【正文】 . 通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐 題目 基于 MATLAB 的 DSCDMA 通信系統(tǒng)的仿真 院 （ 系 ） 名 稱 信息工程學(xué)院通信系 專業(yè)名稱 通信工程 學(xué)生姓名 王蘇娜 黃光林 孫立東 學(xué)生學(xué)號 090110034 090110064 090110066 指導(dǎo)教師 趙春雨 2021 年 5 月 19 日 . 摘 要 本課題在研究 DS CDMA 系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上，利用 MATLAB 對其進(jìn)行仿真，根據(jù)系統(tǒng)功能和指標(biāo)要求，對信源 編碼 / 譯碼、擴(kuò)頻 / 解擴(kuò)、 QPSK(Quadrature Reference Phase Shift Keying ，四相相移鍵控 ) 調(diào)制 / 解調(diào)等模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并設(shè)置了相對應(yīng)的參數(shù)，給出整個(gè)通信系統(tǒng)的仿真程序。然后改變用戶數(shù)，利用子程序仿真，根據(jù)圖形所示誤碼率的優(yōu)劣，分析得出導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率性能下降的 主要 原因是多址接入帶來的干擾。并在此基礎(chǔ)上改變擴(kuò)頻碼的類型，重新利用程序仿真，由仿真結(jié)果得出信號的誤碼率降低，改善了因多址接入給系統(tǒng)帶來的干擾，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。 關(guān)鍵詞： 直擴(kuò)系統(tǒng)； CDMA ；擴(kuò)頻； QPSK 調(diào)制解調(diào) 目 錄 第一章 緒論 3 課題背景及目的 3 國內(nèi)外研究狀況 3 課題研究的內(nèi)容 3 課題研究方法 3 第二章 基礎(chǔ)知識 4 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)簡述 4 通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐 2 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本原理 4 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的分類 4 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 5 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本調(diào)制方式 6 直擴(kuò)通信系統(tǒng)中的擴(kuò)頻碼類型及仿真分析 6 第三章 系統(tǒng)仿真與分析 8 系統(tǒng)仿真 8 單用戶用 m 序列擴(kuò)頻后經(jīng)過 AWGN 信道的仿真 9 多用戶用 m 序列擴(kuò)頻后經(jīng)過 AWGN 信道的仿真 9 選用不同的擴(kuò)頻碼仿真 11 用戶用 Gold 序列擴(kuò)頻后經(jīng)過 AWGN 信道的仿真 11 用戶用正交 Gold 序列擴(kuò)頻后經(jīng)過 AWGN 信道的仿真 11 引 言 CDMA 通信 系統(tǒng) 是利用給不同的用戶分配不同的擴(kuò)頻編碼，實(shí)現(xiàn)多用戶同時(shí)在同一頻率互不干擾進(jìn)行通信，即碼分多址通信。使用擴(kuò)頻編碼，會(huì)將原始信號的頻譜帶寬擴(kuò)展，因此，對這種調(diào)制方式的通信，又稱為擴(kuò)頻通信。擴(kuò)頻通信具有較強(qiáng)的抗干擾能力和隱蔽性，并能同 時(shí)實(shí)現(xiàn)多址通信，目前已經(jīng)成功應(yīng)用在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中。常用的擴(kuò)頻方式有跳頻 (Frequency Hopping ,FH) 、跳時(shí)（ Time Hopping ,TH）、直接序列擴(kuò)頻 (Direct Sequence Spread Spectrum ,DS ) 以及復(fù)合式擴(kuò)頻等。在實(shí)際的 CDMA 系統(tǒng)中，直接序列擴(kuò) 頻方式得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用，在本次實(shí)驗(yàn)中我們主要研究的是直接 序列 擴(kuò)頻 。 通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐 3 第一章 緒論 課題背景及目的 目前， CDMA 技術(shù)已成功的應(yīng)用于第二代和第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，其優(yōu)勢已成為人 們的共識。對 CDMA 的研究具有一定的價(jià)值。隨著社會(huì)節(jié)奏的加快，產(chǎn)品的更新速度越來越快，而且實(shí)際的通信系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，因此，在對原有的通信系統(tǒng)做出改進(jìn)或建立一個(gè)新系統(tǒng)之前，通常需要對這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真，通過仿真結(jié)果衡量方案的可行性，從中選擇最合理的系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置，然后再應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中。而 MATLAB 是最具影響力、最有活力的軟件之一，在科學(xué)運(yùn)算、自動(dòng)控制、通信仿真等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。利用 MATLAB 實(shí)現(xiàn) DSCDMA系統(tǒng)的仿真，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要模塊和參數(shù)，是目前研究的熱點(diǎn)之一，同時(shí)它也代表了以后 CDMA 設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。本課題正是基于以上現(xiàn)狀提出的。 國內(nèi)外研究狀況 直擴(kuò)技術(shù)在軍用通信中應(yīng)用已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史，主要用于兩個(gè)目的：對抗外來強(qiáng)干擾和信息保密。直擴(kuò)技術(shù)通過將信號的頻譜擴(kuò)展，使其隱藏于背景噪聲中，從而使該信號逃過檢測。近幾年來，世界各國對擴(kuò)頻技術(shù)的研究與應(yīng)用已形成高潮，在商用領(lǐng)域直擴(kuò)系統(tǒng)，即 DSCDMA 系統(tǒng)，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用則成為擴(kuò)頻技術(shù)的主流。歐洲的 GSM 標(biāo)準(zhǔn)和北美的以 CDMA 技術(shù)為基礎(chǔ)的 IS95都在第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（ 2G）的應(yīng)用中取得了巨大的成功。而在 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（ 3G）標(biāo)準(zhǔn)中（除了 EDGE）都采用了某種形式的 CDMA。因此 CDMA技術(shù)成為目前擴(kuò)頻技術(shù)中研究最多的對象。 在軍用領(lǐng)域。目前國內(nèi)外研究的焦點(diǎn)主要集中在軍用通信，軍用測控，對抗與反對抗等方面。 課題研究的內(nèi)容 本課題主要是基于 DSCDMA 系統(tǒng)理論對多址接入的研究和基于 MATLAB的仿真設(shè)計(jì)，包括： 首先對 DSCDMA 系統(tǒng)原理進(jìn)行了研究，了解了系統(tǒng)的工作過程，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)； 研究多址接入對系統(tǒng)的影響； 在上述研究工作的基礎(chǔ)上，提出 改進(jìn)的方法，利用不同的擴(kuò)頻碼降低系統(tǒng)的誤碼率。 課題研究方法 設(shè)計(jì) DSCDMA 通信系統(tǒng)，搭建系統(tǒng)仿真程序。 根據(jù)仿真目的設(shè)置參數(shù)，調(diào)用主程序仿真子程序。 由得出的圖形分析結(jié)果何原因。 提出改進(jìn)方法，并用程序?qū)嶋H仿真。 通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐 4 第二章 基礎(chǔ)知識 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)簡述 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本原理 擴(kuò)展頻譜 (Spread Spectrum)通信是圍繞如何提高信息傳輸?shù)目煽啃远岢龅囊环N有別于常規(guī)通信系統(tǒng)的新調(diào)制理論和技術(shù)，簡稱擴(kuò)頻通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)是指待傳輸信息 信號的頻譜用某個(gè)與待傳輸?shù)男畔⑿盘枱o關(guān)的特定擴(kuò)頻函數(shù)擴(kuò)展頻譜后成為寬頻帶信號，然后送入信道中傳輸；在接收端再利用相應(yīng)的技術(shù)或手段將擴(kuò)展了的頻譜進(jìn)行壓縮，恢復(fù)為原來待傳輸信息信號的帶寬，從而達(dá)到傳輸信息目的的通信系統(tǒng)。 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)有以下兩個(gè)特點(diǎn)，有時(shí)也稱為判斷擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的兩大準(zhǔn)則，如下： (1)傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被傳輸?shù)脑夹畔⑿盘柕膸挘? (2)傳輸信號的帶寬主要由擴(kuò)頻函數(shù)決定，此擴(kuò)頻函數(shù)通常是偽隨機(jī) (偽噪聲 )編碼信號。 其基本理論依據(jù)是信息理論中的香農(nóng)的信道容量公式 ?????? ?? NSC 1logB 2 (21) 式中： C—— 信道容量，單位為 bit/s B—— 信道帶寬，單位為 Hz S—— 信號功率，單位為 W N—— 噪聲功率，單位為 W 香農(nóng)公式表明了一個(gè)信道無差錯(cuò)傳輸信息的能力同存在于信道中的信噪比以及用于傳輸信息的信道帶寬之間的關(guān)系。當(dāng) S/N 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 1 時(shí)，式 (21)可寫為： B=*N/S (22) 從 (22)式可以看出：對于任意給定的噪聲信號功率比 N/S,只要增加 用于傳輸信息的帶寬 B，就可以增加在信道中無差錯(cuò)地傳輸信息的速率 C?；蛘哒f在信道中當(dāng)傳輸系統(tǒng)的信號噪聲比 S/N 下降時(shí)，可以 增大系統(tǒng)的傳輸帶寬 B 來保持信道容量C 不變，而 C 是系統(tǒng)無差錯(cuò)傳輸信息的速率。也就是說給于任意給定的信息傳輸速率 C，當(dāng)信號噪聲功率比 S/N 下降時(shí)，可以用增大系統(tǒng)的傳輸帶寬 B 來獲得較低的信息差錯(cuò)率。 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)正是利用這一原理，用高速度的擴(kuò)頻碼來擴(kuò)展待傳輸信息信號帶寬的手段，達(dá)到提高系統(tǒng)抗干擾能力的目的。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的傳輸帶寬比常規(guī)通信系統(tǒng)的傳輸帶寬大幾百倍甚至幾萬倍，所以在相同信息傳輸率和相 同信號功率的條件下，具有較強(qiáng)的抗干