【正文】 DS 擴(kuò)頻系統(tǒng)抗多址干擾性能研究 DS 擴(kuò)頻系統(tǒng)抗多址干擾性能的基本原理 隨著社會和通信技術(shù)的發(fā)展， 人們不再滿足第一代、 第二代移動通信系統(tǒng)所提供的業(yè)務(wù)和質(zhì)量， 希望能夠在任何時間、 任何地點(diǎn)、 以任何方式在任何個人之間進(jìn)行任何信息的通信， 第三代移動通信系統(tǒng) ( 簡稱 3 G ) 應(yīng)運(yùn)而生。若沒有以上參數(shù)，可按 ]lg [10)( 碼長PNG dBP ? 來估算。 直擴(kuò)和跳頻系統(tǒng)都有很強(qiáng)的保密性能。 信噪比計(jì)算是數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 221 0 l o g 1 0 l o g 1 0 l o g)s s sn n s rES N R E ??? ? ?? ?? ? ? (6) 其中 sE 為信碼發(fā)射功率， nE 為噪聲功率， s? 為信源碼， r? 為信宿碼，計(jì)算結(jié)果單位為 dB。而對于其他任意的 ，它都為零。它是用二進(jìn)制偽隨機(jī)碼序列去離散地控制射頻載波振蕩器的輸出頻率，使發(fā)射信號的頻率隨偽隨機(jī)碼的變化而跳變。 具有多址功能，易于實(shí)現(xiàn)碼分多址 由于擴(kuò)頻通信中存在擴(kuò)頻碼序列的擴(kuò)頻調(diào)制，可充分利用各種不同碼型擴(kuò)頻序列之間優(yōu)良的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，在接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，則在分配給不同用戶不用碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號，這樣在同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。設(shè) Bs 表示傳輸信號時所占有的帶寬 (信號帶寬 )， B0 表示原始信號 (信息帶寬 )，則可以把通信系統(tǒng)按 Bs/B0 的比值分為三類 [5]： 通信原理 課程設(shè)計(jì) 7 ?????????擴(kuò)頻通信寬帶通信窄帶通信 100 10050 21B0Bs 由于擴(kuò)頻技術(shù)在傳輸擴(kuò)頻信號時，并不增加發(fā)射信號的平均功率，僅是將要傳 輸?shù)男盘柕念l帶擴(kuò)展后，再進(jìn)行傳輸?shù)?。擴(kuò)頻技術(shù)在軍事應(yīng)用上的最成功的范例可以以美國和俄國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) (GPS 和 GLONASS)以及美軍的聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)分布系統(tǒng) (JTIDS)為代表； GPS 和 GLONASS 在民用上也都得到了廣泛的應(yīng)用，這些系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)就是擴(kuò)頻技術(shù)。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)，在移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用則成為擴(kuò)頻技術(shù)的主流。主要任務(wù)如下： （ 1）分析直接擴(kuò)頻系統(tǒng)。 本課題正是基于以上現(xiàn)狀提出的。美國在 20 世紀(jì) 50 年代中期，就開始了對擴(kuò)頻通信的研究，當(dāng)時主要側(cè)重在空間探測、衛(wèi)星偵察和軍用通信等方面。根據(jù)無線傳輸信道容量的理論公式 [5]： )N/P1W lo gC 2 ?? （ 式中： C 是信道可能傳輸?shù)淖畲笮畔⑺俾?，即信道容量?W 為信道帶寬； N 為白噪聲的平均功率； P 是信號的平均功率。此外，由于擴(kuò)頻信號的頻譜被擴(kuò)展到很寬的頻帶內(nèi)，其功率譜密度也隨之降低（可明顯低于環(huán)境噪聲和干擾電平），難以檢測，所以信號具有隱蔽性。除通信以外，擴(kuò)頻系統(tǒng)還可用于定時、定位及測距，應(yīng)用在導(dǎo)航、雷達(dá)等系統(tǒng)中。它們比單一的直接序列、跳頻、跳時體制有更優(yōu)良的性能。 信噪比 測量通信系統(tǒng)的性能時，常常要使用噪聲發(fā)生器，由它給出具有所要求的統(tǒng)計(jì)特性和頻率特性的噪聲，并且可以隨意控制其強(qiáng)度，以便得到不同信噪比條件下的系統(tǒng)性能。而直擴(kuò)系統(tǒng)可以利用這些干擾能量提高系統(tǒng)的性能。用數(shù)學(xué)表示式表示為： bCbRFP RRBBG ?? 工程上可按下面式子計(jì)算，對于 DS（直擴(kuò)）系統(tǒng)： dBRBG RFdBP ]/lg [10)( ? R為信號數(shù)據(jù)的速率； RFB 為信號的射頻帶寬 Hz。當(dāng)實(shí)際的輸出 S/N 值比理論值下降 1d B 時，所對應(yīng)的干擾信號與有用信號比值稱為干擾門限。不難求出，此時的處理增益： rRBRTBISTIBSS N RS N RGmmmioP434343)/(34/)()(11??????????? 可見系統(tǒng)對擴(kuò)頻干擾的抑制同樣有效。 Simulink 提供了友好的圖形用戶界面（ GUI），模型由模塊組成的框圖來表示，用戶建模通過簡單的單擊和拖動鼠標(biāo)的動作就能完成。 0 5 10 15103102101信噪比 E b / N 0誤碼率PbDS 擴(kuò)頻系統(tǒng)抗多址干擾的誤碼率曲線通信原理 課程設(shè)計(jì) 22 總體來看，本次設(shè)計(jì)基本上成功的。誤碼率 Pb39。 %生成期望用戶的 PN 碼 for j=1:Lc temp=rand。 end。 end。 for j=1:Lc repeat_data_ganrao(j)=data1。 %生成期望用戶數(shù)據(jù)信息 for i=1:N temp=rand。 %繪制仿真結(jié)果曲線，誤碼率用對數(shù)表示 semilogy(SNRindB,smld_err_prb)。當(dāng)信噪比大于 8dB 后，系統(tǒng)就可達(dá)到要求，在 S/N 大約為 12dB 時誤碼率就可為 0。 MATLAB 具有 3 大特點(diǎn)： 功能強(qiáng)大，包括數(shù)值計(jì)算和符號計(jì)算，計(jì)算結(jié)果和編程可視化，數(shù)學(xué)和文字統(tǒng)一處理，離線和在線皆可計(jì)算； 面友好，語言自然。這部分我們對此進(jìn)行討論，我們只討論簡單的情況，即只有一個干擾用戶的情況。因此干擾容限定義為 [9]:在滿足所需要的輸出信噪比或誤碼率不考慮系統(tǒng)的內(nèi)部噪聲的條件下，接收機(jī)允許輸入干擾信號超過有用電平的值。 DS 系統(tǒng)的處理增益與干擾容限 通常在衡量擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)抗干擾能力優(yōu)劣時，我們引入 “處理增益 ” PG ，（ Processing Gain）的概念來描述，其定義為接收機(jī)解擴(kuò)器輸出信噪功率比與接收機(jī)的輸入信噪比之比。與一般通信系統(tǒng)比較 , 擴(kuò)頻通信就是多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。在實(shí)際測量數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率時，一般測量結(jié)果與信源送出信號的統(tǒng)計(jì)特性有關(guān)。由于采用了窄得很多的時隙去發(fā)送信號，相對說來，信號的頻譜也就展寬了。從民用通信方面來說，由于擴(kuò)頻信號的隱蔽性好，它對目前使用的各中窄帶通信系統(tǒng)干擾很小。另外，由于在接收端采用了擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行相關(guān)檢測，即使采用同類型信號進(jìn)行干擾，如果不能檢測出有用信號的碼序列，干擾也起不了太大的作用。在本世紀(jì)，擴(kuò)頻技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。 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。 spread spectrum munication system is divided into direct sequence spread spectrum system, frequency hopping spread spectrum munication system, time hopping spread spectrum munication system, the linear pulse frequency modulation system, hybrid spread spectrum munication systems。 【關(guān)鍵詞】 擴(kuò)頻通信 多址干擾 信噪比 誤碼率 通信原理 課程設(shè)計(jì) 2 ABSTRACT This study is the simulation of DS spread spectrum munication system of antiinterference performance and MATLAB software. In this paper, mainly expounds the spread spectrum munication technology has strong antiinterference ability, low error rate, stable and reliable munication, good secrecy, has multiple functions, easy to realize CDMA etc.。 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)； 通信原理 課程設(shè)計(jì) 5 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。面對全世界范圍內(nèi)對移動通信日益增加的要求， CDMA 將是 無線通信中最主要的多址介入手段。下面對其獨(dú)特的特點(diǎn)進(jìn)行簡要介紹： 抗干擾性能強(qiáng) 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)展的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾性能越強(qiáng)，擴(kuò)頻通信對單頻及多頻載波信號的干擾，其他偽隨機(jī)調(diào)制信號的干擾以及脈沖正弦信號的干擾，都有抑制干擾提高輸出的信噪比的作用，特別是對擴(kuò)敵方人為干擾方面，效果更為突出。由于擴(kuò)頻信號的頻帶較寬，所以信號的功率譜密度很低，敵方不容易發(fā)現(xiàn)信號的存在，在戰(zhàn)爭中，擴(kuò)頻信號的被截獲率很低，可以進(jìn)行隱蔽通信。因此，可以把跳時理解為：用一偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行選擇的多時隙的時移鍵控。 誤碼率 在數(shù)字通信中，誤碼率是一項(xiàng)主要的性能指標(biāo)。由此可見 , 直擴(kuò)通信系統(tǒng)要進(jìn)行三次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào) , 分別為信息調(diào)制、擴(kuò)頻調(diào)制和射頻調(diào)制 , 以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。 DS 擴(kuò)頻系統(tǒng)抗干擾性能 提起擴(kuò)頻就不能不說干擾，因?yàn)閿U(kuò)頻的優(yōu)點(diǎn)之一就是抗干擾能力強(qiáng)，但也不是所有的干擾它都有很強(qiáng)的抵抗能力，它主要對白色高斯干擾、單頻正弦干擾、窄帶干擾、多徑干擾、多址干擾等各種干擾具有較強(qiáng)的抵抗能力，本文對 DS 擴(kuò)頻系統(tǒng)抗多址干擾進(jìn)行研究。 干擾容限（ Jamming Margin）考慮了一個可用系統(tǒng)輸出信噪比的要求，而且顧及了系統(tǒng)內(nèi)部信噪比損耗（包括：射頻濾波器的損耗，相關(guān)處理器的混頻損耗，放大器的信噪比損耗等）。但與此同時由于多個用戶是在一個頻率下進(jìn)行通信的所以存在多址干擾的問題?？梢灾苯诱{(diào)用 ,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù) 庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB 愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。 均勻 RNG 重復(fù) Lc次 ??CLi1 檢測器 PN碼 比較 差錯計(jì)數(shù)器 WGN 干擾 均勻 RNG 重復(fù) Lc次 干擾