【正文】 10103102101100信噪比 E b N o ( d B )誤比特率(BER)m 序列 D S C D M A 在 A W G N 信道下的性能 u s e r = 4 用戶數(shù)為 7 時仿真結(jié)果如下圖所示： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10102101100信噪比 E b N o ( d B )誤比特率(BER)m 序列 D S C D M A 在 A W G N 信道下的性能 u s e r = 7 通信系統(tǒng)綜合設(shè)計與實踐 11 仿真結(jié)果 分析 由仿真圖可以看出當(dāng)用戶數(shù)增加時，系統(tǒng)的誤碼率性能下降 ， 這是由于相互之間的干擾引起的。 n 級 m 序列發(fā)生器 + n 級 m 序列發(fā)生器 通信系統(tǒng)綜合設(shè)計與實踐 9 注：下面的仿真信號的編碼規(guī)則一樣，調(diào)制方式一樣，信道一樣。 圖 DSCDMA 通信系統(tǒng)的 框圖 在發(fā)射端，首先根據(jù)用戶數(shù)，產(chǎn)生各個用戶的發(fā)射數(shù)據(jù)，然后對發(fā)射數(shù)據(jù)進行編碼，并進行調(diào)制。 Gold 碼末尾加一個 0，使序列長度為偶數(shù)，就生成正交 Gold 碼。對 n 級 m 序列，共有 2 n 1 個不同相位，所以通過模 2 加后可得到2n 1 個 Gold 碼序列，加上原來的 2 個 m 序列，共可以產(chǎn)生 2 n +1 個不同的 Gold碼序列，這些碼序列的周期為 2n 1。 Gold 碼序列構(gòu)成原理如圖 所示。 Gold 碼序列是用一對周期和速率均相同，但碼字不同的 m序列優(yōu)選對模 2 加后得到的。 于 1967 年提出了一種基于 m序列的碼序列，稱為 Gold 序列。但是它可產(chǎn)生序列數(shù)目較少，且互相關(guān)性不理想，又加之是線性反饋邏輯，容易被敵人破譯，有著保密性、抗截獲性差的缺點。如圖 所示為一個 n=4 的序列發(fā)生 器，其周期為 N=2n 1=15。 ..... m 序列發(fā)生器 上圖產(chǎn)生的二值序列的序列值為 : 1c = jinj jCA ?? 序列周期由反饋系數(shù) Aj ， j=1,2，??， n 決定。本節(jié)對它的產(chǎn)生和性質(zhì)作簡單介紹。 ，是最長線性移位寄存器序列，有優(yōu)良的自相關(guān) 特性。 較多使用的擴頻序列的有： m 序列、 Gold 序列、 Walsh 序列、互補序列、混沌序列等等。 (3)足夠多的隨機序列數(shù)目，在碼分多址通信系統(tǒng)中，保證有足夠的地址碼可以分配。 直擴通信系統(tǒng)中的擴頻碼類型及仿真分析 混頻器 中頻濾波器 調(diào)制器 本地振蕩器 調(diào)制器 偽碼產(chǎn)生器 時鐘源 數(shù)據(jù) 通信系統(tǒng)綜合設(shè)計與實踐 7 擴頻碼的特點 : (1)具有良好的偽隨機性，即偽隨機碼是按照預(yù)先一定的規(guī)律形成的，使通信對方能夠按此預(yù) 定的規(guī)律將信號檢測出來，但是不知道預(yù)定規(guī)律的無關(guān)接收就難以把信息恢復(fù)出來。 (3)偏移四相相移鍵控 (Offset． QPSK)，是 QPSK 的改進型。在直接序列擴頻通信系統(tǒng)中，通常采用的調(diào)制方式，有如下幾種 (1)二相相移鍵控 (Binary Phase Shift Keying， BPSK)：它是擴頻系 統(tǒng)中最常用的一種調(diào)制方式。在收到發(fā)射信號后，接收機要用一個和發(fā)射機中的偽隨機碼同步的本地碼，對接收信號進行相關(guān)處理，這一處理過程常常稱為解擴，解擴后的信號送到解調(diào)器，解調(diào)后就可以恢復(fù)出原始發(fā) 射信息，接收部分原理框圖如圖 所示。而在接收端，用與發(fā)射端擴展使用的一樣的偽隨機序列來解擴接收到 的擴頻信號，恢復(fù)出原始的信息。在接收端，對接收信號進行解擴解調(diào)處理就可以恢復(fù)出原始發(fā)送的信息。早期，一些軍事領(lǐng)域的研究開發(fā)，例如全球定位 (GPS)，航天飛機通信用的跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系 統(tǒng)等都是直擴系統(tǒng)。 本文主要研究了較為常用的擴頻系統(tǒng) — 直接序列擴頻通信系統(tǒng)，其系統(tǒng)實現(xiàn)方法比較簡單并且應(yīng)用廣泛。上述 4 種基本擴頻系統(tǒng)各有優(yōu)缺點， 單獨使用一種系統(tǒng)有時難以符合要求，于是將上述集中擴頻方式結(jié)合起來就構(gòu)成了混合擴頻通信系統(tǒng)。 (4)線性脈沖調(diào)制系統(tǒng) (chirp)：在一個給定的脈沖時間間隔內(nèi)，系統(tǒng)的工作頻率線性地掃過一個很寬的頻帶，從而形成了一個很寬的掃頻信號。頻率跳變系統(tǒng)又稱為“多頻，通信系統(tǒng)綜合設(shè)計與實踐 5 碼選，頻移鍵控”系統(tǒng)，主要由碼產(chǎn)生器和頻率合成器兩部分組成。 (2)時間跳變系統(tǒng)，記為 TH(Time Hopping):跳時擴頻系統(tǒng)主要通過擴頻碼控制發(fā)射機的通斷，可以減少時分復(fù)用系 統(tǒng)之間的干擾。 擴頻通信系統(tǒng)的分類 現(xiàn)有的擴頻通信系統(tǒng)按其產(chǎn)生擴頻信號的工作方式，一般可分為如下幾種 : (1)直接序列擴展頻譜系統(tǒng) (Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS):簡稱直接序列系統(tǒng)或直擴系統(tǒng)。 擴頻通信系統(tǒng)正是利用這一原理，用高速度的擴頻碼來擴展待傳輸信息信號帶寬的手段，達到提高系統(tǒng)抗干擾能力的目的?；蛘哒f在信道中當(dāng)傳輸系統(tǒng)的信號噪聲比 S/N 下降時，可以 增大系統(tǒng)的傳輸帶寬 B 來保持信道容量C 不變，而 C 是系統(tǒng)無差錯傳輸信息的速率。 其基本理論依據(jù)是信息理論中的香農(nóng)的信道容量公式 ?????? ?? NSC 1logB 2 (21) 式中： C—— 信道容量，單位為 bit/s B—— 信道帶寬，單位為 Hz S—— 信號功率，單位為 W N—— 噪聲功率，單位為 W 香農(nóng)公式表明了一個信道無差錯傳輸信息的能力同存在于信道中的信噪比以及用于傳輸信息的信道帶寬之間的關(guān)系。擴頻通信系統(tǒng)是指待傳輸信息 信號的頻譜用某個與待傳輸?shù)男畔⑿盘枱o關(guān)的特定擴頻函數(shù)擴展頻譜后成為寬頻帶信號，然后送入信道中傳輸；在接收端再利用相應(yīng)的技術(shù)或手段將擴展了的頻譜進行壓縮，恢復(fù)為原來待傳輸信息信號的帶寬，從而達到傳輸信息目的的通信系統(tǒng)。 提出改進方法，并用程序?qū)嶋H仿真。 根據(jù)仿真目的設(shè)置參數(shù)，調(diào)用主程序仿真子程序。 課題研究的內(nèi)容 本課題主要是基于 DSCDMA 系統(tǒng)理論對多址接入的研究和基于 MATLAB的仿真設(shè)計，包括： 首先對 DSCDMA 系統(tǒng)原理進行了研究，了解了系統(tǒng)的工作過程，為系統(tǒng)的設(shè)計奠定基礎(chǔ)； 研究多址接入對系統(tǒng)的影響； 在上述研究工作的基礎(chǔ)上，提出 改進的方法，利用不同的擴頻碼降低系統(tǒng)的誤碼率。 在軍用領(lǐng)域。而在 第三代移動通信系統(tǒng)（ 3G）標(biāo)準(zhǔn)中（除了 EDGE）都采用了某種形式的 CDMA。近幾年來，世界各國對擴頻技術(shù)的研究與應(yīng)用已形成高潮，在商用領(lǐng)域直擴系統(tǒng)，即 DSCDMA 系統(tǒng)，在移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用則成為擴頻技術(shù)的主流。 國內(nèi)外研究狀況 直擴技術(shù)在軍用通信中應(yīng)用已有半個多世紀(jì)的歷史，主要用于兩個目的：對抗外來強干擾和信息保密。利用 MATLAB 實現(xiàn) DSCDMA系統(tǒng)的仿真，設(shè)計系統(tǒng)的主要模塊和參數(shù)，是目前研究的熱點之一，同時它也代表了以后 CDMA 設(shè)計的發(fā)展方向。隨著社會節(jié)奏的加快，產(chǎn)品的更新速度越來越快，而且實際的通信系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，因此，在對原有的通信系統(tǒng)做出改進或建立一個新系統(tǒng)之前，通常需要對這個系統(tǒng)進行建模和仿真，通過仿真結(jié)果衡量方案的可行性，從中選擇最合理的系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置，然后再應(yīng)用于實際系統(tǒng)中。 通信系統(tǒng)綜合設(shè)計與實踐 3 第一章 緒論 課題背景及目的 目前， CDMA 技術(shù)已成功的應(yīng)用于第二代和第三代移動通信系統(tǒng)中，其優(yōu)勢已成為人 們的共識。常用的擴頻方式有跳頻 (Frequency Hopping ,FH) 、跳時（ Time Hopping ,TH）、直接序列擴頻 (Direct Sequence Spread Spectrum ,DS ) 以及復(fù)合式擴頻等。使用擴頻編碼，會將原始信號