扩频通信系统中数字下变频器的设计

扩频通信系统中数字下变频器的设计
扩频通信系统中数字下变频器的设计

扩频通信系统中数字下变频器的设计

待解扩的信号。

数控振荡器NCO是数字下变频器中的重要组成部分,主要用于为码发生器提供精确的时钟信

号,从而实现对接收信号的捕获和跟踪。如图2所示,文中采用查表法实现,码发生器由相位累加器和查找表构成。累加器按已定的步长进行累加,在每个参考时钟周期累加,并将结果存入寄存器。当结果溢出时重复执行,累加的过程可以看作NCO输出频率的周期。使用查找表选择相应的sin和C08值输出。若使用字长为Ⅳ位宽的累加器,对于某一频率控制字A,输出频工。率与输入频率控制字A的关系为

图2NCO结构图

fo。。=M×上1k/2”(1)其中,工,。为系统时钟。只要改变控制字A的大小,就可以控制输出频率允。。厶变化的最小步长Ⅳ由累加器的数据宽度决定。即

4厂=Zl。/2Ⅳ(2)通过VHDL语言编写NCO模块,其在Model-sim中的仿真结果如图3所示。

图3NCO仿真结果

其中:clk为基准时钟信号;i和q分别为sin、COil两路载波输出;carr_clock为载波周期时钟,用来记录载波周期个数;load_p为装载初始相位有效信号;p_init为初始相位值;fctrl为频率控制字。本设计用的是全局时钟作为工作时钟,所以虽然载波NCO的输出不是一个方波,但对整体设计没什么影响,本地载波在一个周期内有4个相位,输出为系统时钟的分频信号。

2数字混频器和积分清洗滤波器的设计及实现

在本设计中,全部过程均采用数字化处理,DDC由一对载波混频器和一对积分清洗滤波器组成。载波混频器主要用来实现下变频,积分清洗滤波器用来去掉高频分量,数据信息通过监测相邻两个符号时间内的相位变化来解调数据。两路信号在经过积分清洗滤波器后,输出信号的函数形式仍然不变,只是信号的幅值发生了变化。

由于利用FPGA设计时,采用的是数字化解调过程,因此在用VHDL实现时,需要将送过来的基于比特数据类型的位矢量先转化为有符号数,然后再进行数字运算,运算过程结束后,再将其转化为位矢量以便于进行信号的传输。两个载波混频器的输入信号为前端送来的2比特的采样数据,取值分别为±l和±3,其中,“00”代表‘1’,“0l”代表‘3’,“10”代表‘一1’,“11”代表‘一3’,同样本地载波取值±1,±3,这样经过载波混频后得到了4-1,4-3,±9等6个值。将这6个值用3位二进制数表示,高位为符号位,0表示正,1表示负,低位为数据位00,01,10分别代表1,3,9。所以载波混频器比较简单,用简单的门电路就可以实现,图4为混频器的综合图。对于本系统来说,虽然载波NCO的输出不是一个方波,但对整体设计没什么影响。

在实现积分清洗滤波时,采取了前后两个样点相加(基于主时钟mainclk),然后由chip时钟(chipclk)进行抽样输出。这样做可以回避低通滤波器的同步问题。因为如果采取累加10次(To。i。=10k。)然后输出累加量方式的话,需要准确确定

22Electronic

Sci.&Tech./Jul.15.2008

扩频通信系统中数字下变频器的设计

,伽t和Q叫的chip同步点,这样才能恢复出正确的基带信号。因此接收进来的QPSK信号经过下变频和低通滤波后的波形如图5中的/_out和q_out所示。

Q—out一112】

图4混频器综合图

图5是数字下变频仿真图,其中,sample—in为接收到的信号,文中用伪随机码;sinin、COS—in为输入的两路载波信号;/_out、q-out为输出结果。

3结束语

该方案针对扩频接收技术中数字下变频的一个具体应用进行了量体裁衣的设计,实现了高速、高性能的数字下变频。程序设计和实验表明将接收进来的经过采样量化的数字中频信号进行数字式下变频在单片FPGA中完成是完全可行的。

参考文献

[1]张欣.扩频通信数字基带信号处理算法及其VLSI实现[M].北京:科学出版社,2004.

[2]杨力升.用FPGA实现数字下变频[J].电讯技术,2004(3):16—19.

[3]李鸿翔.可编程数字下变频器的关键技术[J].遥控遥测,2003,24(2):19—22.

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[5]黄英,李景文,刘敏.软件无线电技术在中频接收机中的应用[J].无线电通信技术,2004,30

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[6]PeledA,LiuB.ANewHardwareRealizationofDigitalFilters[J].IEEETrans.AccousLSpeech.sis,,alProce88,

1974,22(6):456—462.

图5数字下变频仿真图

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电子科技/2008年7月15日

23

扩频通信系统的FPGA实现.

扩频通信自上世纪50年代中期被美国军方开始研究以来,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。进入上世纪90年代以后,扩频通信又开始向各种民用通信领域发展,典型的如CDMA和GPS等。应用最广的是直接序列扩频方式(DSSS)。它是将待传送的信息数据被伪随机码调制,实现频谱扩展后再传输,接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理,恢复原始信息数据。本文采用VHDL语言、Altera公司的集成开发环境QuartusII 6.0和Cyclone系列芯片EPlC3T144C8以及Prote199se完成对直接序列扩频发射系统和接收系统的软件仿真和硬件电路设计。 扩频通信系统发送端设计 扩频通信可以显著提高通信系统抗下扰的能力,特别是频率选择性衰落和多径干扰。为此在发端输入的信息先经信息调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。展宽后的信号再调制到射频发送出去。 一般的扩频通信系统都要进行三次调制:一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,如图1所示。 扩频码序列 在扩展频谱通信中需要用高码率的窄脉冲序列,现在实际当中用得最多的是伪随机码或称PN码。这类码序列最重要的特性是具有近似于随机信号的性能。因为噪声具有完全的随机性,也可以说具有近似于噪声的特性。但是,真正的随机信号和噪声是不能重复再现和产生的。我们只能产生一种类周期性的脉冲信号来近似随机噪声特性。二元M序列是一种伪随机序列。 构造一个产生M序列的线性移位寄存器,首先要确定本原多项式,本电路设计中,我们构造的M序列:n=4,周期p=15,PN码为:111101*********.如图2所示。 D1、D2、D3、D4为四级移位寄存器,求和符号为模二加法器。移位寄存器的作用为在时钟脉冲驱动下,能将所暂存的"1" 和"0"逐级向右移。模二加法器的作用为异或运算。在时钟脉冲的驱动下,四级移位寄仔器的暂存数据按顺序改变,输出序列在时钟脉冲作用下做周期性的重复。

数字通信课程设计

吉林工程技术师范学院 信息工程学院 《数字通信系统》 课程设计报告 题目:基于MATLAB数字基带调制 专业:电子信息工程 班级:电子信息1041班 姓名:唐欢 学号: 25 号 指导教师:范珩王冬梅 时间: 2013/11/25----2013/12/13

目录 第一章绪论 (1) 1.1通信的发展史简介 (1) 1.2设计的目的及意义 (2) 第二章数字基带信号 (3) 2.1数字基带调制原理 (3) 2.2单极性不归零波形 (4) 2.3双极性不归零波形 (4) 2.4单极性归零波形 (5) 2.5双极性归零波形 (6) 第三章载波调制的数字传输 (7) 3.1载波调制的原理 (7) 3.2 二进制2ASK的调制与解调仿真 (8) 3.3二进制2FSK的调制与解调仿真 (15) 3.4二进制2PSK的调制与解调仿真 (20) 第四章总结 (25) 参考文献.............................................. I 附录:................................................ I

第一章绪论 1.1通信的发展史简介 随着数字通信技术和计算机技术的快速发展以及通信网与计算机网络的相互融合,信息科学技术已成为21世纪和世界的新的强大推动力。信息是一种资源,只有通过广泛的传播与交流,才能产生利用价值,而欣喜的传播与交流,是依靠各种通信方式与技术来实现的。学习和掌握现代通信原理与技术是信息社会每一位成员,尤其是未来通信工作者的迫切需求。 通信就是从一地向另一地传递消息。通信的目的是传递消息中所包含的信息。人们可以用语言、文字、数据、图片或活动图像等不同形式的消息来表达信息。信息是消息的内涵,即消息中所包含的人们原来不知而待知的内容于传输含有信息的消息,否则,就失去了通信的意义。实现通信的方式很多,如手势、语言、旌旗、消息树、烽火台、金鼓和译码传令,以及现代社会的电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网、数据和计算机通信等,这些都是消息传递方式和信息交流的手段。随着社会的进步和科学技术的发展,目前使用最广泛的通信方式是电通信。由于电通信迅速、准确、可靠且不受时间、地点、距离的限制,自然科学领域凡是涉及“通信”这一术语时,一般均值“电通信”。 通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和,包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者) ,它的一般模型如图1-1所示。

《综合课程设计》教学大纲(完整资料).doc

此文档下载后即可编辑 《综合课程设计》教学大纲 课程名称:综合课程设计 英文名称:Integrated Course Project for Communication Systems 总学时:3周,理论学时:实验学时:学分:3 先修课程要求: 电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路、通信原理、FPGA原理与应用、Matlab与通信仿真技术、微机原理与接口技术、单片机技术及应用、计算机网络等 适用专业:通信工程 教学参考书: 樊昌信等编,《通信原理(第六版)》,国防工业出版社,2006年 马淑华等编,《单片机原理及应用》,北京航空航天大学出版社,第1版 褚振勇等编,《FPGA原理与应用》,西安电子科技大学出版社,第2版 谢希仁等编,《计算机网络》,电子工业出版社,第4版 1课程设计在培养方案中的地位、目的和任务 《综合课程设计》是配合本科通信工程专业的专业基础课程《通信原理》、《FPGA原理与应用》、《Matlab与通信仿真分析》、《单片机技术及应用》、《计算机网络》而开设的重要专业实践环节。目的是培养学生科学理论结合实际工程的能力,通

过该课程设计,要求学生在掌握通信基本理论的基础上,运用Matlab、FPGA、NS-2等工具对通信子系统或计算机网络进行仿真与设计,并计算基本性能指标,从而提高学生的综合设计实践能力。 另一方面,也可通过课程设计使学生深入理解单片机的基本原理,硬件结构和工作原理。掌握程序的编制方法和程序调试的方法,掌握常用接口的设计及使用。掌握一般接口的扩展方法及接口的调试过程。为学生将来在通信工程、电子信息工程、测试计量技术及仪器、电子科学与技术及其它领域应用单片机技术打下良好基础及应用实践能力。 2 课程设计的基本要求 1. 学习基本设计方法;加深对课堂知识的理解和应用。 2. 完成指定的设计任务和实验任务,理论联系实际,实现书本知识到工程实践的过渡。 3. 学会设计报告的撰写方法。 3 课程设计的内容 1. 无线收发信机部件设计 2. 数字调制与解调器的设计 3. 特殊信号产生器的设计 4. 同步信号提取 5. 编码译码器

数字通信系统设计实验报告

实验1:用 Verilog HDL 程序实现乘法器 1实验要求: (1) 编写乘法器的 Veirlog HDL 程序. (2) 编写配套的测试基准. (3) 通过 QuartusII 编译下载到目标 FPGA器件中进行验证 (4) 注意乘法逻辑电路的设计. 2 试验程序: Module multiplier(input rst,input clk,input [3:0]multiplicand, input [3:0]multiplier,input start_sig,output done_sig,output [7:0]result); reg [3:0]i; reg [7:0]r_result; reg r_done_sig; reg [7:0]intermediate; always @ ( posedge clk or negedge rst ) if( !rst ) begin i<=4'b0; r_result<=8'b0; end else if(start_sig) begin case(i) 0: begin intermediate<={4'b0,multiplicand}; r_result<=8'b0; i<=i+1; end 1,2,3,4: begin if(multiplier[i-1]) begin r_result<=r_result+intermediate; end intermediate<={intermediate[6:0],1'b0}; i<=i+1; end 5: begin r_done_sig<=1'b1;

i<=i+1; end 6: begin r_done_sig<=1'b0; i<=1'b0; end endcase end assign result=r_done_sig?r_result:8'bz; assign done_sig=r_done_sig; endmodule3 测试基准: `timescale 1 ps/ 1 ps module multiplier_simulation(); reg clk; reg rst; reg [3:0]multiplicand; reg [3:0]multiplier; reg start_sig; wire done_sig; wire [7:0]result; /***********************************/ initial begin rst = 0; #10; rst = 1; clk = 1; forever #10 clk = ~clk; end /***********************************/ multiplier U1 ( .clk(clk), .rst(rst), .multiplicand(multiplicand), .multiplier(multiplier), .result(result), .done_sig(done_sig), .start_sig(start_sig) ); reg [3:0]i; always @ ( posedge clk or negedge rst ) if( !rst )

数字信号处理课设--二进制扩频通信系统

一.引言 扩频通信,即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication),它与光纤通信,卫星通信,一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信技术自50 年代中期美国军方便开始研究,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。 二.概述 序列扩频系统(DS,Direct Sequence)又称为序列调制系统或伪噪声系统(PN 系统),简称为直扩系统,是目前应用较为广泛的一种扩展频谱系统。直扩系统是将要发送的信息用伪随机(PN)序列扩展到一个很宽的频带上去,在接收端,用与发送端扩展用的相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行相关处理,恢复出原来的信息。干扰信号由于与伪随机序列不相关,在接收端被扩展,使落入信号频带内的干扰信号功率大大降低,从而提高了系统的输出信噪(干)比,达到抗干扰的目的。一种典型的扩展频谱系统如图1 所示。 图 1 典型扩展频谱系统框图 它主要由原始信息、信源编译码、信道编译码(差错控制)、载波调制与解调、扩频调制与解扩频和信道六大部分组成。信源编码的目的是去掉信息的冗余度,压缩信源的数码率,提高信道的传输效率。差错控制的目的是增加信息在信道传输中的冗余度,使其具有检错或纠错能力,提高信道传输质量。调制部分是为使经信道编码后的符号能在适当的频段传输,如微波频段,短波频段等。扩频调制和解扩是为了某种目的而进行的信号频谱展宽和还原技术。与传统通信系统不同的是,在信道中传输的是一个宽带的低谱密度的信号。数字信号的频带传输与模拟通信相似,要使某一数字信号在带限信道中传输,就必须用数字信号对载波进行调制。对于大多数的数字传输系统来说,由于数字基带信号往往具有丰富的低频成分,而实际的通信信道又具有带通特性,因此,必须用数字信号来调制某一较高频率的正弦或脉冲载波,使已调信号能通过带限信道传输。这种用基带数字信号控制高频载波,把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制。那么,已调信号通过信道传输到接收端,在

基于卷积编码的扩频通信系统软件平台设计 -打印

基于卷积编码的扩频通信系统 软件平台设计 班级:通信131 姓名:崔校通 学号:201300484316

目录 一设计内容及要求 (3) 1.1 设计目的 (3) 1.2 设计任务 (4) 1.3 设计内容 (4) 二设计原理 (5) 2.1 数据源 (5) 2.2卷积编码 (5) 2.3 M序列发生器 (6) 2.4 扩频与解扩 (6) 2.4.1扩频 (6) 2.4.2解扩 (7) 2.5 VITERBI译码 (7) 2.6 可靠度评估 (8) 三软件仿真及结果分析 (9) 3.1信源调制 (9) 3.1.1信息码生成模块 (9) 3.1.2卷积编码 (9) 3.1.3伪随机码生成模块 (10) 3.1.4扩频调制模块 (11) 3.1.5BPSK调制模块 (12) 3.2信息传输 (13) 3.2.1加噪模块 (13) 3.3信宿解调 (14) 3.3.1BPSK解调模块 (14) 3.3.2解扩模块 (15) 3.3.3V ITERBI译码 (16)

3.4性能分析 (19) 3.4.1卷积扩频分析 (19) 3.4.2信源信宿比较 (20) 3.4.3频谱分析 (20) 四心得体会 (22) 参考文献 (23)

前言 扩频通信是现代通信系统中新的通信方式,它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能,频谱利用率高。扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。 一设计内容及要求 1.1 设计目的 (1)学习通信中的纠错编码技术及其主要应用;

通信专业综合课程设计报告

专业综合课程设计 指导书 班级通信D101 指导教师董自健 淮海工学院电子工程学院 通信工程系

2013年10 月18 日 一、课程设计的目的和任务 本次课程设计是根据“通信工程专业培养计划”要求而制定的。综合课程设计是通信工程专业的学生在学完所有专业课后进行的综合性课程设计。其目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际,在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题,巩固和扩大所学知识面,为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。 课程设计的任务是:(1)掌握一般通信系统设计的过程、步骤、要求、工作内容及设计方法;掌握用计算机仿真通信系统的方法。(2)训练学生综合运用专业知识的能力,提高学生进行通信工程设计的能力。 二、教学要求 由于是专业综合性课程设计,因此设计的内容应该围绕主干专业课程,如:通信原理、程控交换技术、传输设备,通信网点等。 课程设计要求的主要步骤有: 1、明确所选课题的设计目的和任务,对设计课题进行具体分析,充分了解系 统的性能、指标、内容等。 2、进行方案选择。根据掌握的知识和资料,针对系统提出的任务、要求和条 件,完成系统的功能设计。从多个方案中选择出设计合理、可靠、满足要求的一个方案。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析,最后设计出一个完整框图。

3、原理设计; 4、调试阶段; 5、说明书编制。 本次课程设计在校内完成,主要方式是以理论设计为主,进行实验或计算机仿真,得出结论。 三、设计内容 本次综合课程设计内容为数字通信系统的性能分析与仿真。应该包括以下设计内容: 1、使用一种分组码或者卷积码进行信道纠错编码。 2、使用格雷码对数据进行映射。 3、使用MQAM举行调制,M可选择8、16、32、6 4、128、256。 4、选择合适的升余弦参数,使用升余弦对基带信号举行滤波。 5、在解调端,进行滤波、MQAM的解调、格雷码逆映射、纠错解码。 6、改变信噪比,分析系统性能。 四、设计内容介绍: MQAM是一种基本的相位-幅度联合调制方式。研究这种基本的数字调制信号的性能可以帮助学生理解数字通信的基本特点。 本次课程设计,学生可以自己选择符合要求的技术,如信道纠错编码可以是分组码或者卷积码,M必须选择数字8、16、32、64、128、256中的至少3个,以分析各种M下的QAM系统性能。应用Matlab进行仿真,仿真采用蒙特卡罗模型。仿真基本框图是:

扩频通信的特点和优势

扩频通信的特点和优势 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

扩频通信的特点和优势 扩频通信是一种信息传输方式,其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽,具有较强的抗干扰能力和较好的保密性能,20 世纪 70年代以来扩频通信的理论和应用方法得到了很大的发展,近年来随着移动通信技术发展,扩频通信已经成为第三代移动的核心技术之一。 扩频通信具有以下几个特点 ? 1、抗干扰能力强 扩频信号的不可预测性,使扩频通信系统具有很强的抗干扰能力。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍然能不受外界干扰。信号的频谱被扩展的越宽,处理增益越高,抗干扰能力就越强。此外,对于单频及多载波信号的干扰,其他伪随机调制信号的干扰,以及脉冲正弦信号的的干扰等,扩频系统都有抑制干扰提高信噪比的作用。简单的说,若将频带展宽 10 倍,在总功率不变的情况下,其干扰强度只是原来的 1/10。而一般频谱带宽至少是信 息带宽的几十倍甚至更高。另外,由于接受端采用了伪随机序列进行相关检测,即使采用同类型信号进行干扰,如果不能检测出有用信号的伪随机序列,干扰也起不了太大作用。 抗干扰性能强是扩频通信最突出的优点。 2、隐蔽性好、低截获性 由于扩频信号的频谱被展宽到很宽的频带上,单位带宽的功率也随之降低,信号功率密度很低,信号被淹没在噪声中、难以被发现,因而不易被敌方截获;加之扩频编码,就更难获取有用信号,而且扩频信号的功率密度极低,对周围的电信设备产生干扰的可能性极小。 3、保密性好 在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度很低,有用信号被淹没在噪声下,而且不同的通信在发射时采用不同的扩频序列,只有接受方知道扩频序列的具体内容,其他不知道地接受方几乎不可能破译,因此扩频技术能很好的保证通信的可靠性。 4、抗多路径干扰性能好 多路径干扰是电波传输过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接受端的这些反射或散射信号与直接路径信号相互干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,从多径信号中分离出最强的有用信号,或者将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可以有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,是扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

扩频通信系统的分类

扩频通信系统的分类 扩频通信系统的关键问题是在发信机部分如何产生宽带的扩频信号,在收信机部分如何解调扩频信号。根据通信系统产生扩频信号的方式,可以分为下列几种。 1 直接序列扩展频谱系统 直接序列扩展频谱系统(Direct Sequece Spread Spectrum Communication Systems,DS-SS),通常简称为直接序列系统或直扩系统,是用待传输的信息信号与高速率的伪随机码波形相乘后,去直接控制射频信号的某个参量,来扩展传输信号的带宽。用于频谱扩展的伪随机序列称为扩频码序列。直接序列扩展频谱通信系统的简化方框图参见图1-5。 在直接序列扩频通信系统中,通常对载波进行相移键控(Phase Shift Keying,PSK)调制。为了节约发射功率和提高发射机的工作效率,扩频通信系统常采用平衡调制器。抑制载波的平衡调制对提高扩频信号的抗侦破能力也有利。 在发信机端,待传输的数据信号与伪随机码(扩频码)波形相乘(或与伪随机码序列模2加),形成的复合码对载波进行调制,然后由天线发射出去。在收信机端,要产生一个和发信机中的伪随机码同步的本地参考伪随机码,对接收信号进行相关处理,这一相关处理过程通常常称为解扩。解扩后的信号送到解调器解调,恢复出传送的信息。 (a) 图1-5 直接序列扩频通信系统简化图 (a) 发射系统;(b) 接收系统 2 跳频扩频通信系统 跳频扩频通信系统是频率跳变扩展频谱通信系统(Frequecy Hopping Spread Spectrum Communication Systems,FH-SS)的简称,或更简单地称为跳频通信系统,确切地说应叫做“多频、选码和频移键控通信系统”。它是用二进制伪随机码序列去离散地控制射频载波振荡器的输出频率,使发射信号的频率随伪随机码的变化而跳变。跳频系统可供随机选取的频率数通常是几千到20 2个离散频率,在如此多的离散频率中,每次输出哪一个是由伪随机码决定的。频率跳变扩展频谱通信系统的简化方框图参见图1-6。

数字通信课程设计

目录 一、课程设计目的 (1) 二、设计任务书 (1) 三、进度安排 (1) 四、具体要求 (2) 五、课程设计内容 (2) 5.1数字频带传输系统 (2) 5.2二进制振幅键控(2ASK) (3) 5.2.1调制实验原理框图: (3) 5.2.2 调制实验步骤 (4) 5.2.3 解调的原理框图 (7) 5.3二进制频移键控(2FSK) (8) 5.3.1 2FSK调制原理 (8) 5.3.2 调制实验步骤 (8) 5.3.3 2FSK解调的原理框图: (12) 5.4二进制移相键控(2PSK) (12) 5.4.1 2PSK调制原理 (12) 5.4.2 2PSK调制的实验步骤 (13) 5.4.3 2PSK解调的原理框图 (16) 5.5二进制差分相位键控(2DPSK) (17) 5.5.1 2DPSK调制原理 (17) 5.5.2 2DPSK调制的实验步骤 (17) 5.5.3 2DPSK的解调原理框图 (21) 5.6 二进制数字信号的功率谱密度 (21) 5.6.1.2ASK 信号的功率谱密度 (21) 5.6.2 2FSK 信号的功率谱密度 (22) 5.6.3 2PSK 及 2DPSK信号的功率谱密度 (22) 六、运行程序过程中产生的问题及采取的措施 (23) 七、总结和展望 (23) 八、参考文献 (24)

一、课程设计目的 本课程是为通信工程专业本科生开设的专业必修课,结合学生的专业方向的理论课程,充分发挥学生的主动性,使学生掌握应用MATLAB或者SYSTEMVIEW 等仿真软件建立通信系统,巩固理论课程内容,规范文档的建立,培养学生的创新能力,并能够运用其所学知识进行综合的设计。 通信系统原理的课程设计是对通信系统仿真软件、课程学习的综合检验,配合理论课的教学,让学生亲自参加设计、仿真、验证通信系统的一般原理、调制解调原理、信号传输及受噪声影响等方面的知识点。 二、设计任务书 设计选题:数字频带传输系统的设计 a.利用所学的《通信原理及应用》的基础知识,分别设计2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK数字调制器。完成对各种二进制数字已调信号的的调制器与解调器的电路设计与程序仿真,并对其仿真结果进行分析。要求理解2ASK信号的产生,掌握2ASK 信号的调制原理和实现方法并画出实现框图。 b.利用MATLAB、SystemView、C等语言进行,软件不限。要求给出2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK 各种已调信号的调制、解调的原理框图、仿真电路图,给出信号的频谱图、调制前与解调后数据波形比较覆盖图,加噪前后相关波形。 三、进度安排

通信课程设计

一、时间 18~ 19周 上午:8:00---11:30 下午:14:00---17:00 二、题目及分组 基于matlab/simulink的QPSK通信系统仿真 基于matlab/simulink的16QAM通信系统仿真 2PSK、2DPSK系统仿真 脉冲编码调制PCM系统设计与仿真 线性分组码编解码系统仿真设计与分析 分组: 101---119 杨树伟 (周五) 120---138 张元国(周二) 139---210 周建梁(周三) 211---229 李厚荣(周一) 230---247 陈光军(周四) 三、工具 (1)MATLAB7.0 (2)simulink MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。 程序如下: M=16; k=log2(M); n=100000; %比特序列长度 samp=1; %过采样率 x=randint(n,1); %生成随机二进制比特流 stem(x(1:50),'filled'); %画出相应的二进制比特流信号 title('二进制随机比特流'); xlabel('比特序列');ylabel('信号幅度');

x4=reshape(x,k,length(x)/k); %将原始的二进制比特序列每四个一组分组,并排列成k行length(x)/k列的矩阵 xsym=bi2de(x4.','left-msb'); %将矩阵转化为相应的16进制信号序列 figure; stem(xsym(1:50)); %画出相应的16进制信号序列 >> help bi2de BI2DE Convert binary vectors to decimal numbers. D = BI2DE(B) converts a binary vector B to a decimal value D. When B is a matrix, the conversion is performed row-wise and the output D is a column vector of decimal values. The default orientation of the binary input is Right-MSB; the first element in B represents the least significant bit. In addition to the input matrix, two optional parameters can be given: D = BI2DE(...,P) converts a base P vector to a decimal value. D = BI2DE(...,FLAG) uses FLAG to determine the input orientation. FLAG has

通信系统课程设计

课程设计任务书 学生姓名:周全专业班级:信息sy0901 指导教师:刘新华工作单位:信息工程学院 题目:通信系统课群综合训练与设计 初始条件:MA TLAB 软件,电脑,通信原理知识 要求完成的主要任务: 1、利用仿真软件(如Matlab或SystemView),或硬件实验系统平台上设计 完成一个典型的通信系统 2、学生要完成整个系统各环节以及整个系统的仿真,最终在接收端或者精 确或者近似地再现输入(信源),计算失真度,并且分析原因。 时间安排: 指导教师签名: 2013 年 1 月 1 1日 系主任(或责任教师)签名: 2013 年 1 月 11 日

目录 摘要 (2) Abstract (3) 1设计任务 (4) 2实验原理分析 (5) 2.1 PCM原理介绍 (5) 2.1.1 抽样(Sampling) (5) 2.1.2 量化(quantizing) (5) 3. 基带传输HDB3码 (12) 4.信道传输码汉明码 (14) 5.PSK调制解调原理 (15) 6. AWGN(加性高斯白噪声) (18) 7.仿真结果 (19) 8.心得体会 (23) 9.参考文献 (24) 附录 (25)

摘要 通信系统是一个十分复杂的系统,在具体实现上有多种多样的方法,但总的过程却是具有共性的。对于一个模拟信号数字化传输,过程可分为数字化,信源编解码,信道编解码,调制解调,加扰等。本实验利用MATLAB实现了PCM编码,HDB3码,汉明码,psk调制,AWGN及对应的解调过程,完整实现了一个通信系统的全部过程。MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 关键字:通信系统,调制,解调,matlab

扩频通信复习

1.1用码速率为5Mb/s的为随机码序列进行直接序列扩频,,扩频后信号带宽是多少?若信息码速率为10kb/s,系统处理增益是多少? 解:∵码速率Rc=Bss=5Mb/s ∴扩频后信号带宽是:5MHz 信息码速率Rb=10kb/s ∴系统处理增益为Gp=Rc/Rb=5000/10=500 ∵10log10∧500=27dB 1.2直接序列-频率跳变混合系统,直接序列扩频码速率为20Mb/s,频率数为100,数据信息速率为9.6kb/s,试求该系统的处理增益是多少?采用BPSK调制时,所需要传输通道的最小带宽是多少? 解:扩频码速率Rc=Bss=20Mb/s.N=100 Rb=9.6kb/s,Gp=Rc/Rb*N=20000/9.6*100=208300 采用BPSK调制时B1=2Bss ∴B2=NB1=100*2*20Mb=4000Mb 1.3在高斯白噪声信道中,要求在噪声功率比信号功率大100倍的情况下工作,输出信噪比不小于10dB,信息传输速率为8kb/s,若系统采用直接序列BPSK调制,试求所需传输通道的最小带宽 解:忽略系统的Lsys,即扩频系统的执行损耗或实现损耗 ∵噪声功率比信号功率大100倍 M0=10lg100=20dB ∴处理增益Gp=M0+(S/N)=20dB+10dB=30dB ∵Rb=8kb/s ∴Rc=Gp*Rb=1000*8kb/s=8000kb/s ∴Bss=Rc=8000kb=8Mb B=2Bss=16MHz 1.4采用BPSK调制的直接序列扩频系统,射频最大带宽为12MHz,速率为6kb/s的信息信号通过这个系统传输时,系统输出信噪比最大能改善多少? 解:最大带宽为12MHz B=2Bss=12MHz Bss=6MHz ∴Rc=Bss=6MHz/s 又∵Rb=6kb/s ∴Gp=Rc/Rb=6000/6kb=1000 [Gp]dB=10lgGp=30dB 1.5高斯白噪声信道,信道带宽为4MHz,当干扰功率比信号功率大30dB时,要求输出信噪比最小为10dB,则系统的最小处理增益是几 解:B=4MHz 干扰容限Mj=30dB S/N=10dB 在忽略系统的Lsys时有 [GP]dB=[Mj]dB+[S/N]dB=40dB ∵rc=Bss=1/2B=2Mb/s rb=rc/Gp=2/10000Mb/s=200b/s 1.6要求某系统在干扰功率比信号功率大300倍的环境下工作,系统需要多大的干扰容限?若要求输出信噪比为10dB,则系统的最小处理增益是多少? 干扰容限j/s=10log300=24.8db 处理增益Gp=(J/s)in+(s/n)out =24.8+10=34.8dB 1.7扩频通信系统中用梳子调制,干扰容限中的(s/n)out与(Eb/N0)的关系

数字通信课程设计报告

课程设计报告 课程设计名称:《数字通信》 系别: 学生姓名: 班级: 学号: 成绩: 指导教师: 开课时间:2011-2012 学年第2学期

目录 一.设计题目 (4) 二.具体要求 (4) 三.主要内容 (4) 第一节:基本原理 (4) 第二节:流程图 (13) 四.进度安排 (13) 五.成绩评定 (13) 第一节:课程设计报告要求 (14) 第二节:正文 (14) 六.心得体会 (18) 七.参考资料 (19)

一.设计题目:模拟信号数字化PCM 编码设计 二.具体要求: 1.模拟信号数字化的处理步骤:抽样、量化、编码 2.PCM 编码的压缩和扩张原理; 3.用MATLAB 或其它EDA 工具软件对PCM 编码进行使用A 律和μ律的压缩和扩张进行软件仿真; 4.对仿真进行分析比较。 5.PCM 的8位编码C 1C 2C 3C 4C 5C 6C 7C 8 三.主要内容 第一节:基本原理 下图是模拟信号数字传输的过程原理图: 1. 抽样 (1)定义: 所谓抽样,就是对模拟信号进行周期性扫描,把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有的信息,也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 (2)抽样定理 设一个频带限制的(0,fH )Hz 内的时间连续信号m (t )如果它不少于2fH 次每秒的速率进行抽样,则m(t)可以由抽样值完全确定。 抽样定理指出,由样值序列无失真恢复原信号的条件是f S≥2 f h ,为了满足抽样定理,要求模拟信号的频谱限制在0~f h 之内(fh 为模拟信号的最高频率)。为此,在抽样之前,先设置一个前置低通滤波器,将模拟信号的带宽限制在fh 以下,如果前置低通滤波器特性不良或者抽样频率过低都会产生折叠噪声。抽样频率小于2倍频谱最高频率时,信号的频谱有混叠。抽样频率大于2倍频谱最高频率时,信号的频谱无混叠。 另外要注意的是,采样间隔的 周期要足够的小,采样率要做够的大,要不 ) (s t f D /A ) (n f ) (n g A /D ) (t g )(t p ) (t f 量化编码 数字 滤波器

扩频通信的基本原理

扩频通信的理论基础 1.1扩频通信的基本概念 通信理论和通信技术的研究,是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题展开的,所以有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。 通信系统的有效性,是指通信系统传输信息效率的高低。这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法传输最大数量的信息。在模拟通信系统中,多路复用技术可提高系统的有效性。显然,信道复用程度越高,系统传输信息的有效性就越好。在数字通信系统中,由于传输的是数字信号,因此传输的有效性是用传输速率来衡量的。 通信系统的可靠性,是指通信系统可靠地传输信息。由于信息在传输过程中受到干扰,收到的信息与发出的信息并不完全相同。可靠性就是用来衡量收到信息与发出信息的符合程度。因此,可靠性决定于系统抵抗干扰的性能,也就是说,通信系统的可靠性决定于通信系统的抗干扰性能。在模拟通信系统中,传输的可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。在数字通信系统中,传输的可靠性是用信息传输的差错率来描述的。 扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力,首先在军用通信系统中得到了应用。近年来,扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速,在民用通信系统中也得到了广泛的应用。 扩频通信是扩展频谱通信的简称。我们知道,频谱是电信号的频域描述。承载各种信息(如语音、图象、数据等)的信号一般都是以时域来表示的,即信息信号可表示为一个时间的函数)(t f 。信号的时域表示式)(t f 可以用傅立叶变换得到其频域表示式)(f F 。频域和时域的关系由式(1-1)确定: ?∞ ∞--=t e t f f F ft j d )()(π2 ?∞ ∞-=f e f F t f ft j d )()(π2 (1-1) 函数)(t f 的傅立叶变换存在的充分条件是)(t f 满足狄里赫莱(Dirichlet)条件,或在区间(-∞,+∞)内绝对可积,即t t f d )(?∞ ∞-必须为有限值。 扩展频谱通信系统是指待传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数(与待传输的信息信号)(t f 无关)扩展后成为宽频带信号,然后送入信道中传输;在接收端再利用相应的技术或手段将其扩展了的频谱压缩,恢复为原来待传输信息信号的带宽,从而到达传输信息目的的通信系统。也就是说在传输同样信息信号时所需要的射频带宽,远远超过被传输信息信号所必需的最小的带宽。扩展频谱后射频信号的带宽至少是信息信号带宽的几百倍、几千倍甚至几万倍。信息已不再是决定射频信号带宽的一个重要因素,射频信号的带宽主要由扩频函数来决定。 由此可见,扩频通信系统有以下两个特点: (1) 传输信号的带宽远远大于被传输的原始信息信号的带宽; (2) 传输信号的带宽主要由扩频函数决定,此扩频函数通常是伪随机(伪噪声)编码信号。 以上两个特点有时也称为判断扩频通信系统的准则。

通信系统课程设计

课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位: 题目: 通信系统课群综合训练与设计 初始条件:MATLAB 软件,电脑,通信原理知识 要求完成的主要任务: 1、利用仿真软件(如Matlab或SystemView),或硬件实验系统平台上设计完 成一个典型的通信系统 2、学生要完成整个系统各环节以及整个系统的仿真,最终在接收端或者精确或 者近似地再现输入(信源),计算失真度,并且分析原因。 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 摘要 (3) Abstract (4) 1.引言 (1) 1.1通信系统简介 (1) 1.2 Matlab简介 (1) 2.系统设计 (2) 2.1通信系统原理 (2) 2.2 系统整体设计 (3) 3.子系统设计 (4) 3.1脉冲编码调制(PCM) (4) 3.1.1抽样(Samping) (5) 3.1.2量化(Quantizing) (5) 3.1.3编码(Coding) (6) 3.2 Manchester码编解码 (7) 3.2.1曼切斯特编码原理 (8) 3.2.2曼切斯特解码原理 (8) 3.3循环码编解码 (9) 3.3.1循环码编码原理 (10) 3.3.2循环码解码原理 (11) 3.3.3纠错能力 (11)

3.4 ASK调制与解调 (12) 3.5 衰落信道 (13) 4软件设计及结果分析 (14) 4.1 编程工具的选择 (14) 4.2 软件设计方案 (14) 4.3 编码与调试 (15) 4.4 运行结果及分析 (16) 5心得体会 (21) 参考文献 (21) 附录 (22) 摘要 在数字通信系统中,需要将输入的数字序列映射为信号波形在信道中传输,此时信源输出数字序列,经过信号映射后成为适于信道传输的数字调制信号,并在接收端对应进行解调恢复出原始信号。本论文主要研究了数字信号的传输的基本概念及数字信号传输的传输过程和如何用MATLAB软件仿真设计数字传输系统。首先介绍了本课题的理论依据,包括数字通信,数字基带传输系统的组成及

扩频通信基础知识

扩频通信基础知识

扩频通信基础知识 技术背景: 传统的模拟无线通信一般采用调频(FM)和调幅(AM)两种方式,不能适应高速数据通信的要求。进入八十年代后,数字无线数据通信方式成为主流,其调制方式有振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和相移键控(PSK),其优势是便于采用先进的数字信号处理技术,如均衡技术、编码技术等等,提高了数据传输速率和传输的可靠性。实际的系统如GSM、IS-54等。但是这些系统也存在一些缺陷。一方面,由于无线通信信道的开放性,通信环境不可避免地存在各种各样的突发干扰,使得信号传输的可靠性降低,同时,信道的时域和频域选择性衰落,使得数据传输速率的提高受到限制;另一方面,随着无线业务的快速增长,要求无线网络具备相当的灵活性,以适应业务的发展变化。这些都是常规的无线数字通信难以解决的。这些因素促成了对采用新技术的需求,以提高数据传输速率并进一步提高传输的可靠性。

扩频通信的基本原理和优势: 扩频通信就其调制方式而言,与传统的数据通信没有什么差别,也包括ASK、FSK、PSK以及最近得到迅速发展的QAM,不同之处是在调制之前增加了一个扩频处理环节,把待传送符号用特征码进行扩展,扩展后的符号称为码片;在接收端同样增加了一个解扩处理的环节,将N个码片恢复为一个符号。这即是扩频通信的基本原理。扩频通信的优势是由扩频操作所使用的特征码-伪随机序列(PN CODE)带来的。伪随机码具有双值自相关特性,它保证了同步相关操作获得的输出远大于非同步相关的输出值。这样就大大降低了当两条传播路径的时差在一个码片以上时彼此之间的干扰。这即是通常所说的扩频抗多径原理。同时,相关解扩处理还能够大大降低窄带脉冲干扰,如一般的工业噪声、环境噪声等等。特别值得一提的是,由于解扩处理是对N 个码片的能量进行累加,因此,可以允许接收的信号电平在噪声以下,只要保证累加获得的能量满足信号判决的要求即可。这一性能使得扩频通

数字通信理论课程设计

数字通信理论课程设计 实验目的: 1、加深对AWGN 信道下数字通信系统的理解。 2、掌握数字通信系统蒙特卡洛仿真的基本方法。 实验内容: 在AWGN 信道下,完成QPSK/16QAM/2FSK 系统的误比特率性能仿真,绘制系统的BER 曲线,并与理论计算的结果进行对比。具体包括如下内容: 1、编写程序生成随机的二元比特序列,该序列由{0,1}构成。 2、根据所选择的调制方式,将比特序列映射为星座图上的点。 3、将所生成的信号通过AWGN 信道进行传输,编写程序实现随机的加性高斯白噪声过程,并完成对信号的加噪。 4、 实现接收机的解调、检测与判决算法。要求使用相干接收机,最大似然检测。 5、 在不同的比特信噪比(0/b E N )的条件下统计系统的比特错误概率(BER ), 画出BER 随0/b E N 变化的曲线。0/b E N 的变化范围选为0~10dB 。 6、 在同一幅图中画出理论曲线,并将两者进行对比。 注意: 1)采用信号的等效复基带形式完成仿真。 2)为了使BER 的统计结果具有充分的置信度,需要足够多的仿真次数。具体如何设置请查阅有关蒙特卡洛仿真的资料。 实验要求: 1、利用计算机仿真完成上述实验。可以使用Matlab 、C 、C++或任何一种编程语

言,但不允许使用已有的通信系统仿真模块,例如SIMULINK中已有的模块。 2、完成实验之前首先复习相关的理论知识,并对数字通信系统的仿真方法进行 必要的学习。对于后者可参阅如下书籍: W. H. Tranter, K. S. Shanmugan, T. S. Rappaport, and K. L. Kosbar, “Principles of Communication Systems Simulation with Wireless Applications”, Pearson Education Inc., 2004. (也可参考其中文翻译版) 3、撰写实验报告,要求画出系统框图,说明仿真流程,给出仿真结果,提供理 论的误码率结果及推导过程,进行必要的分析和讨论,并在附录中提供程序源代码,列出参考文献。纸质版提交至西一楼446室,同时将电子版发送至lisun@https://www.360docs.net/doc/0712713877.html,。 4、各班完成的内容具体安排为:信息91-92:QPSK;信息93-94:16QAM;信 息95-96,学硕:2FSK。

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