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正文內(nèi)容

直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真畢業(yè)論(編輯修改稿)

2025-07-11 06:22 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 噪聲功率譜密度 on之比的函數(shù)。設(shè)信息持續(xù)時(shí)間為 T,或數(shù)字信息的碼元寬度為 T,則信息的帶寬 Bm 為 Bm=1/T (43) 信號功率 S S=1/T (44) 已調(diào)信號的寬度為 B,則噪聲功率為 0N nB? ( 45) 將式( 43) ~( 45)代入式( 42),可得 e mST S BP f B fN N B????? ? ? ??????? ?? ( 46) 差錯(cuò)概率 Pe是輸入信號與噪聲功率之 比( S/N)和信號帶寬與信息帶寬之比( B/Bm)二者乘積的函數(shù)。它指出了用增加帶寬的方法可以換取信噪比上的好處 [9]。 綜上所述:將信息帶寬擴(kuò)展 100 倍,甚至用 1000 倍以上的帶寬信號來傳輸信息,為了提高通信的抗干擾能力, 在強(qiáng)干擾的情況下保證通信安全 。這就是擴(kuò)頻通信的基本理論依據(jù)。 4. 2 直接序列擴(kuò)頻的基本原理 所謂直接序列擴(kuò)頻( DS),就是直接用具有高速率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)送端去擴(kuò)展信號的頻譜。而接收端,用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò),把展寬的擴(kuò)頻信號還原成原始信息。圖 4 表 示了直擴(kuò)通信系統(tǒng)的原理方框圖 圖 4 直擴(kuò)通信系統(tǒng)的組成框圖 在發(fā)送端輸入信息碼元 m( t),它是二進(jìn)制數(shù)據(jù),圖中為 0、 1 兩個(gè)碼元,其碼元寬度為 bT。加入擴(kuò)頻解調(diào)器,圖中為模 2 加法器,擴(kuò)頻碼為一個(gè)偽隨機(jī)碼( PN 碼),記作 p( t)。偽碼的波形如圖 5 中的第( 2)個(gè)波形,其碼元寬度為 pT,且取 bT=16 pT。通常在 DS 系統(tǒng)中,偽碼的速率直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真 學(xué)號: 070211034 第 8 頁 共 18 頁 pR遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信碼速率 mR,即 ?? ?? ??ct mt pt??pRR,也就是說,偽碼的寬度pT遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信碼的寬度bT,即 pTbT,這樣才能展寬頻譜。模 2 加法器的運(yùn)算規(guī)則可用下式表示 ?? ?? ??ct mt pt ( 47) 當(dāng) m( t)與 p( t)符號相同時(shí), c( t)為 0;而當(dāng) m( t)與 p( t)不同時(shí),則為 1。 c( t)的波形如圖 5 所示中的第( 3)個(gè)波形。由圖可見,當(dāng)信碼 m( t)為 0 時(shí), c( t)與 p( t)相同;而當(dāng)信碼 m( t)為 1 時(shí),則 c( t)為 p( t)取反既是。顯然,包含信碼的 c( t)其碼元寬度已變成了pT,即已進(jìn)行了頻譜擴(kuò)展。其擴(kuò)展處理增益也可用下式表示 1 0 lg bp pTG T? ( 48) 在 bT一定的情況下,若偽碼速率越高,即偽碼寬度(碼片寬度) pT越窄,則擴(kuò)頻處理增益越大。 經(jīng)過擴(kuò)頻,還要載頻調(diào)制,以便信號在信道上有效的傳輸。圖中采用二相 相移鍵控方式。調(diào)相器可由環(huán)行調(diào)制器完成,即將 c( t)與載頻 1cosAt?相乘,輸出為? ?1st。即 ?? ??11coss ct A t?? ( 49) 式中, C(t)=1 當(dāng)二進(jìn)制序列為 0 碼 C(t)=+1 當(dāng)二進(jìn)制序列為 1 碼 ( 410) 因此,經(jīng)過擴(kuò)頻和相位調(diào)制后的信號??1st為 ?? ??1111coscoscosAts t Ac t tAt??????????? ???????? ( 411) 由上面討論可知,經(jīng)過擴(kuò)頻調(diào)制信號 c( t)可看作只取 ?1 的二進(jìn)制波形,然后對載頻進(jìn)行調(diào)制,這里是采用調(diào)相( BPSK)。所謂調(diào)制,就是指相乘過程,可采用相乘器,環(huán)行調(diào)制器(或平衡調(diào)制器),最后得到的是抑制載波雙邊帶振幅 調(diào)制信號。這里假定平衡調(diào)制器是理想對稱,碼序列取 + ?1 的概率相同,即調(diào)制信號無直流分量,這樣平衡調(diào)制器輸出的已調(diào)波中,無載波分量。 ? ?st通過發(fā)射機(jī)中推動(dòng)級、功放和輸出電路加至天線發(fā)射出去。 通常載波頻率較高,或者說載波周期 cT較小,它遠(yuǎn)小于偽碼的周期 pT,即滿足 cTpT。但圖5 中( 4)示出的載波波形 cT=寬度為 p,這是為了便于看清楚一些,否則要在一個(gè) p期間內(nèi)畫幾十個(gè)甚至幾百個(gè)正弦波。對于 PSK 來說,主要是看清楚已調(diào)波與調(diào)制信號之間的相位關(guān)系。圖 5中的第( 5)個(gè)圖為已調(diào)波? ?1st 的波形。這里,當(dāng) c( t)為一碼時(shí),已調(diào)波與載波取反相; 而當(dāng)c( t)為 0 碼時(shí),取同相。已調(diào)波與載波的相位關(guān)系如圖 5 中的第( 6)個(gè)圖所示。 接收端的工作原理: 假設(shè)發(fā)射的信號經(jīng)過信道傳輸,不出現(xiàn)差錯(cuò),經(jīng)過接收機(jī)前端電路(包括輸入電路、高頻放大器等),輸出仍為? ?1。這里不考慮信道衰減問題,因?yàn)閷?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。相關(guān)器完成相干解調(diào)和解擴(kuò)。接收機(jī)中的本振信號頻率與載波相差為一個(gè)固定的中頻。假定收端的偽碼( PN)與發(fā)端的 PN碼相同。接收端本地調(diào)相情況與發(fā)端相似,這里 的調(diào)制信號是 p( t),即調(diào)相器輸出信號??2st的相位僅取決于 p( t),當(dāng) p( t) =1 時(shí),??2st的相位為 ?;當(dāng) p( t) =0 時(shí),??2的相位為 0。信號??2的相位如圖 5中( 7)所示。 相關(guān)器的作用在這里可等效為對輸入相關(guān)器的? ?1st、?2相位進(jìn)行模 2加。對二元制的 0、直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真 學(xué)號: 070211034 第 9 頁 共 18 頁 ?而言,同號模 2 加為 0,異號模 2 加為 ?。因此相關(guān)器的輸出的中頻相位如圖 5 中的( 8)所示。然后通過中頻濾波器。濾除不相關(guān)的各種干擾,經(jīng)解調(diào)恢復(fù)出原始信息。 這一過程說明了直擴(kuò)系統(tǒng)的基本原理和它是怎樣通過對信號進(jìn)行擴(kuò)頻與解擴(kuò)處理從而獲得提高輸出信噪比的好處的。它體現(xiàn)了直擴(kuò)系統(tǒng)的抗干擾能力 [10]。 圖 5 直擴(kuò)通信系統(tǒng)的主要相 位或波形 5 直接序列通信系統(tǒng) MATLAB 仿真 5. 1 MATLAB 仿真軟件簡介及在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 本文利用 MATLAB 仿真軟件進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。 MATLAB 仿真軟件是一款當(dāng)今國際控制界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。 MATLAB 擁有豐富的數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)、更加快遞精良的圖形可視、更廣博的數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)分析資源和更多的應(yīng)用開發(fā)工具 [11]。 MATLAB 在通信系統(tǒng)仿真中的功能非常強(qiáng)大,其應(yīng)用范圍也非常廣闊,例如: MATLAB 在通信系統(tǒng)仿真中誤碼率的計(jì)算可以用來計(jì)算和比較不同的調(diào)制方式、不同的差錯(cuò)控制編碼方式和不同信道噪聲模型 條件下通信系統(tǒng)的誤碼率; MATLAB 在通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸和接收過程中同步電路仿真應(yīng)用,采用 “遲早門同步技術(shù) ”可仿真一個(gè)接收設(shè)備的同步實(shí)現(xiàn)電路; MATLAB 在碼分多址通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用,碼分多址接入作為一種高效的隨機(jī)的多址接入技術(shù),可對存在多址接入干擾直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真 學(xué)號: 070211034 第 10 頁 共 18 頁 (MAI)的碼分多址通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真。本文 利用 MATLAB 軟件仿真直接 擴(kuò)
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