【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)