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。本人通过此次实验，进行深入地研究学习扩频通信技术及对它进行仿真应用，将所学的知识进行归纳与总结，从而巩固通信专业基础知识，为以后的个人学习和工作打下基础。

3、关键词：MATLAB 扩频

目录

1 课程设计目的 (1)

2 课程设计要求 (1)

3 相关知识 (1)

4 课程设计分析 (3)

5 仿真 (8)

6结果分析 (10)

7 参考文献 (11)

直接序列扩频通信系统仿真

1.课程设计目的

（1）加深对调制与解调原理及过程的理解，能将调制与解调原理应用到FDMA 通信系统中。

（2）加深对滤波器滤波特性的理解。

（3）掌握FDMA通信系统的原理，并利用Matlab进行实现。

2.课程设计要求

（1）掌握课程设计的相关知识、概念清晰。

（2）程序设计合理、能够正确运行。

3.相关知识

3.1扩频通信[1]

所谓扩展频谱通信，可简单表述如下：“扩频通信技术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；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据”。

扩频通信的基本特点，是传输信号所占用的频带宽度（W）远大于原始信息本身实际所需的最小带宽（B），其比值称为处理增益（Gp）。总之，我们用扩展频谱的宽带信号来传输信息，就是为了提高通信的抗干扰能力，即在强干扰条件下保证可靠安全地通信。这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。

扩频通信的性能。扩频通信的可行性是从信息论和抗干扰理论的基本公式中引伸而来的。信息论中关于信息容量的仙农( Shannon) 公式为:C=Blog2 ( 1+ SN)其中: C 为信道容量( 即极限传输速率) , B 为信号频带宽度, S 为信号功率, N 为噪声功率。Shannon 公式说明, 在给定的传输速率不变的条件下, 频带宽度和信噪比P 可以互换, 即可以通过增加频带宽度, 在信噪比较低的情况下传输信

息。扩展频谱以换取信噪比要求的降低, 正是扩频通信的重要特点, 并由此为扩频通信的应用奠定了基础。扩频通信的一个重要参数是扩频增益, 反映了系统抗干扰能力的强弱, 是对信噪比改善程度的度量, 定义为接收机相关器输出信噪比和输入信噪比之比, 即

（1）

其中: Rs 为扩频码的传输速率, Rd 为信息数据的传输速率, Bs 为扩频码的带宽, Bd 为信息数据的带宽。

按照扩展频谱的方式不同, 现有的扩频通信系统可分为直接序列( DS) 扩频、跳频( FH) 、跳时( TH) 、线性调频( chirp) 以及上述几种方式的组合。扩频通信常用的扩频码主要有PN 序列、GOLD 序列、WALSH 码和OVSF 码。PN 码即伪噪声序列也称之为伪随机序列, 是用确定性方法产生的序列, 但它却近似具有随机产生序列所希望的某些关键随机特性。其中最常见的伪随机序列是m 序列。而扩频通信调制方式一般采用频率调制( FM) 或相位调制( PM) 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。在码分多址通信中最常用BPSK( 二相移相键控)。

3.2 直接序列扩频

直接序列扩频就是直接用具有高码率的扩频码序列在发送端去扩展信号的频谱。而在接收端, 用相同的扩频码序列去进行解扩, 将展宽的扩频信号还原成原始的信息。直扩通信系统原理如图1 所示。

在发送端输入的信息先经信息调制形成调频或调相数字信号, 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, 再将展宽后的