【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， 在強干擾的情況下保證通信安全 。這就是擴頻通信的基本理論依據(jù)。 4． 2 直接序列擴頻的基本原理 所謂直接序列擴頻（ DS），就是直接用具有高速率的擴頻碼序列在發(fā)送端去擴展信號的頻譜。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。圖 4 表 示了直擴通信系統(tǒng)的原理方框圖 圖 4 直擴通信系統(tǒng)的組成框圖 在發(fā)送端輸入信息碼元 m（ t），它是二進制數(shù)據(jù)，圖中為 0、 1 兩個碼元，其碼元寬度為 bT。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）。偽碼的波形如圖 5 中的第（ 2）個波形，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頻通信系統(tǒng)仿真 學(xué)號： 070211034 第 8 頁 共 18 頁 pR遠遠大于信碼速率 mR，即 ?? ?? ??ct mt pt??pRR，也就是說，偽碼的寬度pT遠遠小于信碼的寬度bT，即 pTbT，這樣才能展寬頻譜。模 2 加法器的運算規(guī)則可用下式表示 ?? ?? ??ct mt pt （ 47） 當 m（ t）與 p（ t）符號相同時， c（ t）為 0；而當 m（ t）與 p（ t）不同時，則為 1。 c（ t）的波形如圖 5 所示中的第（ 3）個波形。由圖可見，當信碼 m（ t）為 0 時， c（ t）與 p（ t）相同；而當信碼 m（ t）為 1 時，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，即已進行了頻譜擴展。其擴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，則擴頻處理增益越大。 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。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 當二進制序列為 0 碼 C(t)=+1 當二進制序列為 1 碼 （ 410） 因此，經(jīng)過擴頻和相位調(diào)制后的信號??1st為 ?? ??1111coscoscosAts t Ac t tAt??????????? ???????? （ 411） 由上面討論可知，經(jīng)過擴頻調(diào)制信號 c（ t）可看作只取 ?1 的二進制波形，然后對載頻進行調(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)射機中推動級、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 p期間內(nèi)畫幾十個甚至幾百個正弦波。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）個圖為已調(diào)波? ?1st 的波形。這里，當 c（ t）為一碼時，已調(diào)波與載波取反相； 而當c（ t）為 0 碼時，取同相。已調(diào)波與載波的相位關(guān)系如圖 5 中的第（ 6）個圖所示。 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，經(jīng)過接收機前端電路（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。相關(guān)器完成相干解調(diào)和解擴。接收機中的本振信號頻率與載波相差為一個固定的中頻。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 p（ t） =1 時，??2st的相位為 ?；當 p（ t） =0 時，??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相位進行模 2加。對二元制的 0、直接序列擴頻通信系統(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系統(tǒng)的基本原理和它是怎樣通過對信號進行擴頻與解擴處理從而獲得提高輸出信噪比的好處的。它體現(xiàn)了直擴系統(tǒng)的抗干擾能力 [10]。 圖 5 直擴通信系統(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 仿真軟件進行了仿真實驗。 MATLAB 仿真軟件是一款當今國際控制界公認的標準計算軟件。 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)仿真中誤碼率的計算可以用來計算和比較不同的調(diào)制方式、不同的差錯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) ”可仿真一個接收設(shè)備的同步實現(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的多址接入技術(shù)，可對存在多址接入干擾直接序列擴頻通信系統(tǒng)仿真 學(xué)號： 070211034 第 10 頁 共 18 頁 (MAI)的碼分多址通信系統(tǒng)進行仿真。本文 利用 MATLAB 軟件仿真直接 擴