直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

1、移動(dòng)通信課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的SIMULINK仿真 學(xué) 院電子信息工程學(xué)院專 業(yè)通信工程（本）學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)年級(jí)指導(dǎo)教師職稱二0二年六月直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)摘要：利用Matlab/Simulink對直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，并對仿真結(jié)果做了詳細(xì)的講解分析。先對直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)原理進(jìn)行介紹，然后基于Simuli nk的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的仿真，同時(shí)對直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾能力與直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的同步方法進(jìn)行了相關(guān)仿真，最后在該系統(tǒng)中加入 特定的干擾，進(jìn)行測試，研究整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾性能。關(guān)鍵詞：通信系統(tǒng)；直接序列擴(kuò)頻；調(diào)制解調(diào)保密通信目錄第一章緒論1.1課題背景及意義 11.

2、2 Simulink 的簡介 1第二章直接序列擴(kuò)頻通信原理 32.1擴(kuò)頻通信概念及分類 32.2直接序列擴(kuò)頻定義 32.3直接序列擴(kuò)頻的基本原理 32.4直擴(kuò)系統(tǒng)的性能分析 52.4.1 直擴(kuò)系統(tǒng)的抗干擾性 52.4.2 直擴(kuò)系統(tǒng)的抗多徑干擾性能 6第三章基于Simulink的發(fā)射機(jī)的仿真 73.1直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì) 73.2基于Simulink的發(fā)射機(jī)的仿真 83.3基于Simulink的接收機(jī)仿真設(shè)計(jì) 12第四章直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的抗干擾性能分析 17第五章CDMA系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) 21第4章實(shí)驗(yàn)心得 27參考書目 28第一章緒論1.1課題背景及意義擴(kuò)展頻譜通信是建立在 Cla

3、ude E . Shannon的信息論基礎(chǔ)之上的一種新型的通信體制。由于擴(kuò)頻 通信體制具有抗干擾能力強(qiáng)、截獲率低、碼分多址、信號(hào)隱蔽、測距和易于組網(wǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，自 從問世之后便引起了世界各國的極大關(guān)注，并率先應(yīng)用在軍事通信中。隨著近年來大規(guī)模、超大規(guī) 模集成電路和微處理器技的廣泛應(yīng)用，以及一些新型器件的應(yīng)用，擴(kuò)頻技術(shù)的應(yīng)用形成了新的高潮。事實(shí)上，擴(kuò)頻通信已成為電子對抗環(huán)境下提高通信設(shè)備抗干擾能力的最有效的手段，并在近十幾年 來爆發(fā)的幾場現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中發(fā)揮了巨大的威力。隨著CDMAT頻通信技術(shù)在民用通信中的深入應(yīng)用和不斷滲透，以及在衛(wèi)星通信、深空通信、武器制導(dǎo)、GPS全球定位系統(tǒng)和跳頻通信等民用

4、和國防民事通信的強(qiáng)烈需求下，擴(kuò)譜通信的地位越來越重要了。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)變得越來越復(fù)雜，技術(shù)更新的周期也越來越短。對于大部分學(xué)者， 特別是我們學(xué)生來說，在學(xué)習(xí)通信技術(shù)時(shí)，若對每一個(gè)系統(tǒng)都要實(shí)體研究是不現(xiàn)實(shí)的。此時(shí)通信系 統(tǒng)仿真對我們來說可以說是必不可少的。通過建立相應(yīng)的通信系統(tǒng)的模型，對其進(jìn)行仿真，可以使 我們把瑣碎的知識(shí)聯(lián)系在一起，形成一個(gè)個(gè)通信系統(tǒng)的概念，可以讓我們對各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的原理有更 加深刻的理解和掌握。1.2 Simuli nk 的簡介Simuli nk工作環(huán)境經(jīng)過幾年的發(fā)展，已經(jīng)成為學(xué)術(shù)和工業(yè)界用來建模和仿真的主流工具包。在Simulink環(huán)境中，它為用戶提供了方框圖進(jìn)

5、行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫模型圖就如同用手 在紙上畫模型一樣自如、方便，故用戶只需進(jìn)行簡單的點(diǎn)擊和拖動(dòng)就能完成建模，并可直接進(jìn)行系 統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。它的主要特點(diǎn)在于：建模方便、快捷；（2）易于進(jìn)行模型分析；（3）優(yōu)越的仿真性能。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。Simuli nk模塊庫（或函數(shù)庫）包含有 Si nks （輸出方式）、Sources （輸入源）、Lin ear（線性環(huán)節(jié)）、Nonlinear （非線性環(huán)節(jié)）、Connection （連接與接口）和 Extra （其他環(huán)節(jié)）等具有 不同功能或函數(shù)運(yùn)算的 Simulink

6、庫模塊（或庫函數(shù)），而且每個(gè)子模型庫中包含有相應(yīng)的功能模塊， 用戶還可以根據(jù)需要定制和創(chuàng)建自己的模塊。用Simulink創(chuàng)建的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。用戶可以從最高級(jí)開始觀看模型，然后用鼠標(biāo)雙擊 其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級(jí)的內(nèi)容，以此類推，從而可以看到整個(gè)模型的細(xì)節(jié)，幫助用戶 理解模型的結(jié)構(gòu)和各模塊之間的相互關(guān)系。在定義完一個(gè)模型后，用戶可以通過Simuli nk的菜單或MATLAB勺命令窗口鍵入命令來對它進(jìn)行仿真。菜單方式對于交互工作非常方便，而命令行方式對于運(yùn)行仿真的批處理非常有用。采用Scope模塊和其他的顯示模塊，可以在仿真進(jìn)行的同

7、時(shí)就可立即觀看到仿真結(jié)果，若改變模塊的參數(shù)并再次運(yùn)行即可觀察到相應(yīng)的結(jié)果，這適用于因果關(guān)系的問題研究。仿真的結(jié)果還可以存放到MATLAB的工作空間里做事后處理。模型分析工具包括線性化和整理工具，MATLAB勺所有工具及 Simulink本身的應(yīng)用工具箱都包含這些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脫離MATLAB而獨(dú)立工作。第二章直接序列擴(kuò)頻通信原理2.1擴(kuò)頻通信概念及分類擴(kuò)頻通信是擴(kuò)展頻譜通信的簡稱。它是指用來傳輸信息的射頻帶寬遠(yuǎn)大于信息本身帶寬的一種通信方式。主要有以下幾類：1直接序

8、列擴(kuò)頻簡稱直擴(kuò)（DS。所傳送的信息符號(hào)經(jīng)偽隨機(jī)序列（或稱偽噪聲碼）編碼后對載波進(jìn)行調(diào)制。偽隨機(jī)序列的速率遠(yuǎn)大于要傳送信息的速率，因而調(diào)制后的信號(hào)頻譜寬度將遠(yuǎn)大于所傳送信息的頻譜寬 度。2載波頻率跳變擴(kuò)頻簡稱跳頻（FH。載荷信息的載波信號(hào)頻率受偽隨機(jī)序列的控制，快速地在給定的頻段中跳變，此跳變的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳送信息的頻譜寬度。3跳時(shí)（TH將時(shí)間軸分成周期性的時(shí)幀，每幀內(nèi)分成許多時(shí)片。在一幀內(nèi)哪個(gè)時(shí)片發(fā)送信號(hào)由偽碼控制，由于時(shí)片寬度遠(yuǎn)小于信號(hào)持續(xù)時(shí)間從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻譜的擴(kuò)展。4脈沖調(diào)頻發(fā)信端發(fā)出射頻脈沖信號(hào)，在每一脈沖周期中頻率按某種方式變化。在收信端用色散濾波器解調(diào)信號(hào)，使進(jìn)入濾波器的寬脈沖前

9、后經(jīng)過不同時(shí)延而同時(shí)到達(dá)輸出端，這樣就把每個(gè)脈沖5信號(hào)壓縮為瞬時(shí)功率高、但脈寬窄得多的脈沖，因而提高了信擾比。這種調(diào)制主要用于雷達(dá)，但在通信中也有 應(yīng)用。6混合擴(kuò)頻幾種不同的擴(kuò)頻方式混合應(yīng)用，例如：直擴(kuò)和跳頻的結(jié)合（DS/FH）,跳頻和跳時(shí)的結(jié)合（FH/TH）,以及直擴(kuò)、跳頻與跳時(shí)的結(jié)合（DS/FH/TH）等。2.2直接序列擴(kuò)頻定義直接序列擴(kuò)頻（DirectSequenceSpreadSpectrum ）工作方式，簡稱直擴(kuò)方式（DS方式）。就是用高速率的擴(kuò)頻序列在發(fā)射端擴(kuò)展信號(hào)的頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開的擴(kuò) 頻信號(hào)還原成原來的信號(hào)。直接序列擴(kuò)頻方式是直接用偽噪聲序列對

10、載波進(jìn)行調(diào)制，要傳送的數(shù)據(jù) 信息需要經(jīng)過信道編碼后，與偽噪聲序列進(jìn)行模2和生成復(fù)合碼去調(diào)制載波。2.3直接序列擴(kuò)頻的基本原理直接序列擴(kuò)頻（direct sequenee spread spectrum ）直接用具有高碼片（chip ）速率的擴(kuò)頻碼序列去擴(kuò)展數(shù)字信號(hào)的頻譜。簡稱直擴(kuò)（DS）。在接收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列將頻譜展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始信號(hào)。圖1-1直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的原理框圖圖1-1是直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的原理框圖。欲傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)與碼片速率很高的擴(kuò)頻碼進(jìn)行 調(diào)制，其輸出為頻譜帶寬被擴(kuò)展的信號(hào)，這個(gè)過程稱為擴(kuò)頻。擴(kuò)展頻譜信號(hào)再變換為射頻信號(hào)發(fā)射 出去。在接收端，射頻信號(hào)經(jīng)過變頻后

11、輸出中頻信號(hào)，通常是N個(gè)發(fā)射信號(hào)和干擾及噪聲的混合信號(hào)它與發(fā)端相同的本地?cái)U(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻解調(diào)（解擴(kuò)），使寬帶信號(hào)變?yōu)檎瓗盘?hào)。再經(jīng)信息解調(diào)器恢復(fù)成原始數(shù)字信號(hào)。擴(kuò)展頻譜的特性取決于所采用的擴(kuò)頻碼序列的碼型和碼片速率。為了獲得具有近 似噪聲的頻譜，采用偽噪聲（PN序列作為擴(kuò)頻系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼。擴(kuò)頻和解擴(kuò)的頻譜變化過程如圖1-2所示。信息訓(xùn)制器俞岀信號(hào)功率譜|功率譜密廈*功率譜密度（d接收信號(hào)功率譜（町發(fā)送的曠頻信號(hào)功率譜髒擴(kuò)后的信號(hào)功率譜/功率譜密度（C）窄帶中頻澹渡器輸出信號(hào)助率譜圖1-2擴(kuò)頻和解擴(kuò)的頻譜變化采用碼片速率很高的PN碼序列進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬可達(dá)1100MHz通過擴(kuò)頻解擴(kuò)處理能

12、夠提高抗干擾能力。擴(kuò)展頻譜信號(hào)在接收端做相關(guān)解擴(kuò)處理，有用信號(hào)被解擴(kuò)為窄帶譜信號(hào)；寬帶無用信號(hào)與本地偽碼不相關(guān)，因此不能解擴(kuò)，仍為寬帶譜；窄帶干擾信號(hào)則被本地偽碼擴(kuò)展成 為寬帶譜。用一個(gè)窄帶濾波器排除帶外的干擾，這樣窄帶內(nèi)的信噪比就大大提高了。2.4直擴(kuò)系統(tǒng)的性能分析2.4.1 直擴(kuò)系統(tǒng)的抗干擾性直擴(kuò)系統(tǒng)最早應(yīng)用是在軍事通信中作為很強(qiáng)抗干擾性的通信手段。直擴(kuò)系統(tǒng)對窄帶干擾、寬帶干擾等，都具有抗干擾能力，其抗干擾能力大小就是前面提供的擴(kuò)頻處理增益Gp, Gp越大，抗干擾能力就越強(qiáng)。下面就來分析直擴(kuò)系統(tǒng)抗寬帶干擾和抗窄帶干擾的原理。圖4-3為直擴(kuò)系統(tǒng)抗寬帶干擾的示意圖。這里的帶寬干擾是泛指的與擴(kuò)頻

13、信號(hào)不相關(guān)的，在CDMA通信網(wǎng)中，其他用戶的信號(hào)就是一種帶寬干擾。相關(guān)處理前，信號(hào)頻譜是很寬的，經(jīng)相關(guān)處理后，有用信息被解擴(kuò)，其功率譜集中于信息帶 寬內(nèi)，而帶寬干擾通過相關(guān)器，其功率譜密度基本不變。由于解擴(kuò)后必然連接窄帶濾波器保證信號(hào) 能順利通過，對信號(hào)頻帶之外的各種干擾起到很大的抑制作用，從而提高了輸出額信噪比。(a)接收機(jī)輸入的依號(hào)從F擾的(b)拍關(guān)器綸岀的伉也Zi I擾的功率譜圖4-3直擴(kuò)系統(tǒng)抗帶寬干擾的示意圖對單頻或窄帶干擾，直擴(kuò)系統(tǒng)有很強(qiáng)的抗干擾能力。圖4-4 (a )為解擴(kuò)前的功率譜,窄帶干擾功率很大，由于干擾與本地?cái)U(kuò)頻碼(PN碼)是不相關(guān)的。對干擾來說，相關(guān)器起到擴(kuò)展頻譜的目的，

14、功率譜密度就大大下降，其中對信號(hào)有害的干擾分量只有落入信息帶寬 部分，從而抑制了大部分干擾。由于有用信號(hào)能順利通過窄帶濾波器，因此提高了輸出的信 噪比。圖4-4直擴(kuò)系統(tǒng)抗窄帶干擾示意圖242直擴(kuò)系統(tǒng)的抗多徑干擾性能 多徑信道就是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間電波傳播的路徑不止一條。例如由于大氣層的反射和折射，以及 由于建筑物等對電波的反射都是形成多徑信道的原因。不同的傳播路徑使電波在幅度上衰減不同， 到達(dá)時(shí)間額延遲也不同。直擴(kuò)系統(tǒng)能夠同步鎖定在最強(qiáng)的直達(dá)路徑的電波上。 其它有延遲到達(dá)的電波，由于相關(guān)解擴(kuò)的作用， 只起到噪聲干擾的作用。這就是利用 PN碼自相關(guān)特性，只是延遲超過半個(gè) PN碼時(shí)片，其相關(guān)值就

15、很小，可作為噪聲來對待。另外，如果采用不同時(shí)延的匹配濾波器，把多徑信號(hào)分離出來，還可以變害為利，將這些多徑信號(hào)在相位上對齊相加，起到增加接收信號(hào)能量的作用。 因此，直擴(kuò)系統(tǒng)是 一種有效的抗多徑干擾的通信系統(tǒng)。第三章基于Simulink的發(fā)射機(jī)的仿真擴(kuò)頻模塊包括偽隨機(jī)碼生成和相關(guān)運(yùn)算兩個(gè)部分。不同的偽隨機(jī)碼表示著不同的擴(kuò)頻方式。常用的偽隨機(jī)碼有m序列(最大長度移位寄存器序列)、Gold碼序列等。在直序擴(kuò)頻序列通信系統(tǒng)中，每 一用戶都分配到一固定的 PN序列，用戶之間的PN序列都是互為正交的， 以使得每一用戶不受到其 他用戶的干擾。擴(kuò)頻的過程可以簡而言之為在發(fā)送端用PN碼序列將載有信息的信號(hào)擴(kuò)頻到

16、某個(gè)較寬的帶寬上，然后在信道上進(jìn)行傳輸。解擴(kuò)過程與擴(kuò)頻過程完全相同，也是將輸入解擴(kuò)模塊的信號(hào)用偽隨機(jī)碼進(jìn)行擴(kuò)頻處理。同時(shí)，要求 接收端解擴(kuò)頻用的偽隨機(jī)碼與發(fā)送端擴(kuò)頻用的偽隨機(jī)碼不僅碼字相同，而且相位相同；否則，將會(huì) 導(dǎo)致期望用戶的信號(hào)自身相互抵消。解擴(kuò)處理將擴(kuò)頻后的信號(hào)壓縮到信息頻帶內(nèi)，有寬帶信號(hào)恢復(fù)為窄帶信號(hào)；同時(shí)，解擴(kuò)處理的結(jié)果 也擴(kuò)展了干擾信號(hào)，降低了干擾信號(hào)的功率譜密度，使之進(jìn)入到信息頻帶內(nèi)的功率下降，從而使系 統(tǒng)獲得處理增益，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，圖3-1是用戶信息被擴(kuò)展的框圖圖3-1擴(kuò)頻框圖3.1直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。

17、其中設(shè)數(shù)據(jù)序列 an對應(yīng)的其電平取值為 1，碼元速率為 Ra bps，碼元寬度為Ta= 1/R as。擴(kuò)頻所使用的偽隨機(jī)序C(t)也是電平取值為土 1aa a的雙極性波形，偽隨機(jī)序列的碼元也稱之為碼片( chip)，碼片率設(shè)為Rcchip/s，對應(yīng)的碼片寬度 就是Tc=1/Rc s。碼片速率通常是數(shù)據(jù)速率的整數(shù)倍。對于雙極性的波形而言，擴(kuò)頻過程等價(jià)于數(shù)據(jù)流a(t)與偽隨機(jī)序列c(t)相乘的過程，擴(kuò)頻輸出序列設(shè)為d(t),也是取值為土 1的雙極性波形,s(t)送入信道。所以有(3-1)其速率等于碼片速率。擴(kuò)頻序列經(jīng)過調(diào)制后得到調(diào)制輸出信號(hào)s(t)二d(t)cos2 feta二(t)c(t)cos

18、2 fet圖3-2直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)圖QPSK和BPSK一樣，傳輸信號(hào)包含的信息都存在于相位之中。QPSK(四相相移鍵控)具有兩條通道，四個(gè)相位變換，所以能大大提高通信系統(tǒng)的可靠性傳輸效率。所以本文采取QPSK調(diào)制器來調(diào)制信號(hào)。由于 QPSK調(diào)制器內(nèi)部有兩條通道，I通道和Q通道兩條正交的通道，兩條通道的輸入 信號(hào)可以是相同的，也可以不同。本文兩通道都將用于調(diào)制同一數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)a(t)，經(jīng)過QPSK調(diào)制后，輸出信號(hào)有 s(t)s(t) =dj (t) si n 2- fct dQ (t) cos 2 - fct=a| (t)C| (t)si n 2二以 a (t) t) cos2二

19、機(jī)(3-2 )3.2基于Simulink的發(fā)射機(jī)的仿真建立一個(gè)傳輸速率Ra=100bps，擴(kuò)頻碼片速率為 R =2000chip/s , Rc / Ra =20,采用m序列作為 擴(kuò)頻序列，以QPSK為調(diào)制方式的仿真模型，進(jìn)行發(fā)射系統(tǒng)的仿真，觀察其擴(kuò)頻前后的輸出波形及頻譜。發(fā)射機(jī)的系統(tǒng)仿真模型如圖3-3所示。74-9 L4kt別產(chǎn)衛(wèi)口應(yīng)卡 cf G 5t 常 03 半 曲 只 IHR!晶圖3-3直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的仿真模型設(shè)置以下參數(shù):Ran dom In teger Gen erator0.01s。如圖 3-4數(shù)據(jù)輸入源：用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)流，采樣時(shí)間圖3-4PN Sequenee Gene

20、rator偽碼產(chǎn)生器：用于產(chǎn)生偽隨機(jī)擴(kuò)頻序列，其采樣頻率為0.0005s。如圖3-5per-圖3-5Rate Tran siti on升速處理器：用于做升速處理，使擴(kuò)頻模塊上的數(shù)據(jù)采樣速率相同。輸出速率為 2000chip/s 。 Rate Transition1和 Rate Transition2的輸出速率為 8000 ehip/s 。Un ipolar to Bipolar Con verter單雙極轉(zhuǎn)換器：用于完成數(shù)據(jù)和擴(kuò)頻的單雙極變換。Product 乘法器：用于完成輸入信號(hào)與擴(kuò)頻碼的模2加1.3。其輸出就是擴(kuò)頻輸出，其碼速率等于采樣速率，即每個(gè)采樣點(diǎn)代表一個(gè)碼片。如圖3-6Produ

21、ctMultiply or divide inputs. Choose eLeaent-rise or aar_x prodiic* ad spec.fy nt cf th follovinc：a or for ach input port (. *- )t scalar epee-fthe nunter of input prts tc t sultipltdScalar ?alu of 1 for 帀：*鼻w product cbu$* all議 of inp mt v#it tor to b# isiiltIf isified with aatrix productn eCanute t

22、he invezE of the eorrespendineinput.I Sl即al data typesNaattr sf inrsuta.El*a*nt_WLt . .Suilt tint r for inhtritid|r sooo圖3-6Bipolar to Un ipolar Co nverter雙單極轉(zhuǎn)換器：完成擴(kuò)頻輸出由雙極性到單極性轉(zhuǎn)換。QPS 調(diào)制器：用于將擴(kuò)頻信號(hào)調(diào)制到中頻。調(diào)制輸出信號(hào)是復(fù)信號(hào)，采樣率為2000次/s。如圖3-7FaraStter m圖3-7Scope波形觀測器：用于觀測輸入輸出信號(hào)波形。B-FFT頻譜觀測器：用于觀察輸入和輸出信號(hào)的頻譜變化。仿真結(jié)果如

23、圖3-8, 3-9,3-10,3-11 所示。圖3-8發(fā)射機(jī)的仿真波形圖圖3-9擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜圖圖3-10擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜圖組圖發(fā)射機(jī)的仿真頻譜圖仿真結(jié)果分析：從時(shí)域分析：圖3-8就是直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)時(shí)域波形圖，其中第一條波形是輸入信號(hào)波形，第二條是擴(kuò)頻序列波形，第三條是擴(kuò)頻后寬頻信號(hào)波形。圖3-8中顯示出，當(dāng)數(shù)據(jù)流為+1時(shí)，擴(kuò)頻輸出是對應(yīng)的 PN序列的原序列，當(dāng)數(shù)據(jù)為-1時(shí)，擴(kuò)頻輸出就是 PN序列的反相結(jié)果。且 輸出信號(hào)的碼元速率增加，碼元寬度變窄。從頻域分析：圖 3-9為擴(kuò)頻前的信號(hào)頻譜，可見數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬約為100HZ其功率峰值約為20dB。當(dāng)它和2000HZ的擴(kuò)頻序列相乘

24、以后，信號(hào)的頻譜會(huì)和擴(kuò)頻碼頻譜做卷積運(yùn)算，輸出波形如圖 3-10所示。從圖3-10中可以看出信號(hào)經(jīng)過擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜帶寬約為200OHZ,是原來頻譜寬度的20倍。從功率峰值方面看，圖 3-9中輸入信號(hào)的功率峰值為20dB,經(jīng)過擴(kuò)頻之后輸出的寬頻信號(hào)功率譜下降到5dB處。所以從頻域方面看，信號(hào)帶寬增加、功率下降。3.3基于Simulink的接收機(jī)仿真設(shè)計(jì)本文信道采用AWG信道來傳輸信號(hào)，信道中會(huì)有高斯噪聲產(chǎn)生并混入信號(hào)之中。數(shù)據(jù)源采用的是發(fā)射機(jī)發(fā)送出來的擴(kuò)頻信號(hào)。解擴(kuò)碼序列采用的還是PN序列，由于Simulink仿真平臺(tái)上的模塊是可復(fù)制的，本文直接采用復(fù)制發(fā)射機(jī)的PN序列產(chǎn)生器以產(chǎn)生和擴(kuò)頻碼序列

25、一樣的解擴(kuò)碼序列，這樣本次接收機(jī)的設(shè)計(jì)就省略了時(shí)間同步系統(tǒng)，但是不會(huì)影響該仿真系統(tǒng)的性能。 trf Wt cy (kHz)23J120O340BPP2 UBF 乏圖5-7 QPSK解調(diào)信號(hào)頻譜圖圖5-8第一支路解擴(kuò)輸出信號(hào)頻譜圖圖5-9第二支路解擴(kuò)輸出頻譜圖仿真結(jié)果分析：從時(shí)域分析：波形圖 5-2是CDMA系統(tǒng)的輸入信號(hào)、擴(kuò)頻碼序列的仿真波形圖，第一條波 形是第一支路信號(hào)的仿真波形圖，第二條波形是第二支路信號(hào)仿真波形圖，第三條波形是第一支路的擴(kuò)頻碼序列仿真波形圖，第四條波形是第二支路擴(kuò)頻碼序列的仿真波形圖。波形圖5-3是CDMA系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)波形圖，第一條波形是第一支路信號(hào)的輸入仿真波形

26、圖，第二條波形是第一支 路的輸出信號(hào)仿真波形圖，第三條波形是第二支路的輸入信號(hào)仿真波形圖，第四條波形是第二支路 的輸出信號(hào)仿真波形圖。由波形圖可以看出不同的用戶采用不同的擴(kuò)頻碼來擴(kuò)展信號(hào)，多個(gè)用戶更 具各自的解擴(kuò)碼時(shí)可以從混合的信號(hào)中解擴(kuò)出自己的數(shù)據(jù)信號(hào)的。這充分說明直接序列擴(kuò)頻通信系 統(tǒng)抗多用戶間相互干擾性能優(yōu)越。從頻域分析：從頻譜圖 5-4、圖5-6和圖5-8三幅圖說明了第一支路的信號(hào)的頻譜在擴(kuò)頻調(diào)制、解 擴(kuò)解調(diào)過程中的頻譜變化。圖 5-5、圖5-7和圖5-9三幅圖說明了第二支路的信號(hào)的頻譜在擴(kuò)頻調(diào) 制、解擴(kuò)解調(diào)過程中的頻譜變化。說明信號(hào)經(jīng)過擴(kuò)頻調(diào)制、解擴(kuò)解調(diào)之后，信號(hào)帶寬能夠恢復(fù)。第4章

27、實(shí)驗(yàn)心得這次課程設(shè)計(jì)是用 Simuli nk來了解各通信模塊。根據(jù)原理圖完成擴(kuò)頻通信仿真系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)， 分為發(fā)射機(jī)、接收機(jī)部分；設(shè)計(jì)誤碼率分析模塊部分，完成前后擴(kuò)頻解擴(kuò)頻譜波形比較及收發(fā)誤碼 率分析；對設(shè)計(jì)完成的系統(tǒng)加入干擾源，完成對系統(tǒng)抗干擾性能的分析。在用Simulink進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，我們小組在現(xiàn)有參考資料情況下，還和其他小組進(jìn)行了討論， 主要是對仿真的討論，把同一個(gè)仿真圖加載到不同裝有Simuli nk的電腦上，采用相同的設(shè)置，但仿真出來的圖形有些差異，在小組討論中我們一直認(rèn)為是軟件平臺(tái)的原因。在參考資料的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)，直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)有許多種方法，不同的方法在 Simulink下仿真出來的結(jié)果也是差異很大。通過這段時(shí)間的學(xué)習(xí)，我們組對Simulink和直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)有了更加深刻的了解。在這個(gè)學(xué)習(xí)過程中，我們遇到了仿真分析的困難，但經(jīng)過自己以及隊(duì)員的不懈努力，最終克服了困