基于SIMULINK直接扩频序列通信系统的设计
基于Simulink的直接序列扩频通信系统仿真设计
基于Simulink的直接序列扩频通信系统仿真设计马小青【摘要】The visual simulation tool Simulink provided by Matlab is used to build a simulation model of direct sequence spread spectrum communication system. The simulation design of transmitter module and receiver module of direct sequence spread spectrum communication system was carried out with Simulink. The relationship among BER,SNR and spreading gain of DSSS system was researched by means of every waveform and spectrum transformation diagram in the transmission process. The simulation model was tested under the given simulation conditions. The results show that the system has high SNR,good perfor-mance and constant bit error rate;and the signal-to-noise ratio at the output end can be improved if the spread gain of the direct sequence spread spectrum communication systems is increased.%以Matlab提供的可视化仿真工具Simulink搭建直接序列扩频通系统仿真模型，利用Simulink对直接序列扩频通系统的发射机模块和接收机模块进行仿真设计，通过传输过程中各个波形和频谱变换图，研究直扩系统误码率、信噪比和扩频增益的关系。
直接序列扩频通信系统的设计与实现1.
直接序列扩频通信系统的设计与实现摘要：扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)是数字通信中的一种，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。
具有大容量、抗干扰、低截获功率等特点以及可实现码分多址(CDMA)等优点。
采用扩频通信可以在更恶劣的环境下正常工作，可以将信号隐蔽在噪声中。
在扩频通信系统中，直接序列扩频通信系统的应用最为广泛。
Matlab具有其他仿真软件（如Sysetemview和Maple等）所无可比拟的矩阵运算能力和系统仿真能力，Matlab的仿真工具包Simulink凭借其强大的数学功能，能实现精确的电路仿真。
关键词：直接序列扩频通信系统、Matlab、误码率目录第1章绪论 (1)1.1背景 (1)1.2选题的目的和意义 (1)1.3 本课程设计的主要内容 (1)第2章直接序列扩频通信系统 (2)2.1 直接序列扩频通信的理论基础 (2)2.2直接序列系统组成 (3)第3章扩频系统的设计与实现 (4)3.1直接通信系统仿真 (4)3.2直接扩频Matlab仿真组成框图 (4)3.3 BPSK调制 (5)3.3 m序列 (6)3.4 扩频系统的解扩 (7)3.5扩频系统的解调 (8)3.6误码率 (9)3.7直接序列扩频系统的实现 (9)第4章心得和结论 (15)附录 (16)参考文献 (21)第1章绪论1.1背景信息时代的到来，使我们对通信的依赖越来越大，由于信道的开放性，信息在传播过程中会加进各种各样的干扰，使得无线通信面临的干扰环境更为恶劣。
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。
基于Simulink的直接序列扩频通信系统抗干扰的仿真实现
基于Simulink的直接序列扩频通信系统抗干扰的仿真实现王玲【期刊名称】《中国传媒大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)006【摘要】主要研究了直接序列扩频通信系统( DSSS)的抗干扰能力。
利用Simulink对直接序列扩频通系统的发射机模块和接收机模块进行仿真设计,在高斯信道中加入不同中心频率、幅度的窄带干扰。
通过传输过程中各个波形和频谱变换图,研究直扩系统误码率、信噪比和扩频增益的关系。
当窄带干扰强度超过系统抗干扰容限时,使用自适应滤波器中的LMS(最小均方差)和RLS(最小递推二乘)滤波器来抑制窄带干扰。
仿真结果表明：自适应滤波具有良好放任窄带干扰抑制效果,但RLS算法复杂仿真时间长,LMS收敛速度较慢。
%The visual simulation tool Simulink provided by Matlab is used to build transmitter module and receiver module of DSSS communication system and the narrow-band interference in different carrier fre-quency and amplitude is added to the AWNG channel. The relationship among BER,SNR and spreading gain of DSSS system is researched by means of every waveform and spectrum transformation diagram in the transmission process. When theNarrow -Band Interference overstep the tolerance of the DSSS sys-tem,we can use the adaptive filter such as LMS ( Least Mean Square ) filter and RLS( Recursive Least Square) filter to improve suppressing Narrow-Band Interference. The simulation confirmed that the adap-tive filter has a good effect onNarrow-Band Interference suppression. The RLS filter’ salgorithm is com-plex so its simulation time is long. The LMS filter’ sconvergence speed is slow.【总页数】7页(P21-27)【作者】王玲【作者单位】中国传媒大学理工学部信息工程学院，北京100024【正文语种】中文【中图分类】TN911.4【相关文献】1.直接序列扩频通信系统仿真与实现 [J], 周芸;张华2.基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真 [J], 倪琳娜;赵振岩;于海锋3.基于Simulink的直接序列扩频通信系统仿真设计 [J], 马小青4.基于Simulink的扩频通信系统抗干扰性能研究 [J], 王林暄;王遇琦;陈卓平;张萌5.基于Simulink的直接序列扩频通信系统仿真研究 [J], 王家明;於维程;何勇;王炜;孙晨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于simulink的直接序列扩频系统仿真
直接序列扩频系统仿真一、扩频系统结构及仿真原理：直接序列扩频的发射机系统结构如图（1）所示。
设数据序列｛an｝对应的双极性波形为a(t)，其电平取值为±1，码元速率为Rabps，码元宽度为Ta=1/Ra秒。
扩频所使用的伪随机序列c(t)也是电平取值为±1的双极性波形，伪随机序列的码元也称为码片（chip），码片速率设为Rcchip/s，对应的码片宽度就是Tc=1/Rc秒。
码片速率通常是数据速率的整数倍，且。
对于双极性波形而言，扩频过程等价于数据流a(t)与伪随机序列c(t)相乘的过程，扩频输出序列设为d(t)，也是取值为±1的双极性波形，其速率等于码片速率。
扩频序列经过调制后得到调制输出信号s(t)送入信道。
对于BPSK调制，有由于PN码速率远远高于数据传输速率，所以调制输出信号s(t)的频带宽度将远远大于数据波形的带宽。
设数据传输率为Ra=100bps，扩频码片速率为Rc=2000chip/s，Rc/Ra=20，采用m序列作为扩频序列，以BPSK为调制方式。
二、Simulink仿真模型：“Bernoulli Binary Generator”产生数据流，其采样时间设置为0.01秒，这样输出的数据速率为100bps。
“PN Sequence Generator”产生伪随机扩频序列，其采样时间设置为0.0005秒，这样输出的码片速率为2000chip/s。
为了使得扩频模块（乘法器）上的数据采样速率相同，需要对数据流进行升速率处理。
“Unipolar to Bipolar Converter”完成数据和扩频序列的双极性变换。
乘法器输出即为扩频输出，其码速率等于采样速率，即每个采样点代表一个码片。
扩频输出信号以BPSK方式进行调制。
三、仿真结果：由图（1）可见数据信号的带宽约100Hz，其功率峰值约为20dB，而扩频输出信号带宽展宽了20倍，为2KHz，而其功率峰值下降到约7dB处。
（精品）基于MATLAB的扩频通信系统仿真毕业设计
毕业论文基于MATLAB的扩频通信系统仿真毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
直接序列扩频通信系统的设计与实现1.
直接序列扩频通信系统的设计与实现摘要：扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)是数字通信中的一种，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。
具有大容量、抗干扰、低截获功率等特点以及可实现码分多址(CDMA)等优点。
采用扩频通信可以在更恶劣的环境下正常工作，可以将信号隐蔽在噪声中。
在扩频通信系统中，直接序列扩频通信系统的应用最为广泛。
Matlab具有其他仿真软件（如Sysetemview和Maple等）所无可比拟的矩阵运算能力和系统仿真能力，Matlab的仿真工具包Simulink凭借其强大的数学功能，能实现精确的电路仿真。
关键词：直接序列扩频通信系统、Matlab、误码率目录第1章绪论 (1)1.1背景 (1)1.2选题的目的和意义 (1)1.3 本课程设计的主要内容 (1)第2章直接序列扩频通信系统 (2)2.1 直接序列扩频通信的理论基础 (2)2.2直接序列系统组成 (3)第3章扩频系统的设计与实现 (4)3.1直接通信系统仿真 (4)3.2直接扩频Matlab仿真组成框图 (4)3.3 BPSK调制 (5)3.3 m序列 (6)3.4 扩频系统的解扩 (7)3.5扩频系统的解调 (8)3.6误码率 (9)3.7直接序列扩频系统的实现 (9)第4章心得和结论 (15)附录 (16)参考文献 (21)第1章绪论1.1背景信息时代的到来，使我们对通信的依赖越来越大，由于信道的开放性，信息在传播过程中会加进各种各样的干扰，使得无线通信面临的干扰环境更为恶劣。
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。
直接序列扩频通信系统仿真设计
直接序列扩频通信系统仿真设计摘要：利用Matlab/Simulink对直接序列扩频系统进行了仿真，并对仿真结果做了详细的讲解分析。
先对直接序列扩频系统原理进行介绍，然后基于Simulink 的发射机和接收机的仿真，同时对直接序列扩频系统的抗干扰能力与直接序列扩频系统的同步方法进行了相关仿真，最后在该系统中加入特定的干扰，进行测试，研究整个系统的抗干扰性能。
关键词：通信系统；直接序列扩频；调制解调保密通信目录第一章绪论 11.1课题背景及意义 11.2 Simulink的简介 1第二章直接序列扩频通信原理 32.1扩频通信概念及分类 32.2直接序列扩频定义 32.3直接序列扩频的基本原理 32.4 直扩系统的性能分析 52.4.1 直扩系统的抗干扰性 52.4.2 直扩系统的抗多径干扰性能 6第三章基于Simulink的发射机的仿真 73.1直接序列扩频通信系统发射机的设计 73.2基于Simulink的发射机的仿真 83.3基于Simulink的接收机仿真设计 12第四章直接序列扩频通信系统的抗干扰性能分析 17第五章 CDMA系统仿真设计 21第4章实验心得 27参考书目 28第一章绪论1.1课题背景及意义扩展频谱通信是建立在Claude E．Shannon的信息论基础之上的一种新型的通信体制。
由于扩频通信体制具有抗干扰能力强、截获率低、码分多址、信号隐蔽、测距和易于组网等一系列优点，自从问世之后便引起了世界各国的极大关注，并率先应用在军事通信中。
随着近年来大规模、超大规模集成电路和微处理器技的广泛应用，以及一些新型器件的应用，扩频技术的应用形成了新的高潮。
事实上，扩频通信已成为电子对抗环境下提高通信设备抗干扰能力的最有效的手段，并在近十几年来爆发的几场现代化战争中发挥了巨大的威力。
随着CDMA扩频通信技术在民用通信中的深入应用和不断渗透，以及在卫星通信、深空通信、武器制导、GPS全球定位系统和跳频通信等民用和国防民事通信的强烈需求下，扩谱通信的地位越来越重要了。
直接序列扩频系统的Simulink仿真
直接序列扩频系统的Matlab/Simulink仿真摘要：本文利用Matlab/Simulink对直接序列扩频系统进行了仿真，对其原理进行了相关的说明。
读者可以通过对本文的阅读对直接序列扩频的相关原理有一定的了解。
关键字：扩频通信直接序列扩频一、仿真的意义随着信息技术的发展，通信技术变得越来越复杂，技术更新的周期也越来越短。
对于大部分学者，特别是我们学生来说，在学习通信技术时，若对每一个系统都要实体研究是不现实的。
此时通信系统仿真对我们来说可以说是必不可少的。
通过建立相应的通信系统的模型，对其进行仿真，可以使我们把琐碎的知识联系在一起，形成一个个通信系统的概念，可以让我们对各个知识点的原理有更加深刻的理解和掌握。
二、直接序列扩频的原理扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)是将待传送的信息数据用伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)调制，实现频谱扩展后再传输而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。
扩频通信具有抗干扰能力强、抗噪声、保密性强、功率谱密度低，具有隐蔽性和较低的截获概率、可多址复用和任意选址、高精度测量等优点。
根据扩展频谱方式的不同，可以将扩频通信系统分为直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式，简称直扩(DS)方式；跳变频率(Frequency Hopping)工作方式，简称跳频(FH)方式；跳变时间(Time Hopping)工作方式，简称跳时(TH)方式；宽带线性调频(Chirp Modulation)工作方式，简称Chirp方式和各种混合方式。
直接序列(DS-Direct Scquency)扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。
直接序列扩频是扩频通信系统最基本的工作方式。
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石家庄铁道大学四方学院毕业设计基于Simulink直接序列扩频通信系统设计Direct Sequence Spread Spectrum Communication Systems Design Based onSimulink摘要直接序列扩频通信系统(DSSS)因其抗干扰性强、隐蔽性好、易于实现码分多址(CDMA)、抗多径干扰、直扩通信速率高等众多优点，而被广泛应用于许多领域中。
本文设计了一种基于Simulink的直接序列扩频通信系统。
首先对直接序列扩频通信系统从应用背景、特点、意义和发展几个方面进行了研究，然后从直接序列扩频通信系统的基本理论、基本原理、性能和扩频通信系统的同步原理等方面阐述了直接序列扩频通信系统，并对直接扩频通信系统进行了仿真研究和理论分析，达到了预期的效果。
本文从理论上分析了直接序列扩频通信系统的抗干扰性能。
本系统包括信号生成部分、发送部分、接收部分、调制和解调、加扩与解扩五个部分。
并以BPSK系统为例，给出了误码率理论分析结果，达到了预期的效果。
本文研究的直接序列扩频通信系统，为以后的频谱通信系统打下了基础。
关键词：直接序列扩频通信系统MATLAB仿真Simulink模块仿真AbstractDirect sequence spread spectrum communication system (DSSS) because of its strong anti-interference, easy to conceal and easy to realize code division multiple access (CDMA), fight multipath interference, straight expansion communication rate higher numerous advantages, is widely used in many fields.This paper introduces a design of Simulink based on the direct sequence spread spectrum communication system. First to direct sequence spread spectrum communication system from application background, features, significance and the development of a research, and then from the direct sequence spread spectrum communication system, the basic theory of basic principle, performance and spread spectrum communication system of synchronous principle, this paper describes direct sequence spread spectrum communication system, and the directly spread spectrum communication system simulation and theory analysis, achieve the expected effect. The paper theoretically analyzes the direct sequence spread spectrum communication system of anti-jamming performance.This system includes signal generation part, sending part, receiving part, modulation and demodulation, add expansion and solution expansion of five parts. And with BPSK system as an example, the theoretical analysis results are ber, achieve the expected effect. This paper studies the direct sequence spread spectrum communication system, for the following spectrum communication system laid a foundation.Keywords: Direct sequence spread spectrum communication system Simulink MATLAB Simulation目录第1章绪论 (1)1.1直接扩频通信系统的应用背景 (1)1.2直接扩频通信系统的意义 (1)1.3直接扩频通信系统的特点 (1)1.4直接扩频通信系统的发展 (3)第2章直接扩频通信系统技术 (4)2.1直接序列扩频基本理论 (4)2.1.1扩频通信的理论基础 (4)2.1.2扩频增益和抗干扰容限 (5)2.2直接序列扩频的基本原理 (6)2.3 直接序列扩频的基本原理 (9)2.3.1直扩系统的抗干扰性 (9)2.3.2直扩系统的抗截获性 (10)2.3.3直扩码分多址通信系统 (11)2.3.4直扩系统的抗多径干扰性能 (11)2.3.5直扩测距定时系统 (12)2.3.6扩频序列通信系统的同步原理 (12)第3章基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真 (14)3.1直接序列扩频通信系统功能模块的连接及设置 (14)3.1.1功能模块的连接 (14)3.1.2直接序列扩频通信系统功能模块的连接及设置 (17)3.2直接序列扩频通信系统功能的实现 (23)3.3总结 (28)第4章直接扩频通信系统性能分析 (29)4.1直接序列扩频系统误码率的仿真 (29)4.2仿真结果分析 (31)4.3结论 (32)第5章应用 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录 (36)附录A外文资料 (36)I石家庄铁道大学四方学院毕业设计第1章绪论1.1 直接扩频通信系统的应用背景直接序列扩频技术是当今人们所熟知的扩频技术之一。
这种技术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。
它是二战期间开发的，最初的用途是为军事通信提供安全保障，是美军重要的无线通信保密技术。
这种技术使敌人很难探测到信号。
即探测到信号，如果不知道正确的编码，也不可能将噪声信号重新会变成原始的信号。
有关扩频通信技术的观点是在1941年由好莱坞女演员Hedy Lamarr 和钢琴家George Antheil提出的[1]。
十九世纪八十年代才引起关注，将它用于敌对环境中的无线通信系统。
1.2 直接扩频通信系统的意义直接扩频解决了短距离数据收发信机如：卫星通信系统(GPS)、3G移动通信系统、WLAN和蓝牙技术等应用的关键问题。
扩频技术也为提高无线电频率的利用率提供帮助。
直接扩频通信系统具有抗干扰性强、隐蔽性好、易于实现码分多址、抗多径干扰、直扩通信速率高、有很强的保密性能等优点[2]。
可见，对直接序列扩频通信系统的研究具有非常重大的意义。
但也有不足，直扩系统除了一般通信系统所要求的同步以外，还必须完成伪随机码的同步，以便接受机用此同步后的伪随机码去对接受信号进行相关解扩。
所以，设计一个能够克服这些缺点的直接扩频通信系统相当重要。
1.3 直接扩频通信系统的特点1、直序扩频通信系统的优点(1)抗干扰性强抗干扰是扩频通信主要特性之一，比如信号扩频宽度为100倍，窄带干扰基本上不起作用，而宽带干扰的强度降低了100倍，如要保持原干扰强度，则需加大100倍总功率，这实质上是难以实现的。
因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰，在不知道信号的扩频码的情况下，由于不同扩频编码之间的不同的相关性，干扰也不起作用。
正因为扩频技术抗干扰性强，1石家庄铁道大学四方学院毕业设计美国军方在海湾战争等处广泛采用扩频技术的无线网桥来连接分布在不同区域的计算机网络。
(2)隐蔽性好因为信号在很宽的频带上被扩展，单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低，信号淹没在白噪声之中，别人难以发现信号的存在，加之不知扩频编码，很难摄取有用信号，而极低的功率谱密度，也很少对于其他电讯设备构成干扰。
(3)易于实现码分多址(CDMA)直扩通信占用宽带频谱资源通信，改善了抗干扰能力，是否浪费了频段呢？其实正相反，扩频通信提高了频带的利用率。
正是由于直扩通信要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码作相关解扩才能得到，这就给频率复用和多址通信提供了基础。
充分利用不同码型的扩频编码之间的相关特性，分配给不同用户不同的扩频编码，就可以区别不同的用户的信号，众多用户，只要配对使用自己的扩频编码，就可以互不干扰地同时使用同一频率通信，从而实现了频率复用，使拥挤的频谱得到充分利用。
发送者可用不同的扩频编码，分别向不同的接收者发送数据。
同样，接收者用不同的扩频编码，就可以收到不同的发送者送来的数据，实现了多址通信，提高了频谱利用率[3]。
另外，扩频码分多址还易于解决随时增加新用户的问题。
(4)抗多径干扰无线通信中抗多径(发射的信号经多条不同路径传播)干扰一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性，在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。
(5)直扩通信速率高直扩通信速率可达2M，8M，11M，无须申请频率资源，建网简单，网络性能好。
(6)有很强的保密性能。
对于直扩系统而言，射频带宽很宽，谱密度很低，甚至淹没在噪音中，就很难检查到信号的存在。
由于直扩信号的频谱密度很低，直扩系统对其它系统的影响就很小。
2、直扩通信系统的不足直扩系统除了一般通信系统所要求的同步以外，还必须完成伪随机码的同步，以便接收机用此同步后的伪随机码去对接受信号进行相关解扩。
直扩系统随着伪随机码字的加长，要求的同步精度也就高，因而同步时间就长。
2石家庄铁道大学四方学院毕业设计1.4 直接扩频通信系统的发展由于它的抗噪声的特性，直接序列扩频技术非常适合商业应用。