[畢業(yè)設(shè)計(jì)]直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-09-02 19:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 信息碼需要從接收信號(hào)中提取一個(gè)與發(fā)端載波同頻同相的本地載波,這項(xiàng)工作由科斯塔斯環(huán)來(lái)完成,其框圖如圖5示。解擴(kuò)后的窄帶 BPSK 信號(hào)分成兩路輸入到兩個(gè)乘法器,分別與VCO輸出的相位相差π/2的本地載波信號(hào)相乘。圖中的移相器移相π/2 ,使兩路信號(hào)分別為cosω1t和sinω1t,所以,兩路乘法器的輸出分別為濾除和頻成分后輸出差頻成分圖 34科斯塔斯環(huán)解調(diào)器框圖其中Δω=ω0ω1收端載波與發(fā)端載波的頻差。這兩路信號(hào)通過(guò)乘法器后,由于d2 (t) =1,所以輸出為verror(t)=Psin(2Δωt)為VCO的誤差控制信號(hào),調(diào)整本地載波的頻率和相位與發(fā)端載波一致,使Δω=0。當(dāng)載波同步上后,可以從信號(hào)探測(cè)器看到解調(diào)后的信息碼波形。在仿真中,載波的同步工作在PN碼沒(méi)有同步時(shí)就可以開(kāi)始了,這時(shí)上面式子中的d(t)都要改寫(xiě)成d(t)PN(t)PN(tτ),但是由于 [d(t)PN(t)PN(tτ)]=1 ,所以乘法器的輸出信號(hào)verror(t)保持不變。此時(shí)雖然可以進(jìn)行載波同步,但是由于PN碼沒(méi)有同步,所以無(wú)法恢復(fù)信息碼。4. 軟件設(shè)計(jì)矩陣實(shí)驗(yàn)室（MATLAB:Matrix Laboratory）是一種以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的交互式的程序語(yǔ)言。與其它計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，具有簡(jiǎn)潔和智能化程度高的特點(diǎn)，而且適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式和書(shū)寫(xiě)習(xí)慣，因而用其編程和調(diào)試，可以大大提高工作的效率。目前MATLAB已經(jīng)成為國(guó)際上最流行的軟件之一，除了可提供傳統(tǒng)的交互式的編程方法之外，還能提供豐富可靠的矩陣運(yùn)算、圖形繪制、數(shù)據(jù)處理、圖像處理和方便的Windows編程工具等。因而出現(xiàn)了各種以MATLAB為基礎(chǔ)的工具箱，應(yīng)用于自動(dòng)控制、圖像信號(hào)處理、生物醫(yī)學(xué)工程、語(yǔ)音處理、信號(hào)分析、時(shí)序分析與建模、優(yōu)化設(shè)計(jì)等廣泛的領(lǐng)域，表現(xiàn)出了一般高級(jí)語(yǔ)言難以比擬的優(yōu)勢(shì)。較為常見(jiàn)的MATLAB工具箱有：控制系統(tǒng)工具箱、系統(tǒng)辯識(shí)工具箱、多變量頻率設(shè)計(jì)工具箱、分析與綜合工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱、最優(yōu)化工具箱、信號(hào)處理工具箱、模糊推理系統(tǒng)工具箱，以及通信工具箱等。在MATLAB通信工具箱中有SIMULINK仿真模塊和MATLAB函數(shù)，形成一個(gè)運(yùn)算函數(shù)和仿真模塊的集合體，用來(lái)進(jìn)行通信領(lǐng)域的研究、開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真。通信工具箱中的模塊可供直接使用，并允許修改，使用起來(lái)十分方便，因而完全可以滿足使用者設(shè)計(jì)和運(yùn)算的需要。MATLAB通信工具箱中的系統(tǒng)仿真，分為用SIMULINK模塊框圖進(jìn)行仿真和用MATLAB函數(shù)進(jìn)行的仿真兩種。在用SIMULINK模塊框圖的仿真中，每個(gè)模塊，在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)上執(zhí)行一次，就是說(shuō)，所有的模塊在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)上同時(shí)執(zhí)行。這種仿真被稱為時(shí)間流的仿真。而在用MATLAB函數(shù)的仿真中，函數(shù)按照數(shù)據(jù)流的順序依次執(zhí)行，意味著所處理的數(shù)據(jù)，首先要經(jīng)過(guò)一個(gè)運(yùn)算階段，然后再激活下一個(gè)階段，這種仿真被稱為數(shù)據(jù)流仿真。某些特定的應(yīng)用會(huì)要求采用兩種仿真方式中的一種，但無(wú)論是哪種，仿真的結(jié)果是相同的。MATLAB的啟動(dòng)界面主要包括六部分：標(biāo)題欄、菜單欄、工具條、Command Window（命令窗口）、Workspace（工作窗口）、Command History（歷史命令窗口）及Start（項(xiàng)目啟動(dòng)菜單）。其中，標(biāo)題欄用于顯示打開(kāi)文件的名稱：菜單欄包括“File”、“Edit”、“Web”、“Window”、和“Help”5個(gè)菜單；工具欄包括了一些常用的操作圖標(biāo)，單擊它們MATLAB可立即執(zhí)行相應(yīng)操作。菜單欄和工具欄操作方法和其它應(yīng)用程序中的操作方法相同。 MATLAB程序設(shè)計(jì)100101000000000000BPSK調(diào)制BPSK解調(diào)檢波PN碼解擴(kuò)擴(kuò)頻用戶信息圖 41 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)框圖PN碼由圖41直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真框圖可知，系統(tǒng)主要組成分為七個(gè)部分，分別為信源部分、擴(kuò)頻部分、調(diào)制部分、信道傳輸部分、解調(diào)部分、解擴(kuò)部分和信宿部分。信源部分：用戶把要傳輸?shù)男畔⒔o定，用戶輸入的信息100101010000000。調(diào)制部分：采用的是BPSK調(diào)制，數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制然后輸送出其調(diào)制之后的波形。調(diào)制后的傳輸信道選用的是高斯白噪聲信道，信噪比可任意設(shè)定，在本次仿真中信噪比設(shè)定為20。擴(kuò)頻部分：數(shù)據(jù)要進(jìn)行擴(kuò)頻處理。這里選用的是利用PN碼與輸入的信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，擴(kuò)頻后等待送入信道。PN碼的產(chǎn)生是由一個(gè)PN碼發(fā)生器來(lái)完成的。PN碼發(fā)生器如圖42所示。圖42在信道的接收端進(jìn)行的過(guò)程和輸入端剛好是相反的。首先進(jìn)行解調(diào)，也是選擇BPSK的解調(diào)。然后是解擴(kuò)，解擴(kuò)時(shí)使用的PN碼和擴(kuò)頻時(shí)使用的一致。這樣才能保證解擴(kuò)出相應(yīng)的信息。整個(gè)仿真過(guò)程共設(shè)置了八個(gè)波形觀測(cè)設(shè)備，運(yùn)行后可以從這八個(gè)波形圖中較直觀的看到DSCDMA系統(tǒng)的每一個(gè)調(diào)制過(guò)程。．2 BPSK調(diào)制BPSK是二進(jìn)制相移鍵控，在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí)，則產(chǎn)生BPSK信號(hào)。通常用已調(diào)信號(hào)載波的0176。和180176。分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的1和0。理想的BPSK調(diào)制可使載波相位瞬時(shí)變化180176。BPSK信號(hào)的調(diào)制原理圖如圖43所示： 圖43 BPSK調(diào)制原理圖相乘器輸出圖44 BPSK解調(diào)原理圖BPSK信號(hào)的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)，解調(diào)器原理圖如圖44所示，在相干解調(diào)過(guò)程中需要用到與接收到的BPSK信號(hào)同頻同相的相干波。圖45是BPSK調(diào)制與解調(diào)框圖， 517是信源輸入的隨機(jī)數(shù)字信息的波形，圖518是隨機(jī)數(shù)字信息
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