直接序列扩频通信系统开题报告

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）开题报告

题目：直接序列扩频通信系统的设计与仿真实现

系（部）应用电子与通信技术

专业通信工程

学生薛光宇

学号24

班号0992222

指导教师周凯

开题报告日期2012.10,22

哈工大华德学院

说明

一、开题报告应包括下列主要内容：

1．通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求

2．进度计划是否切实可行；

3．是否具备毕业设计所要求的基础条件。

4．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；

5．主要参考文献。

二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。

三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。指导教师评语：

指导教师签字：检查日期：

一、课题题目和课题研究现状

课题题目：直接序列扩频通信系统的设计与仿真实现。

研究现状：目前扩频技术中研究最多的对象是CDMA技术，其中又以码捕获技术和多用户检测（MUD）技术代表了目前扩频技术研究的现状。

1．码捕获

同步的实现是直扩系统中一个关键问题。只有在接收机将本地产生的伪码和接收信号中调制信息的伪码实现同步以后，才有可能实现直序扩频通信的各种优点。同步过程分为两步来实现:首先是捕获阶段，实现对接收信号中伪码的粗跟踪；然后是跟踪阶段，实现对伪码的精确跟踪。目前的研究主要集中在码捕获过程。

2, 多用户检测

CDMA系统容量受到来自其他用户的多址干扰的限制，多用户检测能够利用这些多址干扰来改善接收机的性能，因此是一种提高系统容量的有效方法。传统的CDMA 接收机是由一系列单用户检测器组成，每个检测器都是与特定扩频码对应的相关器，它并没有考虑多址干扰的结构，而是把来自其它用户的干扰当成加性噪声，因此当用户数量增加时，其性能急剧下降。通过对所有用户的联合译码可以极大地改善CDMA系统的性能。但是最优的多用户接收机，其复杂度随用户数量成指数增长，因此在实际通信系统中几乎不可能实现。这样寻找在性能和复杂度之间折中的次最优多用户检测器成为研究的热点

二、目的及意义

通过对该课题的研究，了解科研学术论文的撰写流程，并且将自己所学的理论知识运用到论文中，全面多角度的分析该领域的发展现状，同时提高自己的思维能力，对搜集的数据进行恰当处理和准确分析，对大学本科四年学习成果进行有效的检验，并且进一步提高自学能力和自主进行科学研究的水平。

三、课题的基本内容

所谓直接序列扩频（DS），就是直接用具有高速率的扩频码序列在发送端去扩展信号的频谱。而接收端，用相同的扩频码序列进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始信息。

在发送端输入信息码元m （t ），它是二进制数据，有0、1两个码元，其码元宽度为b T 。加入扩频解调器，扩频码为一个伪随机码（PN 码），记作p （t ）。其

码元宽度为p T ，且取b T =16p T 。通常在DS 系统中，伪码的速率p R 远远大于信码速

率m R ，即()()()c t m t p t =⊕p R m R ，也就是说，伪码的宽度p T 远远小于信码的宽

度b T ，即p T b T ，这样才能展宽频谱。

当m （t ）与p （t ）符号相同时，c （t ）为0；而当m （t ）与p （t ）不同时，则为1。当信码m （t ）为0时，c （t ）与p （t ）相同；而当信码m （t ）为1时，则c （t ）为p （t ）取反既是。显然，包含信码的c （t ）其码元宽度已变成了p T ，即已进行了频谱扩展。

在b T 一定的情况下，若伪码速率越高，即伪码宽度（码片宽度）p T 越窄，则扩

频处理增益越大。

经过扩频，还要载频调制，以便信号在信道上有效的传输。图中采用二相相移键控方式。调相器可由环行调制器完成，即将c （t ）与载频1cos A t ω相乘，输出为()1s t 。

由上面讨论可知，经过扩频调制信号c （t ）可看作只取±1的二进制波形，然后对载频进行调制，这里是采用调相（QPSK ）。所谓调制，就是指相乘过程，可采用相乘器，环行调制器（或平衡调制器），最后得到的是抑制载波双边带振幅调制信号。这里假定平衡调制器是理想对称，码序列取+1、-1的概率相同，即调制信号无直流分量，这样平衡调制器输出的已调波中，无载波分量。()1s t 通过发射机中推动级、功放和输出电路加至天线发射出去。

接收端的工作原理：

假设发射的信号经过信道传输，不出现差错，经过接收机前端电路（包括输入电路、高频放大器等），输出仍为()1s t 。这里不考虑信道衰减问题，因为对QPSK 调制信号而言，重要的是相位问题，这里的假定对分析工作原理是不受影响的。相关器完成相干解调和解扩。接收机中的本振信号频率与载波相差为一个固定的中频。假定收端的伪码（PN ）与发端的PN 码相同。接收端本地调相情况与发端相似，这里的调制信号是p （t ），即调相器输出信号()2s t 的相位仅取决于p （t ），当p （t ）=1时，()2s t 的相位为π；当p （t ）=0时，()2s t 的相位为0。

相关器的作用在这里可等效为对输入相关器的()1s t 、()2s t 相位进行模2加。

对二元制的0、π而言，同号模2加为0，异号模2加为π。然后通过中频滤波器。滤除不相关的各种干扰，经解调恢复出原始信息。

这一过程说明了直扩系统的基本原理和它是怎样通过对信号进行扩频与解扩处理从而获得提高输出信噪比的好处的。它体现了直扩系统的抗干扰能力。

掌握直接序列扩频的工作原理，能使用MATLAB对其进行仿真。通过对该课题的研究，熟悉科研学术论文的撰写流程。学会迅速查阅各种形式的文献资料，并且进一步提高自学能力和自主进行科学研究的水平。

能将自己所学的理论知识运用到论文中，全面多角度的分析该领域的发展现状，同时提高自己的思维能力，对搜集的数据进行恰当处理和准确分析，对大学本科四年学习成果进行有效的检验。

四、研究方案及预期达到的目标

研究方案：

第一阶段：查找关于扩频方面的资料，重点看直接序列扩频，了解扩频系统原理，各部分组成。

第二阶段：有针对性的筛选有用信息，梳理出本论文研究的一个核心内容和基本框架。

第三阶段：与导师沟通，虚心听取导师的意见，对论文进行修改和完善。预期目标：

掌握直接序列扩频的工作原理，能使用MATLAB对其进行仿真。通过对该课题的研究，熟悉科研学术论文的撰写流程。学会迅速查阅各种形式的文献资料，并且进一步提高自学能力和自主进行科学研究的水平。

五、为完成课题已具备和所需的条件

为完成本课题现已具备笔记本电脑一台，一些关于直接序列扩频通信系统的书籍，MATLAB仿真的书籍和仿真软件。

六、可能遇到的困难和问题，以及解决的措施

直接序列扩频在实际应用中几个问题：

首先，当采用跳频/扩频体制时，为获得足够大的处理增益，系统占用带宽太大，这就减少了可供跳频的信道数。其次，系统带宽太大，进入接收机前端的干扰信号增多。再次，要得到有效的抗多径和利用多径的能力，扩频码片必须足够窄，信息比特必须足够宽，而后者又限制了信息传输速率的提高。

为了解决系统占用频带过宽、外部干扰增多和传输速率受限的矛盾，当前各国大多采用多进制扩频技术，相对有效地解决了这些问题。

七、进度安排

工作进度分三个阶段：