【正文】 MATLAB 的基本操作 在桌面上雙擊 的“啟動”圖標(biāo) 后將啟動 MATLAB。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。仿真的結(jié)果還可以存放到 MATLAB 的工作空間里做事后處理。 連接時，應(yīng)注意下列幾點： 1） 從功能模塊輸出端連接到另一功能模塊的輸入端，也可從一個功能模塊輸入端反向連接到另一個功能模塊的輸出端； 2） 一個輸出端連接多個輸入端時，可采用從 — 個功能模塊輸入端連接到另一個功能模塊輸出端的方法，或直接與該功能模塊輸出端的引出線連接。采用 SCOPE 模塊和其他的畫圖模塊，在仿真進行的同時，就可觀看到仿真結(jié)果。在 SIMULINK 環(huán)境中，利用鼠標(biāo)就可以在模型窗口中直觀地 “畫 ”出系統(tǒng)模型，然后直接進行仿真。而在用MATLAB 函數(shù)的仿真中，函數(shù)按照數(shù)據(jù)流的順序依次執(zhí)行，意味著所處理的數(shù)據(jù)，首先要經(jīng)過一個運算階段，然后再激活下一個階段，這種仿真被稱為數(shù)據(jù)流仿真。 目前 MATLAB 已經(jīng)成為國際上最流行的軟件之一，除了可提供傳統(tǒng)的交互式的編程方法之外，還能提供豐富可靠的矩陣運算、圖形繪制、數(shù)據(jù)處理、圖像處理和方便的 Windows 編程工具等。 2. 一旦完成這一階段后，則進入跟蹤過程，即繼續(xù)保持同步，不因外界影響而失去同步。 23 一般說來，在發(fā)射機和接收機中采用精確的頻率源，可以去掉大部分頻率和相位的不確定性。一個相干擴頻數(shù)字通信系統(tǒng)，接收端與發(fā)送端必須實現(xiàn)信息碼元同步、 PN 碼碼元 和序列同步和射頻載頻同步。電磁波在空間是以固定的光速傳播的。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。 Gold 碼就可以作為地址碼來用，它既有較優(yōu)良的相關(guān)特性，也有足夠的數(shù)量可供選。首先，利用直擴信號中 PN 碼的相關(guān)特性來區(qū)分不同的用戶，每個用戶只能收到其他用戶按其地址碼發(fā)來的信號，此時自相關(guān)特性出現(xiàn)峰值，可以判別出是有用信號。因此，它具有很強的抗截獲性。由于解擴后必然連接窄帶濾波器，保證信號能順利通過，對信號頻帶之外的各種干擾起到很大的抑制作用，從而提高了輸出的信噪比。濾除不相關(guān)的各種干擾，經(jīng)解調(diào)恢復(fù)出原始信息。接收機中的本振信號頻率與載波相差為一個固定的中頻。但圖 42 中（ 4）示出的載波波形 cT =寬度為 pT ，這是為了便于看清楚一些，否則要在一個 pT期間內(nèi)畫幾十個甚至幾百個正弦波。 經(jīng)過擴頻，還要載頻調(diào)制，以便信號在信道上有效的傳輸。加入擴頻解調(diào)器，圖中為模 2 加法器，擴頻碼為一個偽隨機碼（ PN 碼），記作 p（ t）。除此之外，擴頻系統(tǒng)的其他一些性能也大都與 PG有關(guān)。 柯捷爾尼可夫在其潛在抗干擾性理論中得到如下關(guān)于信息傳輸差錯概率的公式 0ef Ep n??? ???? （ 42） 此公式指出，差錯概率 Pe 是信號能量 E與噪聲功率譜密度 on 之比的函數(shù)。而在 接 收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。 互相關(guān) 31 位自相關(guān) 圖 33 自相關(guān)和 互相關(guān)函數(shù) 曲線 （ b） 兩個 5級 m序列優(yōu)選對構(gòu)成的 Gold碼發(fā)生器 1 2 3 4 5 5 4 3 2 1 圖 34 Gold碼發(fā)生器的的原理結(jié)構(gòu)圖 鐘源 碼發(fā)生器 1 （ a） Gold 碼發(fā)生器的的原理結(jié)構(gòu)圖 碼 3（碼 1? 碼 2 ） 碼發(fā)生器 2 13 圖 3－ 4(b)中為兩個 5 級 m 序列優(yōu)選對構(gòu)成的 Gold 碼發(fā)生器。它們的互相關(guān)函數(shù)如圖 33(實線 )，由小于某一極大值的旁瓣構(gòu)成。 m序列發(fā)生器中，并不是任何抽頭組合都能產(chǎn)生 m 序列。 在 15 位碼中有 8個 “l(fā)” 和 7 個 “0” 。同理我 們 不難得到3 6 12 25 51 l023? 位的 m 序列。在時鐘脈沖的驅(qū)動下，輸出序列作周期性的重復(fù)。 圖中 Dl、 D D3 為三級移位寄存器，為模二加法器。 m 序列 m 序列是最長線性移位寄存器序列的簡稱。由于這種碼序列具有周期性，又容易產(chǎn) 生，它就是下面即將介紹的 m序列，成為直擴系統(tǒng)中常用的擴頻碼序列。如果用＋ 1，－ 1脈沖分別表示 “l(fā)” 和 “0” ，則在圖 31 (c)中示出其波形和它相對延遲 ? 個時片的波形。這是一種理想的二值自相關(guān)特性。 因此， ??a??的大小可用來表征 f(t)與自身延遲后的 ? ?ft?? 的相關(guān)性，故稱為自相關(guān)函數(shù)。我們只能產(chǎn)生一種周期性的脈沖信號來近似隨機噪聲的性能，故稱為偽隨機碼或 PN 碼。 因此 采用目前技術(shù)成熟、性能優(yōu)越的 CDMA 系統(tǒng) 使得通信標(biāo)準(zhǔn)， 易于向第三代系統(tǒng)過渡 。 在發(fā)送端將待傳的的話音，通過 A/D 轉(zhuǎn)換，將模擬話音成二進制數(shù)據(jù)信息，通過高速率的偽隨機擴頻調(diào)制，從原理上講，兩者相乘，擴展到一個很寬的頻帶，因而在在信道中傳輸信號的帶寬遠遠大于原始信號本身帶寬。 3. 跳時（ TH） 跳時（ TH： Time Hopping）是使發(fā)射信號在時間軸上跳變。 ： CDMA 的擴頻技術(shù)和頻率復(fù)用技術(shù)，充分利用信道容量，提高了網(wǎng)絡(luò)接通率。 CDMA 是一個自擾系統(tǒng)， 所有移動用戶都占用同一個帶寬和頻率，傳輸信號之間就會有干擾。由高通公司創(chuàng)立，具有大容量、小蜂窩半徑、運用寬波技術(shù)和特殊密碼主題的特點， 1993 年被電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會采用。 CDMA 系統(tǒng)是以擴頻調(diào)制技術(shù)和碼分 多址接入技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)字蜂窩移動通信 系統(tǒng)。 發(fā)展到現(xiàn)在，擴頻技術(shù)理論和技術(shù)都已趨于完善，主要應(yīng)從系統(tǒng)的角度考慮總體性能，且與其它新技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。在容許無線設(shè)備公開使用的電磁環(huán)境里，它對其他傳統(tǒng)微波設(shè)備造成最小的干擾，同時對附近其他設(shè)備有更高的抗擾性。 4） 抗多徑干擾 無線通信中抗多徑 （發(fā)射的信號經(jīng)多條不同路徑傳播） 干擾一直是難以解決的問題，利用擴頻編碼之間的相關(guān)特性，在接收端可以用相關(guān)技術(shù)從多徑信號中提取分離出最強的有用信號，也可把多個路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強，從而達到有效的抗多徑干擾。因信號接收需要擴頻編碼進行相關(guān)解擴處理才能得到，所以即使以同類型信號進行干擾，在不知道信號的擴頻碼的情況下，由于不同擴頻編碼之間的不 同的相關(guān)性，干擾也不起作用。 調(diào)制多采用 BPSK、 DPSK、 MPSK 等調(diào)制方式。有關(guān)擴頻通信技術(shù)的觀點是在 1941 年由好萊塢女演員 Hedy Lamarr 和鋼琴 家 Gee Antheil 提出的。 I 【摘要】 直接序列擴頻通信系統(tǒng) （ DSCDMA） 因其抗干擾性強、 隱蔽性好、易于實現(xiàn)碼分多址（ CDMA）、抗多徑干擾、直擴通信速率高等眾多優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域中 。即便探測到信號，如果不知道正確的編碼，也不可能將噪聲信號重新匯編成原始的信號。展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。 1． 2 直序擴頻系統(tǒng)的特 點 : ： 1） 抗干擾性強 抗干擾是擴頻通信主要特性之一，比如信號擴頻寬度為 100 倍，窄帶干擾基本上不起作用，而寬帶干擾的強度降低了 100 倍，如要保持原干擾強度，則需加大 100 倍總功率，這實質(zhì)上是難以實現(xiàn)的。另外，擴頻碼分多址還易于解決隨時增加新用戶的問題。 直擴系統(tǒng)的發(fā)展 由于它的抗噪聲的特性，直接序列擴頻技術(shù)非常適合商業(yè)應(yīng)用。 無線擴頻通信作為另一種有效的補充通信手段 ,已在金融系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。與使用時分多路 的 GSM 技術(shù)不同， CDMA 并不給每一個通話者分配一個確定的頻率，而是讓每一個通信都使用全部的頻率，使大量用戶能夠共享同一個無線頻率。 1. N－ CDMA：窄帶碼分多址系統(tǒng)，在美國又稱為 IS－ 95。 f Ci 碼 t 圖 21 CDMA的示意圖 5 2. 系統(tǒng)容量配置靈活：這是由 CDMA 的原理決定的。 音 質(zhì)量好： CDMA 系統(tǒng)話音質(zhì)量很高，其通話質(zhì)量已經(jīng)接近了固定電話的效果。也就是說，用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調(diào)制，使載波頻率不斷地跳變。接收 端經(jīng)過解調(diào)、解擴恢復(fù)出話音數(shù)據(jù)。 在向第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)的演進中，靠目前的 GSM和模擬系統(tǒng)已遠不能滿足要求， 第三代 CDMA2021的開發(fā)策略是對以 IS95標(biāo)準(zhǔn)為藍本的 CDMA系統(tǒng)的平滑升級， CDMA2021 1X在商用化進程方面處于領(lǐng)先階段， CDMA2021 1X 技術(shù)使得運營商可以靈活地引入 多種先進數(shù)據(jù)服務(wù)來滿足逐漸增長的市場需求，而且運營商可以在當(dāng)前的 頻帶內(nèi)就享用 3G的能力。但是，真正的隨機信號和噪聲是不能重復(fù)再現(xiàn)和產(chǎn)生的。 上式的物理概念是 f(t)與其相對延遲的 ? 的 ? ?ft?? 來比較 : 如二者不完全重疊，即 0?? ，則乘積的積分 ??a??為 0； 如二者完全重疊，即 0?? ；則相乘積分后 ??a??為一常數(shù)。在其他 t 時，其值為 0。例如二元碼序列1110l00 為碼長為 7位的 PN 碼。自然這種碼序列就被稱為偽隨機碼或偽噪聲碼。通常希望兩個信號的互相關(guān)值越小越好，則它們越容易被區(qū)分，且相互之間的干擾也小。 圖 32 (a)為一最簡單的三級移位寄存器構(gòu)成的 m 序列發(fā)生器。在輸出周期為 32 － 1＝ 7 的碼序列后， D D D3 又回到 111 狀態(tài)。 例如 4級移位寄存器產(chǎn)生的 15 位的 m序列之一為 111101011001000。例如上述 7 位碼中有 4 個“1” 和 3個 “0” 。 如 7 位 m序列中順序出現(xiàn)的狀態(tài)為 111， 110， 101， 010， 100， 00l 和 011，然后再回到初始狀態(tài) 111。 如有兩個 m序列，它們的互相關(guān)函數(shù)的絕對值有界，且滿足以下條件： ? ? ? ?12122 1 ,21nnnRn???? ??? ?? ??為 奇 數(shù)， 為 偶 數(shù) 不 是 4 的 倍 數(shù) （ 37） 我們稱這一對 m 序列為優(yōu)選對。 例如 n=5， m序列只有 6 個，而 Gold 序列數(shù)為 52 1 33?? 。 14 4． 直接序列擴頻 通信 技術(shù) 直接序列擴頻的概念及理論基礎(chǔ) 直接序列擴頻的概念 所謂直接序列 (DS： Direct Sequence)擴頻，就是直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發(fā)送 端去擴展信號的頻譜。擴頻通信就是用寬帶傳輸技術(shù)來換取信噪比上的好處 。一般把擴頻信號帶寬 W與信息帶寬 △F 之比稱為處理增益PG ， 即 P WG F? (47) 它 表明了擴頻系統(tǒng)信噪比改善的程度。圖 41示出了直擴通信系統(tǒng)的原理方框圖 16 大地的 淡淡的 1 就不 個 飯 的 淡 淡 的his圖 41 直擴通信系統(tǒng)的組成框圖 信息 信碼 m(t) QPSK 調(diào)制 載波 PN 碼 擴頻解調(diào) 本地 PN 碼 QPSK 解調(diào) 本地載波 串并 變換 映射 擴頻 偽碼發(fā)生器 載波發(fā)生器 I Q 濾波 IPN QPN ? ?sin? ? ?cos? 輸入 圖表 擴頻通信系統(tǒng)的發(fā)射機框圖 17 圖表 擴頻通信系統(tǒng)的發(fā)射機框圖 圖表 擴頻通信系統(tǒng)的發(fā)射機框圖 18 在發(fā)送端輸入信息碼元 m（ t），它是二進制數(shù)據(jù)，圖中為 0、 1 兩個碼元，其碼 元寬度為 bT 。其擴展處理增 益也可用下式表示 0 0 0? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0 0 0? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 3） ? ? ? ? ? ?c t m t p t?? 000000 ?????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? （ 4）載波 0 0 0 0 0 0? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 （ 1）信碼 m（ t） （ 2）偽碼 p（ t） （ 5） QPSK 已調(diào)波 ??1st （ 7） ??2st相位 （ 6） ??1st相位 （ 9）解 調(diào)輸出 （ 8）中頻調(diào)相 圖 42 直擴通信系統(tǒng)的主要相位或波形 19 1 0 l gbppTG T? （ 4— 10） 在 bT