【正文】 通信原理 課程設(shè)計(jì) 23 參考文獻(xiàn) [1]查光明，熊賢祚編著，擴(kuò)頻通信，西安電子科技大學(xué)出版社， 2021. [2]李建新，劉乃安，劉繼平，現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真 MATLAB 通信工具箱 [M].西安電子科技大學(xué)出版社， 2021. [3]龍光利、侯寶生、王戰(zhàn)備編著，通信原理，清華大學(xué)出版社， 2021. [4]張笑天、楊?yuàn)^強(qiáng)編著， MATLAB 基礎(chǔ)教程， 西安電子科技大學(xué)出版社， 2021. 通信原理 課程設(shè)計(jì) 24 附錄 附錄 A 仿真程序： echo on Lc=20。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們也從中學(xué)會(huì)了很多知識(shí)。我們建立與期望用戶獨(dú)立的用戶擴(kuò)頻信號(hào)，將其加到信道中，與期 望用戶信號(hào)一起送給接收端，接收端由于 PN 碼良好的自相關(guān)性和互相關(guān)性而抗其它擴(kuò)頻信號(hào)。 在 MATLAB 中，還有 是一個(gè)比較特別的工具箱 Simulink，它具有兩個(gè)顯著的功能： Simu（仿真）與 Link（鏈接），是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真的一個(gè)集成環(huán)境。 MATLAB 可以進(jìn)行 矩陣 運(yùn)算、繪制 函數(shù) 和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法 、創(chuàng)建用戶界面、連 接其他 編程語(yǔ)言 的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、 信號(hào)處理 與通訊、 圖像處理 、 信號(hào)檢測(cè) 、 金 融建模 設(shè)計(jì)與分析等 領(lǐng)域 。如果 ? 恰好落在頻內(nèi)，引起干擾輸出。理論上采用彼此互相關(guān)值為零的正交擴(kuò)頻碼序列組可避免多址干擾， 但實(shí)際系統(tǒng)中擴(kuò)頻很難實(shí)現(xiàn)完全正交， 有時(shí)甚至不可能達(dá)到正交。 在實(shí)際工程應(yīng)用中，擴(kuò)頻接收機(jī)的相關(guān)解擴(kuò)和解調(diào)器中的乘法器，達(dá)不到理想的線性要求，其非線性及碼元跟蹤誤差導(dǎo)致信噪比損失，且在輸入信噪比很低時(shí)存在門限效應(yīng)。并不是說(shuō)當(dāng)干擾信號(hào)的功率電平與有用信號(hào)的功率電平之比，等于系統(tǒng)的處理增益時(shí)，相關(guān)處理后還能實(shí)現(xiàn)通信功能。換句話說(shuō)，處理增益的物理意義表明采用擴(kuò)展頻譜技術(shù)后，該系統(tǒng)接收信號(hào)的信噪比在相關(guān)處理后與相 關(guān)處理前的數(shù)值差異。 直擴(kuò)系統(tǒng)一般采用相干解調(diào)解擴(kuò)，其調(diào)制方式多采用 BPSK、 DPSK、 QPSK、 MPSK信 源 擴(kuò)頻 調(diào)制 PN 碼 振蕩器 帶通 濾波器 基帶 濾波器 信息 解調(diào)器 相位 調(diào)制器 本地 振蕩器 PN 碼 產(chǎn)生器 同步 )(ta )(td )(ts C(t) 0f 帶寬 B=2R )(ts )(tP ttP 0cos)(2 ? 帶寬 rB?0 r(t) 接受端 發(fā)送端 通信原理 課程設(shè)計(jì) 15 等調(diào)制方式。 通信原理 課程設(shè)計(jì) 14 圖 2 直接序列擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)基本組成框圖 DS 擴(kuò)頻系統(tǒng)的特點(diǎn) 直擴(kuò)系統(tǒng) 射頻 帶寬很寬，小部分頻譜衰落不會(huì)使信號(hào)頻譜嚴(yán)重衰落。直擴(kuò)通信系統(tǒng)原理如圖 1 所示。在接收端，本地產(chǎn)生一個(gè)同步的擴(kuò)頻碼，與收碼序列逐位相乘再求規(guī)格化內(nèi)積，再與發(fā)送端信源碼進(jìn)行比較，一旦有錯(cuò)，誤碼計(jì)數(shù)器加一。 加性高斯白噪聲（ AWGN）從統(tǒng)計(jì)上而言是隨機(jī)無(wú)線噪聲，其特點(diǎn)是其通信信道上的信號(hào)分布在很寬的頻帶范圍內(nèi)。 混合擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng) 以上幾種基本的擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，單獨(dú)使用其中一種系統(tǒng)時(shí)有時(shí)難以滿足要求，將以上幾種擴(kuò)頻方法結(jié)合起來(lái)就構(gòu)成了混合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。與跳頻系統(tǒng)相似，跳時(shí)是使發(fā)射信號(hào)在時(shí)間軸上離散地跳變。同時(shí)還有利于組網(wǎng)、選呼、增加保密性及解決新用戶隨時(shí)入網(wǎng)的問(wèn)題。理論上講它可以在信噪比為負(fù)值，即信號(hào)被噪聲淹沒(méi)的情況下，將信號(hào)提取出來(lái)。由于擴(kuò)頻系統(tǒng)使用周期很長(zhǎng)的偽隨機(jī)友進(jìn)行擴(kuò)頻，經(jīng)調(diào)制后的數(shù)字信息類似于隨機(jī)噪聲，在接收端進(jìn)行解擴(kuò)時(shí)，只有采用與發(fā)送端同步的擴(kuò)頻碼才能正確恢復(fù)發(fā)送的信息。 另外，根據(jù)柯捷爾尼可夫關(guān)于信息差錯(cuò)傳輸概率的公式 [13]為： )/( 0NSfPow j ? 式中： jPow 為差錯(cuò)概率， E 為信號(hào)能量， N0為噪聲功率譜密度。 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的理論基礎(chǔ) 在傳統(tǒng)的無(wú)線電通信系統(tǒng)中，信號(hào)的格式的設(shè)計(jì)是：在保證通信質(zhì)量的前提下，為了在系統(tǒng)所能使用的射頻頻帶中能盡可能多地傳輸信息，所以要求信號(hào)的帶寬不 要過(guò)寬，一般信號(hào)帶寬與信息的帶寬是接近的，傳統(tǒng)的無(wú)線電通信系統(tǒng)就是采用這種窄帶信號(hào) (Sn)概念的系統(tǒng)，稱之為窄帶系統(tǒng)。美國(guó)已制通信原理 課程設(shè)計(jì) 6 定出了基于 CDMA 蜂窩技術(shù)的 IS95 標(biāo)準(zhǔn)， Samsung、 Motorola 等公司也已相繼推出了各自的 CDMA 移動(dòng)通信商用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)已開(kāi)通運(yùn)行，并取得了良好的效果。 擴(kuò)頻通信的基本概念 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)展概述 擴(kuò)頻通信 (spread spectrum munication)是近幾年內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一種通信技術(shù)。因此 CDMA 技術(shù)成為目前擴(kuò)頻技術(shù)中研究最多的對(duì)象。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。 指 導(dǎo) 教 師 陳莉 系 (教 研 室 ) 通 信 工 程 系 接受任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行日期 2021 年 3 月 4 日 學(xué)生簽名 通信原理 課程設(shè)計(jì) 1 摘要 本文研究的是 DS 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)抗多址干擾的性能及其 matlab 軟件的仿真。 （ 3） 在 MATLAB 環(huán)境下對(duì)直接擴(kuò)頻系統(tǒng)中的 多址干擾進(jìn)行分析仿真。隨著社會(huì)節(jié)奏的加快，產(chǎn)品的更新速度越來(lái)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(duì)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(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真，通過(guò)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。 提出改進(jìn)方法，并用程序?qū)嶋H仿真。 1990 年 1 月，國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì) (CCIR,現(xiàn)為 ITUR)在研究未來(lái)民用陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)的計(jì)劃報(bào)告中已明確地建議采用擴(kuò)頻通信技術(shù) [5]。展望未來(lái)，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng) (4G)的驅(qū)動(dòng)無(wú)疑會(huì)使擴(kuò)頻技術(shù)傳輸高速數(shù)據(jù)的能力得到更大的拓展。這種系統(tǒng)可以在信噪比很小的情況下，甚至在信號(hào)已被噪聲淹沒(méi)的情況下，仍可保持可靠的通信。保密性好是擴(kuò)頻通信最初在軍事通信中獲得應(yīng)用的主要原因。 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的優(yōu)越性 擴(kuò)頻通信的基本特點(diǎn)是傳輸信息所用的信號(hào)帶寬遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬，也因?yàn)槿绱?，擴(kuò)頻通信具有一些其它通信方式無(wú)法比擬的 優(yōu)越性： 擴(kuò)頻通信最為顯著的優(yōu)越性是其極強(qiáng)的抗干擾性。由于擴(kuò)頻通信中存在擴(kuò)頻碼序列的擴(kuò)頻調(diào)制，利用不同碼型的擴(kuò)頻碼序列之間優(yōu)越的自相關(guān)性和互相關(guān)性，對(duì)不同的用戶分配不同的碼型，使多個(gè)用戶公用一個(gè)寬頻帶，提高了系統(tǒng)的容量。 跳時(shí)擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 通信原理 課程設(shè)計(jì) 10 跳時(shí)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)（ Time Hopping Spread Spectrum Communication Systems，THSS）是時(shí)間跳變擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，主要用于時(shí)分多 址 (TDMA)通信中。 br/線性脈沖調(diào)頻是一種不需要用偽隨機(jī)碼序列調(diào)制的擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，由于線性脈沖調(diào)頻信號(hào)占用的頻帶寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信息帶寬，從而也可獲得較好的抗干擾性能。 但是帶限的白噪聲就不是這樣的自相關(guān)函數(shù)了，因?yàn)槠涔β首V密度是窗函數(shù)（線段），而不是一條直線。擴(kuò)頻序列通過(guò)終端機(jī)和信道后，輸出仍為擴(kuò)頻序列。而在接收端 , 用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò) , 將展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息。對(duì)于干擾和噪聲，由于與偽隨機(jī)碼不相關(guān)，接收機(jī)的相關(guān)解擴(kuò)相當(dāng)于又進(jìn)行了一次擴(kuò)頻，將干擾信號(hào)和噪聲的頻譜擴(kuò)展，降低了功率譜密度，這樣就大大降低了進(jìn)入信號(hào)通頻帶內(nèi)的干擾功率，使解調(diào)器的輸入信噪比提高，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。由于直擴(kuò)信號(hào)的頻譜密度很低，直擴(kuò)系統(tǒng)對(duì)其它系統(tǒng)的影響就很小。因此討論擴(kuò)頻系統(tǒng)抗干擾能力，就要分析它的處理增益。目前國(guó)外在工程上能實(shí)現(xiàn)的處理增益對(duì) DSSS 可以達(dá)到 70d B[9] 。亦即具有 35d B 處理增益的擴(kuò)頻系統(tǒng)，在考慮保證基帶數(shù)字解調(diào)器要求有 10d B 信噪比以及系統(tǒng)損耗為 3d B 的條件下，系統(tǒng)要正常工作的輸入信噪比應(yīng)為 22d B。 C D M A 系統(tǒng)中， 不同用戶使用不同地址碼序列， 這些序列間不完全正交就會(huì)出現(xiàn)多址干擾。 ? ?11110211||,0)()()(||,c o sc o s/||12)()()(TTTIPirPir??????????????????????????? 通信原理 課程設(shè)計(jì) 18 功率譜為相關(guān)函數(shù)的付氏變換，即： ?????? ? ?????? ?????121221221)()s i n (1)(4)e x p ()()(TTTITdjR r???????????? 式中： 102 ??? ?? ，當(dāng) 2??? 時(shí)達(dá)到最大值1m a x2 32)( ITRR ??? ??。它在 數(shù)學(xué) 類科技應(yīng)用軟件中在 數(shù)值計(jì)算 方面首屈一指。正是由于 MATLAB 的這些特點(diǎn)，使它獲得了對(duì)應(yīng)用學(xué)科（特別是邊緣學(xué)科和交叉學(xué)科）的極強(qiáng)適應(yīng)力，并很快成為應(yīng)用學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)、仿真、教學(xué)乃至科技文字處理不可缺少的基礎(chǔ)軟件，成為歐美高等院校、科研機(jī)構(gòu)教學(xué)與科研必備的基本工具。我們這里考慮簡(jiǎn)單的情況，只考慮一個(gè)用戶干擾的情況，說(shuō)明其具有抗多址干擾性能就行。 總結(jié)與體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì)是為期三周的的一個(gè)設(shè)計(jì)，它的課題是“ DS 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)抗多址干擾性能研究 ，他是集理論知識(shí)與軟件仿真 于一身的一次設(shè)計(jì)。感謝你們?cè)谶@次過(guò)程中的幫助，使我獲益匪淺。信噪比 Eb/N039。 sgma=1。 end。 %待傳輸?shù)钠谕脩舻臄U(kuò)頻信號(hào) trans_sig=sqrt(E_chip)*repeat_data.*pn_seq。 if (temp) pn_seq_ganrao(j)=1。 %進(jìn)行輸 出判決 decision_variable=sum(temp)。