【正文】 我愿在未來的學(xué)習(xí)和生活中，銘記恩師教誨，以實(shí)際行動(dòng)和更出色的表現(xiàn)來報(bào)答曾經(jīng)關(guān)心，幫助和支持過我的所有老師、同學(xué)朋友和家人。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)和科研態(tài)度，嚴(yán)于律己和寬以待人的處事作風(fēng)都深深感染了我，并將一直激勵(lì)我以后的學(xué)習(xí)與工作。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中出現(xiàn)了很多問題，杜老師都給予了最大的幫助。首先，我要感謝我的導(dǎo)師杜豪杰老師，從論文的選題到結(jié)構(gòu)排版，從內(nèi)容到文字潤(rùn)飾，都凝聚了他大量的心血，在這篇論文的寫作過程中，杜豪杰老師不辭辛勞，多次找我就論文中許多問題進(jìn)行深入細(xì)致的探討，給我提出切實(shí)可行的指導(dǎo)性建議，并細(xì)心全面的修改了我的論文。 curState=[a curState(1:M2)]。for k=1:N out(k)=curState(M1)。M=length(gen)。誤碼率39。信噪比/dB39。擴(kuò)頻增益與誤碼率關(guān)系曲線39。FontSize39。 \leftarrow Gain=5039。)。,10)hold onsemilogy([10:10],BER(50,:),39。,39。text(6,39。y*39。FontSize39。 \leftarrow Gain=1039。)。 % 誤碼率實(shí)際值 end endfiguresemilogy([10:10],BER(10,:),39。 end if z~=r(j) %用戶錯(cuò)誤計(jì)數(shù) Err=Err+1。 %解擴(kuò)得到用戶信碼 if z0 z=1。 for pp=1:m y=y+msint(m*j+ppm)。 %開始解擴(kuò) Err=0。 sig(t)=sig(t)+A*sin(t)。 for i=1:L A=randint(1,1,[1,3])。 N0= Eb/(10^((SNR111)/10))。 msout=x.* x_code。 len=length(x)。 b=(reshape(a,L,m))39。 % 信噪比 L=length(r)。 %產(chǎn)生5000個(gè)隨機(jī)碼元 r=2*r1。clear。為今后從事通信系統(tǒng)工程，移動(dòng)通信，全球個(gè)人通信和多媒體通信打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 此次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)我投入了很大的熱情和精力，無論是查找資料還是MATLAB編寫程序都付出了大量的努力，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)習(xí)中存在的很多問題，比如對(duì)MATLAB很多它自帶的函數(shù)庫(kù)的使用不熟悉，軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)流程圖不清楚。圖33就是經(jīng)過MATLAB仿真之后的圖形，分別為10,30,50倍的擴(kuò)頻增益下的誤碼率和信噪比的變化曲線。本實(shí)驗(yàn)中的噪聲主要是我們自己添加到信道的高斯加性白噪聲AWNG，它獨(dú)立于信源信號(hào)。(2) 信噪比測(cè)量通信系統(tǒng)的性能時(shí)，常常要使用噪聲發(fā)生器，由它給出具有所要求的統(tǒng)計(jì)特性和頻率特性的噪聲，并且可以隨意控制其強(qiáng)度，以便得到不同信噪比條件下的系統(tǒng)性能。在接收端，本地產(chǎn)生一個(gè)同步的擴(kuò)頻碼，與收碼序列逐位相乘再求規(guī)格化內(nèi)積，再與發(fā)送端信源碼進(jìn)行比較，一旦有錯(cuò)，誤碼計(jì)數(shù)器加一。通常認(rèn)為二進(jìn)制信號(hào)中0和1是以等概率隨機(jī)出現(xiàn)的，所以測(cè)量誤碼率時(shí)最理想的信源應(yīng)是隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器。誤碼加1比較器發(fā)送信號(hào) 碼元不同 圖32誤碼率判決模塊程序框圖 (1)誤碼率 在數(shù)字通信中，誤碼率是一項(xiàng)主要的性能指標(biāo)。但由于收到高斯白噪聲和干擾信號(hào)的影響，此時(shí)的信號(hào)是碼值為處在G和+G之間的信號(hào)，必須通過碼元判決，將大于0的碼元判為1，小于0的碼元判為1，即原始信號(hào)。在信道傳播的信號(hào)在接收端處被加上一個(gè)形式為sin(n)的干擾信號(hào)。PN碼發(fā)生器為6級(jí)m序列產(chǎn)生器，本原多項(xiàng)式為1+x+x4,寄存器初始值設(shè)置為[111000]，通過G次輸出，與原信號(hào)碼進(jìn)行模二運(yùn)算，即可得到擴(kuò)頻增益為G的擴(kuò)頻碼輸出[5]。 高斯噪聲信道傳輸模塊是指?jìng)鬏數(shù)男盘?hào)經(jīng)過AWGN信道時(shí)，不可避免地疊加了高斯白噪聲信號(hào)，在本次設(shè)計(jì)中，對(duì)高斯白噪聲信號(hào)的處理，是應(yīng)用信號(hào)信噪比，根據(jù)SNR=10lg,在已知信號(hào)功率譜的條件下，可以得出信道噪聲的功率譜密度函數(shù)N=()^2，則P=即為單位信號(hào)所疊加上的噪聲的能量，將單位信號(hào)的噪聲與白噪聲的概率密度函數(shù)相關(guān)，再與信號(hào)相加，即可得到信道傳輸?shù)男盘?hào)。 m序列發(fā)生器 本次直接序列擴(kuò)頻通信中的偽隨機(jī)序列為m序列，m序列式最長(zhǎng)線性移位寄存器的簡(jiǎn)稱。接收端收到此信號(hào)后，解擴(kuò)電路對(duì)g’(t)進(jìn)行碼元判決，即可得到原始的輸入信號(hào)。3 直接擴(kuò)頻系統(tǒng)MATLAB仿真 直接擴(kuò)頻MATLAB仿真組成框圖 直接學(xué)列擴(kuò)頻的MATLAB仿真組成框圖如圖31所示模2運(yùn)算高斯通道判決電路模2運(yùn)算 信碼 信碼 M序列干擾M序列 圖31直接擴(kuò)頻序列仿真組成框圖 由圖31看出，在發(fā)送端，信碼為m(t)，其碼元寬度為Tp，進(jìn)行模2運(yùn)算后，得到g(t)=m(t)p(t)，碼元寬度稱為擴(kuò)頻出來增益，表示為： G=10lg （3—1）由于有Tp171。折中考慮一般采用4倍的過采樣率。在噪聲樣點(diǎn)間相互獨(dú)立的情況下，過采樣每增加一倍，處理增益可以提高大約3dB，但是當(dāng)噪聲歸一化帶寬小于過采樣率一半時(shí)，不斷增加過采樣的值并不總能有效地提高處理增益。文獻(xiàn)指出，過采樣率和量化比特位數(shù)是影響數(shù)字匹配濾器的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，為了保證匹配濾波器的性能，必須合適的選擇這兩個(gè)參數(shù)。在接收端對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行匹配濾波可以有效的濾除噪聲，使信噪比達(dá)到最佳。利用匹配濾波器進(jìn)行解擴(kuò)，還可以克服多徑干擾甚至利用部分多徑能量，提高系統(tǒng)的抗干擾能力．改善系統(tǒng)的誤碼性能。其平均同步捕獲時(shí)間為： TAC=MTs+Tc （2—23） 式中，Ts是每級(jí)移位寄存器裝載一個(gè)碼元的時(shí)間．對(duì)于M級(jí)移位寄存器需要花費(fèi)的時(shí)間為MTs。當(dāng)兩碼序列的相位狀態(tài)不一致時(shí)，所得到的相關(guān)值較低(此時(shí)為擴(kuò)頻碼序列自相關(guān)函數(shù)的旁瓣值)，接收擴(kuò)頻碼序列再輸入下一相位狀態(tài)，相關(guān)過程相當(dāng)于接收信號(hào)滑過本地序列，每一時(shí)刻產(chǎn)生一個(gè)相關(guān)結(jié)果，當(dāng)滑到兩個(gè)序列相位對(duì)齊時(shí)，必有一個(gè)相關(guān)峰值輸出(擴(kuò)頻序列在零相移時(shí)的自相關(guān)函數(shù)值)，檢測(cè)到這個(gè)相關(guān)峰值，并同時(shí)啟動(dòng)另一個(gè)預(yù)先設(shè)置好的PN碼序列發(fā)生器，那么此PN碼序列必定與接收序列同步，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)頻碼序列的捕獲。 數(shù)字匹配濾波器與傳統(tǒng)的匹配濾波器相比，它主要有以下一些優(yōu)點(diǎn)：可通過編程改變PN碼的碼型，碼長(zhǎng)等；獲得很大的處理增益，而且處理增益在一定的范圍內(nèi)任意可調(diào)，此外它還有捕捉時(shí)間短、體積小、開發(fā)周期短、易于實(shí)現(xiàn)等。但SAW器件插損大，而且濾波器長(zhǎng)度也受限于國(guó)內(nèi)工藝水平，只能對(duì)長(zhǎng)碼的一小段進(jìn)行匹配，在低信噪比下不可靠；而且對(duì)SAW延遲器件來說，偽碼序列是預(yù)先確定的，器件制造好以后偽隨機(jī)序列就不能改變了。匹配濾波器的輸出波形為輸入偽隨機(jī)碼序列的自相關(guān)函數(shù)，如前圖25所示。在0一TD的時(shí)間間隔內(nèi)，匹配濾波器的沖激響應(yīng)為輸入信號(hào)的時(shí)間反轉(zhuǎn)，即： h(t)=s(Tht) (0≤t≤Tb) （2—17）則其輸出波形為： s0(t)=s(t)*h(t)===R(tTb) （2—18） R(t)為輸入信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)，因此匹配濾波器可以看成是一個(gè)相關(guān)器，但一般相關(guān)器必須經(jīng)過時(shí)間為T的積分，才能得到一個(gè)相關(guān)值，而匹配濾波器的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上都能輸出一個(gè)相關(guān)值，因而是一種快速的相關(guān)器件。主要由三部分組成：移位寄存器、乘法器和多輸入加法器組成，這是一個(gè)類似于FIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)。這里的“匹配是指濾波器的傳遞函數(shù)為所傳輸信號(hào)的復(fù)共軛函數(shù)[4]。中頻多采用模擬器件聲表面波(SAW)匹配濾波器來完成，基帶多采用數(shù)字集成電路來完成。(3) 匹配濾波器法 以上串行捕獲系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是其搜索時(shí)間較長(zhǎng)，在許多應(yīng)用的場(chǎng)合，對(duì)捕獲的時(shí)間有較高的要求，因此采用并行捕獲結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)捕獲時(shí)間最短，但并行捕獲需要N個(gè)相關(guān)器，所以電路較為復(fù)雜。盡管存在上述問題，在實(shí)際工程應(yīng)用上，滑動(dòng)相關(guān)法總是首選方案之一。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)積分器輸出小于門限值，則對(duì)兩個(gè)積分器同時(shí)清零開始下一個(gè)相位的檢測(cè)，若大于門限值，則第二個(gè)積分器繼續(xù)TD2的積分，直到兩個(gè)積分器都大于門限值，表明同步捕獲完成。串行雙積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲系統(tǒng)把原單一積分時(shí)間為TD的積分器改為積分時(shí)間為TDI和TD2的兩個(gè)積分器，并且TDlTD2，第一個(gè)積分時(shí)間為TDl的積分器僅提供一個(gè)捕獲到擴(kuò)頻碼序列相位的粗略估值，在此基礎(chǔ)上第二個(gè)積分時(shí)間為TD2的積分器提供一個(gè)本地序列是否進(jìn)入同步跟蹤的更準(zhǔn)確的估值，處理流程見圖2．1l。這樣，通過快速地去除非同步相位，系統(tǒng)的平均捕捉時(shí)間大大降低。如果輸出大于門限，判決為同步(其中包含了虛警)，再用積分時(shí)間更長(zhǎng)的積分器來檢測(cè)，以進(jìn)一步去除虛警。多積分檢測(cè)器中具有若干個(gè)積分電路，并且各個(gè)積分電路具有不同的積分時(shí)間。實(shí)際上平均同步捕獲時(shí)間與積分時(shí)間TD、檢測(cè)概率Pd、虛警概率Pfa都有關(guān)，而TD、Pd與Pfa之間相互牽制，故難以減小捕獲時(shí)間。在初次作TD=λTc相關(guān)積分后，因本地?cái)U(kuò)頻序列相位與發(fā)送來的擴(kuò)頻序列相位不一致，積分輸出信號(hào)經(jīng)門限比較輸出一個(gè)信號(hào)，控制改變時(shí)鐘信號(hào)的速率，即壓控振蕩器的振蕩信號(hào)頻率，使本地?cái)U(kuò)頻碼的碼元寬度由Tc變?yōu)門c’，使積分時(shí)間TD由原來的λTc變?yōu)門D=(λ+1/2)Tc’，這就實(shí)現(xiàn)了本地?cái)U(kuò)頻碼的相位滑動(dòng)了半個(gè)碼元，經(jīng)過了2△次相位滑動(dòng)后，本地參考擴(kuò)頻碼序列相位狀態(tài)達(dá)到與接收擴(kuò)頻碼序列相位一致，這時(shí)本地參考擴(kuò)頻碼的碼元寬度由F恢復(fù)到最初的瓦，相位滑動(dòng)被中止，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)頻碼序列相位的同步捕獲，因此擴(kuò)頻碼序列的相位同步捕獲時(shí)間為2TD。圖210 單積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲系統(tǒng)原理圖 與序列相位搜索捕獲法不同的是，門限比較器輸出的低電平用以控制時(shí)鐘信號(hào)的速率而不是直接控制相位。當(dāng)積分器的輸出大于設(shè)定的門限值，就完成了擴(kuò)頻碼的捕獲，進(jìn)入到擴(kuò)頻碼序列的同步跟蹤。依據(jù)具體的實(shí)現(xiàn)方案，分成單積分滑動(dòng)相關(guān)法、串行雙積分滑動(dòng)相關(guān)法和并行雙積分滑動(dòng)相關(guān)法。(2) 滑動(dòng)相關(guān)捕獲法 滑動(dòng)相關(guān)捕獲法，是基于擴(kuò)頻碼序列相位搜索方法建立起來的，是一種最簡(jiǎn)單也是最基本的搜索法。設(shè)檢測(cè)概率Pd=1，虛警概率Pra=O，若Tc/2為搜索相位改變?cè)隽浚瑒t搜索完擴(kuò)頻碼序列一個(gè)周期的時(shí)間即為最大的同步捕獲時(shí)問TACmax=2NTD，若只經(jīng)過一次積分，不需要再搜索就實(shí)現(xiàn)了捕獲，即為最小的同步捕獲時(shí)間TACmax=TD，這樣擴(kuò)頻碼序列相位搜索捕獲法的平均同步捕獲時(shí)問為TAC=(N+1/2)TD。 門限值門限比較器接收信號(hào) 解調(diào)器 相關(guān)器 射頻放大