通信原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告---cdma直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真-在線瀏覽
2025-05-10 12:30本頁(yè)面
【正文】 相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。多個(gè)CDMA信號(hào)在頻域和時(shí)域上是重疊的，接受機(jī)用相關(guān)器在多個(gè)CDMA信號(hào)中選出其中使用與編碼型的信號(hào)。接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號(hào)作相關(guān)處理，把寬帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)即解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)信息通信[2]。它主要由于原始信息，信源編譯碼，信道編譯碼（差錯(cuò)控制），載波調(diào)制與解調(diào)，擴(kuò)頻調(diào)制與解擴(kuò)和信道六大部分組成。差錯(cuò)控制的目的是增加信息在信道傳輸中的冗余度，是其具有檢錯(cuò)能力，提高信道傳輸質(zhì)量。擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)時(shí)為了某種目的而進(jìn)行的信號(hào)頻譜的展寬和還原技術(shù)。E香農(nóng)公式表明了一個(gè)信道無(wú)差錯(cuò)地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?；蛘哒f(shuō)在信道中當(dāng)傳輸系統(tǒng)的信號(hào)噪聲功率比下降時(shí)，可以用增加系統(tǒng)傳輸帶寬B的辦法來(lái)保持信道容量C不變。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)正是利用這一原理，用高速率的擴(kuò)頻碼來(lái)擴(kuò)展待傳輸信息信號(hào)帶寬的手段，來(lái)達(dá)到提高系統(tǒng)抗干擾能力的目的。表達(dá)式：擴(kuò)頻通信的基本理論根據(jù)是信息理論中香農(nóng)(CShannon)的信道容量公式 (25)式中： C——信道容量，b/s；B——信道帶寬，Hz；S——信號(hào)功率，W；N——噪聲功率，W。令C是希望具有的信道容量，即要求的信息速率，對(duì)(23)式進(jìn)行變換 (26)對(duì)于干擾環(huán)境中的典型情況，當(dāng)時(shí)，用冪級(jí)數(shù)展開(kāi)(112)式，并略去高次項(xiàng)得 (27)即 特性：抗干擾能力強(qiáng)，特別是抗窄帶干擾能力、可檢性低，不容易被偵破、具有多址能力，易于實(shí)現(xiàn)碼分多址技術(shù)、可抗頻率選擇性衰落、頻譜利用率高，容量大、具有測(cè)距能力、技術(shù)復(fù)雜[3]。它的設(shè)計(jì)過(guò)程如下：運(yùn)行MATLAB，打開(kāi)Simulink模塊庫(kù)。Psk 調(diào)制用到的模塊：Sine Wave Function、Gain、Switch。解擴(kuò)用到的仿真模塊：Gold Sequence Generator、Unit Delay、Logical Operator。其中Data Type Conversion是用于將布爾碼轉(zhuǎn)換為極性碼，scope是示波器。這就好比兩個(gè)人在一同打電話給各自朋友，但是兩人的電話信號(hào)在空間中相互疊加，采取何種方式對(duì)各自信號(hào)解調(diào)、擴(kuò)頻才能準(zhǔn)確無(wú)誤將信息傳給各自的朋友。具體如下： 擴(kuò)頻編碼模塊因?yàn)槭紫仁窃谝欢味M(jìn)制隨機(jī)信號(hào)擴(kuò)頻仿真系統(tǒng)開(kāi)始的，因此，先從該系統(tǒng)中設(shè)置好擴(kuò)頻模塊。其中，bernoulli binary generator模塊設(shè)置，我們采取出現(xiàn)“0”，步長(zhǎng)sample ， 即信號(hào)頻率為4*pi（rad/s），其參數(shù)設(shè)置圖如圖33所示。根據(jù)查詢(xún)gold碼模塊的原理可知，所設(shè)gold碼的周期可以由公式而定，此時(shí)n=6，N=63。同時(shí)，對(duì)于logical operator模塊，將其設(shè)置為XOR的異或功能即可。以伯努利信號(hào)為例，此信號(hào)的示波器仿真圖與時(shí)域波形一直，又由于此信號(hào)為基帶信號(hào)，因此功率頻譜在0頻率附近，根據(jù)信號(hào)功率為4*pi （rad/s）可知，從圖中看來(lái)，與理論值基本符合，最后一個(gè)相位功率譜也基本符合理論值的線性關(guān)系。 圖 38 擴(kuò)頻信號(hào)功率譜 圖 39 擴(kuò)頻信號(hào)示波器仿真根據(jù)示波器的仿真均與三個(gè)模塊的時(shí)域波形相吻合，在圖39中，第一幅圖為基帶二進(jìn)制隨機(jī)信號(hào)，第二幅圖為擴(kuò)頻信號(hào)，最下方的圖為gold碼序列。 圖 311 載波模塊設(shè)置 圖 312 Gain模塊設(shè)置 而開(kāi)始提到的開(kāi)關(guān)電路，則由Switch得以實(shí)現(xiàn)，用于控制是正常接入還是180移相接入，參數(shù)設(shè)計(jì)只需將Criteria for passing first input選項(xiàng)設(shè)置為u2 Threshold即可，其他設(shè)置保持不變。 圖 313 PSK調(diào)制信號(hào)功率譜 圖 314 調(diào)制信號(hào)示波器仿真圖 從上圖可知，調(diào)制信號(hào)在經(jīng)過(guò)與一個(gè)較高頻率載波信號(hào)調(diào)制后，相當(dāng)于是將原來(lái)處于基帶的信號(hào)線性搬移到了高頻，且中心頻率恰好為504*pi，因此，此頻譜符合理論值。圖314中從上到下依次是隨機(jī)二進(jìn)制信號(hào)（即伯努利信號(hào)）、調(diào)制信號(hào)（已擴(kuò)頻的）以及經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)。 PSK解調(diào)模塊在PSK調(diào)制模塊完成之后，在這基礎(chǔ)上完成解調(diào)模塊，為了使自己能夠更清楚的明白中間過(guò)程，因此最初之時(shí)并未在模擬信道中加入高斯白噪聲，最終調(diào)制完成之后，加上高斯白噪聲的PSK解調(diào)模塊圖如圖315所示圖 315 PSK解調(diào)仿真電路在此電路中，包含了之前調(diào)整完成的擴(kuò)頻系統(tǒng)，調(diào)制系統(tǒng)，各系統(tǒng)的參數(shù)與之前的設(shè)置一致，故在此不再贅述。PSK解調(diào)用到的模塊主要有Analog Filter Design 、Sine WaveFunction 、ZeroOrder、Quantizing Encode。 圖 316 帶通濾波器設(shè)置 圖 317 低通濾波器設(shè)置對(duì)于濾波器的設(shè)置要注意頻率的選擇，在帶通濾波器中，低一點(diǎn)的頻率是通過(guò)相乘的兩者信號(hào)頻率之差決定的，即504*pi252*pi=252*pi，而高一點(diǎn)的頻率則是通過(guò)兩者頻率之和決定的，即504*p
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