【正文】 tor: XORThreshold = True = 1 False = 14．(Token 5)為正弦波發(fā)生器，主要參數(shù)如下：Source: SinusoidAmp =1v Freq=1e+6 Hz Phase =0 deg 5．(Token 6)為平衡調(diào)制器，它是一乘法器。二、接收部分1．(Token 9)為接收濾波器，它是一帶通濾波器，主要參數(shù)如下：Operator: Linear SysLow Fc = 850e+3 Hz Hi Fc = +6 Hz2．(Token 10)為解調(diào)器，它是一乘法器。3．(Token 11)為本地載波信號，和發(fā)送端的載波信號參數(shù)相同。4．(Token 18)為解擴器，它是一乘法器。5．(Token 19)為本地m序列發(fā)生器，它發(fā)送端的m序列參數(shù)相同。6．(Token 12)為低通濾波器，主要參數(shù)如下：Operator: Linear SysFc = +3 Hz7．(Token 13及14)為抽樣保持模塊，主要參數(shù)如下：Operator: SamplerRate = 4e+3 Hz8．(Token 15)為比較器，主要參數(shù)如下：Operator: CompareComparison = 39。39。 True Output =1v False Output =1vA Input =采樣保持模塊輸出 B Input =參考電平 主要輸出點波形為了更清晰的表現(xiàn)，此系統(tǒng)工作過程，故把主要點的波形進行了比較。如下所示：1．調(diào)制以前的信號與解調(diào)后信號比較：圖52 調(diào)制前后信號如上圖所示，上面的波形為調(diào)制前即擴頻后的信號，下面的波形為解調(diào)后即解擴前的信號。2．調(diào)制后的信號功率譜密度。圖53 調(diào)制后信號功率譜密度因擴頻后的信號頻率為128KHz，載波頻率為1MHz，兩個頻率相差很大，調(diào)制后信號在時域上不便于觀察，劃出此信號功率譜密度，此圖同樣能反映調(diào)制后信號特性。如圖中所示，中心頻率為1MHz，第一個零點分別在1MHz+128K和1MHz128K處，因此可以看出，載波信號為1MHz，調(diào)制信號為128K，也就是擴頻后的信號。3．發(fā)送波形、低通濾波輸出波形、接收波形比較：圖54 發(fā)送波形、低通濾波器輸出波形、接收波形如上圖所示，第一個波形為發(fā)送信號，第二個波形為接收端低通濾波器輸出信號，第三個波形為恢復(fù)出的信號。它和發(fā)送信號有一段時延。 直接擴頻通信系統(tǒng)抗干擾性分析 加入高斯白噪聲后系統(tǒng)性能。 加入高斯白噪聲后系統(tǒng)模型圖55 直接擴頻通信系統(tǒng)（加入白噪聲后）如上圖所示，(Token 20)為高斯白噪聲，(Token 225和27)是計算誤碼率的模塊。當發(fā)送信息碼元和接收到的信息碼元對齊時，(Token 24)模塊統(tǒng)計在設(shè)定的時間內(nèi)的錯誤的比特數(shù)和總比特數(shù)的比率，(Token 25和27)模塊把所計算的誤碼率顯示出來。其他模塊與圖51對應(yīng)模塊相同。 系統(tǒng)誤碼率的理論值與測量值的比較 由422式可得到直接擴頻系統(tǒng)在高斯白噪聲的情況下的誤碼率為P=Q=Q，其中為系統(tǒng)輸出信噪比，P為信號功率，T為信息碼元的周期。N0/2為高斯白噪聲雙邊帶功率譜密度。 對于本設(shè)計的系統(tǒng)來說，接收端收到的信號幅度為1，所以信號功率為P=1/2，信息碼的速率為2K，所以T=1/2K。通過修改(Token 20)模塊的參數(shù)來修改N0，計算誤碼率的理論值并運行系統(tǒng)得到測量值。下表即為在不同高斯白噪聲的情況下的各參數(shù)：表51 參數(shù)表N0/2(S/N)out10log(S/N)outPe1logPe1Pe2logPe22511 如上表所示，第一列N0/2為高斯白噪聲的雙邊帶功率譜密度。(S/N)out為系統(tǒng)輸出信噪比，由前面的討論可知(S/N)out=2PT/N0，Pe1為對應(yīng)高斯白噪聲的系統(tǒng)誤碼率的理論值，logPe1為其對數(shù)值。Pe2為運行系統(tǒng)后的測量值，logPe2為其對數(shù)值。根據(jù)表51可得誤碼率的理論值和測量值同系統(tǒng)輸出信噪比的關(guān)系如下： 圖56 系統(tǒng)誤碼率的理論值和測量值如圖56所示，橫坐標為系統(tǒng)輸出信噪比分貝數(shù)，縱坐標為誤碼率的對數(shù)值。下面的曲線為誤碼率理論值和輸出信噪比的關(guān)系，上面的曲線為誤碼率測量值和輸出信噪比的關(guān)系。由兩條曲線的分布可以得出，當誤碼率比較高的時候，兩曲線基本重合，說明測量值和理論值很接近；當誤碼率比較低的時候，兩曲線差別很大。因為理論值是碼元錯誤接收的概率值，而測量值只是一個統(tǒng)計值，而仿真系統(tǒng)只是在所設(shè)定的時間內(nèi)計算誤碼率，這個設(shè)定時間包含的碼元周期是有限的，只有在取無限長的周期的情況下，計算出來的誤碼率才是理論值，由于計算機內(nèi)存容量的限制，這樣做是不可能的。當誤碼率越低的時候，系統(tǒng)所要求的取樣周期就越長，計算出的誤碼率和理論值差別就越大，但從兩曲線的走向是大致相同的，總體來說測量值要比理論值要大一些，這是因為系統(tǒng)設(shè)計的不完整性造成的，例如接收濾波器、低通濾波器等模塊的性能不可能完全達到理論所要求的標準，所以仿真得出的數(shù)據(jù)和理論值有差別是難免的。 擴頻序列對窄帶噪聲及寬帶噪聲的影響比較 ，直接擴頻系統(tǒng)對頻帶很寬（至少要覆蓋擴頻后帶寬）的噪聲沒有抑制能力，而對窄帶噪聲就有很強的抑制能力。造成這種情況是因為接收端擴頻序列的作用。為了分析擴頻序列對這兩種噪聲的影響，設(shè)計了以下系統(tǒng)。圖57 擴頻序列對窄帶噪聲影響分析系統(tǒng) 如上圖所示，(Token 4)是高斯白噪聲。(Token 5)是中心頻率為1MHz，帶寬只有20K的帶通濾波器，其參數(shù)如下：Low Fc=990e+3 Hz Hi Fc=+6 Hz高斯白噪聲通過(Token 5)就可得到窄帶白噪聲。(Token 0)也是帶通濾波器，它相當于直接擴頻系統(tǒng)的接收濾波器，帶寬為擴展頻譜后帶寬，在此系統(tǒng)中，為了便于觀察波形，擴頻序列速率設(shè)定為500KHz，所以(Token 0)的參數(shù)設(shè)定如下：Low Fc=500e+3 Hz Hi Fc =+6 Hz 因此，由此圖57所示的系統(tǒng)可以得到直接擴頻系統(tǒng)接收端擴頻序列對窄帶噪聲的影響如下：圖58 窄帶噪聲和被擴頻序列展寬后噪聲功率譜密度如上圖所示，淺色部分為窄帶噪聲的功率譜密度，也就是高斯白噪聲經(jīng)過(Token 5)后的功率譜密度，它就是加入到信道中窄噪聲。深色部分就是此窄噪聲和擴頻序列經(jīng)過相關(guān)運算后的信號功率譜密度?？梢钥闯?，窄噪聲的功率譜被擴頻序列大大的展寬了，降低了它的幅度，在信息帶寬范圍內(nèi)，此噪聲的功率大大減小，從而減小了對有用信號的干擾。因此直接擴頻通信對窄噪聲有很強的抑制能力。對于圖57所示系統(tǒng)，去掉(Token 5)，把高斯白噪聲直接加到接收端，它經(jīng)過接收濾波器后變成了帶寬為擴頻后帶寬的帶限高斯白噪聲，此時可以得到擴頻序列對這種噪聲的影響如下：圖59 高斯白噪聲和與擴頻序列相關(guān)運算后噪聲的功率譜密度 如上圖所示，深色部分是高斯白噪聲的功率譜密度，淺色部分是此噪聲經(jīng)接收濾波器后與擴頻序列進行相關(guān)運算后的信號功率譜密度。 接收濾波器參數(shù)為：Low Fc=500e+3 Hz Hi Fc =+6 Hz也就是擴頻后系統(tǒng)帶寬，由圖59可以看出在此頻帶范圍內(nèi)，兩種功率譜密度基本重合，所以系統(tǒng)對這種帶寬比較寬的噪聲基本上沒有抑制能力。 直接擴頻通信系統(tǒng)多址能力分析 系統(tǒng)模型及主要模塊參數(shù)圖510 直接擴頻多址通信系統(tǒng)此系統(tǒng)為兩個用戶的多址系統(tǒng)，由第二章的討論可知本原多項式211和301所產(chǎn)生的周期為127的一對m序列構(gòu)成優(yōu)選對，所以此系統(tǒng)就選用這一對序列作為擴頻碼。圖510所示系統(tǒng)主要參數(shù)如下：1．(Token 2)為用戶一的m序列發(fā)生器，對應(yīng)本原多項式為301。參數(shù)：Taps = [6 7] True = 1 False = 12．(Token 24)為用戶二的m序列發(fā)生器，對應(yīng)本原多項式為211。 參數(shù)：Taps = [3 7] True = 1 False = 13. (Token 18)為接收端的m序列發(fā)生器，其參數(shù)與(Token 2)相同時接收用戶一發(fā)送來的數(shù)據(jù)；其參數(shù)與(Token 24)相同時則接收用戶二發(fā)送來的數(shù)據(jù)其他個模塊參數(shù)都與圖51所示系統(tǒng)相同。 系統(tǒng)多址干擾分析由前面的討論可以知道，多址通信的各用戶使用的擴頻序列應(yīng)該是正交的或接近正交的，使用戶之間的影響為0或很小，能在同一及寬的擴頻帶寬內(nèi)，各用戶同時互不干擾的發(fā)送信號和接收信號，實現(xiàn)多址通信。如果各用戶的擴頻序列不滿足這一條件，將會出現(xiàn)多址干擾，如下各圖為三種情況下的系統(tǒng)接收端低通濾波器輸出信號眼圖。圖511 三種情況下基帶濾波器輸出信號眼圖如上三圖所示，第一個圖是單用戶情況下接收端低通濾波器輸出信號眼圖，可以碼間干擾比較小，此時不存在其他用戶的干擾，主要是噪聲干擾和系統(tǒng)本身帶來的干擾。而第二、三個圖就是雙用戶情況下接收端低通濾波器的輸出信號眼圖。但第二個圖是在兩用戶所選用的m序列是優(yōu)選對的情況下得出的，第三個圖則是在所選用的m序列不是優(yōu)選對的情況下得出的。第二個圖的碼間干擾比單用戶情況稍微大些，說明多址擴頻通信存在著多址干擾，但如果各用戶所選用的擴頻序列具有良好的自、互相關(guān)性，會減小多址干擾。反之，則會出現(xiàn)比較嚴重的多址干擾，第三個圖就是這種情況。因此選用性能比較好的擴頻序列對直接擴頻多址通信系統(tǒng)性能有很大影響。結(jié)束語 直接序列擴頻通信系統(tǒng)是一個復(fù)雜的通信系統(tǒng)，憑個人能力無法完成如此繁重的工作，從本設(shè)計目的出發(fā)，只是從實驗的角度完成了一個功能實現(xiàn)演示系統(tǒng)?，F(xiàn)在也已經(jīng)有了專門的擴頻通信芯片，考慮到本設(shè)計目的，作者并沒有采用此芯片，系統(tǒng)各個部分電路都是用最基本的數(shù)字及模擬電路設(shè)計完成，并最終實現(xiàn)了其功能。直接擴頻系統(tǒng)，在發(fā)送端的設(shè)計一般都采用先擴頻后調(diào)制，既先用擴頻碼和信息碼進行模2運算，產(chǎn)生擴頻信號，然后用此信號去調(diào)制載波，采用二相移頻鍵控（BPSK）方式。而在接收端為了恢復(fù)出原信號，也要分兩步進行，可以先解擴后解調(diào)，也可以先解調(diào)后解擴。但為了和發(fā)送端相對應(yīng)，本設(shè)計采用后者，但在解擴之前不能把解調(diào)器輸出信號恢復(fù)成數(shù)字信號。本設(shè)計雖然在硬件方面實現(xiàn)了簡單的直接擴頻系統(tǒng)，但分析此硬件電路性能不易完成，所以作者又在軟件方面，用System View仿真了設(shè)計的系統(tǒng)，比較詳細的分析了系統(tǒng)的誤碼性能，并與理論值進行了比較，同時簡單分析了系統(tǒng)的多址能力。通過這次畢業(yè)設(shè)計，收益頗豐。首先對直接序列擴頻通信系統(tǒng)的原理有了比較深刻的理解，因為一個完整的通信系統(tǒng)包括了很多方面的知識，又由于此系統(tǒng)是采用最基本數(shù)字和模擬電路設(shè)計的，這些基本電路都是作者獨立完成（通過學(xué)習(xí)相關(guān)資料）的，充分利用和鞏固了以前所學(xué)的各種知識和相關(guān)理論。其次因為本設(shè)計主要是硬件電路設(shè)計，提高了自己的硬件設(shè)計和調(diào)試能力，同時也積累了一些經(jīng)驗。最后，在軟件方面，學(xué)會了用System View仿真并分析系統(tǒng)。總之，這次畢業(yè)設(shè)計使自己獲得了很大的鍛煉。致謝首先深深的感謝我的指導(dǎo)老師殷志鋒副教授和郝莉講師，在本設(shè)計期間給予的悉心的指導(dǎo)和精心的培養(yǎng)。這兩位老師淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、自強不息的精神令我欽佩不已，老師提供了良好的實驗條件，使我極其順利的完成了畢業(yè)設(shè)計，同時在這兩位老師那里不僅學(xué)到了知識，學(xué)會了研究的方法，更學(xué)會了做人的道理，這些都使我收益非淺。再次深深的感謝兩位老師。非常感謝徐安明工程師和史燕副教授，在我畢業(yè)設(shè)計期間給了我無私的幫助和熱心的指導(dǎo)。他們豐富的實踐經(jīng)驗、踏實的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象。深深感謝大學(xué)四年教過我的老師們，他們給了我豐富的知識。深深感謝我的輔導(dǎo)員楊子均副教授和前輔導(dǎo)員歐陽彥琨老師，在這幾年的大學(xué)生活當中在生活上給了我無私的關(guān)懷和幫助。同時深深感謝學(xué)校信息網(wǎng)絡(luò)中心的王坤和鄧碧敏兩位老師，她們提供給了我鍛煉自己的寶貴機會。感謝郝現(xiàn)戰(zhàn)和代溪全兩位同學(xué)，在本設(shè)計期間他們給了我無私的幫助。深深感謝含辛茹苦養(yǎng)育我的父親和母親，在我求學(xué)期間，他們始終給了我最大的支持和關(guān)愛。參考文獻[1] 沈允春，擴譜技術(shù)，國防工業(yè)出版社，1995年7月[2] 查光明、熊賢祚，擴頻通信，西安電子科技大學(xué)出版社，1999年9月[3] 朱近康，擴展頻譜通信極其應(yīng)用，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1993年1月[4] 樊昌信等，通信原理（第4版），國防工業(yè)出版社，1995年10月[5] 實用電子電路手冊（數(shù)字部分），高等教育出版社，1992年10月[6] 新編電子電路大全通用數(shù)字電路，中國計量出版社，2001年1月[7] 新編電子電路大全通用模擬電路，中國計量出版社，2001年1月[8] 新編電子電路大全通信電路，中國計量出版社，2001年1月[9] 楊小雪，電子技術(shù)實驗教程，成都科技大學(xué)出版社，1996年3月[10] 謝自美，電子線路設(shè)計實驗測試（第二版），華中理工大學(xué)出版社，2000年7月[11] 徐惠民，數(shù)字電路與邏輯設(shè)計，人民郵電出版社，1995年12月