【正文】 end end BER(m,SNR1)=Err/L 。 end z=y/m。 end end msint=sig.* x_code。 sig=msout+sqrt(N0)*randn(size(msout))。 x_code=sign(mgen(19,11,len))。 for m=10:20:50 %擴頻增益的類型 a=repmat(r,1,m)。 r=round(rand(1,5000))。 通過此次實驗設計，我鞏固了“信號與系統(tǒng)”、“通信原理”等課程所學內容，初步了解和掌握現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)的基本組成、基本原理、組網技術及典型通信系統(tǒng)（ GSM數(shù)字、CDMA碼分多址移動電話系統(tǒng)）的設計、調試，理解其工作原理。 信噪比計算式數(shù)學表達式如下所示： SNR=10lognsEE =10log 22sn?? =10log 22s )(rs ???? （ 3— 3） 其中 Es為信碼發(fā)射功率， En為噪聲功率， s? 為信源碼， r? 為信宿碼，計算結果單位為dB。 誤碼率的數(shù)學表達式如下： E=se 100% （ 3— 2） 其中 s是信碼個數(shù)， e是誤碼個數(shù)， E就是誤碼率。在實際測量數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率時，一般測量結果與信源送出信號的統(tǒng)計特性有關。 接收端收到信號后，采用與發(fā)送端相同的 PN序列，通過模二運算之后便可還原出輸入信號。 用戶是由 rand()函數(shù)產生的隨機碼，并經過處理之后稱為碼值為 1和 1變化的碼序列 ，為了保證仿真的準確性，取 5000個碼元作為每次發(fā)送的信號，同時為了接收電路接收的方便，將信號的碼值變換為 0 和 1，再將信號重復 G 次，得到即將擴頻的信號。 g’(t)=c(t)? p(t)=c(t)? p(t)? p(t)=c(t)。另外，由數(shù)模轉換器來的信號一般至少有 8bit以上，這樣寬的數(shù)據(jù)對于匹配濾波器來說資源消耗是相當大的，必須減少濾波器輸入端的量化比特數(shù)，因此提高過采樣率和增加量化 比特位數(shù)以改善濾波器性能與減少資源占用率成為一對矛盾，如何實現(xiàn)兩者的折中成為優(yōu)化數(shù)字匹配濾波器的關鍵。過采樣增加了一個碼片寬度中的取樣次數(shù)，其目的是便于確定每個碼元的中心位置，在確定上一個碼 元中心位置的情況下可以很容易的找到下一個碼元的中心位置。文獻指出。 圖 213 數(shù)字匹配濾 波器的并行相關捕獲法 設輸入數(shù)據(jù)的矩形脈沖周期為 Tc，輸入碼序列長為 N，在僅僅 T=NTc 時間里，碼序列所有可能的相位都被搜索一遍，因而具有很高的相位搜索速度。 隨著大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，使用數(shù)字匹配濾波器 (DMF)進行并行捕捉方式的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)出來，對于需要高性能、低功耗的數(shù)字擴頻通信系統(tǒng)來說，使用 DMF 是一種必然的選擇。39。 匹配濾波器的沖激響應為： )1(n)1S (Nh(n) 1N0 knNak k ????? ?? ? （ 2— 20） ?? ?? ??1N0 39。 圖 212 匹配濾波器結構圖 濾波器的輸出 SO(t)是輸入信號 s(f)和濾波器沖激響應 向 (f)在時間域的卷積積分。 ①匹配濾波器的基本原理 匹配濾波器是一種無源相關技術，它可以快速地實現(xiàn)相關器的功能。但是要和別開始 ≥門限 2 ≥門限 1 TD2 積分 積分器清零 TD1 積分 改變 Tc/2 平頂山學院本科畢業(yè)設計 基于 matlab的直序擴頻通信系統(tǒng)的仿真 張彥華 的方法結合使用，先用其它快速捕獲的方法使兩個碼序列接近到一定程度，再用滑動相關法實現(xiàn)捕獲，即并／串結合的快速捕獲方法。 并行雙積分滑動相關捕獲系統(tǒng)同理也是積分時間為 TDl和 TD2的兩個積分器，并且TDITD2，兩個積分器并行同時進行積分。直至所有檢測都大于門限時，才判定為同步。因此當要搜索的 PN碼相位比較多時，此時可以考慮使用多個相關器，即將單積分檢測改為多積分檢測，這樣每個相關器只要搜索較少的相位，從而減少捕獲時間 [4]。如果本地擴頻序列相位與發(fā)送來的擴頻序列相位相差 △ Tc，單積分滑動相關捕獲系統(tǒng)積分時 間 TD=λTc。 單積分滑動相關捕獲系統(tǒng)的電路由壓控振蕩器 (VCO)、分頻器和時鐘信號成型電路組成，如圖 210所示解調后的擴頻基帶信號與本地擴頻序列相關后送入積分器，輸出的積分值和門限比較器的門限值作比較，若該值低于設定的門限值時，輸出一低電平信號給時鐘門限比較器 射 頻 放大器 擴頻碼發(fā)生器 相位搜索控制器 0 T0積分器 平頂山學院本科畢業(yè)設計 基于 matlab的直序擴頻通信系統(tǒng)的仿真 張彥華 電路，此信號控制 VCO 輸出信號的頻率，從而改變時鐘信號的 頻率，間接改變了本地參考擴頻碼序列的相位狀態(tài)，其結果相當于本地參考擴頻碼序列的相位作 Tc/2 的滑動。 擴頻碼序列相位搜索捕獲法的特點是電路設備量少，易于實現(xiàn)，但平均同步捕獲時間隨著擴頻碼長度的增加而增大，在擴頻碼的長度比較長的情況下要實現(xiàn)快速捕獲是很困難的，所以不適用于低信噪比長序列 PN碼捕獲。 順序搜索捕捉的基本原理是：使用一個相關器，在 0一 TD期間內積分，在 TD時刻將積分器的輸出送給一門限比較器，當積分器的輸出值小于設定的門限值時，說明本地參考擴頻碼序列的相位與接收擴頻碼序列的相位不相同，門限比較器輸出一信號給擴頻碼序列相位搜索控制器，在其作用下不斷地改變本地序列的相位狀態(tài)，相位的變化量可設為 Tc／ 2，并在每個相位進行相關檢測，判斷該相位是否同步，直到相關器的積分值超過設定的門 限而達到最大，從而實現(xiàn)擴頻碼序列的同步捕獲。而現(xiàn)在大規(guī)模集成電路的應用使并行捕獲方案成為可能，但系統(tǒng)的復雜度很高，因此研究的目標就是實現(xiàn)碼捕獲時間性能和系統(tǒng)復雜度之間的折衷。 捕獲的過程是檢測器采用某種特定算法遍歷整個未知相位區(qū)間的過程。有源相 關時采用了在不同的搜索區(qū)間，用不同相位的本地碼與輸入碼相關的方法。 平頂山學院本科畢業(yè)設計 基于 matlab的直序擴頻通信系統(tǒng)的仿真 張彥華 擴頻序列的同步捕獲 應用中擴頻碼大部分是偽隨機序列，偽隨機序列的一項基本特性是其自相關函數(shù)的旁瓣極低。如果認為捕獲到有用信號，則開始跟蹤過程，使系統(tǒng)保持同步 ， 否則又開始繼續(xù)搜捕。接收機在一開始并不知道對方是否發(fā)送了信號，因此需要有一個搜捕過程，即在一定的頻率和時間 范圍內搜索和捕獲有用信號，找到接收信號中偽碼的起始相位，使收端偽碼與發(fā)端偽碼的相位差小于二分之一個碼元；二是同步跟蹤 (又稱精同步 )，一旦完成捕獲后， 則進入跟蹤過程，即繼續(xù)保持 同步，不因外界影響而失去同步。 在擴頻系統(tǒng)中，對同步來說存在兩類不確定的因素， 即偽碼延時 (偽碼相位 )和載波頻率的不確定性。 擴頻序列的同步捕獲 擴頻序列的偽碼同步 對于常規(guī)數(shù)字通信，接收端有了相干載波，即可解調出基帶數(shù)字信 號，然而對于擴頻信號，首先要完成解擴才能進行解調。在此結構中 co==1，不同的反饋邏輯，即 ci取不同的值將產生不同的移位寄存器序列。由圖可以看出，當周平頂山學院本科畢業(yè)設計 基于 matlab的直序擴頻通信系統(tǒng)的仿真 張彥華 期很長及碼元寬度很小時， R(τ )近似于沖激函數(shù)δ (τ )的形狀。 m 序列的自相關特性： ? ? ????????? 0101R jNjf (2— 14) 將 m序列的每一比特變換為寬度為 Tc（ Tc=1/Rc）、幅度為 1的波形函數(shù)， 當 m序列為 0元素時，波形函數(shù)取正極性，否則取負極性。 ③游程特性：游程就是一個序列中取值相同的連在一起的元素。因此，本文采用的擴頻序列也是 m序列，故對 m 序列作重點介紹。 偽隨機碼又稱為偽噪聲碼，簡稱 PN碼。 (1) 偽隨機碼的要求 香農編碼定理指出：只要信息速率 Rb小于信道容量 C，則總可以找到某種編碼方法，在碼周期相當長的條件下，能夠幾乎無差錯地從受到高斯噪聲干擾的信號中恢復出原發(fā)送的信息。 (4) 可以同頻工作 由 于采用相關解擴，所以只要每部通信機的解擴 PN碼不同，幾部通信機就可以使用同一載頻而不會有互相干擾，只是多增加點背景噪聲而已。 (3) 對其他電臺干擾小，抗截獲能力強 理論分析表明，信 號的檢測概率與信號能量與噪聲功率譜密度之比成正比，與信號的頻帶寬度成反比。 (2) 具有強的抗多徑干擾能力 無線電波在傳播的過程中，除了直接到達接收天線的直射信號外，還會有各種反射體(如大氣對流層、建筑物、高山、樹木、水面、地面 )等引起的反射和折射信號被接收天線接收。 下面以解擴前后信號功率譜密度示意圖來說明這一問題 。接收端偽隨機碼產生器產生的偽隨機序列與發(fā)送端產生的偽隨機序列相同，但起始時間或初始相位可能不同，為 c,(t)。 1,則信號可表示為： S(t)=Acos(2πfct+θ(t)+φ) (2— 6) 其中 A為載波信號振幅， fc為載波頻率， φ 為初始相位，當 d(t)c(t)=+1時 ，θ (t)=0； 當d(t)c(t)=1時， θ (t)=π ，其相位變化速率為 1／ Tc 。被稱為碼片間隔，其倒數(shù) l／ T。人們對直接序列擴頻系統(tǒng)的研究最早，研制出了許多直擴系統(tǒng)，比如美國的國防衛(wèi)星通信系統(tǒng) (Av． VSC． 28)、 全球定位系統(tǒng) GPS 等等 [3]。例如： FH／ DS、DS／ TH、． FH／ TH 等。跳時方式主要用于時分多址 (TDMA)通信中。 形象地說就是采用特定偽碼控制的多頻率頻移鍵控。因此它往往比處理增益更確切表征了系統(tǒng)的抗干擾能力 [2]。 處理增益表明了擴頻系統(tǒng)對干擾的抑制程度，但系統(tǒng)能否正常工作僅靠處理增益是不能描述的，它主要取決于干擾容限。它反映經過擴頻接收機處理后，使信號增強的同時抑制輸入到接收機干擾信號能力的大小。 2． 2 擴頻通信系統(tǒng)的指標 衡量擴頻通信系統(tǒng)性能好壞的性能指標主要有兩個：處理增益和干擾容限。二是相關處理后恢復成窄帶信息數(shù)據(jù)。 可見，擴展頻譜技術正是利用這一原理，用高速率的擴頻碼來達到擴展待傳輸?shù)臄?shù)字信息帶寬的目的。 擴頻通信的基本理論依據(jù)是信息論中香農的信道容量公式 C=Blog2(1+NS ) (bit/s) （ 2— 1） 式中： C為信道容量（比特 /秒）； B為信道帶寬（赫茲）； N為噪聲功率； S為信號平均功率。目前，各個國家為了滿足 R 益增長的民用通信容量的需求和有效地利用頻譜資源，都 紛紛提出在數(shù)字蜂窩移動通信、衛(wèi)星移動通信和未來的個人通信中采用擴頻技術，因此擴頻技術己廣泛應用于蜂窩電話、無繩電話、微波通信、無線數(shù)據(jù)通信、遙測遙控等各種系統(tǒng)中 [1]。 一直到 80年代初期，美國聯(lián)邦通信委員會 (FCC)于 1985 年 5月發(fā)布了一份關于將擴頻技術應用到民用通信的報告，從此擴頻通信技術獲得了更加廣闊的應用空間。麻省理工學院林肯實驗室開發(fā)的擴頻通信系統(tǒng) F9C． A／ Rake 系統(tǒng)被公認為第一個成功的擴頻通信系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的研制過程中，首次提出了瑞克 (RAKE)接收的概念并成功應用，該系統(tǒng)也是第一個真正實用的寬帶通信系統(tǒng)。在戰(zhàn)爭后期，干擾和抗干擾技術成為決定勝負的重要因素，戰(zhàn)后得出了“最好的抗干擾措施就是好的工程設計和擴展工作頻率 的結論。 由于擴展頻譜技術具有抗干擾能力強、截獲率低、多址能力強、抗多徑干擾、保密性好及測距能力強等一系列的優(yōu)點，使得擴頻通信越來越受到人們的重視 [1]。s potential interference theory, direct sequence spread spectrum is simulated by the simulation platform which is offered by MATLAB. And it tells the story of the design of various modules in detail. The receiver synchronization capture process adopts the principle of digital matched filter. In a given simulation conditions, I run the test simulation program and get the expectant simulat