《扩频通信系统的MATLAB仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《扩频通信系统的MATLAB仿真（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业摘 要扩频通信，即扩展频谱通信 ( Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、 卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。本文详细阐述了扩展频谱通信的理论基础和实现方法，并通过Matlab对直扩通信系统进行了仿真，并对各基本模块进行设计和仿真。此外，在给定仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。同时，利用建立的仿真系统，通过对比一般通信系统和基本扩频通信系统的仿真，研究了扩频通信系统抑制信道干扰和码间干扰的性能，结果表明，扩频通信系统确实能很好的提高通信系统的可靠性。关键词： 直扩通信；Mat
2、lab；Simulink；仿真Spread spectrum communication system simulation with MATLABAbstract. Spread spectrum communication, namely the spread spectrum communication (Spread Spectrum Communication), optical fiber communication and satellite communication is together known as the three high-tech communication
3、transmission mode in the information age. This paper expounds the theoretical foundation and realization method of the spread spectrum communication. By the Matlab simulation platform, spread spectrum communication system is simulated, and each basic is designed and simulated as well. In addition, i
4、n a given simulation conditions, running the simulation program obtained the expected simulation results. At the same time, using the simulation system, by comparing the general communication system and the basic spread spectrum communication system simulation, studied the spread spectrum communicat
5、ion system to suppress channel interference and inter-symbol interference performance. The results showed that the spread spectrum communication system does good to improve the reliability of communication system.Key words: DSSS communication; Matlab ; Simulink ;Simulation目 录前 言在当今信息时代，如何有效的利用宝贵的频带，
6、如何进行准确可靠的信息通信是通信领域中至关重要的问题，扩频通信正是在这种背景下迅速发展起来的。直接序列是扩频通信的一种实现方式，在抗干扰和保密方面，是扩频通信中很好的通信方式。具体的实现方式是将待传送的信息数据经伪随机编码(扩频序列: Spread Sequence)调制，实现频谱扩展后再传输；接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。本次毕业设计中，是用Matlab实现直接序列扩频通信系统的仿真。Matlab是一种功能强大的软件，在统计、信号处理、人工智能以及通信领域得到了广泛的应用。这篇论文共分五章：第一章是绪论部分，主要介绍选择该课题的背景及任务。第二章主要介绍了扩频通
7、信的基本定义、理论和主要性能指标。第三章重点介绍直接序列扩频通信系统的性能分析，包括直接序列扩频通信的模型、多径干扰和伪随机码的选择。第四章着重介绍直接序列扩频通信系统的仿真基础，主要包括Matlab语言与仿真环境介绍，基于Matlab通信仿真的基本步骤，Simulink建模仿真的一般过程。第五章是对本课题的一系列相关的仿真，主要包括Simulink基本模块的仿真和扩频通信系统的仿真。1 绪论1.1 选题的背景人类社会进入到了信息社会，通信现代化是人类社会进入信息时代的重要标志。而在现代通信中遇到的一个重要问题就是抗干扰问题。随着通信事业的迅速发展，各类通信网的建立，使得有限的频率资源更加拥挤
8、，相互之间的干扰更为严重，如何防止和降低这种相互之间的干扰，就成为一大难题。扩展频谱（SS ，Spread Spectrum，简称扩频）技术具有很强的抗干扰性，其多址能力、保密、抗多径等功能倍受人们的关注，被广泛的应用于军事通信和民用通信中。扩频通信系统扩展频谱技术，将信号扩展到很宽的频带上，在接收端对扩频信号进行相关处理即带宽压缩，恢复成窄带信号。对干扰信号而言，由于与扩频信号不相关，则被扩展到一个很宽的频带上，使之进入信号通频带内的干扰功率大大的降低，相应增加了相关器输出端的信号/干扰比，对大多数认为的干扰而言，扩频通信系统都具有很强的对抗能力。扩频技术是二战期间开发的，最初的用途是为军事
9、通信提供安全保障, 是美军重要的无线保密通信技术。这种技术使敌人很难探测到信号。即便探测到信号，如果不知道正确的编码，也不可能将噪声信号重新汇编成原始的信号。有关扩频通信技术的观点是在1941年由好莱坞女演员Hedy Lamarr 和钢琴家George Antheil提出的。基于对鱼雷控制的安全无线通信的思路，他们申请了美国专利#2.292.387。不幸的是，当时该技术并没有引起美国军方的重视，直到十九世纪八十年代才引起关注，将它用于敌对环境中的无线通信系统。真正实用的扩频通信系统是在50年代中期发展起来的。麻省理工学院林肯实验室开发的扩频通信系统F9C-A/Rake系统被公认为第一个成功的扩
10、频通信系统，在该系统的研制过程中，首次提出了瑞克(RAKE)接收的概念并成功应用，该系统也是第一个真正实用的宽带通信系统。第一个跳频扩频通信系统BLADES也在这段时期研制成功，在该系统中第一次利用移位寄存序列实现纠错编码。在此期间，喷气实验室（JPL）在其空间任务中完成了伪码产生器的设计以及跟踪环路的设计。 自从扩频通信的概念在50年代开始成熟以后，此后的二十多年扩频通信技术仍得到很大的发展，但都只是局部的发展，如硬件的改进和应用领域的拓展。一直到80年代初期，扩频通信的概念都只是在军事通信系统中得到应用，这种状况到了80年代中期才得到改变。美国联邦通信委员会（FCC）于1985年5月发布了
11、一份关于将扩频技术应用到民用通信的报告。从此，扩频通信技术获得了更加广阔的应用空间。90年代初，在第一代模拟蜂窝通信系统的基础上，出现了PCS研究的热潮。扩频技术为共享频谱提供了可能。使用扩频技术能够实现码分多址，即在多用户通信系统中所有用户共享同一频段，但是通过给每个用户分配不同的扩频码实现多址通信。利用扩频码的自相关特性能够实现对给定用户信号的正确接收；将其他用户的信号看作干扰，利用扩频码的互相关特性，能够有效抑制用户之间的干扰。随着PCS（Personal Communications Service）以及蜂窝移动通信的发展，CDMA（Code Division Multiple Acc
12、ess）技术已经成为不可或缺的关键技术。扩频通信技术也在民用通信中找到更为广阔的应用空间，而关于CDMA技术的研究热潮也一直延续到现在。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。直接扩频码分多址，由于具备通信容量大、能充分利用话音的统计特性、平滑的越区切换、通信容量的软特性等优点被作为未来移动通信中最具竞争力、最有前景的无线多址接入技术。无线扩频通信作为另一种有效的补充通信手段,已在金融系统得到了越来越广泛的应用。发展到现在，扩频技术理论和技术都已趋于完善，
13、主要应从系统的角度考虑总体性能，且与其它新技术结合应用。因此，应用的驱动一直是扩频技术发展的强大动力，未来的无线通信系统，如移动通信、无线局域网、全球个人通信等，扩频技术必将发挥重要作用。随着科技的发展，扩频技术必将获得更加广阔的应用空间。在这里，本课题主要就直接序列扩频通信系统做以详细的介绍。1.2 选题的主要任务利用Matlab工具箱中的Simulink通信仿真模块和Matlab函数对直接序列扩频通信系统进行分析和仿真，使其更加形象和具体。对比在存在码间干扰（在数字通信系统中一般都存在）和信道干扰的情况（且没有信道编码）下，扩频通信系统的发送信号和接收信号的波形是否完全一致。证明扩频通信系
14、统在抑制噪声等干扰方面具有突出优势。2 扩频通信系统2.1 扩频通信的定义所谓扩频通信，简单的可以这样表述：扩频通信技术是一种信息传输方式。其信号所占有的频带宽度远大于所传输的信息所必需的最小带宽。频带的展宽通过编码和调制的方法来实现，与所传输的信息数据无关，在接收端用相同的扩频码进行相关解扩及恢复所传的信息数据。从这个定义中我们可以看到它包含了以下三个方面的含义：首先，信号的频谱被扩展宽了。在信息传输中，我们知道任何信息都需一定的带宽，称为信息带宽。为了充分利用频率资源，通常尽量采用大体相当的带宽的信号来传送信息。在无线电通信中，射频信号的带宽与所传送信息的带宽是相比拟的，如我们熟悉的调幅信
15、号传送的语声信号，其带宽为语声信号带宽的两倍。这是窄带通信。而扩频通信信号带宽与信息带宽之比（我们成为处理增益）可以达到100甚至1000倍，这就是我们说的宽带通信。其次，采用扩频码序列调制方式展宽信号频谱。我们知道，在时间上有限的信号，其频谱是无限的。例如很窄的脉冲信号，其频谱则很宽。信号的频带宽度与其持续的时间近似成反比。因此，如果很窄的脉冲序列被所传送信息调制，则可产生很宽的频带信号。如直接序列扩频通信系统就是采用这种方法获得扩频信号。这种很窄的脉冲码序列，其码速率是很高的，称为扩频码序列。这里需要说明的是所采用的扩频码序列与所传送的信息数据是无关的，也就是说它与一般的正弦载波信号一样，丝毫不影响信息传输的透明性。扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用。第三，在接收端用相关解调来解扩。正如在一般的窄带通信中，已调信号在接收端都要进行解调来恢复所传信息。在扩频通信中接收端则用与发送端相同的扩频码序列与收到的扩频信号进行相关解调，恢复所传送的信息。这种在发端把窄带信息扩展成宽带信号，而在接收端又将其解扩成窄带信息的处理过程，能带来一系列好处。弄清楚扩频和解扩频处理过程的机制，是理解扩频通信本质的关键。2.2 扩频通信的理论基础通信理论和通信
