【導(dǎo)讀】任何改變都可能影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定。文中將MATLAB和SYSTEMVIEW應(yīng)用在通信系統(tǒng)仿真，系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置，提供應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中所需的參考數(shù)據(jù)。

　　

【正文】 性能有很大關(guān)系。對(duì)擴(kuò)頻碼通常提出下列要求： 易于產(chǎn)生； 具有隨機(jī)性； 擴(kuò)頻碼應(yīng)具有盡可能長(zhǎng)的 周期，使干擾者難以通過擴(kuò)頻碼的一小段去重建整個(gè)碼序列； 擴(kuò)頻碼應(yīng)具有雙值自相關(guān)函數(shù)和良好的互相關(guān)特性，以有利于接收時(shí)的截獲和跟蹤，以及多用戶應(yīng)用。 從理論上說，用純隨機(jī)序列去擴(kuò)展信號(hào)頻譜是最理想的。但在接收機(jī)中為了解擴(kuò)應(yīng)當(dāng)有一個(gè)同發(fā)送端擴(kuò)譜碼同步的副本。因此，實(shí)際工程中，我們只能用偽隨機(jī)或偽噪聲（ PN）序列作為擴(kuò)頻碼。偽隨機(jī)序列具有貌似噪聲的性質(zhì)，但它又是周期性的有規(guī)律的，既容易產(chǎn)生，又可以加工和復(fù)制的序列。偽隨機(jī)序列具有類似于隨機(jī)序列的性質(zhì)，歸納起來有下列三點(diǎn)： 平衡特性：隨機(jī)序列中 0 和 1 的個(gè)數(shù)接近相等； 游程特性：把隨機(jī)序列中連續(xù)出現(xiàn) 0 或 1 的子序列稱為游程 。 相關(guān)特性：隨機(jī)序列的自相關(guān)函數(shù)具有類似于白噪聲自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì) 。 偽隨機(jī)序列具有類似于隨機(jī)序列的性質(zhì)，但它的結(jié)構(gòu)或形式是預(yù)先可以確定的，并且可以重復(fù)地產(chǎn)生和復(fù)制。擴(kuò)頻碼中應(yīng)用最廣的是 m 序列，又稱最大長(zhǎng)度序列。其它還有 L 序列和霍爾序列等。 L 序列是勒讓德（ Legendre）序列或二次剩余序列的簡(jiǎn)稱。霍爾序列又叫孿生素?cái)?shù)序列。 偽隨機(jī)序列的產(chǎn)生 在通信原理的學(xué)習(xí)中，我們接觸了最重要的一類偽隨機(jī)序列 m 序列，它在擴(kuò)頻序列中占有相當(dāng)重要的地位。所 以，在此，特只考慮 m 序列的產(chǎn)生。 偽隨機(jī)序列可由線性移位寄存器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生。該網(wǎng)絡(luò)由 r 級(jí)串聯(lián)的雙態(tài)器件，移位脈沖產(chǎn)生器和模 2 加法器組成，如圖 所示為 4 級(jí)移位寄存器構(gòu)成的 PN 序列發(fā)生器： 圖 35 4 位移存器構(gòu)成的 PN 碼發(fā)生器 例如，初始狀態(tài)是 0001，那么 an4=0， an3=0， an2=0， an1=1。圖 中的反饋邏輯為 an= an3⊕ an4⊕ an1，對(duì)于初始狀態(tài)為 0001，經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍后，各級(jí)狀態(tài)自左向右移到下一級(jí)，未級(jí)輸出一位數(shù)，與此同時(shí)模 2 加法器輸出值加到移位寄存器第一級(jí)， 從而形成移位寄存器的新狀態(tài)，下一個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍到來又繼續(xù)上述過程。未級(jí)輸出序列就是偽隨機(jī)序列。 下圖是一個(gè) an= an3⊕ an4 四級(jí)結(jié)構(gòu)的仿真原理圖，圖 是其產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列an=100110101111000100110101111000?，這是一個(gè)周期為 15 的周期序列。改變反饋邏輯的位置及數(shù)量還可以得到更多不同的序列輸出。 從以上例子可得出以下結(jié)論： 線性移位寄存器的輸出序列是一個(gè)周期序列。 21 當(dāng)初始狀態(tài)是 0 狀態(tài)時(shí)，線性移位寄存器的輸出全 0 序列。 級(jí)數(shù)相同的線性移位寄存器的輸出序列和反饋 邏輯有關(guān)。 同一個(gè)線性移位寄存器的輸出序列還和起始狀態(tài)有關(guān)。 對(duì)于級(jí)數(shù)為 r 的線性移位寄存器，當(dāng)周期 p＝ 2r－ 1 時(shí)，改變移位寄存器初始狀態(tài)只改變序列的初相。這樣的序列稱為最大長(zhǎng)度序列或 m 序列。 圖 36 4 級(jí) PN 碼仿真原理圖 圖 37 15 級(jí) PN 碼波形圖 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真 直接序列擴(kuò)頻是目前應(yīng)用最廣的一種擴(kuò)頻技術(shù)，也是大家比較熟悉的一種擴(kuò)頻技術(shù)。圖 是直序擴(kuò)頻系統(tǒng)的仿真原理圖。 數(shù)據(jù)信號(hào)源使用了一個(gè)較低頻率（ 1KHz）的隨機(jī)序列（圖符 0）通過一個(gè) 1KHz 的低通濾波器 （圖符 3）來代替。擴(kuò)頻用的 PN 碼采用了 10KHz 的 PN 碼（圖符 2），這樣，理論上可以獲得 10 倍的擴(kuò)頻增益。擴(kuò)頻調(diào)制也未使用通常的模 2 和加法運(yùn)算，而是通過乘法器直接用 PN 碼調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)，合成后的擴(kuò)頻復(fù)合信號(hào)同樣也是直接用更高的載波（圖符 12， 100KHz）調(diào)制發(fā)射，省去了常規(guī)的平衡調(diào)制等步驟。為了觀察擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾性能，使用了一個(gè)干擾信號(hào)源。該干擾信號(hào)可以是單頻率窄帶干擾，也可以是寬帶的掃頻信號(hào)，或者是高斯噪聲。 為簡(jiǎn)單起見，在接收端，通過本地載波解調(diào)后的復(fù)合信號(hào)直接與原擴(kuò)頻 PN 碼直接相乘后解擴(kuò)，中間省略了 有關(guān)本地 PN 發(fā)生器和相關(guān)的碼同步電路。因?yàn)橹苯邮褂迷?PN碼，所以理論上可認(rèn)為收發(fā)兩端是完全同步的。需要說明的是，實(shí)際工程中的碼同步是一個(gè)十分復(fù)雜問題，其復(fù)雜程度以及在此問題上付出的代價(jià)往往比擴(kuò)頻本身要多得多。 22 圖 38 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真原理圖 圖 39 預(yù)處理和整形處理后的波形 圖 所 示是經(jīng)過預(yù)濾波器后（圖符 3）的輸入信號(hào)波形和解擴(kuò)后整型的輸出信號(hào)波形圖。圖 是未加干擾信號(hào)前的已調(diào)信號(hào)頻譜圖和加入干擾信號(hào)后的已調(diào)信號(hào)頻譜圖。可以十分明顯地觀察到，在 100KHz 附近有較強(qiáng)的干擾存在，而解擴(kuò)后的信號(hào)與輸入的原信號(hào)波形基本一致，完全未受干擾影響。不斷加大噪聲或干擾的幅度，當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)的干擾門限時(shí)，則不能準(zhǔn)確地恢復(fù)原始波形。 圖 310 未有干擾和有干擾時(shí)的已調(diào)頻譜 帶嵌套的擴(kuò)頻系統(tǒng) SystemView 的嵌套系統(tǒng)是一種層次化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能，利用這個(gè)功能用戶可以很方便地設(shè)計(jì)嵌套子系統(tǒng)。并且子系統(tǒng)內(nèi)部也可以含有其他子系統(tǒng)，從而形成多層系統(tǒng)。嵌套系統(tǒng)圖符主要用于建立用戶自己的子系統(tǒng)庫，通過將目標(biāo)系統(tǒng)的某一組圖符轉(zhuǎn)化為一個(gè)子系統(tǒng)圖符簡(jiǎn)化原有復(fù)雜系統(tǒng)的視圖效果，并且 SystemView 允許用戶在不同的系統(tǒng)中使用同一嵌套系統(tǒng)。嵌套系統(tǒng)的層次與規(guī)模沒有限制，可以設(shè)計(jì)具有數(shù)百個(gè) 難以管理的圖符組成的仿真系統(tǒng)。 在前面練習(xí)了直接擴(kuò)頻系統(tǒng)和尾隨機(jī)序列 (PN)產(chǎn)生的仿真系統(tǒng)，下面，我試著將直接擴(kuò)頻中的尾隨機(jī)序列輸入改成由 PN 子系統(tǒng)產(chǎn)生的四級(jí) 15 階 M 序列。 其仿真原理圖如下圖所示： 圖 中，圖符（ 18）正是與圖 所示系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的 meta 子系統(tǒng)，讓其作為 23 系統(tǒng)的輸入，用 META/IO 與本系統(tǒng)連接。 圖 311 帶嵌套的擴(kuò)頻系統(tǒng) 而經(jīng)過分析窗口仿真后的波形如下圖所示，即為上圖中 SINK5 和 SINK9 的對(duì)比波形，很明顯，在擴(kuò)頻前后，其序列保持了不變性，但是注意在時(shí)間上會(huì)有些 許時(shí)延，大概在 10e4s 的數(shù)量級(jí)上。 圖 312 輸入與輸出的對(duì)比 24 致謝 本論文是在 ***的悉心指導(dǎo)下完成的。從論文的選題、課題的研究到論文最后的完成 ***教授和 ***老師都給予了我悉心的指導(dǎo)和熱情的幫助，使本人在論文設(shè)計(jì)期間受益匪淺。回首這四年的本科學(xué)習(xí)過程，他們不僅在學(xué)習(xí)上對(duì)我嚴(yán)格要求，悉心指導(dǎo)，而且在工作和生活方面也給了我很大的幫助和關(guān)懷。淵博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，高度的責(zé)任感和敬業(yè)精神，平易近人的待人態(tài)度都將使我終身受益。師恩如海，終生銘記。在這里謹(jǐn)向 ***致以崇高的敬意和誠(chéng)摯的謝意。 25 參考文獻(xiàn) [1]樊昌信 .徐炳祥等 .通信原理（第五版） [M].國(guó)防工業(yè)出版社 . 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