【正文】 ..........................................16 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià) ......................................................16 仿真參數(shù) ........................................................16 程序說(shuō)明 ........................................................17 多徑分集接收技術(shù)在無(wú)線擴(kuò)頻通信中的應(yīng)用 仿真結(jié)果及系統(tǒng)評(píng)價(jià) ..............................................22 4 結(jié)束語(yǔ) ..............................................................28 參考文獻(xiàn) ..............................................................29 致 謝 ..............................................................30 附 錄 ..............................................................31 附錄 1：程序源代碼 .....................................................31 附錄 2： MATLAB 仿真圖 ..................................................37 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)論文（ 2021） 1 多徑分集接收技術(shù)在無(wú)線擴(kuò)頻通信中的應(yīng)用 1 緒論 課題背景和研究目的 隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，新技術(shù)也隨之誕生。從以前的傳呼 機(jī)到現(xiàn)在各式各樣的手機(jī)，就在展示著通信行業(yè)的不斷進(jìn)步更新和其廣闊的發(fā)展空間。同時(shí)隨著用戶(hù)對(duì)通信行業(yè)的了解與熟悉，對(duì)已有產(chǎn)品的喜愛(ài)度的降低，都讓我們意識(shí)到研究通信技術(shù)的重要意義。通信系統(tǒng)中無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)在我們生活、學(xué)習(xí)中都是息息相關(guān)的，比如手機(jī)通信，手機(jī)、電腦上網(wǎng)，必須要用到擴(kuò)頻技術(shù)。 通信技術(shù)是衡量一個(gè)國(guó)家是否進(jìn)入信 息化的一個(gè)重要標(biāo)志。隨著信息化的加速，通信更為突出了其重要性，生產(chǎn)、生活方面，其作用我們都熟知?，F(xiàn)如今乃至未來(lái)擴(kuò)頻通信都會(huì)占有很重要的位置，隨著擴(kuò)頻技術(shù)的不斷成熟與進(jìn)一步的完善，在以后會(huì)更加的被廣泛應(yīng)用。 其實(shí)自人類(lèi)文化發(fā)源時(shí)其通信就與人類(lèi)生活息息相關(guān)了。 在信息傳遞的過(guò)程中避免不了的是信號(hào)的丟失與信號(hào)的減弱，這需要我們對(duì)信號(hào)進(jìn)行加工，以減小信號(hào)的丟失與衰弱。多徑分集技術(shù)的不斷深入研究，對(duì)信號(hào)的噪聲、干擾與衰落等問(wèn)題的解決有著很好的作用。因此，通信技術(shù)至關(guān)重要。本文是在通信技術(shù)的大框架下，研究通信技術(shù)中重要的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)不僅應(yīng)用在民用方面，同時(shí)在軍事方面也有著多徑分集接收技術(shù)在無(wú)線擴(kuò)頻通信中的應(yīng)用 2 很重要的地位，并且它還在不斷的發(fā)展進(jìn)而有可能成為通信中最有潛力的一項(xiàng)技術(shù)。根據(jù)分集合并的不同方式對(duì)多徑分 集接受技術(shù)的研究，還有對(duì)氣的總結(jié)，讓我對(duì)通信技術(shù)有了更加系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，對(duì)學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行提高和鞏固。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度與研究方法，對(duì)我以后的生活和工作打下了良好的基礎(chǔ)。兩種通信技術(shù)相比之下，數(shù)字通信所具有的優(yōu)點(diǎn)有：對(duì)于干擾的抵抗能力較強(qiáng)，同時(shí)數(shù)字通信沒(méi)有噪聲的疊加；可以進(jìn)行較遠(yuǎn)距離 的傳輸，而且還能確保信息的質(zhì)量；數(shù)字通信滿(mǎn)足于通信行業(yè)中的各種規(guī)范，能夠比較簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)各方面的處理；我們可以很簡(jiǎn)單的對(duì)信息進(jìn)行加密等等的處理，從而來(lái)確保其安全性；很容易應(yīng)用大規(guī)模的集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn) 。把我們有用的信息從信息源通過(guò)通信技術(shù)傳送到一個(gè)也有可能是多個(gè)受信者就是通信系統(tǒng)的作用。簡(jiǎn)單的，我們用下面的模型來(lái)概括上述過(guò)程。消息也有不同的種類(lèi)，把消息分為模擬信源和 數(shù)字信源。信息源（簡(jiǎn)稱(chēng)信源），他大致有幾層意思：一個(gè)是把我們有用的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成原始信號(hào)，另一個(gè)是通過(guò)某種介質(zhì)傳出去的有用的內(nèi)容，信息的發(fā)源地、源頭等等。發(fā)送設(shè)備的作用是通過(guò)某種技術(shù)來(lái)產(chǎn)生能夠滿(mǎn)足信道所傳輸?shù)囊蟮男盘?hào)，不 管信道特性的匹配能力還有所要發(fā)送信號(hào)的特有性能，同時(shí)擁有較遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊蟆? 信道 信道有無(wú)線信道和有線信道之分，但他們有共同點(diǎn)，那就是它們都具有很多的物理媒質(zhì)。信道的作用是將從發(fā)送設(shè)備傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)轉(zhuǎn)送給接收端。在信道中通過(guò)數(shù)字信號(hào)的時(shí)候，隨著傳輸 距離的增加信號(hào)的功率會(huì)下降。 接收設(shè)備 接收設(shè)備的目的是將受到噪聲干擾而減弱的信號(hào)中較為確切的復(fù)原出原始的電信號(hào)，它的功能是將接收到的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的放大還有相應(yīng)的變換。對(duì)于這些來(lái)說(shuō)，接收設(shè)備還要在情況允許下盡量的削弱傳輸過(guò)程中干擾和噪聲給信號(hào)造成的不利影信息源 發(fā)送設(shè)備 信道 接收設(shè)備 受信者 噪聲源 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)論文（ 2021） 5 響。受信者與信息源是兩個(gè)截然相反的設(shè)備，受信者的作用是將原始信息通過(guò)相應(yīng)的變換最終成為我們所需的信息 ，一個(gè)形象的例子就像各種設(shè)備的揚(yáng)聲器就是這個(gè)功能，它是通信系統(tǒng)中傳輸消息的末端，即為最終設(shè)備。同樣在接收端就會(huì)運(yùn)用相同的編碼技術(shù)對(duì)信號(hào)就行解調(diào)和各種相關(guān)的處理之后，最后恢復(fù)原始的信息。 C—— 信道容量（用傳輸速率度量）（ /bit s）； B—— 信道帶寬（ Hz）； S—— 信號(hào)功率（W）； N—— 噪聲（白噪聲）功率（ ）； 香農(nóng)公式描述了一個(gè)系統(tǒng)的誤差通道不發(fā)送的信息能力和存在的信道的信號(hào)噪聲比（ S/N），和用于傳輸?shù)男诺缼捫畔?系統(tǒng)（ B）之間的關(guān)系。這表明，信道的容量可以通過(guò)寬帶交換和信噪比從而保持不變。那就是，為了確保 C 一個(gè)特定的值可以通過(guò)改變 B 或 S 方法的價(jià)值實(shí)現(xiàn)的改變。所以，信道容量得到了相應(yīng)的提高，信號(hào)帶寬的提高改善是由增加信號(hào)功率比的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)這三個(gè)要素一旦確定之后，系統(tǒng)的信道容量就跟著確定了。 圖 25 直接序列擴(kuò)頻 工作方式 框圖 通過(guò)擁有高頻碼率的序列的方式，在發(fā)送端直接對(duì)信號(hào)擴(kuò)展頻譜，這種方式我們稱(chēng)之為直接擴(kuò)頻序列。 跳頻（ FH），就是指跳變頻率。 跳時(shí)（ TH），就是指跳變時(shí)間。先把時(shí)間軸分為許多時(shí)片。跳躍的理解：一個(gè)移鍵控編碼特定的。其中二元的 m 序列擁有很好的自相關(guān)性，其很容易被克隆制作，在通信中已得到廣泛的應(yīng)用。 m 序列 ??ka 和序列 ? ?kja? （ ??ka 的位移序列）的模 2 之和為序列 ? ?39。kja? (24) 在每一個(gè)周期 21np??之內(nèi)， 0出現(xiàn)的次數(shù)為 121n?? 次， 1 出現(xiàn)的次數(shù)為 12n? 次，一比零多出現(xiàn)一次。在每一個(gè)周期之內(nèi)，“ 0”的游程數(shù)與“ 1”的游程數(shù)是相等的，總游程數(shù)為 12n? ，“ 0”和“ 1”游程平分。游程總數(shù)中，同時(shí)有且僅有一個(gè)長(zhǎng)度為 n1 的“ 0”游程元素和長(zhǎng)度為 n 的“ 1”游程元素。Gold 碼是由碼長(zhǎng)、碼時(shí)速率相同的 m序列的對(duì)模 2與的組合，其實(shí)就是 m序列的復(fù) 載波 f0 調(diào)制器 高頻 開(kāi)關(guān) 偽碼 發(fā)生器 高頻 開(kāi)關(guān) 存儲(chǔ)器 偽碼 發(fā)生器 存儲(chǔ)器 解調(diào)器 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 多徑分集接收技術(shù)在無(wú)線擴(kuò)頻通信中的應(yīng)用 8 合碼。就是因?yàn)?Gold 序列的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，然而它所產(chǎn) 生的序列的數(shù)目卻很多，所以 Gold 序列得到了很廣泛的應(yīng)用。其是一個(gè)正交函數(shù)系，在函數(shù)中，所有函數(shù)都互相正交。 沃爾什序列的主要性質(zhì)有： 在非位移情況下，沃爾什序列具有很好的自相關(guān)性； 沃爾什序列具有很好的互相關(guān)性，沃爾什序列的互相關(guān)函數(shù)為 0 是在非位移情況下； 如果把上面正交序列，以它的補(bǔ)碼，就是將序列中的“ +1”變?yōu)椤?1”，“ 1”變?yōu)椤?+1”，可以得到另外一序列，正交序列的補(bǔ)序列同樣是正交的； 如果把正交序列和它的補(bǔ)序列結(jié)合在一起，組成長(zhǎng)度為 2N 的序列，就成為雙正交序列，根據(jù)公式： ? ?1 1111H ????? ??????,? ?21111111111111111H????????????? ????????????… (25) m 序列發(fā)生器 A m 序列發(fā)生器 B 初始狀態(tài)設(shè)置 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)論文（ 2021） 9 無(wú)線通信信道極其特征 AWGN 信道 作為做基礎(chǔ)的噪聲和干擾模型加性高斯白噪聲是一種對(duì)于各個(gè)頻譜和幅度分別服從均勻分布和高斯分布的噪聲信號(hào)。 通常把 n（ t）記作累積噪聲信號(hào)，即所說(shuō)的加性噪聲，要說(shuō)明的一點(diǎn)是無(wú)論有沒(méi)有信號(hào)， n（ t）它都是永遠(yuǎn)存在的。 我們把服從高斯分布的白噪聲稱(chēng)為高斯白噪聲。白噪聲是一個(gè)大的概念，加性高斯白噪聲只是其中的一種，作為一種理想的噪聲信號(hào)，加性高斯白噪聲更有利于分析。這種快衰落的產(chǎn)生是由于來(lái)自不同傳播的途徑，這里的路徑時(shí)延它們都是各不相同的，然而各個(gè)方向的分量又互相累積，所進(jìn)行多徑傳播達(dá)到收端的場(chǎng)強(qiáng)。 這一信道模型比較適用于來(lái)描述無(wú)線信道所處在建筑物比較緊湊的城市的中心繁華地 區(qū)。同時(shí)由于這些高層物體的原因，使得我們所要傳輸?shù)臒o(wú)線信號(hào)將會(huì)被削弱，比如我們知道的衰減、折射等等。 兩個(gè)互相正交的高斯噪聲信號(hào)的數(shù)學(xué)相加包絡(luò)就服從瑞利分布，瑞利分布是我們比較常見(jiàn)的一種分布類(lèi)型。如果散射信道中沒(méi)有主要的信號(hào)分量，一般情況下這個(gè)條件是指沒(méi)有直射信號(hào)，那么這個(gè)過(guò)程平均值為 0 的相位為均勻分布從 0 到 2π。 數(shù)字調(diào)制技術(shù) 當(dāng)今的幾種現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)主要包 括：正交幅度調(diào)制、交錯(cuò)正交相移鍵控、 最小頻移鍵控、 高斯最小頻移鍵控、正交頻分復(fù)用，這幾種技術(shù)廣泛應(yīng)用在實(shí)際的通信系統(tǒng)之中。 交錯(cuò)正交相移鍵控 OQPSK：同時(shí)我們也稱(chēng)之為偏移四相相移鍵控，就是對(duì) QPSK的改進(jìn)。在這種調(diào)制的方式下，頻帶的利用率是比較高的， OQPSK在 QPSK 技術(shù)上改進(jìn)的同時(shí)，也有著與其相同之處，它們的相位關(guān)系的一致的，都是先把要輸入的碼流進(jìn)行分割，分成兩路之后對(duì)其正交調(diào)制。 最小頻移鍵控 MSK，有時(shí)我們稱(chēng)其為快速移頻鍵控，確切的說(shuō)它應(yīng)該是屬于 2FSK的范疇，它是 2FSK 的特例。最小頻移鍵控將優(yōu)于它們，最小頻移鍵控中的“最小”的意思是它能以最小的調(diào)制的指數(shù) 。它的英文全稱(chēng)是 Minimum Frequency Shift Keying。同時(shí)它是以最小頻移鍵控發(fā)展而來(lái)的一項(xiàng)技術(shù)。我們要得到高斯脈沖包絡(luò)平滑無(wú)拐點(diǎn)的路徑，方法就是對(duì)基帶信號(hào)高斯濾波之后對(duì)形成的高斯脈沖調(diào)制。 正交頻分復(fù)用 OFDM 中的正交指各個(gè)載波都是相互正交的，此項(xiàng)技術(shù)是相比之下效率較高的多載波傳輸技術(shù)。 編碼與解碼 卷積碼 卷積碼（ convolutional code）是伊利亞斯（ ）在一九五五年發(fā)明的一種非分組碼，這是一種很有前途的編碼方式。卷積碼的編碼器是由存儲(chǔ)記憶性的，它的編碼過(guò)程中有 nN個(gè)相互關(guān)聯(lián)的碼元，每當(dāng)在編碼器輸出的比特?cái)?shù)都與當(dāng)前輸入的 k 比特相關(guān) ，同時(shí)與前1N?個(gè)輸入的 k 比特相關(guān)。假定所有信息序列都是相等概率出現(xiàn)的，可證明采用最大似然碼可使譯碼錯(cuò)誤概率達(dá)到最小。YYPPXM XM???? ? ?????? ?? 對(duì)于 39。M 條件概率 ? ?YPX???????稱(chēng)為似然函數(shù)。所以最大似然譯碼我們可以看成是對(duì)于給定序列對(duì)其對(duì)數(shù)似然函數(shù)的累加值為最大值的路徑。最后對(duì)提案的幾種系統(tǒng)分別應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)價(jià)。有一種技術(shù)已成功應(yīng)用在短波模擬通信中，就是空間分集技術(shù)。 分集作為一種非常有用的通信接收途徑，它是通過(guò)很低的成本來(lái)改進(jìn)系統(tǒng)的個(gè)性能。那么，當(dāng)多徑信號(hào)中選擇的信號(hào)數(shù)不小于兩個(gè)時(shí)，接收機(jī)的當(dāng)時(shí)的信噪比和平均信噪比就能得到改進(jìn)，其幅度一般情況下是 20~30dB。這些個(gè)不同樣值的信號(hào)能偶經(jīng)過(guò)不同的方式來(lái)獲得。它的主要作用是怎樣來(lái)很有效的來(lái)分開(kāi)可接收的統(tǒng)計(jì)