【導(dǎo)讀】真軟件MATLAB/SIMULINK的特點(diǎn)和使用方法，最后詳細(xì)介紹了擴(kuò)頻通信在SIMULINK環(huán)境下。的仿真實(shí)現(xiàn)及結(jié)果分析，詳細(xì)講解各種波形產(chǎn)生的機(jī)理以及特點(diǎn)分析。要求作出演示界面，演示界面可以用其它語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。第四周~第五周：深入理解擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的生成機(jī)理，建立數(shù)學(xué)模型；第六周~第十周：進(jìn)一步對(duì)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中的同步問(wèn)題進(jìn)行分析思考和調(diào)試；第十一周~第十三周：進(jìn)行性能測(cè)試，將誤碼率控制在規(guī)定范圍，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)一步修改完善；第十四周~第十五周：撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；程序，得到了預(yù)期的結(jié)果。本文具體介紹了擴(kuò)頻通信的國(guó)內(nèi)外發(fā)展背景和發(fā)展趨勢(shì)，各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，說(shuō)明了其重要性所在。

　　

【正文】 我不難得到 3 6 12 25 51 l023… 位的 m序列。 一個(gè)碼序列的隨機(jī)性由以下三點(diǎn)來(lái)表征： （ 1） 一個(gè)周期內(nèi) ―1‖和 ―0‖的位數(shù)僅相差 1 位。 （ 2） 一個(gè)周期內(nèi) 長(zhǎng)度為 1 的游程 (連續(xù)為 ―0‖或連續(xù)為 ―1‖)占 1／ 2，長(zhǎng)度為 2 的游程占 1／ 4，長(zhǎng)度 3 的游程占 1／ 8。只有一個(gè)包含 n 個(gè) ―1‖的游程，也只有一個(gè)包含 (n—1)個(gè) ―0‖的游程。 ―1‖和 ―0‖的游程數(shù)相等。 （ 3） 一個(gè)周期長(zhǎng)的序列與其循環(huán)移位序列遠(yuǎn)位比較，相同碼的位數(shù)與不相同碼的位數(shù)相差 1 位。 M 序列的一些基本性質(zhì)： 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 在 m序列中一個(gè)周期內(nèi) ―1‖的數(shù)目比 ―0‖的數(shù)目多 1 位。例如上述 7 位碼中有 4個(gè) ―1‖和 3 個(gè) ―0‖。在 15 位碼中有 8 個(gè) ―1‖和 7 個(gè) ―0‖。 在表 5－ 1 中列出長(zhǎng)為 15 位的游程分布。 表 31 111101011001000 游程分布 游程長(zhǎng)度（比特） 游程數(shù)目 所包含的比特?cái)?shù) “ 1”的 “ 0”的 1 2 2 4 2 1 1 4 3 0 1 3 4 1 0 4 游程總數(shù) 8 合計(jì) 15 一般說(shuō)來(lái)， m序列中長(zhǎng)為 － 2)的游程數(shù)占游程總數(shù)的 l／ 2k。 m序列的自相關(guān)函數(shù)由下式計(jì)算： R(τ)= DA DA?? ,的位數(shù)的位數(shù)1 0????DA （ ） 令 p =A + D = 2n － 1 則 ： R(τ)= {0,/1 0,1 ?? ?ττP （ ） 設(shè) n = 3, p = 23 － 1 ＝ 7， 則 ： R(τ)= {0,7/1 0,1 ?? ?ττ （ ） 它正是圖 5－ 3(d)中所示的二值自相關(guān)函數(shù)。 m序列和其移位后的序列逐位模二相加，所得的序列還是 m序列，只是相移不同而已。 例如 1110100 與向右移三位后的序列 1001110 逐位模二相加后的序列為0111010，相當(dāng)于原序列向右移一位后的序列，仍是 m序列。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 m序列發(fā)生器中移位寄存器的各種狀態(tài)，除全 0 狀態(tài)外，其他狀態(tài)只在 m序列中出現(xiàn)一次。 如 7 位 m序列中順序出現(xiàn)的狀態(tài)為 111， 110， 101， 010， 100， 00l 和 011，然后再回到初始狀態(tài) 111。 m序列發(fā)生器中，并不是任何抽頭組合都能產(chǎn)生 m序列。理論分析指出，產(chǎn)生的 m序列數(shù)由下式?jīng)Q定： n － 1) / n （ ） 其中由 為歐拉數(shù) (即包括 1 在內(nèi)的小于 X 并與它互質(zhì)的正整數(shù)的個(gè)數(shù) )。例如5 級(jí)移位寄存器產(chǎn)生的 31 位 m序列只有 6 個(gè)。 擴(kuò)頻增益和抗干擾容限 擴(kuò)頻通 信系統(tǒng)由于在發(fā)送端擴(kuò)展了信號(hào)頻譜，在接收端解擴(kuò)還原了信息，這樣的系統(tǒng)帶來(lái)的好處是大大提高了抗干擾容限。理論分析表明，各種擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾性能與信息頻譜擴(kuò)展后的擴(kuò)頻信號(hào)帶寬比例有關(guān)。一般把擴(kuò)頻信號(hào)帶寬 W 與信息帶寬△ F 之比稱(chēng)為處理增益 GP，即： Gp=W/△ F （ ） 它表明了擴(kuò)頻系統(tǒng)信噪比改善的程度。除此之外，擴(kuò)頻系統(tǒng)的其他一些性能也大都與 GP 有關(guān)。因此，處理增益是擴(kuò)頻系 統(tǒng)的一個(gè)重要性能指標(biāo)。 系統(tǒng)的抗干擾容限 MJ 定義如下： 式 中：（ S/N）。 = 輸出端的信噪比， LS = 系統(tǒng)損耗 Mj=Gp[（ S/N）。 +Ls] （ ） 式 中： Pe 為誤碼率， F 為信號(hào)頻率， E 為信號(hào)能量， No 為噪聲功率譜密度 Pe=F（ E/No） （ ） 由此可見(jiàn)，抗干擾容限 MJ 與擴(kuò)頻處理增益 GP 成正比，擴(kuò)頻處理增 益提高后，抗干擾容限大大提高，甚至信號(hào)在一定的噪聲湮沒(méi)下也能正常通信。在相同信噪比下，處理增益越大，誤碼率越?。ㄌ貏e是在大信噪比時(shí)尤為明顯）而在處理增益不變時(shí)，正弦干擾信號(hào)振幅增加，誤碼率則增大。通常的擴(kuò)頻設(shè)備總是將用戶信息 (待傳輸信息 )的帶寬擴(kuò)展到數(shù)十倍、上百倍甚至千倍，以盡可能地提高處理增益。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 對(duì)于寬帶噪聲，經(jīng)過(guò)解擴(kuò)中與本地 PN 相乘以后相關(guān)輸出仍然是寬帶噪聲，且噪聲功率譜密度不變。但是經(jīng)窄帶濾波的作用后，輸出信息的信噪比，仍改善了處理增益的分貝數(shù)。故直擴(kuò)系統(tǒng)有足夠高的 GP 時(shí)，對(duì)寬帶噪聲是有很好的抗干擾作 用的。 對(duì)于部分頻帶噪聲干擾，由于能量相對(duì)集中，對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的危害比寬帶噪聲要大一些。換句話說(shuō)，直擴(kuò)系統(tǒng)對(duì)其抗干擾性低于對(duì)寬帶噪聲的抗干擾性。 對(duì)于單頻及多頻載波干擾，干擾信號(hào)被展寬成 (sinx/x)2形狀的頻譜。經(jīng)帶通濾波器濾除大量干擾。故直擴(kuò)系統(tǒng)對(duì)這類(lèi)干擾有很好的抗干擾性。多頻時(shí)為單頻時(shí)幾個(gè)干擾信號(hào)能量的疊加而已。 對(duì)于脈沖干擾，由于能量在時(shí)間上相對(duì)集中，類(lèi)似于部分頻帶干擾時(shí)能量在頻譜上相對(duì)集中，對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的危害較大。故對(duì)這類(lèi)干擾的抗干擾性較差。 在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)干擾情況，確定直擴(kuò)系統(tǒng)的處理增益 和其他參數(shù)，使之達(dá)到可靠通信的程度。 直擴(kuò)信號(hào)的抗截獲性 截獲敵方信號(hào)的目的在于： （ 1）發(fā)現(xiàn)敵方信號(hào)的存在， （ 2）確定敵方信號(hào)的頻率， （ 3）確定敵方發(fā)射機(jī)的方向。 理論分析表明，信號(hào)的檢測(cè)概率與信號(hào)能量與噪聲功率譜密度之比成正比，與信號(hào)的頻帶寬度成反比。直擴(kuò)信號(hào)正好具有這兩方面的優(yōu)勢(shì)，它的功率譜密度很低，單位時(shí)間內(nèi)的能量就很小，同時(shí)它的頻帶很寬。因此，它具有很強(qiáng)的抗截獲性。 如果滿足直擴(kuò)信號(hào)在接收機(jī)輸入端的功率低于或與外來(lái)噪聲及接收機(jī)本身的熱噪聲功率相比擬的條件、則一般接收機(jī)發(fā) 現(xiàn)不了直擴(kuò)信號(hào)的存在。另外，由于直擴(kuò)信號(hào)的寬頻帶特性，截獲時(shí)需要在很寬的頻率范圍進(jìn)行搜索和監(jiān)測(cè)，也是困難之一。因此，直擴(kuò)信號(hào)可以用來(lái)進(jìn)行隱藏通信。至于如何發(fā)現(xiàn)敵方直擴(kuò)信號(hào)的存在，和弄清楚其參數(shù)，即直擴(kuò)信號(hào)的檢測(cè)與估值問(wèn)題。 直擴(kuò)系統(tǒng)的抗多徑干擾性能 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 多徑信道就是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間電波傳播的路徑不止一條。例如由于大氣層的反射和折射，以及由于建筑物等對(duì)電波的反射都是形成多徑信道的原因。不同的傳播路徑使電波在幅度上衰減不同，到達(dá)時(shí)間的延遲也不同。 直擴(kuò)系統(tǒng)能夠同步鎖定在最強(qiáng)的直達(dá)路徑的電波上。 其它有延遲到達(dá)的電波，由于相關(guān)解擴(kuò)的作用，只起到噪聲干擾的作用。這就是利用 PN 碼的自相關(guān)特性，只要延遲超過(guò)半個(gè) PN 碼時(shí)片，其相關(guān)值就很小，可作為噪聲來(lái)對(duì)待。另外，如果采用不同時(shí)延的匹配濾波器，把多徑信號(hào)分離出來(lái)，類(lèi)似梳狀濾波器 (RAKE)的作用那樣，還可以變害為利，將這些多徑信號(hào)在相位上對(duì)齊相加，起到增加接收信號(hào)能量的作用。 因此，直擴(kuò)系統(tǒng)是一種有效的抗多徑干擾的通信系統(tǒng)。 直擴(kuò)測(cè)距定時(shí)系統(tǒng) 直擴(kuò)系統(tǒng)的發(fā)展是從測(cè)距開(kāi)始的。電磁波在空間是以固定的光速傳播的。如果測(cè)定了電波傳播的時(shí)間，也就測(cè)定了距離 。 用直擴(kuò)信號(hào)來(lái)測(cè)取和定時(shí)有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)采用一個(gè)較長(zhǎng)周期的 PN 碼序列作為發(fā)射信號(hào)、用它于目的地反射回來(lái)或轉(zhuǎn)發(fā)回來(lái)的 PN 碼序列的相位進(jìn)行比較，即比較兩個(gè)碼序列相差的時(shí)片數(shù)，就可以看出其時(shí)間差，也就能換算出發(fā)射機(jī)與目的地之間的距離。不難把碼片選得很窄，即碼的鐘速率很高，則可以高精度的測(cè)距與定時(shí)，基本的分辨率即一個(gè)碼片。 此外，有了精確的測(cè)距的定時(shí)系統(tǒng)，不難形成一個(gè)精確的定位系統(tǒng)；按照簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系，已知兩個(gè)點(diǎn)的位置 (坐標(biāo) )和距離，及其在某一平面上分別與第三點(diǎn)的距離，也就能確定第三點(diǎn)的坐標(biāo)位置。 擴(kuò) 頻通信的應(yīng)用領(lǐng)域 （ 1）金融服務(wù)。銀行和證券、期貨交易業(yè)務(wù)都需要無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的支持，把一個(gè)城市的銀行與其分布在城市各處的下屬機(jī)構(gòu)相連。即使已經(jīng)有了有線計(jì)算機(jī)網(wǎng)，為了避免由于線路等出現(xiàn)的故障，仍需要使用無(wú)線網(wǎng)做備份。在證券和期貨交易業(yè)務(wù)中價(jià)格以及 買(mǎi) 和 賣(mài) 的信息變化極為迅速、頻繁，利用手持通信器輸入信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)迅速傳遞到計(jì)算機(jī)、報(bào)價(jià)服務(wù)系統(tǒng)和交易大廳的顯示版，管理員、經(jīng)紀(jì)人和交易者可以迅速利用信息進(jìn)行管理和胳手持通信器直接進(jìn)行交易。避免了用手勢(shì)、送話沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 器和人工錄入及報(bào)價(jià)而產(chǎn)生的不準(zhǔn)確和時(shí)間延誤所造成 的損失。 （ 2）石油工業(yè)。油礦的地形起伏不平，敷設(shè)電纜后不易傳導(dǎo)，而且電纜穿過(guò)煉油廠可能是潛在的危險(xiǎn)。無(wú)線網(wǎng)連接可提供從鉆井臺(tái)到壓縮機(jī)房的數(shù)據(jù)鏈路以便顯示和輸入由鉆井獲取的重要數(shù)據(jù)。海上鉆井平臺(tái)由于寬大的水域阻隔，數(shù)據(jù)和資料的傳輸比較困難。敷設(shè)光纜費(fèi)又用很高，施工難度很大。使用無(wú)線網(wǎng)技術(shù)，費(fèi)用不及敷設(shè)光纜的十分之一，效率高，質(zhì)量好。 （ 3）貨場(chǎng)管理。鐵路運(yùn)輸貨場(chǎng)和碼頭貨場(chǎng)，由于大型吊車(chē)、運(yùn)輸?shù)缆泛拓浳锿ǖ啦荒芊笤O(shè)電纜，使用步話機(jī)報(bào)告貨位和貨號(hào)極易產(chǎn)生差錯(cuò)，無(wú)線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以使貨物情況和資料直接傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中 進(jìn)行處理大大提高工作效率和服務(wù)質(zhì)量，避免了不必要的差錯(cuò)。 （ 4）醫(yī)護(hù)管理現(xiàn)在很多醫(yī)院都有了計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、大量的計(jì)算機(jī)病人監(jiān)護(hù)設(shè)備、計(jì)算機(jī)控制的醫(yī)療裝置和藥品等庫(kù)存計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以使醫(yī)療專(zhuān)家和管理者在醫(yī)院內(nèi)的任何地方使用移動(dòng)和手持計(jì)算機(jī)設(shè)備能極力方便的存取這些信息。利用計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)醫(yī)生和護(hù)士在設(shè)置計(jì)算機(jī)專(zhuān)線的病房、診室或急救中進(jìn)行匯診、查房、手術(shù)時(shí)可以不必帶著沉重的病例，而使用筆記本電腦實(shí)時(shí)記錄醫(yī)囑，并傳遞處置意見(jiàn)，查詢病人病例和檢索藥品。還可以訪問(wèn)中央專(zhuān)家系統(tǒng)以幫助診斷或預(yù)測(cè)藥物的相互作 用和反應(yīng)。 （ 5）工廠的技術(shù)處理，工廠往往不能敷設(shè)連到計(jì)算機(jī)的電纜，在加固混凝土的地板下面也無(wú)法敷設(shè)計(jì)算機(jī)電纜，空中起重機(jī)使人很難在空中布線，零備件及貨物運(yùn)通道使得也不便在地面布線。這種情況使用數(shù)字化制造設(shè)備、數(shù)字采集裝置、機(jī)器人設(shè)備時(shí)應(yīng)用無(wú)線計(jì)算機(jī)是很合適的工程師和技術(shù)人員在進(jìn)行檢修、更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)、討論工程方案以及其他技術(shù)處理時(shí)，可以利用計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)在工廠車(chē)間或廠區(qū)的任何地方查閱技術(shù)檔案、工作工藝和工程圖，發(fā)出技術(shù)指令、請(qǐng)求技術(shù)支援，甚至和廠外專(zhuān)家討論問(wèn)題。 （ 6）庫(kù)存控制倉(cāng)庫(kù)零、備件和貨物的發(fā)送和貯存 注冊(cè)可以使用無(wú)線鏈路直接為條形碼閱覽器、筆記本計(jì)算機(jī)和中央處理計(jì)算機(jī)連接，進(jìn)行清查貨物、更新存儲(chǔ)記錄和出據(jù)清單。 （ 7）展覽和會(huì)議在大型會(huì)議和展覽等臨時(shí)場(chǎng)合可在極短的時(shí)間方便的得到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。可以通過(guò)計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)和世界互聯(lián)網(wǎng) Inter 連接并獲得所需要的資料。也可以使用移動(dòng)計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)互通信息、傳遞稿件和制作報(bào)告。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 （ 8）飲食、交通旅游服務(wù)很多餐廳的服務(wù)員已經(jīng)使用步話機(jī)或?qū)ず艏夹g(shù)把餐廳中顧客需要的菜通知廚房，廚房也用同樣的辦法通知餐廳，顧客所需要的菜已經(jīng)準(zhǔn)備好了。這實(shí)際只是整個(gè)過(guò)程的一部分 。計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)一步做到，由餐廳中走來(lái)走去的點(diǎn)菜服務(wù)員通過(guò)手持終端機(jī)把顧客的需求送入計(jì)算機(jī)，把菜單立即打印給廚房并且把做好的菜立即通知給服務(wù)員，當(dāng)然也可以在手持終端機(jī)屏幕顯示的菜單上直接點(diǎn)菜，結(jié)帳時(shí)可通過(guò)同一個(gè)系統(tǒng)及時(shí)打印結(jié)帳單。 （ 9）競(jìng)賽記分系統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)可以用來(lái)完成場(chǎng)、館進(jìn)行的各種競(jìng)賽記分的處理、統(tǒng)計(jì)、發(fā)送和記錄存儲(chǔ)工作。也適合于一些文藝及其它競(jìng)賽的比賽計(jì)分系統(tǒng)，特別是在那些多用途并進(jìn)行多種比賽的場(chǎng)合。由于比賽場(chǎng)地與總記分臺(tái)或大記分牌之間相隔有相當(dāng)?shù)牟槐惴笤O(shè)電纜的場(chǎng)地 (如體育場(chǎng)的跑道 )，往往只 能采取由服務(wù)員將記分單人工傳遞，然后進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)、錄入并發(fā)送數(shù)據(jù)和顯示出來(lái)，時(shí)間較長(zhǎng)，易出差錯(cuò)。用計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)完成處理、統(tǒng)計(jì)、發(fā)送和顯示工作，可以不必花昂貴的錢(qián)安裝管道、敷設(shè)專(zhuān)用線路 (而且今后還不能移動(dòng) )，效率高、質(zhì)量好。 擴(kuò)頻通信因其具有眾多優(yōu)勢(shì)，必然在這些無(wú)線通信領(lǐng)域有其用武之地。 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 4 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的 Simulink仿真 Simulink 的介紹 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(zhuān)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、