【正文】 ............................................... 4 CDMA 的特點 ........................................................... 4 CDMA 通信技術的基本原理 .................................................. 5 CDMA 通信技術的基礎 ................................................... 5 CDMA 通信技術的基本原理 ............................................... 6 CDMA 的應用前景 ........................................................... 6 3. 擴頻 碼序列 ................................................................................................................................................................................ 7 碼序列的相關性 ........................................................... 7 M序列 .................................................................... 9 GoId 碼序列 .............................................................. 11 4．直接序列擴頻 通信 技術 ....................................................................................................................................................14 直接序列擴頻的概念及理論基礎 ............................................ 14 直接序列擴頻的概念 .................................................. 14 擴頻通信的理論基礎 .................................................. 14 擴頻增益和抗干擾容限 ................................................. 15 直接序列擴頻的基本原理 .................................................. 15 直擴系統(tǒng)的性能 ......................................................... 18 直擴系統(tǒng)的抗干擾性 .................................................. 18 直擴信號的抗截獲性 .................................................. 19 直擴碼分多址通信系統(tǒng) ................................................ 19 直擴系統(tǒng)的抗多徑干擾性能 ............................................ 20 中北大學分校學士學位論文 III 直擴測距定時系統(tǒng) .................................................... 20 擴 頻序列通信系統(tǒng)的同步原理 .............................................. 20 5. 直接序列擴頻通信系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 .................................................................................................................22 MATLAB 的基本操作 ....................................................... 22 Simulink 仿真技術 ....................................................... 23 Simulink 窗口環(huán)境 .................................................... 23 功能模塊的連接及設置 ................................................ 24 Simulink 對通信系統(tǒng)的仿真 ............................................ 27 MATLAB 源程序設計 ....................................................... 32 【參考文獻】 .................................................................................................................................................................................40 【致 謝】 ......................................................................................................................................................................................41 【附錄】 ............................................................................................................................................................................................42 英文文獻 .................................................................... 42 中文文獻 .................................................................... 46 中北大學分校學士學位論文 1 1. 引言 1． 1 直序擴頻系統(tǒng)的應用背景 : 直接序列擴頻 (DSSS— Direct Sequence Spread Spectrum)技術是當今人們所熟知的擴頻技術之一。 作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 針對頻通信廣泛的應用 ，本文用 MATLAB工具箱中的 SIMULINK 通信 仿真模塊和 MATLAB 函數(shù)對直接序列擴頻通信系統(tǒng) 進行了分析和仿真 ，使其更加形象和具體。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。這種技術使敵人很難探測到信號。 在發(fā)端輸入的數(shù)字信號信息，先由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，擴頻碼序列一般采用 PN 碼。 與一般通信系統(tǒng)比較，擴頻通信就是多了擴頻調(diào)制和解擴部分。發(fā)送者可用不同的擴頻編碼 ，分別向不同的接收者發(fā)送數(shù)據(jù)； 同樣，接收者用不同的擴頻編碼，就可以收到不同的發(fā)送者送來的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了多址通信 ， 提高了頻譜利用率。直擴系統(tǒng)隨著偽隨機碼字的加長，要求的同步精度也就高，因而同步時間就長。直擴碼分多址 ，由于具備通信容量大、能充分利用話音的統(tǒng)計特性、平滑的越區(qū)切換、通信容量的軟特性等優(yōu)點 被作為 未來移動通信中最具競爭力、 最有前景的 無線 多址接入技術 。它是 20 世紀 60 年代由美國高通公司（ QUALCOMM）開發(fā)的移動通信技術，最早用于軍事領域。 ．幾種常見的 CDMA 技術。實際要比模擬網(wǎng)大 10倍，比 GSM 要大 45 倍。 ：用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以不相同 CDMA 載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，網(wǎng)絡規(guī)劃靈活，擴展簡單。 2. 跳頻 （ FH） 擴頻 跳頻（ FH： Frequence Hopping），它是用一定的碼序列進行選擇的多頻率頻移鍵控。 中北大學分校學士學位論文 6 CDMA 通信技術的基本原理 點對點 CDMA 通信系統(tǒng)的組成如圖 22 所示 發(fā)送端將話音數(shù)據(jù)通過通過偽隨機碼進行擴頻，然后再進行高頻調(diào)制，送到天線發(fā)射出去 。近年來 ,小衛(wèi)星技術的發(fā)展為實現(xiàn)全球移動通信和個人通信提供了條件 , CDMA 引入衛(wèi)星移動通信中 ,使衛(wèi)星移動通信產(chǎn)生質(zhì)的飛躍 ,并在全球移動通信和個人通信中占有決定性的地位 。因為噪聲具有完全的隨機性，也可以說具有近似于噪聲的性能。隨機信號的自相關函數(shù)的定義為下列積分： ? ? ? ? ? ?/2 /2 0 , 01l im 0Ta TT f f t d tT ?? ? ? ? ???? ??? ? ? ? ??? 當常 數(shù) ， （ 31） 式中 f(t)為信號的時間函數(shù)， ? 為時間延遲。因而在以 t 為橫座標的圖上 ??at? 應為在原點的一段垂直線。 PN 碼就是一種具有近似隨機噪聲這種理想二值自相關特性的碼序列。 當碼長取得很大時，它就越近似于圖 31(b)中所示的理想的隨機噪聲的自相關特性。兩個信號的互相關函數(shù)為 0，則稱之為是正交的。 現(xiàn)在來看看如何由多級移位寄存器經(jīng)線性反饋產(chǎn)生周期性的 m序列 。如移位寄存器各級的初始狀態(tài)為 111 時，輸出序列為 1110010?，F(xiàn)在已經(jīng)得到 3 100 級 m序列發(fā)生器的連接圖和所產(chǎn)生的 m序列的結(jié)構。 在 m 序列中一個周期內(nèi) “1” 的數(shù)目比 “0” 的數(shù)目多 l 位。 m 序列發(fā)生器中移位寄存器的各種狀態(tài)，除全 0 狀態(tài)外，其他狀態(tài)只在 m 序列中出現(xiàn)一次 。這種序列有較優(yōu)良的自相關和互相關特性，構造簡單，產(chǎn)生的序列數(shù)多， 因而獲得了廣泛的應用。因此， Gold 序列數(shù)比m序列數(shù)多得多。 采用 Gold 碼族作為地址碼，其地址數(shù) 大大超過了用 m 序列做地址碼的數(shù)量，所以 Gold碼序列在多址技術中，特別是在碼序列長度較短的情況下，得到了廣泛的應用。換句話說，當信號的傳輸速率 C一定時，信號帶寬 B 和信噪比 S/N 是可以互換的，即增加信號帶寬可以降低對信噪比的要求，當帶寬增加到一定程度，允許信噪比進一步降低，有用信號功率接近噪聲功率甚至淹沒在噪聲之下也是可能的。理論分析表明，各種擴頻系統(tǒng)的抗干擾性能與信息頻譜擴展后的擴頻信號帶寬比例有關。而接收端，用相同的擴頻碼序列進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始信息。顯然，包含信碼的 c（ t）其碼元寬度已變成了 pT ，即已進行了頻譜擴展。 ??1st 通過發(fā)射機中推動級、功放和輸出電路加至天線發(fā)射出去。這里不考慮信道衰減問題，因為對 PSK 調(diào)制信號而言，重要的是相位問題，這里的假定對分析工作原理是不受影響的。因此相關器的輸出的中頻相位如圖 42 中的（ 8）所示。 這里的寬帶干擾是泛指的與擴頻信號不相關的，在 CDMA 通信網(wǎng)中，其它用戶的信號就是一種寬帶干擾。 理論分析表明，信號的檢測概率與信號能量與噪聲功率譜密度之比成正比，與信號的頻帶寬度成反比。應用直擴系統(tǒng)就很容易組成這樣一個多址通信系統(tǒng) (網(wǎng) )。 一般多采用有二值或三值相關特性的碼作為地址碼。隨著用戶數(shù)的增加，通信質(zhì)量逐漸變壞。 因此，直擴系統(tǒng)是一種有效的抗多徑干擾的通信系統(tǒng)。 擴 頻序列通信系統(tǒng)的同步原理 任何數(shù)字通信系統(tǒng)都是離散信號的傳輸，要求收發(fā)兩端信號在頻率上相同和相位上一致，才能正確地解調(diào)出信息。常見的載頻提取和跟蹤的方法都可采用，例如用跟蹤鎖相環(huán)來實現(xiàn)載頻同步。同步過程一般說來包含兩個階段： 1. 接收機在一開始并不知道對方是否發(fā)送了信號，因此，需要有一個搜捕過程，即在一定的頻率和時間范圍內(nèi)搜索和捕獲用信號。一旦捕獲到有用信號后，則起動跟蹤器件，由其調(diào)整壓控鐘源，使本地 PN碼發(fā)生器與外來信號保持同步 接收信號 圖 45 同步系統(tǒng)搜捕和跟蹤原理圖 輸出出 寬帶濾波器 碼跟蹤器 PN碼發(fā)生器 壓控鐘源 搜捕器件 解調(diào)器 中北大學分校學士學位論文 22 5. 直接序列擴頻通信系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 矩陣實驗室（ MATLAB:Matrix Laboratory）是一種以矩陣運算為基礎的交互式的程序語