【正文】 功能模塊對話框由功能模塊說明和參數(shù)設(shè)置框組成。不同功能模塊的參數(shù)是不相同的，用鼠標(biāo)雙擊該功能模塊自動彈出相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置對話框。 連接時(shí)，應(yīng)注意下列幾點(diǎn)： 1）從功能模塊輸出端連接到另一功能模塊的輸入端，也可從一個(gè)功能模塊輸入端反向連接到另一個(gè)功能模塊的輸出端； 2）一個(gè)輸出端連接多個(gè)輸入端時(shí)，可采用從—個(gè)功能模塊輸入端連接到另一個(gè)功能模塊輸出端的方法，或直接與該功能模塊輸出端的引出線連接。執(zhí)行 Simulink 的模塊庫瀏覽器的菜單“File”/“New”/“Model”命令，或單擊工具欄上的“ ”圖標(biāo)，或采用快捷鍵[Ctrl+N]都可打開模型編輯窗口，如圖 53 所示 功能模塊的連接及設(shè)置 1. 功能模塊的連接圖 53 模型編輯窗口中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文26根據(jù)仿真系統(tǒng)框圖，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊并移動所需功能模塊到合適的位置，將鼠標(biāo)移到有關(guān)功能模塊的輸出端( 有一個(gè)向外的箭頭)，選中該輸出端并移動鼠標(biāo)到另—個(gè)功能模塊的輸入端(有—個(gè)向內(nèi)的箭頭) ，移動時(shí)出現(xiàn)虛線．到達(dá)所需輸入端時(shí)，釋放鼠標(biāo)左鍵，相應(yīng)的連接線出現(xiàn)，表示該連接已完成。由于 MATLAB 和 SIMULINK 的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進(jìn)行仿真、分析和修改。仿真的結(jié)果還可以存放到 MATLAB 的工作空間里做事后處理。采用 SCOPE 模塊和其他的畫圖模塊，在仿真進(jìn)行的同時(shí)，就可觀看到仿真結(jié)果。在定義完一個(gè)模型后，用戶可以通過 SIMULINK 的菜單或MATLAB 的命令窗口鍵入命令來對它進(jìn)行仿真。用 SIMULINK 創(chuàng)建的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。在 SIMULINK 環(huán)境中，利用鼠標(biāo)就可以在模型窗口中直觀地“畫” 出系統(tǒng)模型，然后直接進(jìn)行仿真。菜單欄和工具欄操作方法和其它應(yīng)用程序中的操作方法相同。 圖 51 MATLAB 啟用后的默認(rèn)界面中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文24從圖 51 中可以看到 MATLAB 的啟動界面主要包括六部分：標(biāo)題欄、菜單欄、工具條、Command Window（命令窗口） 、Workspace（工作窗口） 、Command History（歷史命令窗口）及 Start（項(xiàng)目啟動菜單） 。 MATLAB 的基本操作在桌面上雙擊 的“啟動”圖標(biāo)后將啟動 MATLAB。而在用 MATLAB 函數(shù)的仿真中，函數(shù)按照數(shù)據(jù)流的順序依次執(zhí)行，意味著所處理的數(shù)據(jù)，首先要經(jīng)過一個(gè)運(yùn)算階段，然后再激活下一個(gè)階段，這種仿真被稱為數(shù)據(jù)流仿真。在用 SIMULINK 模塊框圖的仿真中，每個(gè)模塊，在每個(gè)時(shí)間步長上執(zhí)行一次，就是說，所有的模塊在每個(gè)時(shí)間步長上同時(shí)執(zhí)行。通信工具箱中的模塊可供直接使用，并允許修改，使用起來十分方便，因而完全可以滿足使用者設(shè)計(jì)和運(yùn)算的需要。較為常見的 MATLAB 工具箱有：控制系統(tǒng)工具箱、系統(tǒng)辯識工具箱、多變量頻率設(shè)計(jì)工具箱、分析與綜合工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱、最優(yōu)化工具箱、信號處理工具箱、模糊推理系統(tǒng)工具箱，以及通信工具箱等。目前 MATLAB 已經(jīng)成為國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。一旦捕獲到有用信號后，則起動跟蹤器件，由其調(diào)整壓控鐘源，使本地 PN 碼發(fā)生器與外來信號保持同步中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文235. 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的 MATLAB 仿真矩陣實(shí)驗(yàn)室（MATLAB:Matrix Laboratory）是一種以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的交互式的程序語言。接收信號圖 45 同步系統(tǒng)搜捕和跟蹤原理圖輸出出寬帶濾波器碼跟蹤器PN 碼發(fā)生器壓控鐘源搜捕器件解調(diào)器圖 45 為同步系統(tǒng)搜捕和跟蹤原理圖，圖中接收到的信號經(jīng)寬帶濾波器后，在乘法器中與本地 PN 碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。如果由于采種原因引起失步，則重新開始新的一輪搜捕和跟蹤過程。 2. 一旦完成這一階段后，則進(jìn)入跟蹤過程，即繼續(xù)保持同步，不因外界影響而失去同步。同步過程一般說來包含兩個(gè)階段： 1. 接收機(jī)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(gè)搜捕過程，即在一定的頻率和時(shí)間范圍內(nèi)搜索和捕獲用信號。因此，只靠提高頻率源的穩(wěn)定度是不夠的，需要采取進(jìn)一步提高同步速率和精度的方法。 2. 收發(fā)信機(jī)相對不穩(wěn)定性引起的頻差。 中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文22一般說來，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中采用精確的頻率源，可以去掉大部分頻率和相位的不確定性。常見的載頻提取和跟蹤的方法都可采用，例如用跟蹤鎖相環(huán)來實(shí)現(xiàn)載頻同步。信息碼元時(shí)鐘可以和 PN 碼元時(shí)鐘聯(lián)系起來，有固定的關(guān)系，一個(gè)實(shí)現(xiàn)了同步，另一個(gè)自然也就同步了?？梢哉f沒有同步就沒有擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。一個(gè)相干擴(kuò)頻數(shù)字通信系統(tǒng)，接收端與發(fā)送端必須實(shí)現(xiàn)信息碼元同步、PN 碼碼元和序列同步和射頻載頻同步。 擴(kuò)頻序列通信系統(tǒng)的同步原理任何數(shù)字通信系統(tǒng)都是離散信號的傳輸，要求收發(fā)兩端信號在頻率上相同和相位上一致，才能正確地解調(diào)出信息。不難把碼片選得很窄，即碼的鐘速率很高，則可以高精度的測距與定時(shí)，基本的分辨率即一個(gè)碼片。用直擴(kuò)信號來測取和定時(shí)有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。電磁波在空間是以固定的光速傳播的。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)。這就是利用 PN 碼的自相關(guān)特性，只要延遲超過半個(gè)PN 碼時(shí)片，其相關(guān)值就很小，可作為噪聲來對待。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。例如由于大氣層的反射和折射，以及由于建筑物等對電波的反射都是形成多徑信道的原因。隨著用戶數(shù)的增加，通信質(zhì)量逐漸變壞。 3. 是同時(shí)通話的用戶數(shù)，決定于整個(gè)網(wǎng)內(nèi)的噪聲水平。 所謂“遠(yuǎn)一近”問題指的是距離近的用戶的信號強(qiáng)，它會干擾距離遠(yuǎn)的弱信號的接收。Gold碼就可以作為地址碼來用，它既有較優(yōu)良的相關(guān)特性，也有足夠的數(shù)量可供選。 一般多采用有二值或三值相關(guān)特性的碼作為地址碼。另外，每個(gè)用戶占用的頻寬很窄，相對說來，頻譜利用率也是高的。其次，利用直擴(kuò)信號中頻譜擴(kuò)展，功率譜密度很低的特性，可以有許多用戶共用同一寬頻帶。首先，利用直擴(kuò)信號中 PN 碼的相關(guān)特性來區(qū)分不同的用戶，每個(gè)用戶只能收到其他用戶按其地址碼發(fā)來的信號，此時(shí)自相關(guān)特性出現(xiàn)峰值，可以判別出是有用信號。應(yīng)用直擴(kuò)系統(tǒng)就很容易組成這樣一個(gè)多址通信系統(tǒng)(網(wǎng))。至于如何發(fā)現(xiàn)敵方直擴(kuò)信號的存在，和弄清楚其參數(shù)，即直擴(kuò)信號的檢測與估值問題。另外，由于直擴(kuò)信號的寬頻帶特性，截獲時(shí)需要在很寬的頻率范圍進(jìn)行搜索和監(jiān)測，也是困難之一。因此，它具有很強(qiáng)的抗截獲性。 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。由于有用信號能順利通過窄帶濾波器，因此提高了輸出的信噪比。圖 44（a）為解擴(kuò)前的功率譜，窄帶干擾功率很大，由于干擾與本地?cái)U(kuò)頻碼（PN 碼）是不相關(guān)的。由于解擴(kuò)后必然連接窄帶濾波器，保證信號能順利通過，對信號頻帶之外的各種干擾起到很大的抑制作用，從而提高了輸出的信噪比。這里的寬帶干擾是泛指的與擴(kuò)頻信號不相關(guān)的，在 CDMA 通信網(wǎng)中，其它用戶的信號就是一種寬帶干擾。直擴(kuò)系統(tǒng)對窄帶干擾、寬帶干擾等，都具有抗干擾能力，其抗干擾能力大小就是前面提出的擴(kuò)頻處理增益 ，PG越大，抗干擾能力就越強(qiáng)。它體現(xiàn)了直擴(kuò)系統(tǒng)的抗干擾能力。濾除不相關(guān)的各種干擾，經(jīng)解調(diào)恢復(fù)出原始信息。因此相關(guān)器的輸出的中頻相位如圖 42??中的（8）所示。??2s相關(guān)器的作用在這里可等效為對輸入相關(guān)器的 、 相位進(jìn)行模 2 加。接收端本地調(diào)相情況與發(fā)端相似，這里的調(diào)制信號是 p（t），即調(diào)相器輸出信號 的相位僅取決于 p（t），當(dāng) p（t）=1 時(shí)， 的相位為 ；當(dāng) p（t）=0 時(shí)，??2st ??2st?的相位為 0。中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文19接收機(jī)中的本振信號頻率與載波相差為一個(gè)固定的中頻。這里不考慮信道衰減問題，因?yàn)閷?PSK 調(diào)制信號而言，??1st重要的是相位問題，這里的假定對分析工作原理是不受影響的。已調(diào)波與載波的相位關(guān)系如圖 42 中的第（6）個(gè)圖所示。圖 42 中的第（5）個(gè)圖為已調(diào)波 的波形。cTpTcpT但圖 42 中（ 4）示出的載波波形 =寬度為 ，這是為了便于看清楚一些，否則要在一個(gè)cp期間內(nèi)畫幾十個(gè)甚至幾百個(gè)正弦波。 通過發(fā)射機(jī)中推動級、功放和輸出電路加至天線發(fā)射出??st去。所謂調(diào)制，就是指相乘過程，可采用相乘器，環(huán)行調(diào)制器（或平衡調(diào)制器），最后得到的是抑制載波雙邊帶振幅調(diào)制信號。調(diào)相器可由環(huán)行調(diào)制器完成，即將 c（t）與載頻 相乘，輸出為 。 經(jīng)過擴(kuò)頻，還要載頻調(diào)制，以便信號在信道上有效的傳輸。顯然，包含信中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文18碼的 c（t）其碼元寬度已變成了 ，即已進(jìn)行了頻譜擴(kuò)展。c（t）的波形如圖 42 所示中的第（3）個(gè)波形。通常pTbpT在 DS 系統(tǒng)中，偽碼的速率 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信碼速率 ，即 ，也就是pRmR????ctt??R=m說，偽碼的寬度 pT遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信碼的寬度 bT，即 ，這樣才能展寬頻譜。加入擴(kuò)頻解調(diào)器，圖中為模 2 加法器，擴(kuò)頻碼為一個(gè)偽隨機(jī)碼（PN 碼），記作bTp（t ）。而接收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號還原成原始信息。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。P系統(tǒng)的抗干擾容限 定義如下：jM中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文16 (48)0jPSMGLN???????????????式中：（S/N）。除此之外，擴(kuò)頻系統(tǒng)的其他一些性能也大都與有關(guān)。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)頻信號帶寬比例有關(guān)。這就是擴(kuò)頻通信的基本思想和理論依據(jù)。它同樣指出了用增加帶寬的方法可以換取信噪比上的好處?？陆轄柲峥煞蛟谄錆撛诳垢蓴_性理論中得到如下關(guān)于信息傳輸差錯(cuò)概率的公式 （42）0efEpn???????此公式指出，差錯(cuò)概率 Pe 是信號能量 E 與噪聲功率譜密度 之比的函數(shù)。換句話說，當(dāng)信號的傳輸速率 C 一定時(shí)，信號帶寬 B 和信噪比 S/N 是可以互換的，即增加信號帶寬可以降低對信噪比的要求，當(dāng)帶寬增加到一定程度，允許信噪比進(jìn)一步降低，有用信中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文15號功率接近噪聲功率甚至淹沒在噪聲之下也是可能的。這可用信息論和抗干擾理論的基本觀點(diǎn)來說明：　 根據(jù)香農(nóng)()在信息論研究中總結(jié)出的信道容量公式，香農(nóng)公式：　 （42log(1)SCBN??1）式中：C信息的傳輸速率（信道容量） 單位 b/s； S信號平均功率單位 W； B頻帶寬度 單位 Hz； N噪聲平均功率 單位 W。但擴(kuò)頻通信在發(fā)送端用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必須的帶寬，在接收端采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)以恢復(fù)出所傳信息數(shù)據(jù)。而在接收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號還原成原始的信息。采用 Gold 碼族作為地址碼，其地址數(shù)大大超過了用 m 序列做地址碼的數(shù)量，所以 Gold碼序列在多址技術(shù)中，特別是在碼序列長度較短的情況下，得到了廣泛的應(yīng)用。兩個(gè) m 序列優(yōu)選對不同移位相加產(chǎn)生的新序列都是 Gold 序列。Gold 序列的主要性質(zhì)有以下幾點(diǎn)：　Gold 序列具有三值自相關(guān)特性，類似圖 33 中的自相關(guān)與互相關(guān)特性。523??鐘源碼發(fā)生器 1（a）Gold 碼發(fā)生器的的原理結(jié)構(gòu)圖碼 3（碼 1 碼 2?）碼發(fā)生器 2中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文13（b）兩個(gè) 5 級 m 序列優(yōu)選對構(gòu)成的 Gold 碼發(fā)生器1 2 3 4 55 4 321圖 34 Gold 碼發(fā)生器的的原理結(jié)構(gòu)圖圖 3－4(b)中為兩個(gè) 5 級 m 序列優(yōu)選對構(gòu)成的 Gold 碼發(fā)生器。因此，Gold 序列2n?數(shù)比 m 序列數(shù)多得多。每改變兩個(gè) m 序列相對位移就可得到一個(gè)新的 Gold 序列。圖 3－4(a)中示出 Gold 碼發(fā)生器的的原理結(jié)構(gòu)圖。它們的互相關(guān)函數(shù)如圖 33(實(shí)線)，由小于某一極大值的旁瓣構(gòu)成。這種序列有較優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，構(gòu)造簡單，產(chǎn)生的序列數(shù)多，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。R例如 5 級移位寄存器產(chǎn)生的 31 位 m 序列只有 6 個(gè)。 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。 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。 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。一般說來，m 序列中長為 R 的游程數(shù)占游程總數(shù)的 l／2k。在 15 位碼中有 8 個(gè)“l(fā)”和 7 個(gè)“0”。在 m 序列中一個(gè)周期內(nèi)“1”的數(shù)目比“0”的數(shù)目多 l 位。“l(fā)”和“0”的游程數(shù)相等。2. 一個(gè)周期內(nèi)長度為 l 的游程(連續(xù)為“0”或連續(xù)為 “l(fā)”)占 1／2，長度為 2 的游程占 l／4，長度 3 的游程占 l／8。同理我們不難得到 36122551l023…位的 m 序列。現(xiàn)在已經(jīng)得到 3 100 級 m 序列發(fā)生器的連接圖和所產(chǎn)生的 m 序列的結(jié)構(gòu)。有的抽頭組合并不能產(chǎn)生最