与数理统计 教材：系统建模与发展，齐欢，王小平编著，清华大学出版社，2004.7 参考书： 【1】离散事件系统建模与仿真，顾启泰，清华大学出版社 【2】现代系统建模与仿真技术，刘兴堂，西北工业大学出版社 【3】离散事件系统建模与仿真，王维平，国防科技大学出版社 【4】系统仿真导论，肖田元，清华大学出版社 【5】建模与仿真，王卫红，科学出版社 【6】仿真建模与分析(Simulaton Modeling and Analysis)(3rd eds.)，Averill M. Law, W.David Kelton，清华大学出版社/McGraw-Hill 一、课程的性质、目的和任务 建模与仿真是当代现代科学技术的主要内容，其技术已渗透到各学科和工程技术领域。本课程以一般系统理论为基础，让学生掌握适用于任何领域的建模与仿真的一般理论框架和基本方法。 本课程的目的和任务是使学生： 1．掌握建模基本理论； 2．掌握仿真的基本方法； 3．掌握一种仿真语言及仿真软件； 4．能够运用建模与仿真方法分析、解决工业工程领域的各种常见问题。 二、课程的基本要求 1．了解建模与仿真的作用和发展，理解组成要素。 2．掌握建模的几种基本方法，及模型简化的技术手段。 3．掌握建模的一般系统理论，认识随机数的产生的原因及统计控制方式。 4．能对离散事件进行仿真，并能分析运行结果。 三、课程的基本内容及学时分配 第一章绪论（3学时） 1．系统、模型、仿真的基本概念 扩 频 通 信 及Matlab 仿 真 江西师范大学 物理与通信电子学院2009级通信工程（2）班姓名xxx 学号xxxxxxxx 目录 一、摘要 (3) 二、数字通信原理 (4) 三、衰落信道与抗衰落技术 (5) 四、多址通行 (6) 五、扩频通信原理 (6) 六、直接序列扩频通信 (8) 七、基于matlab的直接序列扩频仿真 (10) 八、结束语 (13) 九、参考书目 (14) 十、致谢 (15) 摘要 扩频通信即扩展频谱通信，它与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信技术自50年代中期美国军方开始研究，一直为军事通信所独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域，直到80年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术现已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。本文根据扩频通信的原理，利用MATALB对扩频通信中最常用的直扩通信系统进行了仿真。 数字通信原理： 1）所谓数字通信就是利用数字传输技术来进行的通信。它包括对模拟信号的编码和调制，传输媒介以及对数字信号的解调和解码。 2）典型的数字通信系统模型如图1-1： 图1-1 信源：信息的来源一般是模拟信号。 信源编码：模拟信号转变为数字信号； 信号压缩处理；信号的高效率编码。 信道编码：检错、纠错编码，提高信号抗干扰能力； 信息加密，防止信息被窃取。 调制变换：波形编码，信号调制，使基带信号适合在特定的 道中传输。 传输媒介：有线、无线信道，网络交互设备。 解调、信道译码、信源译码：对信号作上述处理相反对变换。 信宿：信息的最终传输目的地 衰落信道与抗衰落技术： 1）衰落信道的产生：无线通信是基于电磁波在空间中的传播来实现信息的传递的。无线信道的电波传播特性与电波传播的环境密切相关。电波环境主要包括：地形地貌、各种建筑物、气候气象、电磁干扰、移动体的运动速度和工作频段等。因此在实际应用中不可避免的产生衰落信道。 2）衰落信道主要包括：阴影衰落和多径衰落。 3）抗衰落技术主要包括：①空间分集技术 ②Rake接收方式 ③信道交织技术 ④多载波传输技术 ⑤信道均衡技术 ⑥扩频通信技术等等 目录 目录 (i) 摘要： (1) 1，系统总论 (1) 2，OFDM调制和解调 (2) 3，循坏前缀 (4) 4，信道估计 (6) 5，OFDM误码率分析 (8) 6，总结与感想 (9) 7，主要程序附录 (10) MIMO-OFDM 通信系统仿真 摘要 MIMO-OFDM 是第四代通信系统中的核心技术，是结合OFDM 和MIMO 而得到的一种新技术。OFDM （正交频分复用技术）的核心能力就是将信道分成许多正交子信道，在每个子信道上进行窄带调制和传输，这样既减少了子信道之间的相互干扰，同时又提高了频率利用率。其实，就是指OFDM 的抗多径衰落的能力。MIMO （多输入多输出）技术是目前最常见的无线技术之一，最早是由Marconi 于1908年提出的，利用多天线来抑制信道衰落。本文的主要内容是涉及MIMO 和OFDM 的部分，讨论了它是实现原理和在瑞利信道中的MATLAB 仿真效果。最后，给出了同时存在加性高斯白噪声下的误码率随着信噪比变化的仿真曲线。 关键词：MIMO-OFDM ，瑞利信道，QPSK 调制，信道估计，MATLAB 仿真。 1，系统总论 下图给出的是整个MIMO-OFDM 通信系统的流程图： 信源比特流QPSK 调制MIMO-OFDM 瑞利信道信道估计 解MIMO- OFDM 解QPSK 信宿误码率 （BER ）计算 AWGN 图1，系统总体流程图 从图中可以看到，这个通信系统大概包括信源编码、比特流形成、QPSK 调制、MIMO-OFDM 信号形成、瑞利信道和加性高斯白噪声、解MIMO-OFDM 信号、解QPSK 调制、信宿解码。 其中信源编码部分主要是把信源要发送的字符串转换成ASCII 码，比如我们要发送字符串'Hello',则其对应输出为‘0100100001100101011011000110110001101111’。QPSK 和解QPSK 部分是两个对应的模块，QPSK 又叫4QAM 它是信号星座调制中一种最简单的形式。QPSK 调制后一个符号可以携带2个比特的信息，频带利用率可以将近提高1倍。 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。 基于AMESim的气动系统 建模与仿真技术研究（版本A） 本文主要内容如下 (1)推导气体的流量、温度和压力方程。 (2)基于AMESim对普通气动回路进行仿真分析。并推导气动系统常用元件的 数学方程，在此基础上对气动元件及系统进行模型仿真分析。 (3)对气动比例位置系统进行建模与仿真研究，在系统仿真模型基础上进行 故障仿真研究。最后探讨基于 AMESim 的气动比例位置系统实时仿真研究。 1.气动系统建模的理论基础 气动系统和元件建模的首要任务就是要充分的明确空气的物理性质和空气的热力学性质，为准确的元件建模和系统仿真奠定基础。气动元件的结构是十分复杂的，但其中的基本规律和数学描述一般还是比较清楚的。经过前人的大量研究发现，气动系统的动态特性从本质上讲可以抽象为由一些基本环节所组成，比如放气环节、惯性环节和气容充气环节等等。而它们之间又是通过压力、力、位移、容积等参数相互关联相互影响的。 1.1 流量方程 流量特性表示元件的空气流通能力，将直接影响气动系统的动态特性。 所有的压力降取决于下面两个基本参数： a)声速流导 C(Sonic Conductance)——[null] b)临界压力比b(Critical Pressure Ratio)[S*m4/kg] ISO6358标准孔口—— 标准体积流量 设绝对温度T ，绝对压力p的工况下的体积流量为Q，基准状态和标准状态下的体积流量可表示为： 空气压缩机的输出流量通常用换算到吸入口的大气状态下的体积流量来表示。以上公式同样适用于从吸入口的大气状态到基准或标准状态的换算。 气动孔口流量 在气动系统中，一般需要计算通过节流口的气体压力、流量、温度等参数，但是由于气体的可压缩性，气体在通过节流口时是个很复杂的过程，节流口前后的流道突然收缩或扩张，气体在孔口前后均会形成涡流，产生强烈的摩擦，因而机械能变成热能具有不可逆过程。同时，由于流体运动的极不规则，同一界面上的各点参数极不均匀。为了研究气体的流量特性，基本上可将阀中的节流口理想地等价为一个小孔或收缩喷嘴，并用小孔或者收缩喷嘴的流量特性来表示其流量特性。 重庆交通大学信息科学与工程学院综合性设计性实验报告 专业：通信工程专业11级 学号： 姓名： 实验所属课程：移动通信原理与应用 实验室(中心)：信息技术软件实验室 指导教师：李益才 2013年11月 一、题目 扩频通信系统仿真实验 二、仿真要求 扩频通信系统的多用户数据传输 ①传输的数据随机产生，要求采用频带传输（BPSK调制）； ②扩频码要求采用周期为63（或127）的m序列； ③仿真从基站发送数据到三个不同的用户，各不同用户分别进行数据接收； ④设计三种不同的功率延迟分布，从基站到达三个不同的用户分别经过多径衰落（路径数分别为2，3，4）； ⑤三个用户接收端分别解出各自的数据并与发送前的数据进行差错比较。三、仿真方案详细设计 整个实验主要通过matlab仿真，产生基带信号，产生M序列，并且进行BPSK调制以及扩频和解扩等，实现三个不同用户不同径的数量的多径衰落，最终得出误码率。 整个通信系统的总体框图如下： 扩频通信发射机设计 扩频通信接收机设计 由流程图可知，整个设计主要由发送端、信道和接收机组成。 其中发射端主要完成m序列的产生，随机0,1序列的产生。然后利用m序列对产生的随机序列进行扩频，然后再用cos(wt)对其进行调制。 信道主要模拟信号的多径传输，在这个信道中一共有三个用户的数据进行传输，用户一经过了2径衰落，用户二经过了3径衰落，用户三经过了4径衰落。 接收端接收到的信号是几路多径信号的加噪后的叠加，首先要完成信号的解扩，然后再解调，滤波，抽样判决最后分别与原始信号比较并统计误码率现对主要功能部分进行详细描述: 1.主程序流程图 扩频信号处理仿真技术 摘要 本文阐述了扩展信号处理过程的基本原理、主要性能指标及其工作特点，然后根据香农定理，利用MATLAB提供的可视化工具Simulink，建立了扩频通信系统仿真模型，详细讲述了各个模块的设计，并指出了仿真建模过程中所需注意的问题。通过建模深入理解MATLAB/Simulink基本建模仿真方法的实质性，掌握通信系统仿真的思维方法，增强系统建模和设计的自主能力和创造力。并根据给定的参数设置，仿真出结果，证明了所建仿真模型的正确性 Simulation Technology of spread-spectrum signal processing Abstract This article elaborated the spread spectrum communication technology's basic principle, the main performance index and the operating feature, then act according to the Shannon theorem, provides visualization tool Simulink using MATLAB, has established the wide frequency communications system simulation model, narrated in detail each module's design, and had pointed out in the simulation model must pay attention question. Through the modeling further understanding the substantive of this simulation based on MATLAB, master the methods of communication system simulation. Enhance the independent ability and creativity of system modeling and design, and according to a given set of parameters, and the simulation the results. Had proven constructs the simulation model the accuracy. 目录 1 绪论 (1) 1.1选题的背景 (1) 1.2选题的主要任务 (2) 2 扩频通信系统 (3) 2.1扩频通信的基本原理 (3) 2.2扩频通信的特点 (3) 2.2.1抗干扰性强 (3) 2.2.2 抗干扰性强 (4) 2.2.3 抗多径干扰 (4) 2.2.4 保密性好 (4) 3 线性调频扩频系统 (5) 创新实践报告 目录 通信原理课程设计 实验报告 专业：通信工程 届别：07 B班 学号：0715232022 姓名：吴林桂 指导老师：陈东华 数字通信系统设计 一、 实验要求： 信源书记先经过平方根升余弦基带成型滤波，成型滤波器参数自选，再经BPSK ，QPSK 或QAM 调制（调制方式任选），发射信号经AWGN 信道后解调匹配滤波后接收，信道编码可选（不做硬性要求），要求给出基带成型前后的时域波形和眼图，画出接收端匹配滤波后时域型号的波形，并在时间轴标出最佳采样点时刻。对传输系统进行误码率分析。 二、系统框图 三、实验原理： QAM 调制原理：在通信传渝领域中，为了使有限的带宽有更高的信息传输速率，负载更多的用户必须采用先进的调制技术，提高频谱利用率。QAM 就是一种频率利用率很高的调制技术。 t B t A t Y m m 00sin cos )(ωω+= 0≤t ≤Tb 式中 Tb 为码元宽度t 0cos ω为 同相信号或者I 信号； t 0s i n ω 为正交信号或者Q 信号； m m B A ,为分别为载波t 0cos ω,t 0sin ω的离散振幅； m 为 m A 和m B 的电平数，取值1 , 2 , . . . , M 。 m A = Dm*A ；m B = Em*A ； 式中A 是固定的振幅，与信号的平均功率有关，（dm ，em ）表示调制信号矢量点在信号空 间上的坐标，有输入数据决定。 m A 和m B 确定QAM 信号在信号空间的坐标点。称这种抑制载波的双边带调制方式为 正交幅度调制。 图3.3.2 正交调幅法原理图 Pav=（A*A/M ）*∑(dm*dm+em*em) m=(1,M) QAM 信号的解调可以采用相干解调,其原理图如图3.3.5所示。 图3.3.5 QAM 相干解调原理图 四、设计方案： (1)、生成一个随机二进制信号 (2)、二进制信号经过卷积编码后再产生格雷码映射的星座图 (3)、二进制转换成十进制后的信号 (4)、对该信号进行16-QAM 调制 (5)、通过升余弦脉冲成形滤波器滤波，同时产生传输信号 (6)、增加加性高斯白噪声，通过匹配滤波器对接受的信号滤波 (7)、对该信号进行16-QAM 解调 五、实验内容跟实验结果： 第一章系统建模与仿真概述 系统：系统是由两个以上相互区别或相互作用的单元有机的结合在起来，完成某一功能的综合体。 系统的特征：1.系统的整体性 2.系统的层次性 3.系统的相关系 4.系统的目的性 5.系统对环境的适应性系统： 模型：模型是对系统的特征要素，有关信息和变化规律的一种抽象表述、它反映 了系统某些本质属性，描述了系统各要素间的相互关系，系统与环境之间的相互 作用。 模型的意义：1.客观实体系统很难做试验，或者根本不能做实验。 2.对象问题虽然可以做试验，但是利用模型更便于理解。 3.模型易于操作，利用模型的参数变化来了解现实问题的本质和规 律更加经济方便。 系统模型的种类：抽象模型和形象模型 抽象模型：数学模型图形模型计算机模型概念模型 形象模型：模拟模型实体模型 建立模型的步骤： 1.弄清问题，掌握实际情况 2.搜集资料 3.确定因素之间的关系 4.构造建模 5.求解模型 6.检验模型的正确性 系统建模预防针的一般方法和步骤（P17） 仿真的发展趋势：建模方法面对对象仿真分布交互仿真人工智能与 计算机仿真虚拟现实仿真 Internet网上仿真 第二章商贸物流系统建模与仿真 商贸流通在社会经济中的地位与作用：1，商贸流通是连接生产和消费的纽带； 2，商贸流通对生产具有反作用； 3，商贸流通是国民经济现代化的支柱。 商贸活动的内容： 1，商流，对象物所有权转移的活动称为商流。 2，物流，是指事物从供给方向需求方的转移。 3，资金流，主要是指资金流的转移过程，包括付款，转账等过程，是 整个商贸活动的目的。 4，信息流，指商品信息的提供，商品促销信息，技术支持，售后服务 等内容，也包括诸如询单价，报单价，付款通知单，转账通知单等商业贸易单证以及交易 方的支付能力和支付信誉。 预测：所谓预测就是人们对某一不确定的或未知事件的表述。 预测的作用：从变化的事物中找出使事物发生变化的变化的固有规律，寻找和研究各种变化现象的背景及其演变的逻辑关系，从而去揭示事物未来的面貌。 判断预测方法：一，部门负责人评判预测法；二，销售人员估计法；三，德尔菲法；四， 历时类比法。 德尔菲法：依靠技术专家小组背靠背景来判断，来代替面对面的会议，是不同专家将分歧的幅度和理由都能够表达出来，经过客观分析以求达到客观规律的一致意见。 时间序列预测技术：一，移动平均预测法（计算题p30例2）； 二，指数平均预测法。 DRP：是分销需求计划的简称，它是MRP原理和技术在流通领域中的应用。该技术主要解决分销物资的应用和调度问题，其基本目标是合理进行分销物资和资源配置，以达到既有效 地满足市场需求优势的配置费用最省的目的。 *DRP的基本概念 1.库存：指仓库或物流中心实际存在的物资数量。 2.安全库存：为便于生产经营活动正常进行，防止因需求货供应的波动 引起缺货或停工待料，经常在仓库各项目保持一定数量的计划库存量， 成为安全库存。 3.期初和期末库存：指在论述的时间段开始和结束时本单位的实际库存。 4.进货提前期：指从发出订货到所定货物运回并入库所需要的时间长度。 5.送货提前期：指从接收订单到货物送到用户手中并接收入库的时间长度。 6.在途物资：指供应商已经接受订单备货，但尚未来到本单位入库的物资。 7.订货批量：指一次订货所订的物资数量。 8.时间周期：就是根据实际需要划分的时间段信息，如一日，周，月划分。 9.计划期：是指DRP尽心运算的整个时间段，可能是一个月，一个季度 或一年，他可划分为几个计划周期。 10.物流中心：从事物流活动的具有完善的信息网络的场所或组织。 BOD简介：B OD是MRP中物料清单BOM的概念和结构在分销领域的运用，它同BOM在产品结构树中连接各零件和成品一样，在供应方和各个需求方之间架起了一座沟通的桥梁。 DRP在分销网络中的运作原理（p43DRP原理图） 扩频通信系统的systemvue仿真研究 【摘要】由于通信技术的迅猛发展，在无线通信中扩频通信技术的应用越来越广泛。扩频通信技术具有抗干扰能力强等诸多优点，使该技术越来越受到人们的关注。到目前为止，其最主要的两个应用领域是移动通信系统和军事抗干扰通信,而直扩系统和跳频系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。 SystemView是一种基于Windows平台，主要用于通信系统与电路的设计、仿真和分析，是一个系统仿真分析的可视化软件工具。 本论文主要是以扩频通信系统的理论为基础实现扩频系统SystemView的仿真分析。本论文主要内容是直接序列扩频系统的仿真分析，扩频增益和扩频码序列对系统性能的影响等相关问题，并给出相应仿真结果。 【关键字】扩频通信 SystemView 仿真 Spread spectrum communication system of systemvue simulation 【Abstract】As an important branch of communication ,spread spectrum communication is also channel of communication system development direction.It has strong anti-jamming capability,good secrecy,realize muti-assess communicatiom easily.Therefore, this technology is getting people's attention increasingly.So far,two of its main application fields is still mobile communication system and military anti-jamming communication.The direct sequences spread spectrum system and the frequency hopping system in the two respectively application is the most spread spectrum way. SystemView is based on Windows platforms, mainly for the circuit and communication system design,simulation and analysis of EDA software.It is a powerful dynamic system analysis tools. In this paper mainly with the theory of systems for fundamental to realize system simulation by the SystemView. The main content of this paper is the simulation analysis of direct sequence spread spectrum, spread spectrum gain and spread spectrum yards sequence effect the performance of the system and other related problems, and gives corresponding simulation results. 【Keywords】Spread spectrum communication SystemView simulation 无线通信——OFDM系统仿真 一、实验目的 1、了解OFDM 技术的实现原理 2、利用MATLAB 软件对OFDM 的传输性能进行仿真并对结论进行分析。 二、实验原理与方法 1 OFDM 调制基本原理 正交频分复用(OFDM)是多载波调制(MCM)技术的一种。MCM 的基本思想是把数据流串并变换为N 路速率较低的子数据流，用它们分别去调制N 路子载波后再并行传输。因子数据流的速率是原来的1/N ，即符号周期扩大为原来的N 倍，远大于信道的最大延迟扩展，这样MCM 就把一个宽带频率选择性信道划分成N 个窄带平坦衰落信道，从而“先天”具有很强的抗多径衰落和抗脉冲干扰的能力，特别适合于高速无线数据传输。OFDM 是一种子载波相互混叠的MCM ，因此它除了具有上述毗M 的优势外，还具有更高的频谱利用率。OFDM 选择时域相互正交的子载波，创门虽然在频域相互混叠，却仍能在接收端被分离出来。 2 OFDM 系统的实现模型 利用离散反傅里叶变换( IDFT) 或快速反傅里叶变换( IFFT) 实现的OFDM 系统如图1 所示。输入已经过调制(符号匹配) 的复信号经过串P 并变换后,进行IDFT 或IFFT 和并/串变换,然后插入保护间隔,再经过数/模变换后形成OFDM 调制后的信号s (t ) 。该信号经过信道后,接收到的信号r ( t ) 经过模P 数变换,去掉保护间隔以恢复子载波之间的正交性,再经过串/并变换和DFT 或FFT 后,恢复出OFDM 的调制信号,再经过并P 串变换后还原出输入的符号。 图1 OFDM 系统的实现框图 从OFDM 系统的基本结构可看出, 一对离散傅里叶变换是它的核心,它使各子载波相互正交。设OFDM 信号发射周期为[0,T],在这个周期内并行传输的N 个符号为001010(,...,)N C C C -，,其中ni C 为一般复数, 并对应调制星座图中的某一矢量。比如00(0)(0),(0)(0)C a j b a b =+?和分别为所要传输的并行信号, 若将 实验一 2PSK调制数字通信系统 一实验题目 设计一个采用2PSK调制的数字通信系统 设计系统整体框图及数学模型； 产生离散二进制信源，进行信道编码（汉明码），产生BPSK信号； 加入信道噪声（高斯白噪声）； BPSK信号相干解调，信道解码； 系统性能分析（信号波形、频谱，白噪声的波形、频谱，信道编解 二实验基本原理 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。 图1 相应的信号波形的示例 1 0 1 调制原理 数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于"同相"状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为"反相"。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的 相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，"1"码控制发0度相位，"0"码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。 相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为(t)=Acos t+) 其中，表示第n个符号的绝对相位： = 因此，上式可以改写为 图2 2PSK信号波形 解调原理 2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0. 2PSK信号相干解调各点时间波形如图 3 所示. 当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.系统建模与仿真课程简介
扩频通信及matlab仿真
MIMO-OFDM通信系统仿真报告
根据AMESim的气动系统建模与仿真技术研究
扩频通信系统仿真实验
扩频通信系统仿真论文
本科毕业设计__基于matlab的通信系统仿真报告
报 告 题 目： 学 院 名 称： 姓 名：
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽 11042232 温 靖
班 级 学 号： 指 导 老 师：
二 O 一四年十月十五日
一、引言 ....................................................................................................................... 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成................................................................................................................ 4 2.2 信道编译码......................................................................................................................... 4 2.2.1 卷积码的原理 ......................................................................................................... 4 2.2.2 译码原理................................................................................................................. 5 2.3 调制与解调........................................................................................................................ 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 ................................................................................................... 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ....................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调................................................................................................... 7 2.4 信道..................................................................................................................................... 8 2.4.1 加性高斯白噪声信道 ............................................................................................. 8 2.4.2 瑞利信道................................................................................................................. 8 2.5 多径合并............................................................................................................................. 8 2.5.1 MRC 方式 ................................................................................................................ 8 2.5.2 EGC 方式................................................................................................................. 9 2.6 采样判决............................................................................................................................. 9 2.7 理论值与仿真结果的对比 ................................................................................................. 9
三、系统仿真分析 ..................................................................................................... 11
3.1 有信道编码和无信道编码的的性能比较 ....................................................................... 11 3.1.1 信道编码的仿真 .................................................................................................... 11 3.1.2 有信道编码和无信道编码的比较 ........................................................................ 12 3.2 BPSK 与 QPSK 调制方式对通信系统性能的比较 ........................................................ 13 3.2.1 调制过程的仿真 .................................................................................................... 13 3.2.2 不同调制方式的误码率分析 ................................................................................ 14 3.3 高斯信道和瑞利衰落信道下的比较 ............................................................................... 15 3.3.1 信道加噪仿真 ........................................................................................................ 15 3.3.2 不同信道下的误码分析 ........................................................................................ 15 3.4 不同合并方式下的对比 ................................................................................................... 16 3.4.1 MRC 不同信噪比下的误码分析 .......................................................................... 16 3.4.2 EGC 不同信噪比下的误码分析 ........................................................................... 16 3.4.3 MRC、EGC 分别在 2 根、4 根天线下的对比 ................................................... 17 3.5 理论数据与仿真数据的区别 ........................................................................................... 17
四、设计小结 ............................................................................................................. 19 参考文献 ..................................................................................................................... 20通信工程系统仿真实验报告
第一章 系统建模与仿真概述
扩频通信系统的systemvue仿真
OFDM系统仿真实验报告
MATLAB 2psk通信系统仿真报告