【正文】 從兩種途徑實(shí)現(xiàn)，既加大帶寬 B或提高信噪比 S/N。為什么要用寬頻帶信號(hào)來傳輸窄帶信息呢？主要是為了通信的安全可靠性。 擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ) 長(zhǎng)期以來， 人們總是想方設(shè)法使信號(hào)所占的頻譜盡量窄，以充分提高十分寶貴的頻率資源利用率。 成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計(jì)報(bào)告 5 第 2 章 直接序列擴(kuò)頻通信技術(shù) 直接序列擴(kuò)頻的概念及理論基礎(chǔ) 直接序列擴(kuò)頻的概念 所謂直接序列 (DS： Direct Sequence)擴(kuò)頻，就是直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)送端去擴(kuò)展信號(hào)的頻譜。因此，應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)一直是擴(kuò)頻技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大 動(dòng)力，未來的無線通信系統(tǒng)，如移動(dòng)通信、無線局域網(wǎng)、全球個(gè)人通信等，擴(kuò)頻技術(shù)必將發(fā)揮重要作用。 無線擴(kuò)頻通信作為另一種有效的補(bǔ)充通信手段 ,已在金融系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 根據(jù) ITU 的 標(biāo)準(zhǔn)，世界各大電信公司聯(lián)盟均提出了自己的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)方案， 雖然 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) 的標(biāo)準(zhǔn)差異很大，但 采用碼分多址技術(shù)已經(jīng)達(dá)成共識(shí) 。 擴(kuò)頻技術(shù)在發(fā)展的初始階段，就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了理論和技術(shù)上的重大突破，在此后的發(fā)展過程中主要是硬件的改善和性能的提高。上世紀(jì) 80 年代末，晶體電子技術(shù)的先進(jìn)程度已經(jīng)足以提供商用的、成本效益好的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)。 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 的發(fā)展 由于它的抗 噪聲的特性，直接序列擴(kuò)頻技術(shù)非常適合商業(yè)應(yīng)用。 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的不足 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 除了一般通信系統(tǒng)所要求的同步以外，還必須完成偽隨機(jī)碼的同步，以便接受機(jī)用此同步后的偽隨機(jī)碼去對(duì)接受信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)。 對(duì)于 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 而言，射頻帶寬很寬，譜密度很低，甚至淹沒在噪音中，就很難檢查到信號(hào)的存在。 （ 5） 速率高 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 速率可達(dá) 2M， 8M， 11M，無須申請(qǐng)頻率資源，建網(wǎng)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)性能好。另外，擴(kuò)頻碼分多址還易于解決隨時(shí)增加新用戶成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計(jì)報(bào)告 3 的問題。充分利用不同碼型的擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性，分配給不同用戶不同的擴(kuò)頻編碼，就可以區(qū)別不同的用戶的信號(hào)，眾多用戶，只要配對(duì)使用自己的擴(kuò)頻編碼，就可以互不干擾地同時(shí)使用同一頻率通信，從而實(shí)現(xiàn)了頻率復(fù)用，使擁擠的頻譜得到充分利用。 （ 3） 易于實(shí)現(xiàn)碼分多址（ CDMA） 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 占用寬帶頻譜資源通信， 改善了抗干擾能力，是否浪費(fèi)了頻段？其實(shí)正相反，擴(kuò)頻通信提高了頻帶的利用率。正因?yàn)閿U(kuò)頻技術(shù)抗干擾性強(qiáng)，美國(guó)軍方在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)等處廣泛采用擴(kuò)頻技術(shù)的無線網(wǎng)橋來連接分布在不同區(qū)域的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 1． 2 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的特點(diǎn) 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 的優(yōu)點(diǎn) （ 1） 抗干擾性強(qiáng) 抗干擾是擴(kuò)頻通信主要特性之一，比如信號(hào)擴(kuò)頻寬度為 100 倍，窄帶干擾基本上不起作用，而寬帶干擾的強(qiáng)度降低了 100 倍，如要保持原干擾強(qiáng)度，則需加大 100 倍總功率，這實(shí)質(zhì)上是難以實(shí)現(xiàn)的。一次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制，二次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應(yīng)的解擴(kuò)和射頻解調(diào)?；謴?fù)成原輸入的信息輸出。 在接收端收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)（一般采用相干解調(diào)）。展寬后的信號(hào)再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。 直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的工作原理 如圖 11所示。 直序擴(kuò)頻 解決了短距離數(shù)據(jù)收發(fā)信機(jī)、如：衛(wèi)星定位系統(tǒng) (GPS)、 3G移動(dòng)通信系統(tǒng)、WLAN (, , )和藍(lán)牙技術(shù)等應(yīng)用的關(guān)鍵問題。基于對(duì)魚雷控制的安全無線通信的思路，他們申請(qǐng)了美國(guó)專利 。即便探測(cè)到信號(hào)，如果不知道正確的編碼，也不可能將噪聲信號(hào)重新匯編成原始的信號(hào)。 它是二戰(zhàn)期間開發(fā)的，最初的用途是為軍事通信提供安全保障 , 是美軍重要的無線保密通信技術(shù) 。 關(guān)鍵詞 ： Matlab； Simulink；碼分多址；擴(kuò)頻通信； II 目 錄 第 1 章 緒論 .......................................................................1 1． 1 直序擴(kuò)頻系統(tǒng)的應(yīng)用背景 ...................................................1 1． 2 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的特點(diǎn) ...................................................2 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 的優(yōu)點(diǎn) ...........................................2 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的 不足 ...........................................3 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 的發(fā)展 ................................................3 第 2 章 直接序列擴(kuò)頻通信技術(shù) .......................................................5 直接序列擴(kuò)頻的概念及理論基礎(chǔ) ..............................................5 直接序列擴(kuò)頻的概念 ..................................................5 擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ) ..................................................5 擴(kuò)頻增益和抗干擾容限 .................................................6 直接序列擴(kuò)頻的基本原理 .....................................................7 直擴(kuò)系統(tǒng)的性能 ...........................................................10 直擴(kuò)系統(tǒng)的抗干擾性 ................................................10 直擴(kuò)信號(hào)的抗截獲性 ................................................12 直擴(kuò)碼分多址通信系統(tǒng) ...............................................12 直擴(kuò)系統(tǒng)的抗多徑干擾性能 ..........................................13 直擴(kuò)測(cè)距定時(shí)系統(tǒng) ..................................................13 擴(kuò) 頻序列通信系統(tǒng)的同步原理 ................................................14 第 3 章 PN 序列 ....................................................................16 PN 序列（偽隨機(jī)序列）概述 .................................................16 偽隨機(jī)序列的一般定義 ...............................................16 偽隨機(jī)序列的數(shù)學(xué)定義 ...............................................16 偽隨機(jī)序列的相關(guān)特 性 ...............................................17 m 序列的產(chǎn)生原理 ..........................................................18 第 4 章 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 .........................................21 Simulink 仿真技術(shù) .........................................................21 III . Simulink 對(duì)通信系統(tǒng)的仿真 ................................................21 擴(kuò)頻與解擴(kuò)的 Simulink 仿真圖 .........................................23 BPSK 調(diào)制的 Simulink 仿真圖 ..........................................25 MATLAB 程序設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果 ................................................27 程序設(shè)計(jì) ............................................................27 仿真波形 ...........................................................34 結(jié)論 .............................................................................37 參考文獻(xiàn) .........................................................................38 致謝 .............................................................................39 成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計(jì)報(bào)告 1 第 1 章 緒論 1． 1 直序擴(kuò)頻系統(tǒng)的應(yīng)用背景 直接序列 擴(kuò)頻 (DSSS— Direct Sequence Spread Spectrum)技術(shù)是當(dāng)今人們所熟知的擴(kuò)頻技術(shù)之一。且模塊可供直接使用，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。針對(duì)擴(kuò)頻通信廣泛的應(yīng)用，用 Matlab工具箱中的 Simulink通信仿真模塊和 Matlab函數(shù)對(duì)直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)進(jìn)行分析和仿真是快速有效的設(shè)計(jì)方法，可以事半功倍。 移動(dòng)通信 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 基于 Simulink 的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真與實(shí)現(xiàn) 學(xué) 院 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 年級(jí) 指導(dǎo)教師 職稱 講 師 年 月 日 設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī) （按照優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定） 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) ： 指導(dǎo)教師 （簽名） 年 月 日 說明：指導(dǎo)教師評(píng)分后，設(shè)計(jì)報(bào)告交院實(shí)驗(yàn)室保存。 I 基于 Simulink 的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真與實(shí)現(xiàn) 專 業(yè)：通信工程 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師： 摘要 ： 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)（ DSCDMA）因其抗干擾性強(qiáng)、隱蔽性好、易于實(shí)現(xiàn)碼分多址（ CDMA）、抗多徑干擾、直擴(kuò)通信速率高等眾多優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域中。 Matlab通信工具箱的 Simulink仿真模塊和 Matlab函數(shù)，形成一個(gè)運(yùn)算函數(shù)和仿真模塊的集合體，用來進(jìn)行通信領(lǐng)域的研究、開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真。本文根據(jù)擴(kuò)頻通信的原理，利用 Matlab提供的可視化仿真工具 Simulink 建立了擴(kuò)頻通信原理的系統(tǒng)仿真模型合與直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真模型。 這種 技術(shù) 是 將要發(fā)送的信息用偽隨機(jī)碼（ PN碼）擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上去，在接收端，用與發(fā)端擴(kuò)展用的相同的偽隨機(jī)碼對(duì)接收到的擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，恢復(fù)出發(fā)送的信息。這種技術(shù)使敵人很難探測(cè)到信號(hào)。有關(guān)擴(kuò)頻通信技術(shù)的觀點(diǎn)是在 1941年 由好萊塢女演員 Hedy Lamarr 和鋼琴家 Gee Antheil 提出的。不幸的是，當(dāng)時(shí)該技術(shù)并沒有引起美國(guó)軍方的重視，直到十九世紀(jì)八十年代才引起關(guān)注，將它用于敵對(duì)環(huán)境中的無線通信系統(tǒng)。擴(kuò)頻技術(shù)也為提高無線電頻率的利用率 (無線電頻譜 是有限的因此也是一種昂貴的資源 )提供幫助。 圖 11 擴(kuò)頻通信工作原理框圖 在發(fā)端輸入的數(shù)字信號(hào)信息，先由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號(hào)以展寬信號(hào)的頻譜，擴(kuò)頻碼序列一般采用 PN 碼。信息 調(diào)制 擴(kuò)頻 解擴(kuò) 解調(diào) 擴(kuò)頻序列發(fā)生器 擴(kuò)頻序列發(fā)生器 同步電路 Ｄ B1 B2 B