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1、合肥工业大学毕业论文基于SystemView的扩频通信系统设计与仿真学 院 信息电子技术专 业 通信工程班 级 07级1班学 籍 号 姓 名 指导教师 2011年6月10日合肥工业大学本科毕业论文摘 要扩频通信系统与常规的通信系统相比，具有很强的抗干扰能力，如抗人为干扰、抗窄带干扰、抗多径干扰等，并具有信息隐蔽、多址保密通信等特点，已从军事应用向民用通信应用迅速发展。利用Systemview软件作为平台，对扩频通信中最典型的扩频工作方式直接序列扩频系统(DSSS)进行了仿真分析；通过时域波形对比发送端和接收终端两个波形图，可明显观察到，解扩后的信号与输入的原始信号波形基本一致，并注意到接收端有
2、一些毛刺， 这是由于时间脉冲信号的脉宽有误差而造成的。通过对频谱波形的分析可知，扩频系统抗噪声能力很强，当不断加大噪声的幅度，达到系统的干扰门限时， 则不能准确地恢复原始信息。结果证明随着扩频增益的增大，系统的误码率越小，同时扩频系统性能的好坏很大程度上还取决于扩频码的特性。关键词：扩频通信；仿真；SystemView AbstractThe spread spectrum communication system and the conventional communication system, have very strong compared the anti-interference
3、 ability, such as HIV human interference, fight narrowband interference, fight multipath interference, etc, and has the information hiding, multiple address secret communication and other characteristics, already from military application to civil communication application developing rapidly. Use Sy
4、stemview software platform to spread spectrum communication, as the most typical spread spectrum work-way direct sequence spread spectrum system (DSSS) are analyzed; Through the time domain waveform contrast the sending end and receiving terminal two waveform figure, can obviously observed after the
5、 expansion, solution and the input signal of the original signal waveform, and pay attention to the same at the receiving end has some burr, this is due to the time pulse signal pulse width is caused by the error. Through the analysis of the waveform of frequency spectrum, it is known that spread sp
6、ectrum system anti-noise ability is very strong, when rising of the amplitude, achieve system noise interference threshold, it cant accurately restored the original message. Results show that with the increase of spread spectrum gain, the system ber is smaller, and spread spectrum system the perform
7、ance to a large extent depends on the characteristics of the code is spread spectrum. Key words：Spread spectrum communication; Simulation; SystemView ii合肥工业大学本科毕业论文I目 录摘 要iAbstractii第1章 绪论1第2章 直序扩频通信系统22.1 基本原理22.2 扩频通信系统的主要特点22.3 直接序列扩频通信系统32.4 直接序列扩频通信系统性能的分析42.4.1 抗干扰能力42.4.2 信噪比和误码率62.5 论文主要研究内容
8、与思路9第3章 SYSTEMVIEW简介103.1 SystemView 软件介绍103.2 SystemView 主要特点11第4章 直扩系统SystemView仿真134.1 直扩系统的原理框图134.2直序扩频通信系统仿真（无噪声情况）144.2.1 系统模块及主要模块参数144.2.1 主要输出点波形164.3 直接扩频通信系统抗干扰性分析184.3.1 加入高斯白噪声后系统模型184.3.2 系统误码率的理论值与测量值的比较18结 论22致 谢23参考文献24附 录25附录1 直扩系统仿真模型图（无噪声）25附录2 直扩系统仿真模型图（有噪声）26附录3 外文参考资料翻译（原文、译文
9、）27 第1章 绪论扩频通信(spread spectrum communication)是近几年内迅速发展起来的一种通信技术。在早期研究这种技术的主要目的是为提高军事通信的保密和抗干扰的性能，因此这种技术的开发和应用一直是处于保密状态。美国在20世纪50 年代中期，就开始了对扩频通信的研究，当时主要侧重在空间探测、卫星侦察和军用通信等方面。以后，随着民用通信的频带拥挤日益严重，又由于近代微电子技术、信号处理技术、大规模集成电路和计算机技术的快速发展，与扩频通信有关的器件的成本大大地降低，从而进一步推动了扩频通信在民用领域的发展金额应用，而且也使扩频通信的理论和技术也得到了进一步的发展。199
10、0年1月，国际无线电咨询委员会(CCIR,现为ITUR)在研究未来民用陆地移动通信系统的计划报告中已明确地建议采用扩频通信技术。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，而跳频系统与直扩系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。一般而言，跳频系统主要在军事通信中对抗故意干扰，在卫星通信中也用于保密通信，而直扩系统则主要是一种民用技术。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
11、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。第2章 直序扩频通信系统2.1 基本原理扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)简称扩频通信。扩频通信的基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。香农(Shannon)在信息论的研究中得出了信道容量的公式：C=Blog2(1+S/N) （2-1）这个公式指示出：如果信息传输速率C不变，则带宽B和信噪比S/N是可以互换的，就是说增加带宽就可以在较低的信噪比的情况下以相同的信息率来可靠的传输信息，甚至在信号
12、被噪声淹没的情况下，只要相应的增加信号带宽，仍然保持可靠的通信，也就是可以用扩频方法以宽带传输信息来换取信噪比上的好处。这就是扩频通信的基本思想和理论依据。2.2 扩频通信系统的主要特点扩频通信技术在发端以扩频编码进行扩频调制，在收端以相关解调技术收信，这一过程使其具有诸多优良特性：(1)抗干扰性强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
13、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，可以认为实际的扩频增益带来的信噪比的改善为：M=G-输出端信噪比一系统损耗公式中的M叫做抗干扰容限。(2)隐蔽性强、干扰小因信号在很宽的频带上被扩展，则单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低。信号淹没在白噪声之中，别人难于发现信号的存在，再加之不知扩频编码，就更难拾取有用信号。而极低的功率谱密度，也很少对其他电讯设备构成干扰。(3)易于实现码分多址扩频通信占用宽带频谱资源通信，改善了抗干扰能力，由于扩频通信要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码之间的相关解扩才能得到，这就给频率复用和多址通信提供了基础。充分利
14、用不同码型的扩频编码之间的相关特性，分配给不同用户不同的扩频编码，就可以区别不同的用户的信号，众多用户，只要配对使用自己的扩频编码，就可以互不干扰地同时使用同一频率通信，从而实现了频率复用，使拥挤的频谱得到充分利用。发送者可用不同的扩频编码，分别向不同接收者发送数据；同样，接收者用不同的扩频编码，就可以收到不同的发送者送来的数据，实现了多址通信。(4)抗多径干扰在无线通信中，抗多径干扰问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性；在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。2.3 直接序列扩频
15、通信系统直接序列扩频系统简称直接扩频（DSS）系统或叫直接序列（DS）系统，是目前使用最多，最典型的扩频工作方式，直扩方式是在发端直接用具有高码率的扩频编码去扩展信号的频谱，而在收端用相同的扩频编码进行解扩使扩频信号还原为原始信号。直接序列系统中用的编码序列通常是伪随机序列或叫伪噪声（PN）码。要传送的信息经数字化后变成二元数字序列，它和伪随机序列模二相加后变成复合码去调制载波。在直接序列系统中通常对载波进行相依键控调制。当扩频调制后由天线发射出去。在接收机中要有一个和发射机中的伪随机码同步的本地码，对接收信号进行解扩，解扩后的信号送到解调器取出传送的信息。2.4 直接序列扩频通信系统性能的分析2.4.1 抗干扰能力直接扩频通信系统具有较强的抗干扰能力，通常工作在强干扰环境，这些干扰可分为自然干扰和人为干扰。自然干扰主要有多路径干扰、雨雪干扰、信道衰落和多用户干扰等。接收机内部噪声也归于自然干扰。人为干扰是敌方故意施放的干扰，例如部分频带干扰、脉冲干扰、单频连续波干
