直序扩频通信 matlab仿真DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM_TECHNIQUES

直序扩频通信 matlab仿真DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM_TECHNIQUES
直序扩频通信 matlab仿真DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM_TECHNIQUES

Lab2 Direct Sequence Spread Frequency Techniques

直序扩频通信仿真

Content

Abstract-------------------------------------------------------------------------------------------3 Experiment Background----------------------------------------------------------------------3 Experiment Procedure------------------------------------------------------------------------5 Analysis and Conclusion---------------------------------------------------------------------10 Reference --------------------------------------------------------------------------------------10 Appendix----------------------------------------------------------------------------------------12

1. Abstract

The objective of this lab experiment is to learn the fundamentals of the direct sequence spread spectrum and code division multiple address techniques. To get familiar with the direct sequence spread spectrum modulator and demodulator.

And the direct sequence spread spectrum system can be shown as:

Figure 1. Direct sequence spread spectrum system

2. Experiment Background

2.1 Introduction of Direct Sequence Spread Spectrum [1]

In telecommunications, direct-sequence spread spectrum (DSSS) is a modulation technique. As with other spread spectrum technologies, the transmitted signal takes up more bandwidth than the information signal that is being modulated. The name 'spread spectrum' comes from the fact that the carrier signals occur over the full bandwidth (spectrum) of a device's transmitting frequency.

Figure 2.1 Procedure to generate a DSSS signal

2.2 Generation of Direct Sequence Spread Spectrum

To generate a spread spectrum signal one requires:

1. A modulated signal somewhere in the RF spectrum

2. A PN sequence to spread it

2.3 Features of Direct Sequence Spread Spectrum

DSSS has some features as following:

1. DSSS phase-modulates a sine wave pseudorandomly with a continuous string of pseudonoise (PN) code symbols called "chips", each of which has a much shorter duration than an information bit. That is, each information bit is modulated by a sequence of much faster chips. Therefore, the chip rate is much higher than the information signal bit rate.

2. DSSS uses a signal structure in which the sequence of chips produced by the transmitter is known a priori by the receiver. The receiver can then use the same PN sequence to counteract the effect of the PN sequence on the received signal in order to reconstruct the information signal.

2.4 Transmission of Direct Sequence Spread Spectrum

Direct-sequence spread-spectrum transmissions multiply the data being transmitted by a "noise" signal. This noise signal is a pseudorandom sequence of 1 and ?1 values, at a frequency much higher than that of the original signal, thereby spreading the energy of the original signal into a much wider band.

The resulting signal resembles white noise, like an audio recording of "static". However, this noise-like signal can be used to exactly reconstruct the original data at the receiving end, by multiplying it by the same pseudorandom sequence (because 1 × 1 = 1, and ?1 × ?1 = 1). This process, known as "de-spreading", mathematically constitutes a correlation of the transmitted PN sequence with the PN sequence that the receiver believes the transmitter is using.

For de-spreading to work correctly, the transmit and receive sequences must be synchronized. This requires the receiver to synchronize its sequence with the transmitter's sequence via some sort of timing search process. However, this apparent drawback can be a significant benefit: if the sequences of multiple transmitters are synchronized with each other, the relative synchronizations the receiver must make between them can be used to determine relative timing, which, in turn, can be used to calculate the receiver's position if the transmitters' positions are known. This is the basis for many satellite navigation systems.

The resulting effect of enhancing signal to noise ratio on the channel is called process gain. This effect can be made larger by employing a longer PN sequence and more chips per bit, but physical devices used to generate the PN sequence impose practical limits on attainable processing gain.

If an undesired transmitter transmits on the same channel but with a different PN sequence (or no sequence at all), the de-spreading process results in no processing gain for that signal. This effect is the basis for the code division multiple access (CDMA) property of DSSS, which allows

multiple transmitters to share the same channel within the limits of the cross-correlation properties of their PN sequences.

As this description suggests, a plot of the transmitted waveform has a roughly bell-shaped envelope centered on the carrier frequency, just like a normal AM transmission, except that the added noise causes the distribution to be much wider than that of an AM transmission.

In contrast, frequency-hopping spread spectrum pseudo-randomly re-tunes the carrier, instead of adding pseudo-random noise to the data, which results in a uniform frequency distribution whose width is determined by the output range of the pseudo-random number generator.

3. Experiment Procedure

3.1. Generate the pseudo random numbers sequences (m sequence) with a polynomial as following

151398751)(x x x x x x x p ++++++=

The polynomial ∑

==

n

k k k x c x p 0

)(is corresponding to the LFSR of the Figure 3.1, where 1=k c denotes a connection.

Figure 3.1 Linear feedback shift register

As the polynomial )(x p shows, we can get the LFSR in this experiment with 14 orders (n=14).

Figure 3.2 n=15 LFSR

As Figure 3.2 shows, the feedback output 15a has a relationship with the registers.

01521369788710515a c a c a c a c a c a c a ⊕⊕⊕⊕⊕=

Hence, we can get the longest m sequence as 3276712

15

=-. In this experiment, I take the

message data rate as 1bit/s, which means Tb=1. Here, the input sequence is initialized as (1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0). I take the PN sequence data rate as Tc=1/64bit/s, because the spreading gain is 64, in another word, Tb/Tc=64. And I can get the waveform of M sequences and message (input data) as follows:

Figure 3.3 Input message data waveform

Figure 3.4 M sequences waveform

In this experiment, in fact, both message data and m sequences are single polar codes. In Matlab we use a simple function to change them into double polar codes, which are easy to produce the BPSK signal (phase reversing).

3.2. Generate a spreading signal d(t), and the producing formula as following:

c

d

t

t

)(t

)(

*)(

b

Here we can get the waveform of d(t) comparing to b(t) and c(t).

Figure 3.5 c(t) (red) and d(t) (green)

Because b(t) equals 1 at the interval (0,1) and -1 at the interval (1,2), the d(t) is reversed at the interval (1,2) as Figure 3.5 shows. Now, I have get the spreading sequences d(t) with the data rate as 64bits/s.

3.3. Modulate the spreading sequences d(t) to be the BPSK signal

By using the formula of BPSK, I can get the BPSK signal of spreading sequences d(t).

)2sin(*)()(t f t d t s c π=

In this experiment, I take the carrier frequency as 128Hz. I can get the BPSK waveform as Figure 3.6.

Figure 3.6 BPSK of d(t)

At the same time, I should keep a PN sequence signal that has the same length as the spreading signal d(t) to keep the synchronization between the transmitter and receiver.

3.4. In an AWGN channel to transmit the BPSK signal.

First of all, I get the AWGN signal as follow

Figure 3.7 AWGN signal

We can find that the AWGN signal has large number of harmonics and it’s power spectral density is uniform and it’s amplitude distribution obeys the Gauss distribution. In our transmitting channel, I add the noise to the BPSK signal and I take the SNR equals 10. Then I get the signal as shown in Figure 3.8.

Figure 3.8 BPSK signal adding AWGN

3.4. Recover our message data b(t)

Firstly, I use two synchronized circuit to despread and demodulate the receiving signal.

)(*)2sin(*)()(t s t f t c t r c π=

Then I use a matching filter to take the value at the time Tb.

Figure 3.9 Matching filter (1)

Figure 3.10 Matching filter (2)

As we can see, because of the effect of AWGN, in each Tb time interval, the matching filter output has some differences. However, I can still get the nearly maximum and minimum value at the time points Tb+n*Tb (N=1,2,3,..,N and N equals the length of the message data).

Secondly, I do the judgment for maximum and minimum value. Obviously, the y(Tb) get the maximum value, the recovery bit will be 1 and the last time will be Tb, to be inverse, the recovery bit will be -1.

Here I can find that the output signal in our receiver is the same as that in transmitter.

Figure 3.11 Output signal on the receiver

4. Analysis and Conclusion

4.1. Spectrum Spread

Digital communication has played a more important role than analog communication. In digital communication, the fastest speed of data transmission is seen to be the bandwidth of digital channel, which is also called the capacity of the channel. We can know that the larger the capacity, the stronger the ability of anti-interference, because of the Shannon theorem:

)/1(log 2N S B C +=

B is the bandwidth of frequency spectrum. Obviously, when I enlarge the capacity, the bandwidth will be wider. This is also the reason I use the high baud rate m sequence to spread the message data bandwidth.

4.2. Matching Filter

In this experiment, the matching filter is achieved by using a simple function in Matlab which is ‘xcorr ’. This is a function used to calculate the cross-correlation of two sequences. As we know, in fact, matching filter is just like an autocorrelation calculating function.

4.3. The advantages of m sequence (double polar)

The characteristic of autocorrelation of m sequence is very good. I can know it from the following result.

??

?-==otherwise N

N N when R /12,,01

)(ττ I can find that when the N is very large which is just like that in this experiment, 0)(≈τR . This is very good for the multichannel processing.

In CDMA system, I take orthogonal code to encode different users ’ message data. However, the characteristics of cross-correlation and autocorrelation of orthogonal code is bad for the multichannel systems. In order to improve this phenomenon, I should multiple m sequences to the orthogonal codes.

APPENDIX

Some Parts of Matlab Codes

I. DSSS (main function)

clear;

%the PAM input digital sequence and the first input of PN producer p=[1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0];%get 0 1 0 0 1

pn_in=[1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0];%get 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 %the period of input signal Tb=1;

%the period of PN sequence signal Tc=1/256;

%produce the PN sequence pn_sq=PN_Producer(pn_in); pn_dou=zero_double(pn_sq); p_dou=zero_double(p); %square wave

%[x1,y1]=square_wave(p_dou,Tb); %[a2,b2]=size(x1);

%[x2,y2]=square_wave(pn_dou,Tc); %plot(x1,y1);

%get the signal after spreading frequcecy operation b_dou=PN_Signal(p_dou,pn_dou,Tb,Tc); %the synchronization of PN p_syn=PN_Syn(p_dou,pn_dou,Tb,Tc); %the carry signal period T_carry=1/512;

%get the carry signal by PSK

wc=2*pi*1/T_carry;

[psks,tpsk]=PSK_Producer(b_dou,wc,Tc);

[a1,b1]=size(tpsk);

fs=b1-1;

N=400;

FSpectrum(psks,fs,N);

%plot(tpsk,psks);

%axis([0 1.6 -2 2]);

%grid on;

%add the noise to the PSK signal by AWGN

in_signal=awgn(psks,10);%the SNR is 20

%fs=b1-1;

%N=400;

%FSpectrum(in_signal,fs,N);

%plot(tpsk,in_signal);

%the recovery signal

signal_corr=Signal_Recover(in_signal,tpsk,p_syn,wc,Tc,Tb); II. PN_Producer (produce the m-sequence)

function y=PN_Producer(x)

m_sq(1).a=x;

m_sq(2).a=x;

m_sq(1).c=[1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 ];

%get1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 get1 1 0 0 1

[l_min,l_max]=size(m_sq(1).c);

n=2;

%the first digit of m-sequence

pn_out(1)=m_sq(2).a(1);

%the m-sequence producer for shifting first time

m_sq(2).a(l_max)=m_sq(1).c(2)*m_sq(1).a(l_max-1);

for i=1:1:(l_max-2)

if m_sq(2).a(l_max)==(m_sq(1).c(2+i)*m_sq(1).a(l_max-i-1)) m_sq(2).a(l_max)=0;

else

m_sq(2).a(l_max)=1;

end

end

for j=0:1:(l_max-2)

m_sq(2).a(1+j)=m_sq(2).a(2+j);

end

for j1=1:1:(l_max-1)

m_sq(3).a(j1)=m_sq(2).a(j1);

end

pn_out(n)=m_sq(2).a(1);

n=n+1;

%to check whether the m-sequence becomes back to the original sequence if isequal(m_sq(3).a,m_sq(1).a)

pn_check=1;

else pn_check=0;

end

%the whole shifting operation and produce the PN

while pn_check==0

m_sq(2).a(l_max)=m_sq(1).c(2)*m_sq(2).a(l_max-1);

for i=1:1:(l_max-2)

if m_sq(2).a(l_max)==(m_sq(1).c(2+i)*m_sq(2).a(l_max-i-1))

m_sq(2).a(l_max)=0;

else

m_sq(2).a(l_max)=1;

end

end

for j=0:1:(l_max-2)

m_sq(2).a(1+j)=m_sq(2).a(2+j);

end

for j1=1:1:(l_max-1)

m_sq(3).a(j1)=m_sq(2).a(j1);

end

pn_out(n)=m_sq(3).a(1);

if isequal(m_sq(3).a,m_sq(1).a)

pn_check=1;

else pn_check=0;

end

n=n+1;

end

%return the PN code

for i4=1:1:(n-2)

y(i4)=pn_out(i4);

end

III. PN_Signal (generate the signal after spreading spectrum) function y=PN_Signal(p,pn_in,Tb,Tc)

N=fix(Tb/Tc);

[a,b]=size(p);

[a1,b1]=size(pn_in);

c=fix(b*N/b1)

pn_original=pn_in;

if c>0

for j=0:1:c

pn_in=horzcat(pn_in,pn_original);

end

else

pn_in=pn_in;

end

s1=1;

e1=N;

for i=1:1:b

if p(i)==1

for m=s1:1:e1

y(m)=pn_in(m);

s1=1+N*i;

e1=N+N*i;

end

else

for m=s1:1:e1

y(m)=p(i)*pn_in(m);

s1=1+N*i;

e1=N+N*i;

end

end

end

end

IV. PSK_Producer (generate the BPSK signal)

function [y,z]=PSK_Producer(x,wc,Tb)

[a,b]=size(x);

%sampling the PSK signal and produce them the N is 1:2 for i=1:1:b

start1=(i-1)*Tb;

end1=i*Tb;%Tb is the period of PN sequence

Tcs(i).s=linspace(start1,end1,50);

if x(i)==1

c_sq(i).s=sin(wc*Tcs(i).s);

else

c_sq(i).s=(-1)*sin(wc*Tcs(i).s);

end

end

y=c_sq(1).s;

z=Tcs(1).s;

for j=1:1:(b-1)

y=horzcat(y,c_sq(j+1).s);

z=horzcat(z,Tcs(j+1).s);

end

end

V. PN_Syn (generate the synchronized PN sequence)

function y=PN_Syn(p,pn_in,Tb,Tc)

N=fix(Tb/Tc);

[a,b]=size(p);

[a1,b1]=size(pn_in);

c=fix(b*N/b1);

pn_original=pn_in;

if c>0

for j=0:1:c

pn_in=horzcat(pn_in,pn_original);

end

else

pn_in=pn_in;

end

s1=1;

e1=N;

for i=1:1:b

for m=s1:1:e1

y(m)=pn_in(m);

s1=1+N*i;

e1=N+N*i;

end

end

end

VI. Signal_Recover (receiver)

function y=Signal_Recover(x,tpsk,pn_syn,wc,Tb,Tc)

m_signal=sin(wc*tpsk);

[t_sqr,pn_syn_sqr]=square_wave(pn_syn,Tb);

c_psk=x.*pn_syn_sqr;

N=fix(Tc/Tb);

[a2,b2]=size(tpsk);

t_gap=b2/50/N;

mid=50*N;

for i2=1:1:mid

t_corr_mid(i2)=tpsk(i2);

end

[t_corr,t_corr_mid]=corr_x(t_corr_mid,Tb,N);

for k=1:1:t_gap

for k2=1:1:(50*N)

k3=k2+(k-1)*50*N;

in_psk(k).s(k2)=c_psk(k3);

in_sin(k).s(k2)=m_signal(k3);

end

ym=xcorr(in_psk(k).s,in_sin(k).s);

%[t_corr,t_corr_mid]=corr_x(t_corr_mid,Tb,N);

if ym(mid)>0

y(k)=1;

else

y(k)=0;

end

if k==2

plot(t_corr,ym,'g*:');

axis([0 2 -2000 2000]);

hold on;

grid on;

%elseif k==3

%plot(t_corr,ym,'mx:');

%axis([0 12.8 -2000 2000]);

%hold on;

%grid on;

else

disp('nice');

end

end

end

VII. square_wave (generate the square wave signal)

function [fss,sqrs]=square_wave(p,g)

%square wave sampling frequency

fs(1).s=linspace(0,g,50);

[a,b]=size(p);

%discrete ones in different time point

for i=1:1:(b-1)

if p(i)==1

sqr_p(i).s=ones(1,50);

else

sqr_p(i).s=(-1)*ones(1,50);

end

fs(i+1).s=linspace(0+g*i,g+g*i,50);

end

%the last time interval

if p(b)==1

sqr_p(b).s=ones(1,50);

else

sqr_p(b).s=(-1)*ones(1,50);

end

fss=fs(1).s;

sqrs=sqr_p(1).s;

for i2=1:1:(b-1)

fss=horzcat(fss,fs(i2+1).s);

sqrs=horzcat(sqrs,sqr_p(i2+1).s);

end

end

VIII. zero_double (cover the single polar signal to the double polar signal) function y=zero_double(x)

[a,b]=size(x);

for i=1:1:b

if x(i)==0

y(i)=-1;

else

y(i)=x(i);

end

end

end

基于MATLAB的直接序列扩频通信系统课程设计报告

《扩频通信原理》课程设计报告 题目:直接扩频系统仿真 班级:0110910和0110911 姓名:詹晓丹(2009210432) 姜微(2009210503) 张建华(2009210336) 指导老师:李兆玉

1.课程设计目的 (1)了解、掌握直接扩频通信系统的组成、工作原理; (2)了解、熟悉扩频调制、解调、解扩方法,并分析其性能; (3)学习、掌握Matlab相关编程知识并用其实现仿真的直接扩频通信系统; 2.课程设计实验原理 直接扩频通信系统工作原理: 直接序列扩频,就是直接用高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱,在收端用相同的扩频码去解扩,把展宽的扩频信号还原成原始的基带信号。 在发端输入的信息与扩频码发生器产生的伪随机码序列(这里使用的是m序列)进行波形相乘,得到复合信号,实现信号频谱的展宽,展宽后的信号再调制射频载波发送出去。由于采用平衡调制可以提高系统抗侦波的能力,所以直接序列扩频调制一般都采用二相平衡调制方式。一般扩频调制时一个信息码包含一个周期的伪码,用扩频后的复合信号对载波进行二相相移监控(BPSK)调制,当gt从“0”变成“1”或从“1”变到“0”时,载波相位发生180度相移。接收端的本振信号与发射端射频载波相差一个中频,接收端收到的宽带射频信号与本振信号混频、低频滤波后得到中频信号,然后与本地产生的与发端相同并且同步的扩频码序列进行波形相乘,实现相关解扩,再经信息解调,恢复出原始信号。 3.建立模型描述 (1)直接扩频通信系统组成框图: (2)直接扩频通信系统波形图:

4.模块功能分析 (1)直扩系统的调制功能模块:(都包含模块框图和不同调制、解调方式介绍、分析)(a)扩频调制模块 用扩频码发生器产生一个伪随机码pn(这里用的是m序列),与信源信息码序列xt相乘,实现频谱的展宽 (b)BPSK调制模块

基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真

基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真 1.实验原理:直接序列扩频(DSSS)是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调 制方式在发端与扩展信号的频谱,而在收端,用相同的扩频码序去进行解扩,把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法,具体说,就是将信源与一定的PN码(伪噪声码)进行摸二加。例如说在发射端将"1"用11000100110,而将"0"用00110010110去代替,这个过程就实现了扩频,而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"是00110010110就恢复成"0",这就是解扩。这样信源速率就被提高了11倍,同时也使处理增益达到10DB以上,从而有效地提高了整机倍噪比。 1.1 直扩系统模型 直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机码(PN码)扩展到一个很宽的频带上去,在接收端用与发送端相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理,恢复出发送的信号。对干扰信号而言,与伪随机码不相关,在接收端被扩展,使落入信号通频带的干扰信号功率大大降低,从而提高了相关的输出信噪比,达到了抗干扰的目的。直扩系统一般采用频率调制或相位调制的方式来进行数据调制,在码分多址通信中,其调制多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等方式,本实验中采取BPSK方式。 直扩系统的组成如图1所示,与信源输出的信号a(t)是码元持续时间为Ta的信息流,伪随机码产生器产生伪随机码c(t),每个伪随机码的码元宽度为Tc (Tc<

基于Matlab的CDMA通信系统仿真

1 绪论 1.1课题背景及目的 20世纪60年代以来,随着民用通信事业的发展,频带拥挤问题日益突出。CDMA(Code Diveision Multiple Access,码分多址)通信,在使用相同频率资源的情况下,理论上CDMA移动网比模拟网容量大20倍,实际使用中比模拟网大10倍,比GSM要大4~5倍,所以在通信领域中起着非常重要的作用。CDMA的基本原理是利用互相正交(或尽可能正交)的不同编码,分配给不同用户调制信号,实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络的通信。由于利用互相正交(或尽可能正交)的编码去调制信号,会将原信号的频谱带宽扩展,因此,这种通信方式,又称为扩频通信。本论文所完成的CDMA通信仿真系统,是结合CDMA的实际通信情况,利用MATLAB的通信工具箱—SIMULINK组建出完整的CDMA通信系统,完成整体设计方案,实现完整的发送到接收的端到端的CDMA 无线通信系统的建模、仿真和分析。教学实践表明,该系统的完成使得比较抽象的概念得以直接表示,烦琐的计算得以大大简化,提高上机效率,在通信原理课程教学中起到良好的辅助作用。 1.2课题研究方法 为了研究CDMA通信系统的通信方式,我们对两种扩频码(m序列和正交gold 序列)经过衰落信道后再解扩,通过比较两种扩频码的误比特率与信噪比的关系得出用来扩频的PN码哪种更好。使其更符合CDMA通信的抗干扰能力强的要求和实现多用户同时在同一频率互不干扰进行通信而误比特率性能不随着用户数的增加而恶化这样的目的进行仿真实验。

2 CDMA基础及原理 CDMA多址技术的原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端由使用完全相同的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩,以实现信息通信。 2.1扩频通信 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信息所需的最小带宽;频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成,用编码及调制的方法来实现的,与所传信息数据无关;在接收端则用同样的码进行相关同步接受、解扩及恢复所传信息数据。 2.1.1 扩频通信理论基础 香农公式:C=Wlog2(1+S/N) 1、在给定的传输速率C不变的条件下,频带宽度W和信噪比S/N是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法,在较低的信噪比情况下,传输信息。 2、扩展频谱换取信噪比要求的降低,正是扩频通信的重要特点,并由此为扩频通信的应用奠定了基础。 2.1.2 扩频通信系统的分类 (1)直接序列扩频(DS) (2) 跳频扩频(FH) (3) 跳时扩频(TH) (4)混合方式(以上三种基本方式的不同组合) 在实际的CDMA系统中,直接序列扩频得到了广泛的认可和应用,所以,在本次实验中主要研究直接序列扩频技术。

扩频通信及matlab仿真

扩 频 通 信 及Matlab 仿 真 江西师范大学 物理与通信电子学院2009级通信工程(2)班姓名xxx 学号xxxxxxxx

目录 一、摘要 (3) 二、数字通信原理 (4) 三、衰落信道与抗衰落技术 (5) 四、多址通行 (6) 五、扩频通信原理 (6) 六、直接序列扩频通信 (8) 七、基于matlab的直接序列扩频仿真 (10) 八、结束语 (13) 九、参考书目 (14) 十、致谢 (15)

摘要 扩频通信即扩展频谱通信,它与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信技术自50年代中期美国军方开始研究,一直为军事通信所独占,广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域,直到80年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源,各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术,扩频技术现已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。本文根据扩频通信的原理,利用MATALB对扩频通信中最常用的直扩通信系统进行了仿真。

数字通信原理: 1)所谓数字通信就是利用数字传输技术来进行的通信。它包括对模拟信号的编码和调制,传输媒介以及对数字信号的解调和解码。 2)典型的数字通信系统模型如图1-1: 图1-1 信源:信息的来源一般是模拟信号。 信源编码:模拟信号转变为数字信号; 信号压缩处理;信号的高效率编码。 信道编码:检错、纠错编码,提高信号抗干扰能力;

信息加密,防止信息被窃取。 调制变换:波形编码,信号调制,使基带信号适合在特定的 道中传输。 传输媒介:有线、无线信道,网络交互设备。 解调、信道译码、信源译码:对信号作上述处理相反对变换。 信宿:信息的最终传输目的地 衰落信道与抗衰落技术: 1)衰落信道的产生:无线通信是基于电磁波在空间中的传播来实现信息的传递的。无线信道的电波传播特性与电波传播的环境密切相关。电波环境主要包括:地形地貌、各种建筑物、气候气象、电磁干扰、移动体的运动速度和工作频段等。因此在实际应用中不可避免的产生衰落信道。 2)衰落信道主要包括:阴影衰落和多径衰落。 3)抗衰落技术主要包括:①空间分集技术 ②Rake接收方式 ③信道交织技术 ④多载波传输技术 ⑤信道均衡技术 ⑥扩频通信技术等等

扩频通信系统仿真实验

重庆交通大学信息科学与工程学院综合性设计性实验报告 专业:通信工程专业11级 学号: 姓名: 实验所属课程:移动通信原理与应用 实验室(中心):信息技术软件实验室 指导教师:李益才 2013年11月

一、题目 扩频通信系统仿真实验 二、仿真要求 扩频通信系统的多用户数据传输 ①传输的数据随机产生,要求采用频带传输(BPSK调制); ②扩频码要求采用周期为63(或127)的m序列; ③仿真从基站发送数据到三个不同的用户,各不同用户分别进行数据接收; ④设计三种不同的功率延迟分布,从基站到达三个不同的用户分别经过多径衰落(路径数分别为2,3,4); ⑤三个用户接收端分别解出各自的数据并与发送前的数据进行差错比较。三、仿真方案详细设计 整个实验主要通过matlab仿真,产生基带信号,产生M序列,并且进行BPSK调制以及扩频和解扩等,实现三个不同用户不同径的数量的多径衰落,最终得出误码率。

整个通信系统的总体框图如下: 扩频通信发射机设计 扩频通信接收机设计

由流程图可知,整个设计主要由发送端、信道和接收机组成。 其中发射端主要完成m序列的产生,随机0,1序列的产生。然后利用m序列对产生的随机序列进行扩频,然后再用cos(wt)对其进行调制。 信道主要模拟信号的多径传输,在这个信道中一共有三个用户的数据进行传输,用户一经过了2径衰落,用户二经过了3径衰落,用户三经过了4径衰落。 接收端接收到的信号是几路多径信号的加噪后的叠加,首先要完成信号的解扩,然后再解调,滤波,抽样判决最后分别与原始信号比较并统计误码率现对主要功能部分进行详细描述: 1.主程序流程图

直接序列扩频系统matlab仿真

直接序列扩频通信系统仿真 一、实验的背景及内容 1、直接扩频通信的背景 扩频通信,即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication),它和光纤通信、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。 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[1]。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。解决了短距离数据收发信机、如:卫星定位系统(GPS)、移动通信系统、WLAN(IEEE802.11a, IEEE802.11b, IEE802.11g)和蓝牙技术等使用的关键问题。扩频技术也为提高无线电频率的利用率(无线电频谱是有限的因此也是一种昂贵的资源)提供帮助。 扩频通信技术自50年代中期美国军方便开始研究,一直为军事通信所独占,广泛使用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。直到80年代初才被使用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源,各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术,扩频技术现已广泛使用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等等的系统中。 2、实验的内容及意义 本次实验主要研究了直接序列扩频系统,建立了直接序列扩频系统的matlab仿真模型,在信道中存在高斯白噪声和干扰的情况下,对系统的在不同扩频增益下的误码率性能进行了仿真及分析。 近年来,随着超大规模集成电路技术、微处理器技术的飞速发展,以及一些新型元器件的使用,扩频通信在技术上已迈上了一个新的台阶,不仅在军事通信中占有重要地位,而且正迅速地渗透到了个人通信和计算机通信等民用领域,成为新世纪最有潜力的通信技术之一因此研究扩频通信具有很深远的意义。本人通过此次实验,进行深入地研究学习扩频通信技术及对它进行仿真使用,将所学的知识进行归纳和总结,从而巩固通信专业基础知识,为以后的个人学习和工作打下基础。

扩频通信系统的systemvue仿真

扩频通信系统的systemvue仿真研究 【摘要】由于通信技术的迅猛发展,在无线通信中扩频通信技术的应用越来越广泛。扩频通信技术具有抗干扰能力强等诸多优点,使该技术越来越受到人们的关注。到目前为止,其最主要的两个应用领域是移动通信系统和军事抗干扰通信,而直扩系统和跳频系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。 SystemView是一种基于Windows平台,主要用于通信系统与电路的设计、仿真和分析,是一个系统仿真分析的可视化软件工具。 本论文主要是以扩频通信系统的理论为基础实现扩频系统SystemView的仿真分析。本论文主要内容是直接序列扩频系统的仿真分析,扩频增益和扩频码序列对系统性能的影响等相关问题,并给出相应仿真结果。 【关键字】扩频通信 SystemView 仿真

Spread spectrum communication system of systemvue simulation 【Abstract】As an important branch of communication ,spread spectrum communication is also channel of communication system development direction.It has strong anti-jamming capability,good secrecy,realize muti-assess communicatiom easily.Therefore, this technology is getting people's attention increasingly.So far,two of its main application fields is still mobile communication system and military anti-jamming communication.The direct sequences spread spectrum system and the frequency hopping system in the two respectively application is the most spread spectrum way. SystemView is based on Windows platforms, mainly for the circuit and communication system design,simulation and analysis of EDA software.It is a powerful dynamic system analysis tools. In this paper mainly with the theory of systems for fundamental to realize system simulation by the SystemView. The main content of this paper is the simulation analysis of direct sequence spread spectrum, spread spectrum gain and spread spectrum yards sequence effect the performance of the system and other related problems, and gives corresponding simulation results. 【Keywords】Spread spectrum communication SystemView simulation

基于MATLAB的扩频通信系统及同步性能仿真

基于MATLAB的扩频通信系统及同步性能仿 真 功能描述(对系统要实现的功能进行描述) 完成一个扩频通信系统设计,要求能够随机产生三组用户数据,分别对其进行扩频,BPSK调制,将多个用户的数据叠加在一起通过多径信道到达接收端,接收端进行相应的解扩,解调得到三组用户数据。 三、概要设计(根据功能描述,建立系统的体系结构,即将整个系统分解成若干子功能模块, 并用框图表示各功能模块之间的衔接关系,并简要说明各模块的功能。)整个设计由发送端、信道和接收机三个部分组成。 发送端首先产生三组用户数据和三组不同的m序列,并用三组m序列分别对用户信息进行扩频。再将扩频信号与载波进行BPSK调制,得到高频的已调调信号并将其送入无线的多径信道。 信道模拟成无线的多径多用户信道,在这个信道中有三个用户进行数据传输,每个用户的数据分别通过三径传输到达接收端。三径会有不同的延时,衰减。最终,还要将三径用户数据增加高斯白噪声。接收端会接收到有燥的三径信息的叠加。首先,要对接收到的三径信息进行解扩,分离出三组用户信息;其次,在将解扩后的信息进行带通滤波去除带外噪声;最后,分别对三组用户信息进行解调得到原始数据,在对接收到的数据进行误码率统计,得出系统的性能指标。

四、详细设计(详细说明各功能模块的实现过程,包括用流程图对算法进行描述,所用到的数 据结构等) 本设计进行了模块化设计,对各个功能模块分别编写函数,最终在主函数中调用各 个功能模块,实现整个系统的设计。 1、扩频码(m序列)的产生扩频码为伪随机码, 可以m序列, Golden 序列或沃尔什序列。本设计中采用m序列,为了节省运算量,我选取了32位的扩频序列,经过计算易知要产生32位的m序列需要长度为6的反馈系数,为了得到较好的结果,选取了自相关性较好而互相关性较差的三组反馈系数(八进制)45、67、75,其对应的二进制为100101、110111、111101。并将二进制与移位寄存器级数对应,例如反馈系数移100101得到的移位寄存器为C5=1, C4=0, C3=0, C2=1, C1=0, C0=1function m=mSequence(b) %函数用于产生m序列,b为反馈系数,m为相应于b的m序列 n=length(b); k=b(2:n); a=ones(1,n-1); m=[]; for i=1:(2^(n-1)-1) m=[m,a(n-1)]; temp=sum(a.*k); if (mod(temp,2 )==0) temp=0; else temp=1; end for i=n-1:-1:2 a(i)=a(i-1); end a(1)=temp; end m=[m,0]; m=m*2-1; end

扩频通信系统的MATLAB仿真

扩频通信系统的MATLAB仿真 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;Matlab;Simulink;仿真

Spread spectrum communication system simulation with MATLAB Abstract . 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 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, in 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 communication 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

(完整版)基于MATLAB的扩频通信系统仿真毕业设计

毕业论文 基于MATLAB的扩频通信系统仿真

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: - 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日

直接序列扩频通信系统仿真程序

直接序列扩频通信系统仿真程序 杨晶超 S2******* >> code_le ngth=20; >> N=1:code_le ngth; >> ran d('seed',0); >> x=sig n(ran d(1,code_le ngth)- 0.5); >> for i=1:20 s((1+(i-1)*800):i*800)=x(i); end %信息码元个数 %信息码 %每个信息码元内含fs/f=800个采样点 >> %产生伪随机码,调用的 mgen 函数见附录 >> length=100*20; %伪码频率5MHz,每个信息码内含 5MHz/50kHz=100个伪码 >> x_code=sign(mgen(19,8,length)-0.5); %把 0,1 序列码变换为-1,1 调制码 >> for i=1:2000 w_code((1+(i-1)*8):i*8)=x_code(i); %每个伪码码元内含 8个采样点 end 生成的PN 码波形如图2所示。 >> %扩频 >> k_code=s.*w_code; 扩频码如图3所示。 1.5 所示。 □= C JXJC 1EUJ J 生成的信息码的波形图如图 1 1X00 “血 图1信源信息码 %k_code 为扩频码

PH J4 图3扩频码 >> %调制 >> fs=20e6; >> f0=30e6; >> for i=1:2000 AI=2; dt=fs/fO; n=0:dt/7:dt; % 一个载波周期内采样八个点 cl=AI*cos(2*pi*fO* n/fs); sig nal((1+(i-1)*8):i*8)=k_code((1+(i-1)*8):i*8).*cl; end □.6 d.2 a az ^.6 -0.0 ■I

基于某MATLAB地WCDMA扩频通信系统地仿真设计与分析报告

基于MATLAB的WCDMA扩频通信系统的仿真设计与分析 学院:通信工程学院 专业:电子与通信工程 姓名:小瑜 学号:1501120442

摘要 在当今信息快速传递的时代,在频带资源有限的情况下仍要求更高的通信功能和通信资源,而扩频通信技术应用频谱展宽原理使频带利用率大大提高。随着通信技术的不断发展,第三代移动通信系统已经趋于成熟,扩频通信技术正是其中的关键技术,使得第三代移动通信具有很好的频谱效率和更大系统容量等优点。本文首先对扩频通信技术的理论基础、基本原理及其优点进行了简单的介绍,然后对WCDMA系统的基本原理以及扩频技术在WCDMA中的应用进行了简单论述,最后通过Simulink对WCDMA扩频通信系统进行了仿真模型的建立并对仿真结果进行了比较分析,实现了信号的扩频、解扩、加扰、解扰、调制、解调等部分。 关键词:扩频WCDMA Simulink 仿真 1. 扩频通信技术 1.1 扩频通信技术的发展 扩频通信技术最先主要应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域,直到80年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源,各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术,扩频技术现已广泛应用于蜂窝、数字通信、微波通信、无线定位系统、无线局域网、全球个人通信等系统中。 1.2 扩频通信系统的分类 扩频通信按其工作方式的不同,可分为直接序列扩频(DS),跳频(FH),跳时(TH),以及它们的组合方式,如:FH/DS,TH/DS,FH/TH等。不同的扩频技术,

其抗干扰机理和对不同干扰的抵抗能力是不同的。在民用中应用较为广泛的是直接序列扩频系统和跳频扩频系统。下面主要对这两种扩频技术进行简单介绍。(1)直接序列扩频系统 直接序列扩频是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱,而在收端,用相同的扩频码序去进行解码,把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法,具体说,就是将信源与一定的PN码(伪噪声码) 进行模二加。例如在发射端将“1”用,而将“0”用去代替,这个过程就实现了扩频,而在接收端只要把收到的序列是就恢复成“1”,是就恢复成“0”,就实现了解扩。这样信源速率就被提高了11倍,同时也使处理增益达到10dB以上,从而有效地提高了整机信噪比。 (2) 跳频扩频系统 我们在用收音机收听某电台,当电台在中波和短波两个波段上播放同一个节目时,有这样的体会:若中波波段信号不好,则随即换到短波波段收听;当短波波段信号不好,则又换回到中波波段收听。这种以更换波段的手段来改善收听效果的方法,就是跳频的通俗含义。只不过这种跳频仅在接收端发生,而且是由人工干预来实施跳频的。我们假设,当广播电台发送的频段也能“紧跟”收音机用户更换的话,那么,这种通信方式就是跳频通信。因此,跳频扩频(FHSS)技术是通过伪随机码的调制,使载波工作的中心频率不断跳跃改变,而噪音和干扰信号的中心频率却不会改变。这样,只要收、发信机之间按照固定的数字算法产生相同的伪随机码,就可以达到同步,排除噪音和其他干扰信号。 1.3 扩频的理论基础 S hannon定理指出:在高斯白噪声干扰条件下,通信系统的极限传输速率(或

基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真1

基于直接扩频序列技术的BPSK系统的仿真设计报告 摘要:本文首先介绍了直接序列扩频系统的模型,然后概要阐述了常用的伪随机码以及扩频技术的优点,最后利用MATLAB对BPSK直扩系统进行了仿真。 关键词:直接序列扩频;伪随机码;BPSK;仿真 1 引言 扩频技术是扩展频谱通信(SSC—Spread Spectrum Communication)的简称,它是随着在军事通信中的应用发展起来的,由于其具有其它一般通信方式不具备的抗于扰强,抗多径衰落好,保密性好等一系列的优点,因此近年来它在民用通信中的应用也开始越来越受到人们的重视。这次主要研究扩频通信系统中常用直接扩频序列技术的BPSK系统调制方式。 2 直接序列扩频系统 直接序列扩频系统又称为直接序列调制系统或伪噪声系统(PN系统),简称为直扩系统,是目前应用较为广泛的一种扩展频谱系统。人们对直扩系统的研究最早,如美军的国防卫星通信系统(AN-VSC-28)、全球定位系统(GPS)、航天飞机通信用的跟踪和数据中继卫星系统(TDRSS)等都是直扩技术应用的实例。 2.1直扩系统模型 直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机码(PN码)扩展到一个很宽的频带上去,在接收端用与发送端相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理,恢复出发送的信号。对干扰信号而言,与伪随机码不相关,在接收端被扩展,使落入信号通频带内的干扰信号功率大大降低,从而提高了相关的输出信噪比,达到了抗干扰的目的。直扩系统一般采用频率调制或相位调制的方式来进行数据调制,在码分多址通信中,其调制多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等方式。 直扩系统的组成如图1所示,与信源输出的信号a(t)是码元持续时间为Ta的信息流,伪随机码产生器产生伪随机码c(t),每个伪随机码的码元宽度为Tc (Tc<

直接序列扩频系统的Simulink仿真

直接序列扩频系统的Matlab/Simulink仿真 摘要:本文利用Matlab/Simulink对直接序列扩频系统进行了仿真,对其原理 进行了相关的说明。读者可以通过对本文的阅读对直接序列扩频的相关原理有一定的了解。 关键字:扩频通信直接序列扩频 一、仿真的意义 随着信息技术的发展,通信技术变得越来越复杂,技术更新的周期也越来越短。对于大部分学者,特别是我们学生来说,在学习通信技术时,若对每一个系统都要实体研究是不现实的。此时通信系统仿真对我们来说可以说是必不可少的。通过建立相应的通信系统的模型,对其进行仿真,可以使我们把琐碎的知识联系在一起,形成一个个通信系统的概念,可以让我们对各个知识点的原理有更加深刻的理解和掌握。 二、直接序列扩频的原理 扩频通信,即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)是将待传送的信息数据用伪随机编码(扩频序列:Spread Sequence)调制,实现频谱扩展后再传输而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。扩频通信具有抗干扰能力强、抗噪声、保密性强、功率谱密度低,具有隐蔽性和较低的截获概率、可多址复用和任意选址、高精度测量等优点。 根据扩展频谱方式的不同,可以将扩频通信系统分为直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式,简称直扩(DS)方式;跳变频率(Frequency Hopping)工作方式,简称跳频(FH)方式;跳变时间(Time Hopping)工作方式,简称跳时(TH)方式;宽带线性调频(Chirp Modulation)工作方式,简称Chirp方式和各种混合方式。 直接序列(DS-Direct Scquency)扩频,就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱,而在收端,用相同的扩频码序列去进行解扩,把展宽的扩频信号还原成原始的信息。直接序列扩频是扩频通信系统最基本的工作方式。 假设信源序列对应的双极性波形为a(t),其电平取值为±1 ,码元速率为Rabps,码元宽度为Ta=1/Ra/秒。扩频所使用的伪随机序列c(t)也是电平取值为±1 的双极性波形,伪随机序列(PN序列)的码元也称为码片(chip),码片速率设为Rcchip/s,对应的码片宽度就是Tc=1/Rc/秒。对于双极性波形而言,扩频过程等价于数据流a(t)与伪随机序列c(t)相乘的过程,扩频输出序列设为d(t),也是取值为±1 的双极性波形,其速率等于码片速率。扩频序列经过调制后得到调制输出信号s(t)送入信道。对于BPSK调制,发送的信号就相当于是数据流与伪随机序列相乘后再乘于一个高频的余弦信号。在接收端,接收到的信号中有包含了有用信号s(t)及各种干扰J(t)和噪声n(t)。由于接收端采用相关解扩,即将s(t)J(t)n(t)和本地PN序列c(t)相乘,只有有用信号的频谱能够被还原为窄带信号,其他的噪声和干扰的频谱只会被展宽,当信号通过窄带滤波器后只有一小部分被展宽了的频谱会混进有用信号中,由此大大增强了其抗干扰的能力。 三、仿真的系统与结果

基于MATLAB的扩频通信仿真

基于MATLAB的扩频通信仿真 1 1.仿真原理 扩展频谱通信具有很强的抗干扰性,其多址能力、保密、抗多径等功能也倍受人们的关注,被广泛的应用于军事通信和民用通信中。扩频技术,将信号扩展到很宽的频谱上,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,具有很强的对抗能力。 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式。使用MATLAB进行通信仿真有两种方式,分别是使用m文件编写程序和用SIMULINK进行可视化建模。 长期以来,人们总是想法使信号所占频谱尽量的窄,以充分利用十分宝贵的频谱资源。为什么要用这样宽频带的信号来传送信息呢? 简单的回答就是主要为了通信的安全可靠。扩频通信的基本特点是传输信号所占用的频带宽度(W )远大于原始信息本身实际所需的最小(有效)带宽(DF) ,其比值称为处理增益G p: G p =W /△F (1) 众所周知,任何信息的有效传输都需要一定的频率宽度,如话音为1. 7kHz~3. 1kHz,电视图像则宽到数兆赫。为了充分利用有限的频率资源,增加通路数目,人们广泛选择不同调制方式,采用宽频信道(同轴电缆、微波和光纤等) ,和压缩频带等措施,同时力求使传输的媒介中传输的信号占用尽量窄的带宽。因现今使用的电话、广播系统中,无论是采用调幅、调频或脉冲编码调制制式, G p值一般都在十多倍范围内,统称为“窄带通信”。而扩频通信的G p值,高达数百、上千,称为“宽带通信”。 扩频通信的可行性,是从信息论和抗干扰理论的基本公式中引伸而来的。 信息论中关于信息容量的香农( Shannon)公式为: C =Wlog2 (1 + P /N ) (2) 其中:C——信道容量(用传输速率度量) ,W ——信号频带宽度, ——信号功率, N —— 白噪声功率。式( 2)说明,在给定的传输速率C不变的条件下, 频带宽度W和信噪比P /N 是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法,在较低的信噪比P /N (S /N)情况下, 传输信息。扩展频谱换取信噪比要求的降低,是扩频通信的重要特点,并由此为扩频通信的应用奠定了基础。

直接序列扩频通信的设计与仿真设计

摘要 本次课程设计利用Matlab/Simulink对直接序列扩频系统进行了仿真,并对仿真结果做了详细的讲解分析。首先对直接序列扩频系统原理进行介绍,然后基于Simulink做了扩频仿真模型;AWGN信道模型;BPSK的调制与解调的仿真模型,还有它们的仿真波形和频谱分析,以及研究整个系统的抗干扰性能。关键词:通信系统;直接序列扩频;频谱分析

目录 前言 (1) 1.设计原理 (2) 1.1扩频通信概念及分类 (2) 1.2直接序列扩频的基本原理 (2) 2.详细设计步骤 (5) 2.1扩频模块的概述 (5) 2.2扩频仿真模型的设计 (5) 2.3AWGN信道的设计 (6) 2.4BPSK的调制解调的设计 (6) 3.扩频码序列 (8) 3.1码序列的相关性 (8) 3.2 m序列 (11) 3.3 Gold码序列 (14) 4.仿真结果及其分析 (17) 4.1扩频仿真模型结果及分析 (17) 4.2AWGN信道仿真结果及分析 (17) 4.3BPSK调制解调仿真结果及分析 (18) 总结 (20) 参考文献 (21)

前言 直接序列扩频(DSSS—Direct Sequence Spread Spectrum)技术是当今人们所熟知的扩频技术之一。这种技术是将要发送的信息用伪随机码(PN码)扩展到一个很宽的频带上去,在接收端,用与发端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理,恢复出发送的信息。 它是二战期间开发的,最初的用途是为军事通信提供安全保障, 是美军重要的无线通信技术。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。 直序扩频解决了短距离数据收发信机、如:卫星定位系统(GPS)、3G移动通信系统、WLAN (IEEE802.11a, IEEE802.11b, IEE802.11g)和蓝牙技术等应用的关键问题。扩频技术也为提高无线电频率的利用率(无线电频谱是有限的因此也是一种昂贵的资源)提供帮助。 在发端输入的数字信号信息,先由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,扩频码序列一般采用PN码。展宽后的信号再调制到射频发送出去。调制多采用BPSK、DPSK、MPSK等调制方式。 在接收端收到的信号进行解调(一般采用相干解调)。然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩。恢复成原输入的信息输出。

基于Matlab的CDMA通信系统分析及仿真

课程论文 题目:基于Matlab CDMA多址技术的仿真学生姓名:苏未然 学生学号:1008030130 系别:电气信息工程学院 专业:电子信息工程 年级:10级 指导教师:王丽 电气信息工程学院制 2013年4月

目录 绪论 (3) 第1章CDMA通信系统分析及仿真 (4) 1.1整体仿真框图 (4) 1.2信源 (5) 1.3伪随机序列生成器 (6) 1.4扩频 (7) 1.5编码和调制 (8) 1.6接收端 (9) 第2章仿真系统 (10) 2.1 信源 (10) 2.2 编码 (10) 2.3 扩频 (11) 2.4 调制与解调 (11) 2.5 误码计算 (11) 第3章实验结果与总结 (12) 3.2 多用户在相同信道环境下的仿真 (12) 参考文献 (13) 仿真结果 (14) 设计的代码 (16) 绪论

利用MATLAB平台的SIMULINK可视化仿真功能,结合CDMA的实际通信情况,利用MATLAB组建出完整的CDMA通信系统,完成整体设计方案,实现完整的发送到接收的端到端的CDMA无线通信系统的建模、仿真和分析,介绍了CDMA的主要环节(包括扩频技术、差错控制技术、调制技术、信道等)的参数设置。单用户在不同信道环境下,信道的噪声对结果影响很大,噪声功率越大,系统的误码率越大。多用户在相同信道环境下的仿真时,由于是采用了噪声功率为0.01W的信道传输环境,所以在单用户情况下误码率为0,而增加了用户数之后,误码率也随之增加。可见,信号在传输过程中,除了受到信道噪声的影响外,还存在多址接入干扰、单频干扰、窄带干扰、跟踪式干扰等,主要是多址接入干扰。 20世纪60年代以来,随着民用通信事业的发展,频带拥挤问题日益突出。CDMA(Code DivisionMultiple Access,码分多址)通信,在使用相同频率资源的情况下,理论上CDMA移动网比模拟网容量大20倍,实际使用中比模拟网大10倍,比GSM要大4~5倍,所以在通信领域中起着非常重要的作用。CDMA的基本原理是利用互相正交(或尽可能正交)的不同编码,分配给不同用户调制信号,实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络的通信。由于利用互相正交(或尽可能正交)的编码去调制信号,会将原信号的频谱带宽扩展,因此,这种通信方式,又称为扩频通信。本论文所完成的CDMA通信仿真系统,是结合CDMA的实际通信情况,利用MATLAB组建出完整的CDMA通信系统,完成整体设计方案,实现完整的发送到接收的端到端的CDMA无线通信系统的建模、仿真和分析。 第1章 CDMA通信系统分析及仿真

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