直接序列扩频通信系统仿真设计—移动通信课程设计
DS-CDMA移动通信系统的仿真设计与实现
XXXXXXXXX毕业设计（论文）DS-CDMA移动通信系统的仿真设计与实现摘要随着移动通信的迅猛发展，扩频通信技术在移动通信领域的应用已经步入了一个新的阶段，扩频通信不仅在军事通信方面发挥着不可取代的优势，而且广泛渗透到民用通信的各个方面。
而作为扩频通信技术之一的直接序列扩频是在扩频通信中应用最多，技术最成熟的一种频谱扩展方式，是目前应用最广泛的扩频系统。
本课题是对直接序列扩频通信系统的仿真设计与实现的研究，通过对系统模型的建立，仿真参数的设计以及系统波形的分析来分析系统的各项性能指标。
直接序列扩频通信系统的关键问题是扩频码和地址码的选择及系统的同步，论文采用的扩频编码信号(PN码)由发射机产生，并同载有实际信息的信号同时发送；为了达到伪码的同步，接收端采用同样的伪随机序列进行相关处理，然后采用科斯塔斯环法实现载波同步和伪码的同步。
并且在最后对设计仿真结果中的时域波形，系统的频谱图，系统的误码率以及抗干扰性能都做了分析，从而体会并了解到DS-CDMA系统的优势。
最终在对各种噪声干扰中，对仿真结果与理论值进行比较，可以得出本系统的仿真设计基本符合要求，并且可以深刻地体会到直接序列扩频通信系统具有良好的抗干扰性能，在未来的移动通信中具有决定性的应用前景。
关键词：DS-CDMA；扩频；System view仿真；码分多址；伪随机序列；系统同步- I -DS-CDMA移动通信系统仿真设计与实现Simulation Design and Implementation of the DS-CDMAMobile Communication SystemAbstractWith the rapid development of mobile communications, the technology of spread spectrum communication has entered a new phase in the field of mobile communications application , it not only plays an irreplaceable advantages in military communications, but also penetrates into a wide range of civilian communications The direct sequence spread spectrum as one of Spread-spectrum communication a way of spread spectrum which is applied most and trusty in technology ,which is applied most widely.This issue focus on the study of design and implementation of the simulation direct sequence spread spectrum communication systems, According to the setting of system model design of simulation parameters and analysis of system waveform it will analyse all kinds of index of the system. The key of direct sequence spread spectrum communication system is the choice of the code of spreading codes and addresses and system synchronization. spread spectrum encoding signal (PN code) which is used in this paper is generated by the transmitter, and sent with the signal which contain actual information simultaneity; in order to achieve synchronization of pseudo-code, the receiver process the status with the same pseudo-random sequence, and then using Costas Loop Carrier Synchronization Method for Synchronous and pseudo-code and the time-domain waveform, The system's frequency spectrum, the system's bit error rate anti-interference performance and the anti-interference performance of design and simulation results are analyzed finally ,I know the advantages of the DS-CDMA system.We could get that the design of the system simulation of the basic qualification requirements are met ,and realize the direct sequence spread spectrum communication system has a good anti-interference performance when simulation results are compared with the theoretical value in all kinds of noiseKey words:spread spectrum communication；System view simulation；pseudo-random sequence；the system synchronization；code division multiple access- II -XXXXXXXXX毕业设计（论文）目录第1章绪论 (1)1.1 扩频产生的背景及意义 (1)1.2 扩频的发展与应用 (1)1.3 各章内容安排 (2)第2章直接扩频通信系统的原理 (3)2.1 直接扩频通信系统的组成原理 (3)2.1.1 理论基础 (3)2.1.2 扩频原理 (4)2.2 性能分析 (5)2.2.1 抗干扰性能 (6)2.2.2 信噪比和误码率 (7)2.2.3 多址功能 (9)2.3 直接扩频通信系统关键技术研究 (10)2.3.1 伪随机序列 (10)2.3.2 编码与解码 (11)2.3.3 调制与解调 (12)2.3.4 扩频信号的解扩 (14)2.3.5 系统同步原理 (15)2.4 本章小结 (17)第3章DS-CDMA系统仿真设计与实现 (19)3.1 System view动态软件简介 (19)3.2 仿真系统的设计 (19)3.3 系统的参数计算与设定 (25)3.4 分析调试与实现 (28)3.5 本章小结 (37)结论与展望 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录A-1 英文文献 (42)附录A-2 英文文献翻译 (47)附录B 主要参考文献的题录及摘要 (50)- III -DS-CDMA移动通信系统仿真设计与实现插图清单图1-1 扩频通信系统组成框图 (1)图2-1 信道容量和带宽的关系 (3)图2-2 直接扩频通信系统组成框图 (4)图2-3 直接扩频通信系统主要波形和相位 (5)图2-4 DS-CDMA系统简化接收电路 (6)图2-5 扩频通信系统误码率特性曲线 (9)图2-6 直接扩频码分多址系统模型 (9)图2-7 线性移位寄存器 (10)图2-8 m序列的自相关函数 (11)图2-9 2FSK信号的相干解调原理 (13)图2-10 Costas环解调原理图 (14)图2-11 扩频码捕获原理框图 (15)图2-12 PN的跟踪原理图 (16)图2-13 平方变换法提取载波原理图 (16)图2-14 平方环法提取载波原理框图 (17)图3-1 参考法直接序列扩频通信系统原理框图 (20)图3-2 直接序列扩频仿真电路图 (21)图3-3调制子系统仿真电路图 (22)图3-4 混频子系统仿真电路图 (22)图3-5 解扩子系统仿真电路图 (23)图3-6 解调子系统仿真电路图 (24)图3-7 RC环路滤波器电路图 (24)图3-8由运放组成的放大器电路 (24)图3-9 经过220MHz的本振调制后的频谱图 (29)图3-10 发射点输出频谱图 (29)图3-11 解扩前两路信号的频谱图 (30)图3-12 解扩后信号的图形 (31)图3-13 经过Costas环解调后的输出波形与原始信号的比较 (31)图3-14 加入信道的仿真原理图 (32)图3-15 加入高斯噪声的Rice衰落信道模型 (32)图3-16 加入信道后的解扩前的频谱 (33)图3-17 加入信道后解扩输出的波形与频谱图 (34)图3-18 加入信道后输入输出波形 (34)图3-19 误码率曲线 (35)图3-20 不同情况下系统的眼图 (37)- IV -XXXXXXXXX毕业设计（论文）表格清单表3-1 系统图参数列表 (26)表3-2 调制子系统参数列表 (26)表3-3 混频子系统参数列表 (27)表3-4 解扩子系统参数列表 (27)表3-5 解调子系统参数列表 (28)- V -XXXXXXXXX毕业设计（论文）第1章绪论1.1 扩频产生的背景及意义扩频通信方式早在20世纪40年代就提出来了。
直接序列扩频通信系统的仿真教学文案
直接序列扩频通信系
统的仿真
成绩评定表
学生姓名班级学号
专业电子信息工程课程设计题目直接序列扩频通信
系统的仿真
评
语
组长签字：
成绩
日期
年月日
课程设计任务书
学院信息科学与工程专业电子信息工程
学生姓名班级学号
课程设计题目直接序列扩频通信系统的仿真
实践教学要求与任务:
利用MATLAB/Simulink进行编程和仿真，仿真的内容可以是关于信源、信源编码、模拟调制、数字调制、多元调制、差错控制、多址技
术、信道仿真及具体通信电路的仿真实现。
也可以用MATLAB编程对通信的某一具体环节进行仿真。
工作计划与进度安排:
2013年 3月4 日选题目查阅资料
2013年 3月5 日编写软件源程序或建立仿真模块图
2013年 3月6 日调试程序或仿真模型
2013年 3月7 日性能分析及验收
2013年 3月10 日撰写课程设计报告、答辩
指导教师：
年月日专业负责人：
年月日
学院教学副院长：
年月日。
基于m序列的直接扩频通信系统仿真设计
倍患工程基于m序列的直接扩频通信系统仿真设计李维坤(西北工业大学附属中学，陕西西安，710072 )摘要：本文以现代通信系统中常用的m序列直接序列扩频原理作为本文的研究对象，利用Matlab/SimuHnk等软件工具对直接扩频通信系 统进行仿真研究，探究其对于通信系统性能的影响。
本文将其与无扩频系统在误码率、不同强度窄带干扰等条件下进行性能比较，从而验 证本文设计的直接扩频通信系统具备良好的抗干扰能力。
关键词：m序列；Matlab/Simulink;直接扩频通信系统〇引言凭借抗干扰性能强、保密性良好等显著优点，扩频通信 技术被广泛应用于现代宽带通信系统调制过程中，其技术的 研究和应用推广受到各个研究院校及企业的高度重视。
扩频 通信系统技术是将要发送的信息数据以扩频编码的技术手 段将其扩频调制到一个极宽的带宽上，同时在系统的接收端 采用相关的解调技术从接收到的扩频信息中解调出信宿发 送的信息数据。
在实际应用中常见的扩频通信技术有直序扩 频技术、跳频扩频技术、跳时扩频以及线性调制技术等三种 技术用于现代通信系统。
本文结合其相关理论对扩频技术工 作流程进行介绍，同时利用用MATLAB/Sim ulink等软件工 具对扩频系统及其性能进行仿真测试。
通过将其系统与无扩 频系统进行抗干扰性、误码率等相关性能方面的对比研究，发现本设计的扩频通信系统具备良好的能力。
W = 0.1x C x N I S(4)结合式(3)和式(4)，从中可以看出在系统当前给定信 噪比的前提下，可以通过用牺牲带宽的手段来保证较高的搞 干扰能力。
扩频通信的核心就是将扩频码扩展至宽带带宽，通过带宽换取高高抗干扰性能。
因此扩频通信系统通过扩频 技术可以获得拥有比常规通信系统要大得多通信宽带，从而 实现结合香农公式可以得知在较低的信噪比的前提下扩频 通信系统可以获得较强的抗干扰性能。
同时考虑在实际的通信系统一般为窄带通信信道，其信 道的噪声特性主要表现为高斯白噪声特性。
实验8 多用户CDMA直接序列扩频系统仿真
课程实验报告课程3G移动通信实验实验名称多用户CDMA直接序列系统扩频仿真学院通信工程专业通信工程班级13083414学号13081403学生姓名一、实验内容【实验目的】⏹加深对CDMA扩频系统的理解；⏹能够使用Matlab语言完成简化的CDMA直接序列扩频系统仿真和分析；【实验内容】⏹使用Matlab语言完成扩频系统仿真；⏹分析误比特率；【实验设备】⏹一台PC 机【实验步骤】生成4个用户的信息码，分别用各自的扩频码进行扩频，然后按照图3的原理进行发送、接收，统计误比特率。
其中噪声为高斯白噪声awgn，信噪比可以取2dB。
【实验报告】按照要求完成实验报告。
实验报告中要求画出实验步骤中的波形图，并对实验结果进行总结。
【实验原理】直接序列扩频系统采用高码速率的直接序列（Direct Sequence，DS），伪随机码在发端进行扩频，在收端用相同的码序列去进行解扩，然后将展宽的扩频信号还原成原始信息。
直接序列扩频系统的发射机和接收机框图如图1所示。
二、仿真程序及说明ex_f.m:function m = ex_f(mt,pn)%ex_f 用pn序列扩频mt% 返回mt与pn大小乘积的序列m=reshape((mt'*pn)',1,[]);endde_f.m:function d = de_f( s,pn )%de_f decode the exfrequncy modulate% s->the seq need decode, length of s must be intergally larger than length of pn d_l=s.*ex_f(ones(1,length(s)/length(pn)),pn);d=sum(reshape(d_l,length(pn),[]))/length(pn);endmultiuser.m:H2=[1 1;1 -1];NH2=H2*(-1);H4=[H2 H2;H2 NH2];NH4=H4*(-1);H8=[H4 H4;H4 NH4];NH8=H8*(-1);H16=[H8 H8;H8 NH8];NH16=H16*(-1);H32=[H16 H16;H16 NH16];NH32=H32*(-1);H64=[H32 H32;H32 NH32]; %产生walsh64扩频码%p1=H64(5,:);p2=H64(10,:);p3=H64(15,:);p4=H64(20,:);m1t=mod(fix(randn(1,16)),2)*2-1; %产生4个用户的随机序列%m2t=mod(fix(randn(1,16)),2)*2-1;m3t=mod(fix(randn(1,16)),2)*2-1;m4t=mod(fix(randn(1,16)),2)*2-1;s1=ex_f(m1t,p1); %对四个用户进行扩频%s2=ex_f(m2t,p2);s3=ex_f(m3t,p3);s4=ex_f(m4t,p4);s=s1+s2+s3+s4; %合并并通过AWGN信道%s=awgn(s,0.01);d1=de_f(s,p1); %解扩频%d2=de_f(s,p2);d3=de_f(s,p3);d4=de_f(s,p4);d1=d1./abs(d1); %判决%d2=d2./abs(d2);d3=d3./abs(d3);d4=d4./abs(d4);err1=sum(abs(m1t-d1)/2); %统计误码%err2=sum(abs(m2t-d2)/2);err3=sum(abs(m3t-d3)/2);err4=sum(abs(m4t-d4)/2);subplot(4,2,1)stairs(m1t);title('用户1消息序列')axis([1 16 -1.5 1.5]);subplot(4,2,3)stairs(m2t);title('用户2消息序列')axis([1 16 -1.5 1.5]);subplot(4,2,5)stairs(m3t);title('用户3消息序列')axis([1 16 -1.5 1.5]);subplot(4,2,7)stairs(m4t);title('用户4消息序列')axis([1 16 -1.5 1.5]);subplot(4,2,2)stairs(d1);title(['用户1接收序列' '(' '误码:' num2str(err1) '误码率:' num2str(err1/16) ')']) axis([1 16 -1.5 1.5]);subplot(4,2,4)stairs(d2);title(['用户2接收序列' '(' '误码:' num2str(err2) '误码率:' num2str(err2/16) ')']) axis([1 16 -1.5 1.5]);subplot(4,2,6)stairs(d3);title(['用户3接收序列' '(' '误码:' num2str(err3) '误码率:' num2str(err3/16) ')']) axis([1 16 -1.5 1.5]);subplot(4,2,8)stairs(d4);title(['用户4接收序列' '(' '误码:' num2str(err4) '误码率:' num2str(err4/16) ')']) axis([1 16 -1.5 1.5]);总结扩频通信是用pn码去扩展每一个信号周期。
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直接序列扩频通信系统是一种常用于无线通信中的传输技术，可用于提高通信质量和抗干扰能力。
其基本原理是将原始信号乘以一个扩频码序列，使得信号的带宽变宽，从而提高信号的抗干扰能力。
本文将对直接序列扩频通信系统进行仿真设计，包括系统结构、信号处理和性能评估等方面。
一、系统结构设计1.发送端设计发送端主要包括原始信号处理和扩频处理两个模块。
原始信号处理模块用于将待传输的信息编码成数字信号，可以采用各种调制技术（如二进制调制）；扩频处理模块将原始信号乘以扩频码序列，以实现信号的扩频。
2.接收端设计接收端主要包括解扩和信号恢复两个模块。
解扩模块对接收到的信号进行解扩，即将信号除以扩频码序列；信号恢复模块对解扩后的信号进行滤波和解调，最终得到原始信号。
二、信号处理设计信号处理是直接序列扩频通信系统中的关键环节，对其性能和抗干扰能力起着决定性作用。
下面将详细介绍信号处理的设计。
1.扩频码序列设计扩频码序列的设计非常重要，它直接影响到扩频通信系统的性能。
常用的扩频码序列有伪随机码（PN码）和正交码等，可以通过Matlab等工具进行生成和优化。
2.扩频处理设计扩频处理是将原始信号与扩频码序列进行乘积运算的过程。
可以采用数字乘法器或卷积器等方式实现，具体实现方式需要根据实际情况确定。
3.解扩和信号恢复设计解扩和信号恢复是接收端的重要环节，其中解扩模块用于将接收到的信号除以扩频码序列，信号恢复模块用于对解扩后的信号进行滤波和解调。
滤波器可以采用低通滤波器，解调方式可以根据信号特点选取。
三、性能评估设计对于直接序列扩频通信系统的性能评估，一般需要考虑以下几个方面：1.误码率评估误码率是衡量通信系统性能的重要参数。
可以通过对接收到的信号进行解码和比对的方式来评估误码率，并与理论值进行比较。
2.抗干扰性能评估扩频通信系统的抗干扰能力是其核心优势之一、可以通过仿真添加干扰信号，并比较接收到的信号与原始信号的相关性来评估抗干扰性能。
移动通信课程设计 直接序列扩频系统仿真
信息与通信工程学院移动通信课程设计实验报告题目：直接序列扩频系统仿真班级：姓名：学号：班内序号：日期：目录一、背景 (3)二、要求： (3)三、设计概述 (3)四、直接序列扩频系统仿真 (3)1、基本扩频系统仿真流程图 (3)2、matlab程序及仿真结果图 (5)2.1、生成m序列及m序列性质 (5)2.2、生成50位随机待发送二进制比特序列，并进行扩频编码 (6)2.3、对扩频前后信号进行BPSK调制，观察其时域波形 (8)2.4、计算并观察扩频前后BPSK调制信号的频谱 (9)2.5、接收机与本地恢复载波相乘，比较扩频与否的时域波形 (11)2.6、与恢复载波相乘后，观察其频谱变化 (12)2.7、仿真观察信号经凯萨尔窗低通滤波后的频谱 (14)2.8、观察解扩后的信号波形、频谱 (15)2.9、比较扩频系统解扩前后信号带宽、信号功率谱 (16)2.10、对解扩信号进行采样判决 (18)五、仿真产生不同的伪随机序列 (21)1、m序列（跟四、2.1一样） (21)2、产生随机序列Gold码和正交Gold码 (22)2.1、产生Gold码并仿真其自相关函数 (23)2.2、产生正交Gold码并仿真其互相关函数 (25)六、验证直扩系统对窄带干扰的抑制能力 (27)1、加窄带干扰的直扩系统建模 (28)2、不同扩频序列长度下的误码率比较 (29)3、扩频序列长度N=7时，不同强度窄带干扰下的误码率比较 (30)七、分工 (30)八、心得体会 (30)一、背景直接序列扩频通信系统(DSSS)是目前应用最为广泛的系统。
在发送端，直扩系统将发送序列用伪随机序列扩展到一个很宽的频带上去，在接受端又用相同的扩频序列进行解扩，回复出原有信息。
由于干扰信息与伪随机序列不相关，扩频后能够使窄带干扰得到有效的抑制，提高输出信噪比。
系统框图如下图所示：二、要求：1. 通过matlab建模，对直扩系统进行仿真2. 研究并仿真产生不同的伪随机序列3. 验证直扩系统对窄带干扰的抑制能力，给出误码率等仿真曲线三、设计概述本次课设按要求完成，利用matlab进行直接扩频系统的仿真，利用BPSK调制，仿真了扩频、调制、解调、解扩过程，并对是否使用直接扩频进行了对比。
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直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）通信系统是一种广泛应用于无线通信领域的通信技术，它通过将原始信号与伪随机噪声序列进行逐位相乘，从而将信号的带宽扩展到噪声频谱的宽度，从而实现抗干扰和保密性能的显著提高。
本文将通过仿真设计一个直接序列扩频通信系统，详细介绍其工作原理和仿真过程。
直接序列扩频通信系统由发送端和接收端组成。
在发送端，原始信号经过码片发生器生成伪随机噪声序列，并与原始信号进行逐位相乘得到扩频信号。
扩频信号经过调制器进行调制，然后经过发射机发送到接收端。
在接收端，接收到的信号经过解调器进行解调，然后通过相关器与伪随机噪声序列相乘得到原始信号。
首先，需要设计码片发生器。
伪随机噪声序列在直接序列扩频通信系统中起到关键作用，它决定了信号的扩展带宽和抗干扰性能。
常用的伪随机噪声序列有伪随机码生成器（PN码）和高斯白噪声序列（AWGN）。
在仿真中，可以选择PN码作为伪随机噪声序列。
PN码的生成方式有很多，其中最常见的是使用移位寄存器和反馈电路生成的线性反馈移位寄存器（LFSR）。
其次，需要设计调制器和解调器。
在直接序列扩频通信系统中，常用的调制方式有二进制相移键控（BPSK）和四进制相移键控（QPSK）。
在仿真中，可以选择BPSK作为调制方式。
解调器与调制器相反，将接收到的扩频信号与伪随机噪声序列相乘得到原始信号。
最后，需要设计发射机和接收机。
发射机通过电路将调制后的扩频信号发射出去，接收机将接收到的信号通过电路进行放大和解调处理，从而得到原始信号。
在仿真中，可以使用MATLAB等仿真软件来实现直接序列扩频通信系统。
首先，定义参数包括信号的比特率、码片周期、发射功率等。
然后，生成随机的原始信号数据。
接下来，根据参数生成伪随机噪声序列。
将伪随机噪声序列与原始信号进行逐位相乘得到扩频信号。
通过调制器进行调制，得到调制后的信号。
在接收端，通过解调器解调接收到的信号，得到解调后的扩频信号。
直接序列扩频通信系统仿真
直接序列扩频通信系统仿真学校：沈阳理工大学专业：电子信息工程姓名：冯立业 = =。
摘要一、实验的背景及内容1、直接扩频通信的背景扩频通信，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。
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。
基于对鱼雷控制的安全无线通信的思路，他们申请了美国专利#2.292.387[1]。
不幸的是，当时该技术并没有引起美国军方的重视，直到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。
解决了短距离数据收发信机、如：卫星定位系统(GPS)、移动通信系统、WLAN(IEEE802.11a, IEEE802.11b, IEE802.11g)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(无线电频谱是有限的因此也是一种昂贵的资源)提供帮助。
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、报警等等的系统中。
2、实验的内容及意义本次实验主要研究了直接序列扩频系统，建立了直接序列扩频系统的matlab 仿真模型，在信道中存在高斯白噪声和干扰的情况下，对系统的在不同扩频增益下的误码率性能进行了仿真及分析。
近年来，随着超大规模集成电路技术、微处理器技术的飞速发展，以及一些新型元器件的应用，扩频通信在技术上已迈上了一个新的台阶，不仅在军事通中占有重要地位，而且正迅速地渗透到了个人通信和计算机通信等民用领域，成为新世纪最有潜力的通信技术之一因此研究扩频通信具有很深远的意义。
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直接序列扩频通信系统仿真设计摘要：综合利用前期相关课程及移动通信课程所学的各种知识，设计扩频通信系统，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目录 (II)第1章绪论 (1)1.1背景 (1)1.2 实验目的及总体介绍 (2)1.3 本次设计任务与要求 (2)第2章直接序列扩频通信原理 (3)2.1扩频通信概念及分类 (3)2.1.1扩频通信概念 (3)2.1.2扩频通信分类 (3)2.2直接序列扩频定义 (5)2.3直接序列扩频的基本原理 (6)2.4 直扩系统的性能分析 (7)2.4.1 直扩系统的抗干扰性 (7)2.4.2 直扩系统的抗多径干扰性能 (8)第3章扩频码序列 (10)3.1 码序列的相关性 (10)3.2 m序列 (11)第4章基于Simulink的仿真 (12)4.1 MATALB及SIMULINK的介绍 (12)4.1.1 MATLAB简介 (12)4.1.2 SIMULINK简介 (12)4.2发射机部分的Simulink的仿真 (13)4.3接收机部分的Simulink仿真 (16)第5章直接序列扩频通信系统的抗干扰性能分析 (20)第6章 CDMA系统仿真设计 (24)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)第1章绪论1.1背景扩展频谱(SS，Spread Spectrum)通信简称为扩频通信。
扩频通信的定义可简单表述如下：扩频通信技术是一种信息传输方式，在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必需的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关解扩以恢复所传信息数据。
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。
扩频通信系统由于在发端扩展了信号频谱，在收端解扩后恢复了所传信息，这一处理过程带来了信噪比上的好处，即接收机输出的信噪比相对于输入的信噪比大有改善，从而提高了系统的抗干扰能力。
因此，可以用系统输出信噪比与输入信噪比二者之比来表征扩频系统的抗干扰能力。
理论分析表明，各种扩频系统的抗干扰能力大体上都与扩频信号带宽B与信息带宽Bm之比成正比。
Matlab是由mathworks公司于1984年推出的一种面向科学与工程的设计的计算机软件，它将不同的领域的计算用函数的形式提供给给用户；用户在使用时，只需要用这些函数并赋予实际参数就能解决实际问题，它涉及数值分析、自动控制、数字信号处理、图像处理、小波分析及神经元网络等十几个领域的计算和图形显示，而且随着新出版的推出，涉及的领域更多，功能强大。
Simulink工作环境经过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。
在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。
模型分析工具包括线性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的应用工具箱都包含这些工具。
由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。
但是Simulink不能脱离MATLAB而独立工作。
1.2 实验目的及总体介绍首先设计直接序列扩频通信系统的发射机和接收机。
发射机的设计采用m序列来扩展二进制数据流，将其扩频为宽频信号，并采用QPSK调制方式将信号调制后发送出去。
信号经过AWGN信道传输到接收端。
接收机采用相干解调原理解调信号，采用的解扩码序列与发射机扩频码序列完全相同，信号经解扩调制后，带宽恢复原始宽度。
在Simulink平台上分别对系统的发射机和接收机进行仿真测试，研究信号在整个扩频调制、解扩调制过程中的变化情况。
最后在该系统中加入特定的干扰，进行仿真测试，研究整个系统的抗干扰性能。
1.3 本次设计任务与要求1、说明直接序列扩频原理及PN序列的生成和作用，画出直接序列扩频原理图；2、熟悉SIMULINK中各通信模块，根据原理图完成扩频通信仿真系统模块设计，分为发射机、接收机部分；3、设计误码率分析模块部分，完成前后扩频解扩频谱波形比较及收发误码率分析；4、对设计完成的系统加入干扰源，完成对系统抗干扰性能的分析。
5、按课程设计格式要求完成设计报告。
第2章直接序列扩频通信原理2.1扩频通信概念及分类2.1.1扩频通信概念扩频通信是扩展频谱通信的简称。
它是指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式。
2.1.2扩频通信分类扩频通信的一般原理如图 2-1所示。
在发端输入的信息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。
展宽以后的信号再对载频进行调制(如PSK或QPSK、OQPSK等)，通过射频功率放大送到天线上发射出去。
在收端，从接收天线上收到的宽带射频信号，经过输入电路、高频放大器后送入变频器，下变频至中频，然后由本地产生的与发端完全相同的扩频码序列去解扩，最后经信息解调，恢复成原始信息输出。
图 2-1 扩频通信原理框图1 直序列(DS)扩频所谓直接序列(DS，Direct Sequency)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。
直接序列扩频的原理如图 2-2 所示。
图 2-2 直接序列扩展频谱示意图2 跳频(FH)另外一种扩展信号频谱的方式称为跳频(FH， Frequency Hopping)。
所谓跳频，比较确切的意思是：用一定码序列进行选择的多频率频移键控。
也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，因此称为跳频。
简单的频移键控如2FSK，只有两个频率，分别代表传号和空号。
而跳频系统则有几个、几十个甚至上千个频率，由所传信息与扩频码的组合去进行选择控制，不断跳变。
图 2-3(a)为跳频的原理示意图。
图 2-3 跳频(FS)系统(a) 原理示意图； (b) 频率跳变图案3 跳时（TH）与跳频相似，跳时(TH，Time Hopping)是指使发射信号在时间轴上跳变。
我们先把时间轴分成许多时片。
在一帧内哪个时片发射信号由扩频码序列去进行控制。
因此，可以把跳时理解为用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。
由于采用了窄很多的时片去发送信号，相对来说，信号的频谱也就展宽了。
图 2-4是跳时系统的原理图。
在发端，输入的数据先存储起来，由扩频码发生器产生的扩频码序列去控制通—断开关，经二相或四相调制后再经射频调制后发射。
图 2-4 跳时系统(a) 组成框图； (b) 跳时图例4 脉冲调频发信端发出射频脉冲信号，在每一脉冲周期中频率按某种方式变化。
在收信端用色散滤波器解调信号，使进入滤波器的宽脉冲前后经过不同时延而同时到达输出端，这样就把每个脉冲5信号压缩为瞬时功率高、但脉宽窄得多的脉冲，因而提高了信扰比。
这种调制主要用于雷达，但在通信中也有应用。
6混合扩频几种不同的扩频方式混合应用，例如：直扩和跳频的结合（DS/FH），跳频和跳时的结合（FH/TH），以及直扩、跳频与跳时的结合（DS/FH/TH）等。
2.2直接序列扩频定义直接序列扩频（DirectSequenceSpreadSpectrum）工作方式，简称直扩方式（DS 方式）。
就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。
直接序列扩频方式是直接用伪噪声序列对载波进行调制，要传送的数据信息需要经过信道编码后，与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。
2.3直接序列扩频的基本原理直接序列扩频（direct sequence spread spectrum）直接用具有高码片（chip）速率的扩频码序列去扩展数字信号的频谱。
简称直扩（DS）。
在接收端，用相同的扩频码序列将频谱展宽的扩频信号还原成原始信号。
图2-5 直接序列扩频通信系统的原理框图图2-5是直接序列扩频通信系统的原理框图。
欲传输的数字信号与码片速率很高的扩频码进行调制，其输出为频谱带宽被扩展的信号，这个过程称为扩频。
扩展频谱信号再变换为射频信号发射出去。
在接收端，射频信号经过变频后输出中频信号，通常是N个发射信号和干扰及噪声的混合信号。
它与发端相同的本地扩频码进行扩频解调（解扩），使宽带信号变为窄带信号。
再经信息解调器恢复成原始数字信号。
扩展频谱的特性取决于所采用的扩频码序列的码型和码片速率。
为了获得具有近似噪声的频谱，采用伪噪声（PN）序列作为扩频系统的扩频码。
扩频和解扩的频谱变化过程如图2-6所示。
图2-6 扩频和解扩的频谱变化采用码片速率很高的PN码序列进行扩频调制，扩频信号的带宽可达1~100MHz。
通过扩频解扩处理能够提高抗干扰能力。
扩展频谱信号在接收端做相关解扩处理，有用信号被解扩为窄带谱信号；宽带无用信号与本地伪码不相关，因此不能解扩，仍为宽带谱；窄带干扰信号则被本地伪码扩展成为宽带谱。
用一个窄带滤波器排除带外的干扰，这样窄带内的信噪比就大大提高了。
2.4 直扩系统的性能分析2.4.1 直扩系统的抗干扰性直扩系统最早应用是在军事通信中作为很强抗干扰性的通信手段。
直扩系统对窄带干扰、宽带干扰等，都具有抗干扰能力，其抗干扰能力大小就是前面提供的扩频处理增益Gp，Gp 越大，抗干扰能力就越强。
下面就来分析直扩系统抗宽带干扰和抗窄带干扰的原理。
图2-7 为直扩系统抗宽带干扰的示意图。
这里的带宽干扰是泛指的与扩频信号不相关的，在CDMA 通信网中，其他用户的信号就是一种带宽干扰。
相关处理前，信号频谱是很宽的，经相关处理后，有用信息被解扩，其功率谱集中于信息带宽内，而带宽干扰通过相关器，其功率谱密度基本不变。
由于解扩后必然连接窄带滤波器保证信号能顺利通过，对信号频带之外的各种干扰起到很大的抑制作用，从而提高了输出额信噪比。
图2-7 直扩系统抗带宽干扰的示意图对单频或窄带干扰，直扩系统有很强的抗干扰能力。