直接序列扩频通信的设计与仿真.docVIP

摘 要 本次课程设计利用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。首先对直接序列扩频系统原理进行介绍，然后基于Simulink做了扩频仿真模型；AWGN信道模型；BPSK的调制与解调的仿真模型，还有它们的仿真波形和频谱分析，以及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；频谱分析 目 录 前言 1 1.设计原理 2 1.1扩频通信概念及分类 2 1.2直接序列扩频的基本原理 2 2.详细设计步骤 5 2.1扩频模块的概述 5 2.2扩频仿真模型的设计 5 2.3AWGN信道的设计 6 2.4BPSK的调制解调的设计 6 3.扩频码序列 8 3.1码序列的相关性 8 3.2 m序列 11 3.3 Gold码序列 14 4.仿真结果及其分析 17 4.1扩频仿真模型结果及分析 17 4.2AWGN信道仿真结果及分析 17 4.3BPSK调制解调仿真结果及分析 18 总结 20 参考文献 21 前 言 直接序列扩频(DSSS Direct Sequence Spread Spectrum)技术是当今人们所熟知的扩频技术之一。技术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，用与发端扩展用的相同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 是美军重要的无线必威体育官网网址通信技术。这种技术使敌人很难探测到信号。即便探测到信号，如果不知道正确的编码，也不可能将噪声信号重新汇编成原始的信号。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。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。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)、3G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。调制多采用BPSK、DPSK、MPSK等调制方式。 1.设计原理 1.1扩频通信概念及分类 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；主要有以下几类： 1直接序列扩频 简称直扩（DS）。所传送的信息符号经伪随机序列（或称伪噪声码）编码后对载波进行调制。伪随机序列的速率远大于要传送信息的速率，因而调制后的信号频谱宽度将远大于所传送信息的频谱宽度。 2载波频率跳变扩频 简称跳频（FH）。载荷信息的载波信号频率受伪随机序列的控制，快速地在给定的频段中跳变，此跳变的频带宽度远大于所传送信息的频谱宽度。 3跳时（TH） 将时间轴分成周期性的时帧，每帧内分成许多时片。在一帧内哪个时片发送信号由伪码控制，由于时片宽度远小于信号持续时间从而实现信号频谱的扩展。 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。 1.2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1.1 直接序列扩频通信系统的原理框图 图1.1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。过程如图1.2所示。 图1.2 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