【正文】 states[0 0 0 0 0 0 0 1]Output mask vector(or scalar shift value)0Sample time1/10000Convert轉(zhuǎn)換器：在設(shè)計中Convert的作用是將{0,1}序列轉(zhuǎn)換成｛1，+1｝序列，這樣才可以通過乘法器直接與信源相乘，進然后入到下一個模塊BPSK調(diào)制。Convert模塊參數(shù)設(shè)置如圖51截圖所示：圖51 Convert參數(shù)設(shè)置圖調(diào)制部分：使用BPSK方式進行調(diào)制、解調(diào)。BPSK為雙相移相鍵控調(diào)制，在加入噪聲環(huán)境下可以進行各項指標(biāo)測量。調(diào)制由正弦載波與雙極性擴頻碼直接相乘實現(xiàn)，采用相干解調(diào)法進行解調(diào)。如表53所示為BPSK模塊的參數(shù)設(shè)置。表53 BPSK模塊參數(shù)設(shè)置BPSKPhase offset(rad) 0Samples per symbol1信道部分：傳輸信道為加性高斯白噪聲信道。在加性高斯白噪聲信道模塊中，可進行信號功率和信噪比的設(shè)置。次模塊可以根據(jù)實驗要求對信噪比進行設(shè)置。 再次設(shè)計中采用的信噪比、參數(shù)Initial seed等設(shè)置如圖52截圖所示。圖52 AWGN信道參數(shù)設(shè)置圖示波器：如圖554為示波器參數(shù)的具體設(shè)置。圖53示波器Scope Properties參數(shù)設(shè)置圖54示波器Axis Properties設(shè)置在前面講到的直接擴頻方案的總體設(shè)計圖中，AWGN是在傳輸信道中加入高斯白噪聲的目的，Sine Wave模塊是用來產(chǎn)生單頻正弦干擾的。所以我們在分析理想狀態(tài)下的仿真時，應(yīng)該不存在信道噪聲的影響和單頻正弦干擾。所以我們?nèi)サ暨@兩個個模塊就是理想狀態(tài)下的仿真。在系統(tǒng)仿真前，事先必須對仿真算法、輸出模式等各種仿真參數(shù)進行設(shè)置。其方法是：打開系統(tǒng)仿真模型，從模塊編輯窗口的Simulation菜單中選擇configuration parameters命令，打開一個仿真參數(shù)對話框，在其中可以設(shè)置仿真參數(shù)，這個可以根據(jù)個人的意愿來設(shè)置仿真起始和停止時間等參數(shù)。設(shè)置完仿真參數(shù)之后，從Simulation中選擇start菜單項或單擊模型編輯窗口中的start simulation命令按鈕，便可啟動對當(dāng)前模型的仿真。對于啟動本設(shè)計模型的仿真，其理想狀態(tài)下的仿真結(jié)果如下：在仿真過程中，出現(xiàn)了五個頻譜示波器的變化圖，分別如圖555559所示：圖55 信源輸入頻譜圖圖56 擴頻頻譜圖圖57 調(diào)制頻譜圖圖58 解擴頻譜圖圖59 解調(diào)頻譜圖如圖510所示分別為擴頻前和通過擴頻解擴后輸出的波形。對比兩個波形，可以發(fā)現(xiàn)輸入波形與輸出波形一致，這證明擴頻調(diào)制后的信號經(jīng)過解調(diào)、解擴后又回復(fù)到了初始狀態(tài)，即證明在理想條件下，系統(tǒng)模型設(shè)計達到了預(yù)期的效果，此設(shè)計可用。 圖510 輸入、輸出波形對比圖同時當(dāng)我們在輸入端和擴頻端接入示波器時可以對比擴頻前后的時域波形進行對比，如圖511所示：圖511擴頻前后時域波形對比圖仿真后，除了上面的結(jié)果外，我們還可以很直觀的看出一個明顯變化。以前只有一個顯示“0”的Display模塊上經(jīng)過仿真后，出現(xiàn)了三個數(shù)字。如圖512所示，在Display前端接入了一個Error Rate Calculation模塊，則此圖顯示了系統(tǒng)的誤碼率情況。圖512 系統(tǒng)的誤碼率統(tǒng)計上述模塊的三個數(shù)字分別代表的含義為誤碼率、傳輸過程中錯誤的碼元數(shù)、總傳輸碼元數(shù)。所以上面的信息為：本系統(tǒng)的總傳輸碼元數(shù)為1001，有0個碼元出現(xiàn)差錯，此時的系統(tǒng)誤碼率為0。誤碼率是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_度。誤碼率=傳輸中的誤碼個數(shù)/所傳輸?shù)目偞a數(shù)*100%。引起無碼產(chǎn)生的因素有很多，如噪音、交流電火三點造成的脈沖、傳輸設(shè)備故障等，誤碼率越低表示系統(tǒng)的傳輸準(zhǔn)確性越高。 在強干擾條件下的仿真結(jié)果分析如圖本設(shè)計的總體設(shè)計框圖中，有AWGN模塊的設(shè)計圖為在強干擾條件下的系統(tǒng)仿真圖。其操作跟理想條件一樣。啟動仿真按鈕，在仿真過程中，出現(xiàn)的六個個頻譜示波器的變化圖，分別如圖5151515151519所示。圖513 信源頻譜圖圖514 擴頻輸出頻譜圖圖515 調(diào)制輸出頻譜圖圖516 加入噪聲后輸出頻譜圖圖517 解擴輸出頻譜圖圖518 解調(diào)輸出頻譜圖仿真結(jié)束后，雙擊模塊的示波器，即可觀察到輸入信號和輸出信號的波形。如圖519所示分別為擴頻前和通過擴頻解擴后輸出的波形。對比兩個波形，可以發(fā)現(xiàn)輸入波形與輸出波形不一致，這證明擴頻調(diào)制后的信號經(jīng)過解調(diào)、解擴后沒有恢復(fù)到初始狀態(tài)，這可以說明加入高斯白噪聲后，與理想條件下存在這差異，信號沒有從中提取出來。圖519輸入、輸出波形對比圖在看Display反映出來的。誤碼率不再是0而存在了一定的數(shù)值。如圖520所示。 圖520 系統(tǒng)的誤碼率統(tǒng)計 在強干擾條件下擴頻系統(tǒng)的改進 在信號傳輸?shù)倪^程中，它會不可避免地受到各種干擾，這些干擾統(tǒng)稱為“噪聲”。加性高斯白噪聲AWGN（Additive White Gaussian Noise）是最常見的一種噪聲，它存在各種傳輸媒質(zhì)中，包括有線傳輸信道和無線傳輸信道。所謂高斯白噪聲中的高斯是指概率分布是正態(tài)函數(shù)，而白噪聲是指他的二階矩不相關(guān)，一階矩為常數(shù)。在前面講到直接序列擴頻的特點的時候，提到一點就是它的抗干擾性強。根據(jù)香農(nóng)公式： (51)一個信道無誤差的傳輸信息的能力取決于信道中的信噪比以及用于傳輸信息的信道帶寬。給定的信道容量可以用不同的帶寬和信噪比來組合傳輸；給定信噪比，只要增加用于傳輸信息的帶寬，理論上就可以增加在信道中無誤差地傳輸?shù)男畔⒙?；在同樣的信道容量下，增大傳輸帶寬可由較小的信號傳輸功率傳送，這表明帶寬系統(tǒng)具有較好的抗干擾性。香農(nóng)指出在高斯白噪聲的干擾下，在平均功率受限的信道上，實現(xiàn)有效和可靠通信的最佳信號是具有白噪聲統(tǒng)計特性的信號。這是因為高斯白噪聲信號具有理想的自相關(guān)特性[12]。經(jīng)過以上的分析，在某一信號中加入高斯白噪聲的條件下，提高系統(tǒng)的可靠性和有效性的最簡單辦法就是在保證用于傳輸信息的帶寬不變的條件下，只要提高信噪比就可以實現(xiàn)?；氐奖驹O(shè)計當(dāng)中，在強干擾條件下，我們將AWGN的信噪比SNR的值由初始值1開始增加，在增加的過程中可以發(fā)現(xiàn)Display的誤碼率值在逐漸減小，示波器的擴頻前后的波形圖也在不斷的接近。當(dāng)SNR增加到6時，強干擾條件下與理想條件下的波形仿真結(jié)果達到吻合，但是誤碼率任然還是存在。說明SNR=6不是系統(tǒng)設(shè)計的一個最佳值，當(dāng)SNR繼續(xù)增大為8時，波形跟理想情況下相同且誤碼率為0，說明SNR=8是一個最小的最佳值。當(dāng)繼續(xù)增大其值時結(jié)果都不再發(fā)生變化，即通過改進達到了預(yù)期的效果。從仿真原理圖上可以看到，在進行解擴前，不僅向信道添加了信道高斯白噪聲，而且還加入了一個頻率為200HZ的單頻正弦干擾。由于它的頻率遠小于信源的頻率，所以他對信號的干擾可以忽略不計。但如果干擾信號的頻率跟信源的頻率相當(dāng)或大于它的時候，干擾信號對信源的影響就得考慮了。單頻正弦波干擾是一類特殊的干擾，可作為帶寬為0的窄帶干擾來處理。單頻干擾信號經(jīng)過接收機相關(guān)處理，輸出功率隨著擴頻碼元寬度的減小而減小。擴頻系統(tǒng)對正弦干擾有良好的抗干擾性，增大信噪比可以有效抑制正弦信號的干擾。結(jié)束語本文是針對擴頻技術(shù)在WCDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用及實現(xiàn)其仿真。文中對WCDMA的發(fā)展歷程和基本原理進行了簡單的介紹，也對移動通信的發(fā)展進行了簡要說明。在分析了擴頻調(diào)制技術(shù)分別在上行鏈路、下行鏈路的應(yīng)用，以WCDMA為例，論述了直接序列擴頻通信的原理及其在WCDMA系統(tǒng)方案中的優(yōu)點進行了簡要說明，最后運用Matlab中的Simulink模塊進行了WCDMA直擴系統(tǒng)的仿真，包括理想情況下和強干擾的實際情況下的仿真，最后對強干擾條件下的仿真結(jié)果進行了分析并提出了一種最簡單的改進方法。鑒于擴頻通信的抗干擾、抗衰落、抗多徑的性能，可以廣泛應(yīng)用于對抗干擾行和保密性要求較高的軍用或民用通信。 雖然在此過程中，遇到了很多的困惑，但最終還是實現(xiàn)了仿真，達到了預(yù)期的效果。擴頻技術(shù)是一個蓬勃發(fā)展和十分活躍的研究領(lǐng)域，而直接序列擴頻技術(shù)是其中運用最廣泛、最簡單的一種技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展。限于水平，文章有很多不足的地方，懇請考試批評指正。致 謝本文的研究工作是在導(dǎo)師周順勇老師的悉心指導(dǎo)下完成的。周老師對論文的研究方向、研究內(nèi)容和學(xué)術(shù)思想嚴格要求，傾注了很多的心血。對提出的每一個問題都細心、認真的講解。周老師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、寬廣淵博的專業(yè)知識以及待人寬厚、親切的為人風(fēng)格讓我非常敬佩。從周老師身上，我不僅學(xué)到了許多專業(yè)知識，更重要的是學(xué)到堅持不懈、積極進去的學(xué)習(xí)態(tài)度，是我在今后學(xué)習(xí)和工作中的一筆巨大的財富。此外，我還要對在這次設(shè)計中，幫助和支持我的同學(xué)，表示感謝！ 參考文獻[1] [M].北京，人民郵電出版社，.[2] :移動通信系統(tǒng)第二版[M].北京，人民郵電出版社，.[3] [M].北京，北京郵電出版社，[4] [M].人民郵電報，.[5] [6] Mischa wireless Communications[M]..[7] [8] [M].北京，中國水利水電出版社，2009：232~248.[9] John of munication systems[M]..[10] [M].北京，國防工業(yè)出版社，2007：124~148.[11] [M].北京，電子工業(yè)出版社，2010：83~92.[12] Vijay CDMA and cdma2000 Cellular/Pcs systems Implementation[M].電 .[13] [M].北京，清華大學(xué)出版 社，2009.[14] [M].西安電子科技大學(xué)出版社，2007.附 錄：WCDM