【正文】 PN碼相差有提前或延后，則加法器輸出為正的或負(fù)的電壓。 它再去調(diào)整 PN 碼鐘發(fā)生器， 使 PN碼發(fā)生器產(chǎn)生的 PN碼的頻率與相位跟蹤外來 PN 碼信號的變化。 在正常情況，本地 振蕩器被鎖定在 S 曲線的 0 點。此時本地 PN 碼與外來 PN碼信號相差 l／ 2 時片。第三支路經(jīng)信息數(shù)據(jù)解調(diào)器輸出有用信息。但它多了一個 ?— 抖動環(huán)信號發(fā)生器。用此方波去控制壓控鐘源 使 PN 碼發(fā)生器產(chǎn)生的本地 PN 碼 在相位上有一個提前或遲后，從而使相關(guān)器輸出有一附加的振幅調(diào)制。此外，另加一相關(guān)器，還可以起到解碼的作用。它的性能好壞影響整個系統(tǒng)的可靠 性和適用性，以及功能和性能指標(biāo)。 擴頻碼序列的相關(guān)性 在擴展頻譜通信中需要用高碼率的窄脈沖序列。并未涉及碼的結(jié)構(gòu)和如何產(chǎn)生等問題。 這類碼序列最重要的特性是具有近似于隨機信號的性能。但是，真正的隨機信號和噪聲是不能重復(fù)再現(xiàn)和產(chǎn)生 的。 為什么要選用隨機信號或噪聲性能的信號來傳輸信息呢？許多理論研究表明，在信息傳輸中各種信號之間的差別性能越大越好。理想的傳輸信息的信號形式應(yīng)是類似噪聲的隨機信號，因為取任何時間上不同的兩段噪聲來比較都不會完全相似。 在數(shù)學(xué)上是用自相關(guān)函數(shù)來表示信號與它自身相移以后的相似性的。 上式的物理概念是 f(t)與其相對延遲的 t 的 f( t t)來比較 : 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 如二者不完全重疊，即 t? 0，則乘積的積分 ya(t)為 0； 如二者完全重疊，即 t＝ 0；則相乘積分后 ya(0)為一常數(shù)。 現(xiàn)在來看看隨機噪聲的自相關(guān)性 , 當(dāng) t＝ 0 時，兩個波形完全相同、重疊，積分平均為一常數(shù)。因而在以 t 為橫坐標(biāo)的圖上 ya(t)應(yīng)為在原點的一段垂直線。這是一種理想的二值自相關(guān)特性。相位完全對準(zhǔn)時有輸出，沒有對準(zhǔn)時輸出為 0。因為我們不能產(chǎn)生兩個完全相同的隨機信號。 PN 碼就是一種具有近似隨機噪聲這種理想二值自相關(guān)特性的碼序列。如果用 ＋ 1， － 1 脈沖分別表示“ 1”和“ 0”，則其波形和它相對延遲 t 個 時片的波形。t 0/2 范圍內(nèi)呈三角形。而其它延遲時，自相關(guān)函數(shù)值為 － 1/7, 即碼位長的倒數(shù)取負(fù)值。自然這種碼序列就被稱為偽隨機碼或偽噪聲碼。 擴頻碼序列除自相關(guān)性外，與其他同類碼序列的相似性和相關(guān)性也很重要。換句話說，就是要選用互相關(guān)性小的信號來表示不同的用戶。如果有一定的相似性，則不完全為 0。通常希望兩個信號的互相關(guān)值越小越好，則它們越容易被區(qū)分，且相互之間的干擾也小。在一個二進制碼位的時段內(nèi)用一組新的多位長的碼型予以置換，新碼型的碼速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出原碼的碼速率，由傅立葉分析可知新碼型的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出原碼的帶寬，從而將信號的帶寬進行了擴展。通常，商用擴頻系統(tǒng) PN 碼碼長應(yīng)不低于12 位，一般取 32 位，軍用系統(tǒng) 可達千位。 當(dāng)選取上述任意一個序列后，如 M 序列，將其中可用的編碼，即正交碼，兩兩組合，并劃分為若干組，各組分別代表不同用戶，組內(nèi)兩個碼型分別表示原始信息 1和 0。 微波無線擴頻通信的原理見圖： 圖 擴頻通信原理圖 信息調(diào)制 擴頻調(diào)制 射頻調(diào)制制 變 頻 擴頻解調(diào)調(diào)調(diào)調(diào) 信息解調(diào) 擴頻碼發(fā)生器 射頻碼發(fā)生器 本地射頻發(fā)生器 本地擴頻碼發(fā)生器 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 m序列是最長線性移位寄存器 序列的簡稱。 顧名思義， m序列是由多級移位寄存器或其他延遲元件通過線性反饋產(chǎn)生的最長的碼序列。 現(xiàn)在來看看如何由多級移位寄存器經(jīng)線性反饋產(chǎn)生周期性的 m序列。 圖 (a) 輸入 輸出 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 圖 (b) D1 D2 D3 1 1 1 0 1 1 D1 D2 D3 鐘脈沖 輸出1110010 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 圖 (c) 圖中 Dl、 D D3 為三級移位寄存器，為模二加法器。模二加法器的作用為圖中 (b)所示的運算，即 0+0＝ 0， 0+1＝ 1， 1+0＝ l， l+1＝ 0。在圖 (c)中示出，在時鐘脈沖驅(qū)動下，三級移位寄存器的暫存數(shù)據(jù)按列改變。如移位寄存器各級的初始狀態(tài)為 111 時，輸出序列為1110010。在時鐘脈沖的驅(qū)動下，輸出序列作周期性的重復(fù)。 這 一簡單的例子說明： m序列的最大長度決定于移位寄存器的級數(shù)，而碼的結(jié)構(gòu)決定于反饋抽頭的位置和數(shù)量。有 的抽頭組合并不能產(chǎn)生最長周期的序列?，F(xiàn)在已經(jīng)得到 3 100 級 m序列發(fā)生器的連接圖和所產(chǎn)生的 m序列的結(jié)構(gòu)。同理我不難得到 3 6 12 25 51 l023… 位的 m序列。 （ 2） 一個周期內(nèi)長度為 1 的游程 (連續(xù)為 ―0‖或連續(xù)為 ―1‖)占 1／ 2，長度為 2 的游程占 1／ 4，長度 3 的游程占 1／ 8。 ―1‖和 ―0‖的游程數(shù)相等。 M 序列的一些基本性質(zhì)： 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 在 m序列中一個周期內(nèi) ―1‖的數(shù)目比 ―0‖的數(shù)目多 1 位。在 15 位碼中有 8 個 ―1‖和 7 個 ―0‖。 表 31 111101011001000 游程分布 游程長度（比特） 游程 數(shù)目 所包含的比特數(shù) “ 1”的 “ 0”的 1 2 2 4 2 1 1 4 3 0 1 3 4 1 0 4 游程總數(shù) 8 合計 15 一般說來， m序列中長為 － 2)的游程數(shù)占游程總數(shù)的 l／ 2k。 m序列和其移位后的序列逐位模二相加，所得的序列還是 m序列，只是相移不同而已。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 m序列發(fā)生器中移位寄存器的各種狀態(tài)，除全 0 狀態(tài)外，其他狀態(tài)只在 m序列中出現(xiàn)一次。 m序 列發(fā)生器中，并不是任何抽頭組合都能產(chǎn)生 m序列。例如5 級移位寄存器產(chǎn)生的 31 位 m序列只有 6 個。理論分析表明，各種擴頻系統(tǒng)的抗干擾性能與信息頻譜擴展后的擴頻信號帶寬比例有關(guān)。除此之外，擴頻系統(tǒng)的其他一些性能也大都與 GP 有關(guān)。 系統(tǒng)的抗干擾容限 MJ 定義如下： 式 中：（ S/N）。 +Ls] （ ） 式 中： Pe 為誤碼率， F 為信號頻率， E 為信號能量， No 為噪聲功率譜密度 Pe=F（ E/No） （ ） 由此可見，抗干擾容限 MJ 與擴頻處理增益 GP 成正比，擴頻處理增益提高后，抗干擾容限大大提高，甚至信號在一定的噪聲湮沒下也能正 常通信。通常的擴頻設(shè)備總是將用戶信息 (待傳輸信息 )的帶寬擴展到數(shù)十倍、上百倍甚至千倍，以盡可能地提高處理增益。但是經(jīng)窄帶濾波的作用后，輸出信息的信噪比，仍改善了處理增益的分貝數(shù)。 對于部分頻帶噪聲干擾，由于能量相對集中，對直擴系 統(tǒng)的危害比寬帶噪聲要大一些。 對于單頻及多頻載波干擾，干擾信號被展寬成 (sinx/x)2形狀的頻譜。故直擴系統(tǒng)對這類干擾有很好的抗干擾性。 對于脈沖干擾，由于能量在時間上相對集中，類似于部分頻帶干擾時能量在頻譜上相對集中，對直擴系統(tǒng)的危害較大。 在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)干擾情況，確定直擴系統(tǒng)的處理增益和其他參數(shù)，使之達到可靠通信的程度。 理論分析表明，信號的檢測概率與信號能量與噪聲功率譜密度之比成正比，與信號的頻帶寬度成反比。因此，它具有很強的抗截獲性。另外，由于直擴信號的寬頻帶特性，截獲時需 要在很寬的頻率范圍進行搜索和監(jiān)測，也是困難之一。至于如何發(fā)現(xiàn)敵方直擴信號的存在，和弄清楚其參數(shù)，即直擴信號的檢測與估值問題。例如由于大氣層的反射和折射，以及由于建筑物等對電波的反射都是形成多徑信道的原因。 直擴系統(tǒng)能夠同步鎖定在最強的直達路徑的電波上。這就是利用 PN 碼的自相關(guān)特性，只要延遲超過半個 PN 碼時片，其相關(guān)值就很小，可作為噪聲來對待。 因此，直擴系統(tǒng)是一種有效的抗多徑干擾的通信系統(tǒng)。電磁波在空間是以固定的光速傳播的。 用直擴信號來測取和定時有獨特的優(yōu)點。不難把碼片選得很窄，即碼的鐘速率很高，則可以高精度的測距與定時，基本的分辨率即一個碼片。 擴頻通信的應(yīng)用領(lǐng)域 （ 1）金融服務(wù)。即使已經(jīng)有了有線計算機網(wǎng)，為了避免由于線路等出現(xiàn)的故障，仍需要使用無線網(wǎng)做備份。避免了用手勢、送話沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 器和人工錄入及報價而產(chǎn)生的不準(zhǔn)確和時間延誤所造成的損失。油礦的地形起伏不平，敷設(shè)電纜后不易傳 導(dǎo)，而且電纜穿過煉油廠可能是潛在的危險。海上鉆井平臺由于寬大的水域阻隔，數(shù)據(jù)和資料的傳輸比較困難。使用無線網(wǎng)技術(shù)，費用不及敷設(shè)光纜的十分之一，效率高，質(zhì)量好。鐵路運輸貨場和碼頭貨場，由于大型吊車、運輸?shù)缆泛拓浳锿ǖ啦荒芊笤O(shè)電纜，使用步話機報告貨位和貨號極易產(chǎn)生差錯，無線計算機網(wǎng)絡(luò)可以使貨物情況和資料直接傳輸?shù)接嬎銠C中進行處理大大提高工作效率和服務(wù)質(zhì)量，避免了不必要的差錯。計算機無線網(wǎng)絡(luò)可以使醫(yī)療專家和管理者在醫(yī)院內(nèi)的任何地方使用移動和手持計算機設(shè)備能極力方便的存取這些信息。還可以訪問中央專家系統(tǒng)以幫助診斷或預(yù)測藥物的相互作用和反應(yīng)。這種情況使用數(shù)字化制造設(shè)備、數(shù)字采集裝置、機器人設(shè)備時應(yīng)用無線計算機是很合適的工程師和技術(shù)人員在進行檢修、更改產(chǎn)品設(shè)計、討論工程方案以及其他技術(shù)處理時，可以利用計算機無線網(wǎng)在工廠車間或廠區(qū)的任何地方查閱技術(shù)檔案、工作工藝和工程圖，發(fā)出技術(shù)指令、請求技術(shù)支援，甚至和廠外專家討論問題。 （ 7）展覽和會議在大型會議和展覽等臨時場合可在極短的時間方便的得到計算機網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。也可以使用移動計算機在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)互通信息、傳遞稿件和制作報告。這實際只是整個過程的一部分。 （ 9）競賽記分系統(tǒng)計算機無線網(wǎng)可以用來完成場、館進行的各種競賽記分的處理、統(tǒng)計、發(fā)送和記錄存儲工作。由于比賽場地與總記分臺或大記分牌之間相隔有相當(dāng)?shù)牟槐惴笤O(shè)電纜的場地 (如體育場的跑道 )，往往只能采取由服務(wù)員將記分單人工傳遞，然后進行處理、統(tǒng)計、錄入并發(fā)送 數(shù)據(jù)和顯示出來，時間較長，易出差錯。 擴頻通信因其具有眾多優(yōu)勢，必然在這些無線通信領(lǐng)域有其用武之地。與其它計算機語言相比，具有簡潔和智能化程度高的特點，而且適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式 和書寫習(xí)慣，因而用其編程和調(diào)試，可以大大提高工作的效率。因而出現(xiàn)了各種以 MATLAB 為基礎(chǔ)的 工具箱，應(yīng)用于自動控制、圖像信號處理、生物醫(yī)學(xué)工程、語音處理、信號分析、時序分析與建模、優(yōu)化設(shè)計等廣泛的領(lǐng)域，表現(xiàn)出了一般高級語言難以比擬的優(yōu)勢。 在 MATLAB 通信工具箱中 有 SIMULINK 仿真模塊和 MATLAB 函數(shù)，形成一個運算函數(shù)和仿真模塊的集合體，用來進行通信領(lǐng)域的研究、開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計和仿真。 MATLAB 通信工具 箱中的系統(tǒng)仿真，分 為用 SIMULINK 模塊框圖 進行仿真和用MATLAB 函數(shù)進行的仿真兩種。這種仿真被稱為時間流的仿真。某些特定的應(yīng)用會要求采用兩種仿真方式中的一種，但無論是哪種，仿真的結(jié)果是相同的。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 所謂模型化圖形輸入 是指 SIMULINK 提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能， 而不必考察模塊內(nèi)部是如何實現(xiàn)的，通過對這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以 .mdl 文件進行存?。?，進而進行仿真與分析 Simulink簡單建模 運行 Simulink 運 行 Simulink，必須首先運行 MATLAB。 在 MATLLB 命令窗口輸入 ―Simulink‖命令。 Simulink 模 塊庫窗口中顯示代表各個模塊庫的圖標(biāo)。 可以使用在 Simulink環(huán)境中的 Simulation菜單命令或是在 MATLAB 命令中輸人命令的方法，進行仿真和分析仿真結(jié)果。這些窗口不是MATLAB 圖形 窗口。 Simulink 窗口會白動地調(diào)整大小以適應(yīng)屏幕分辨率。 Simulink 簡單模型的建立 簡單模型的建立 （ 1）建立模型窗口 （ 2）將功能模塊由模塊庫窗口復(fù)制到模型窗口 （ 3）對模塊進行連接，從而構(gòu)成需要的系統(tǒng)模型 模型的特點 （ 1）在 SIMULINK 里提供了許多如 Scope 的接收器模塊，這使得用 SIMULINK進行仿真具有像做實驗一般的圖形化顯示效果。 （ 3） SIMULINK 提供了對子系統(tǒng)進行封裝的功能，用戶可以自定義子系統(tǒng)的圖標(biāo)和設(shè)置參 數(shù)對話框。使用庫特性可以讓用戶開發(fā)自己的模塊庫，或者是使用其它模塊庫的用戶能夠確保自己的模塊是最新的版本。模塊庫必須是通 過 File 菜單中的 New Library 菜單 項創(chuàng)建的。 引用模塊 ——庫模塊的拷貝。 復(fù)制 ——從庫模塊或是其它引用模塊中創(chuàng)建引用模塊。每一條連線可以傳送標(biāo)量和矢量信號．而輸出端口和輸入端口就是使用連線和分支線連接起來的。“一般情況下連線均是水平或是垂立的。從連線上的某一點劃分支線時，應(yīng)使用鼠標(biāo)右鍵或是按住 Ctrl 鍵 的同時使用鼠