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1、用 MATLAB 产生正态分布随机噪声来测量直扩系统抗噪性能 关键字： 正态分 布随机噪声 MATLAB 直接 序列 扩频 distributed random noise antijamming capacity of DSSSA1A2BT1BT1A3BT1UBT1A5BT1AnBT1A?BT1ABBT1A9A10oe,A11A12CBA13本文提出了一种产生正态分布随机噪声的设计方案。即利用MATLAB软件的仿真功能来产 生若干正态分布随机噪声,然后以数据文件的形式将其存储在EPROM中并在地址发生器作 用下输出噪声，以定量检验直接序列扩频系统(DSSS)的 抗干扰能力。最后给出了仿真信号
2、波形和实验信号波形 目前，扩频技术因其良好的抗干扰能力及低截获概率性 因而在通信领域得到了广泛的应用。直接序列扩频是扩 频技术的一种主要方式，它是用PN码和二元信息数字序 列模 2 相加后成复合码去调制载波1。如何定量衡量一 个扩频系统的抗干扰能力，就需引入一些已知参数的正 态噪声，如果利用模拟信号源产生噪声，则正态噪声参 数(均值和方差)通常是衡定的，满足不了实际情况的需要。解决这一问题的简单方法就是利用MATLAB中的仿真功能产生正态噪声，并将所有产 生的噪声数据烧录进EPROM中，以供随时调用。但由于噪声数据较多，将这些数据烧录进 EPROM中也比较麻烦。如果能将产生的噪声数据形成一个*
3、.hex文件,并将其下载到EPROM 中，就使得产生正态噪声的过程变得非常简单，用户可根据需要随时变更噪声参数。 用 MATLAB 产生正态分布噪声及数据文件若噪声数据较长，直接用手工录入 EPROM 中很容易出错，且要花费较多的时间。如果用 MATLAB中编程的方法产生一系列噪声数据，并将其以*.hex文件形式烧录进EPROM 中, 就可大大简化这一过程。至于正态噪声的参数，用户可根据自己需要设定。也可产生多组不 同参数的正态分布随机噪声，同时烧录进EPROM中，根据需要可方便地取用。另外，用MATLAB产生的噪声数据是模拟信号，而实际的扩频信号通常是0和1的数字信 号，因此我们应将随机噪声
4、进行量化编码，并用补码的形式表示。 下面以服从均值为0，方差为 3 的正态分布随机噪声的产生为例加以说明。产生正态噪声的noise.m2文件如下： echo on fid=fopen(temp.hex,w); random=3*randn(511,1);for i=1：511 if random(i)=7 noise(i)=3; noise1(i)=96; fprintf(fid,%X,noise1(i);elseif random(i)=4.6&random(i)=2.3&random(i)=0&random(i)=-2.3&random(i)0 noise(i)=0;noise1(i)=0
5、; fprintf(fid,%X,noise1(i);elseif random(i)-4.6 noise(i)=-1;noise1(i)=224; fprintf(fid,%X,noise1(i);elseif random(i)-7 noise(i)=-2;noise1(i)=192; fprintf(fid,%X,noise1(i);elseif random(i)=-7 noise(i)=-3; noise1(i)=160; fprintf(fid,%X,noise1(i); end;end;fclose(fid);程序说明:!b)1. fopen()函数的功能是以写入的方式打开一个
6、temp.hex 文件,该文件的作用是存储噪声数据。 fprintf()函数用来向打开的文件中写噪声数据。2. randn(511, 1)函数用来产生511个服从均值为 0，方差为 1 的正态分布随机噪声，如需产生方 差为 delta 的噪声,则需在函数前乘以 delta。3. 程序中的for循环语句部分就是对产生的随机 噪声进行量化编码。量化是采用的均匀量化,编 码是采用补码的形式。值得说明的是该例每个噪声数据用三比特来表示，如EPROM中的每个地址单元存储一个噪声数据，就有5个比特 没用。因此可采用填零的办法，如高3位为噪声数据，低5位填零。从EPROM中读噪声数 据时就只取每个地址的前三
7、位。实际电路和波形在实际中采用了 HC4040(12位)计数器和CD6740(EPROM)组成了一个噪声数据发生器。发 生器电路如图 1 所示。4040在5V电压下最高输出频率为3.5MHz,在15V电压下可达到12Mhz,满足一般情况下 的扩频数据速率要求。由于将噪声数据定为511，因此当Q1Q9均为高电平时将计数器清 零。图中输出噪声数据为高三位，经过并串转换后可跟扩频信号相结合。D触发器的作用是 对输出数据起整形作用，以去掉毛刺。通过让EPROM的高地址线A13、A12、A11、A10 接高低电平，能够使该电路产生多组不同参数的噪声数据以供选择。图2(a)是运用本文提出的设计方案所得到的
8、实验电路输出的量化、编码后的正态噪声波形 (图中上面部分是时钟波形)，图2(b)是仿真波形。二者选取了噪声数据中的同一段以便对照。 实际应用 本文产生正态分布随机噪声的方法简单，噪声参数可灵活修改，因此可以方便地用于数字通 信系统中的误码率测量。衡量一个通信系统的主要指标是其抗各种干扰的能力，而实际信道 中的噪声并不能定量测量，所以可以人为地加入参数已知的正态分布随机噪声来定量地测出 某个系统的误码率。实际应用中，我们用本文产生的随机噪声测量了一个直接序列扩频系统 的误码率，较好地衡量了该系统的抗随机噪声的能力，收到了很好的效果。另外本文产生噪 声的方法也可以用于某些随机码，如PN码、RS码的产生，并可在实际电路中方便调用。总结本文提出的产生正态噪声的方案有三个特点：噪声数据的产生及固化迅速而准确。 电路结构简单，几乎不需调试。使用方便灵活，即可根据实际需要选择不同参数的噪声数 据。
