《直接序列扩频通信系统研究与仿真1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直接序列扩频通信系统研究与仿真1（82页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、. . .摘要扩频通信由于具有抗干扰能力强，隐蔽性好，容易实现多址传输等优点而在移动通信、无线数据通信等领域得到越来越广泛的应用。而且目前它正处于快速的发展中，当前各个国家都在大力发展的第三代移动通信技术就采用了扩频通信方式。其中直接序列扩频通信是目前使用最典型的扩频工作方式。本论文以研究直扩系统性能分析为目的，从系统仿真对直接扩频通信系统工作方式进行了研究。论文阐述了扩频通信的基础理论，并简要介绍了直序扩频通信系统。然后介绍了扩频序列的产生，详细论述了码序列的相关理论。本设计选用PN序列作为扩频序列，信号调制选用二进制移相键控方式。在系统仿真中采用SIMULINK作为仿真平台，对直接序列扩频
2、通信系统进行建模，得到了系统的误码特性，并与理论值进行了比较，同时简单分析了系统的抗干扰能力。关键词：Simulink；直接序列扩频；扩频码；抗干扰.专业资料.AbstractSpread spectrum communication because of its strong anti-interference ability, good concealment, easy to implement multiple access transmission advantages in communication, mobile communication, wireless data has
3、 been applied more and more widely. But now it is in the rapid development, the current various countries are vigorously develop the third generation mobile communication technology of the spread spectrum communication system. The direct sequence spread spectrum communication is the most typical spr
4、ead spectrum modes.This paper is to study the direct sequence spread spectrum system performance analysis for the purpose, from the system simulation of the working mode of direct spread spectrum communication system were studied. This paper describes the basic theory of spread spectrum communicatio
5、n, and briefly introduces the direct sequence spread spectrum communication system. Then we introduced the spreading sequence, discusses in detail the theory of code sequence. This design uses PN sequence as the spreading sequence, signal modulation with binary phase shift keying mode. In the simula
6、tion system using SIMULINK as the simulation platform, the modeling of the direct sequence spread spectrum communication system, BER performance of the system is obtained, and compared with the theoretical values, and a simple analysis of the multipath capabilities of the system.Keywords: Simulink;
7、direct sequence spread spectrum code; interference;目录1.引言11.1直扩通信系统的研究目的及意义11.2直扩通信系统特点21.2.1直序扩频通信系统的优点21.2.2直扩通信系统的不足31.3应用缺陷31.4直扩序列发展42 扩频码序列介绍.52.1码序列的相关性52.2 m序列72.2.1 m序列的产生72.2.2 m序列的性质92.3 Gold码序列介绍102.3.1 Gold码序列产生102.3.2 Gold码序列原理103 直接扩频通信技术原理及介绍133.1直接序列扩频的概念133.2直接序列扩频通信的理论基础133.3直接序列扩
8、频的基本原理143.4 扩频增益介绍.153.5直接序列扩频系统的同步分析163.6直接序列扩频的抗干扰性能分析183.7直接序列扩频的抗多径效应性能分析194 MATALB及SIMULINK的介绍214.1 MATLAB简介214.2 SIMULINK简介224.3 SIMULINK的基本操作224.3.1系统框图模型的建立234.3.2 系统仿真运行254.3.3 仿真结果输出.265 直接序列扩频的的仿真285.1发射部分的SIMULINK仿真285.2接收部分的SIMULINK仿真325.3 直接序列扩频的MATLAB程序366 总结40致谢41参考文献42附录A44附录B53. .
9、.直接序列扩频通信系统研究及仿真1 引言1.1 直扩通信系统的研究目的及意义现代军事通信面临着纷繁复杂的干扰环境，因此具备足够的抗干扰能力，是未来通信发展至关重要的因素，这要求能够识别和抑制各种干扰。扩频通信早期主要应用于军事目的，从世纪年代末、年代初开始，扩频技术在民用通信方面的应用逐渐兴起并迅速发展，例如在蜂窝数字移动通信系统中，扩频技术被用于克服多路径效应和抑制同信道干扰，新一代移动通信系统利用技术进一步提高频谱利用率和系统性能。直接序列扩频系统是目前应用最广泛的一种扩频通信系统。它最突出的优点是当扩频增益足够大时，系统具有良好的抗干扰能力。直接序列扩频是高安全性高抗扰性的一种无线序列型
10、号传输方式。英文全称Direct Sequence Spread Spectrum，简称直扩方式（DS方式）。通过利用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。直接序列扩频技术在军事通信和机密工业中得到了广泛的应用，现在甚至普及到一些民用的高端产品，例如信号基站、无线电视、蜂窝手机、无线婴儿监视器等，是一种可靠安全的工业应用方案扩频技术由于其本身具备的优良性能而得到广泛应用，到目前为止，其最主要的两个应用领域仍是军事抗干扰通信和移动通信系统,而跳频系统与直接序列扩频系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。直接序列扩频系统
11、，及DS-CDMA，主要是一种民用技术，在移动通信系统中的应用则成为扩频技术的主流。欧洲的GSM标准和北美的以CDMA技术为基础的IS-95都在第二代移动通信系统（2G）的应用中取得了巨大的成功。而在目前所有建议的第三代移动通信系统（3G）标准中（除了EDGE）都采用了某种形式的CDMA。因此CDMA技术成为目前扩频技术中研究最多的对象。从扩频技术的历史可以看出，每一次技术上的大发展都是由巨大的需求驱动的。军事通信抗干扰的驱动以及个人通信业务的驱动使得扩频技术的抗干扰性能和码分多址能力得到最大限度的挖掘。展望未来，第四代移动通信系统（4G）的驱动无疑会使扩频技术传输高速数据的能力得到更大的拓展
12、03。1.2 直扩通信系统特点1.2.1 直序扩频通信系统的优点1) 抗干扰能力强扩频解调器实际上是一个相关器，扩频信号通过相关器后能有效地恢复，干扰信号（包括瞄准性窄带干扰和宽带干扰）由于与本地PN码不想关而被相关器抑制掉。表示扩频通信特性的一个重要参数是扩频增益G(Spreading Gain),其定义为扩频前的信号带宽B1与扩频后的信号带宽B2之比。G=B2/B1扩频通信中，接收端对接收到的信号做扩频解调，只提取扩频编码相关处理后带宽为B1的信号成份，而排除了扩展到宽带B2中的干扰、噪声和其他用户通信的影响，相当于把接收信噪比提高了G倍。考虑到输出端的信噪比和接收系统损耗，可以认为实际的
13、扩频增益带来的信噪比的改善为：M=G-输出端信噪比系统损耗公式中的M叫做抗干扰容限。在第五章的系统仿真中，我们可以更直观的观察到系统的抗干扰性能。2) 抗多径干扰能力强无线电波波在传播的过程中，除了直接到达接收天线的直射信号外，还会有各种反射体（如大气对流层、建筑物、高山、树木、水面、地面）等引起的反射和折射信号被接收天线接收。反射和折射信号的传播时间比直射信号长，它对直射信号产生的干扰称为多径干扰。多径干扰会造成通信系统的严重衰落甚至无法工作。由扩频序列的自相关函数的特性知道。当两个接收信号序列相对时间超过码元宽度时，相关器输出只为码长的倒数，故被很大程度地抑制掉。直序扩频技术还有一种更先进
14、的接收技术，叫RAKE接收技术，它可以实现多径分集接收，即将各种路径来的信号，包括直接、折射、反射绕射信号解扩后在相位上根据峰值校齐并进行叠加，使信号强度更高，不仅避免了多径干扰还增强了接收信号强度。但是RAKE接收技术的实现比较复杂且昂贵。3) 抗截获能力强理论分析表明，信号的检测概率与信号能量与噪声功率谱密度之比成正比，与信号的频带宽度成反比。直扩信号正好具有这两方面的优势，它的功率谱密度很低，单位时间内的能量就很小，同时它的频带很宽。因此，它具有很强的抗截获性。简单的说：由于信息信号经过扩频调制后频谱被大大扩展，使信号的功率谱密度大大降低，接收端接收到的信号谱密度比接收机噪声低，即信号完全淹没在噪声中，这样对其他同频段电台的接收不会形成干扰，信号也就不容易被发现，进一步检测出信号就更难，所以有非常高的隐蔽性，非常适合保密通信，特别适合应用于军事领域的通信。正因为有此特点，FCC规定使用扩频通信机不必申请专用频率。4) 可同频工作由于采用相关解扩，所以只要每部通信的解扩码（PN）不同，几部通信机就可以使用同一载频而不会有互相干扰，只是多增加一点背景噪声而已。5) 便于实现多址通信由于不同的扩频码是正交或接近正交的，彼此相互影响很小，所以可以把不同的扩频码作
