扩频通信系统的建模仿真与频谱分析
扩频通信系统的仿真与分析课程设计报告
任务书一.设计题目扩频通信系统的仿真与分析二.设计的要紧内容扩频通信技术以其抗干扰、隐蔽、保密和多址等优越性已普遍应用于电力通信、导航、测距、定位等领域。
本设计通MATLAB 仿真软件，针对直接扩频系统，成立仿真模型，熟悉该系统的大体原理，进行特性分析，进一步了解扩频通信在CDMA 通信系统中的应用。
1 、DS 直接序列扩频通信系统的仿真分析，在理论上论述扩频通信的大体原理和理论基础，说明扩频通信的优势，和相关概念的综述，并对抗多径干扰做了详细的分析；二、扩频通信的关键技术-----扩频编码的概念、分类、相关性的意义及各类码型的特性一一加以介绍和分析；3、设计一个扩频通信系统，利用MATLAB 中SIMULINK 仿真工具进行建模和分析，重点对PN 码，m 序列进行验证分析，加深对扩频通信技术的明白得。
三. 目的1）把握MATLAB 的程序设计方式；2）学会利用SIMULINK 仿真工具进行建模和分析，能熟练利用MATLAB 的通信工具箱；3） 熟悉扩频通信技术的大体原理和特性分析；4） 明白得扩频通信在CDMA 通信系统的应用。
四、具体要求必做内容：（小组七）设计m 序列发生器，码序列为N=12 m 位 m ＝8单用户，信道信噪比SNR=4dB ，, 5dB ， dB ，多途径传输中设计两途径。
对所设计码型的自相关和相互关特性，不同情形下的通信性能指标（如信噪比等）分析。
选做内容：1 在各自基础上，设计不同的Gold序列发生器，Walsh序列发生器，并与原m序列发生器进行比较。
2扩频通信在IS-95 CDMA通信中的应用分析和仿真验证。
如前向通道和反向通道中，地址码的选用分析，性能分析。
目录任务书 (I)第一章绪论 (1)课程设计目的和意义 (1)设计要紧内容 (1)第二章扩频通信技术 (2)扩频通信大体概念 (2)扩频通信的要紧参数分析 (2)2．3扩频通信要紧特点 (3)扩频技术及扩频码 (3)CDMA扩频通信系统 (4)第三章M序列发生器及通信系统设计 (6)M序列简介 (6)M序列的产生 (6)M序列性质 (7)M序列自相关性分析 (11)M序列相互关性分析 (13)第四章M序列通信系统设计 (15)M序列扩频通信系统大体要求 (15)M序列扩频通信系统组成 (15)M序列扩频通信系统仿真分析 (17)M序列扩频通信系统总结 (19)第五章 GOLD序列发生器设计 (19)GOLD序列简介 (19)G OLD序列的大体性质 (20)GOLD序列发生器设计 (21)G OLD序列自相关系数分析 (24)G OLD序列相互关函数分析 (25)第六章 WALSH序列发生器设计 (28)码简介 (28)码发生器编程实现 (29)W ALSH码自相关系数分析 (32)W ALSH码相互关函数M ATLAB编程实现 (34)第六章总结 (36)参考文献 (37)说明 (38)摘要 最近几年来，扩频通信技术被普遍应用于移动通信、导航、卫星通信、电力通信等诸多领域，因其自身所具有的抗干扰能力强、隐蔽性好、可实现码分多址等特点，以后应用前景将加倍广漠。
扩频通信系统仿真实验报告
扩频通信系统仿真实验报告一、引言扩频通信是一种通过扩展信号带宽来传输信息的技术。
在扩频通信系统中，发送方将待传输的信息数据序列与扩频码序列相乘，再通过信道传输到接收方。
接收方通过与发送方使用相同的扩频码序列相乘，并将结果进行积分操作，从而将扩频信号提取出来。
本文通过MATLAB软件使用数字仿真的方法，对扩频通信系统进行了仿真实验，包括扩频信号的产生、传输和提取等过程，最后通过性能指标评估扩频通信系统的性能。
二、实验内容1.扩频信号的产生：首先生成待传输的数字信息序列，然后与扩频码进行点乘产生扩频信号。
2.信道传输：模拟信道传输过程，包括加性高斯白噪声（AWGN）等噪声影响。
3.扩频信号的提取：接收方使用与发送方相同的扩频码对接收到的信号进行点乘与积分操作，从而提取出扩频信号。
4.性能评估：通过比较接收信号与发送信号的相关性和误码率等性能指标来评估扩频通信系统的性能。
三、实验步骤1.扩频信号的产生：首先生成随机的数字信息序列，然后使用伪随机序列作为扩频码与数字信息序列相乘，产生扩频信号。
2.信道传输：将扩频信号通过信道传输，并添加加性高斯白噪声模拟噪声影响。
3.扩频信号的提取：接收方使用与发送方相同的扩频码对接收到的信号进行点乘与积分操作，提取出扩频信号。
4.性能评估：通过计算接收信号与发送信号的相关性和统计误码率等性能指标来评估扩频通信系统的性能。
实验结果展示4.性能评估：通过计算接收信号与发送信号的相关性和统计误码率等性能指标来评估扩频通信系统的性能。
相关性较高且误码率较低表示系统性能较好。
四、实验结论通过本次扩频通信系统的仿真实验，我们可以得出以下结论：1.扩频通信系统能够有效抵抗噪声影响，提高信道的抗干扰能力。
2.扩频码的选择对系统性能有较大影响，合适的扩频码可以提高系统性能。
3.扩频通信系统的误码率与信噪比有关，当信噪比较高时，系统的误码率较低。
总之，扩频通信系统在信息传输中具有较好的性能和鲁棒性，通过对其进行仿真实验可以更好地理解其工作原理和性能特点。
直接序列扩频通信系统仿真设计
直接序列扩频通信系统仿真设计直接序列扩频通信系统是一种常用于无线通信中的传输技术，可用于提高通信质量和抗干扰能力。
其基本原理是将原始信号乘以一个扩频码序列，使得信号的带宽变宽，从而提高信号的抗干扰能力。
本文将对直接序列扩频通信系统进行仿真设计，包括系统结构、信号处理和性能评估等方面。
一、系统结构设计1.发送端设计发送端主要包括原始信号处理和扩频处理两个模块。
原始信号处理模块用于将待传输的信息编码成数字信号，可以采用各种调制技术（如二进制调制）；扩频处理模块将原始信号乘以扩频码序列，以实现信号的扩频。
2.接收端设计接收端主要包括解扩和信号恢复两个模块。
解扩模块对接收到的信号进行解扩，即将信号除以扩频码序列；信号恢复模块对解扩后的信号进行滤波和解调，最终得到原始信号。
二、信号处理设计信号处理是直接序列扩频通信系统中的关键环节，对其性能和抗干扰能力起着决定性作用。
下面将详细介绍信号处理的设计。
1.扩频码序列设计扩频码序列的设计非常重要，它直接影响到扩频通信系统的性能。
常用的扩频码序列有伪随机码（PN码）和正交码等，可以通过Matlab等工具进行生成和优化。
2.扩频处理设计扩频处理是将原始信号与扩频码序列进行乘积运算的过程。
可以采用数字乘法器或卷积器等方式实现，具体实现方式需要根据实际情况确定。
3.解扩和信号恢复设计解扩和信号恢复是接收端的重要环节，其中解扩模块用于将接收到的信号除以扩频码序列，信号恢复模块用于对解扩后的信号进行滤波和解调。
滤波器可以采用低通滤波器，解调方式可以根据信号特点选取。
三、性能评估设计对于直接序列扩频通信系统的性能评估，一般需要考虑以下几个方面：1.误码率评估误码率是衡量通信系统性能的重要参数。
可以通过对接收到的信号进行解码和比对的方式来评估误码率，并与理论值进行比较。
2.抗干扰性能评估扩频通信系统的抗干扰能力是其核心优势之一、可以通过仿真添加干扰信号，并比较接收到的信号与原始信号的相关性来评估抗干扰性能。
基于MATLAB的WCDMA扩频通信系统的仿真设计与分析
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：李小瑜学号：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电话、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。
毕业设计扩频通信系统仿真
电气信息学院毕业设计说明书题目：扩频通信系统的仿真专业：通信工程年级：通信 10-1学生：吕盼学号：312010*********指导教师：李斌完成日期：年月日扩频通信系统的仿真摘要：扩频通信系统是指待传输信息的频谱用伪随机序列扩展成为宽频带信号送入信道，再经同步的伪随机序列进行解扩解调，从而获得传输信息的通信系统。
MATLAB中的simulink组件带来了交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图。
在本次仿真设计中用simulink让设计更加方便的进行动态系统建模、仿真和分析。
设计包括发射模块、扩频模块、BPSK调制模块、信道传输干扰模块、解扩模块、解调模块和误码统计模块，组成发射机和接收机,并通过仿真说明扩频通信系统具有强抗干扰性和在移动通信中的重要意义。
关键词：伪随机序列,宽频带,抗干扰性,Simulink,BPSK调制Abstract:Direct sequence spread spectrum system is that the source code to be transport firstly expanded to the wide band signal by the pseudo-random sequence and send into the information channels，secondly demodulated by the pseudo-random sequence that the same as the sender,so that we can get the original code.The Interactive graphic editor that Simulink brings provides visual combination and management module diagram.It is convenient to modeling, simulating and analysing the dynamic system.The sysdem contains the transmitting module, the DSSS module, modulation module, channel interference module, dispreading module, demodulation module and error statistics module,forming transmitters and receivers,and proving that it has he important significance of strong anti-jamming and in mobile communication spread spectrum communication system by the simulation results.Keywords:Pseudo random sequence, Broadband, Anti-interference, Simulink, BPSK modulation目录1绪论 (1)1.1扩频通信的应用 (1)1.2 直序扩频通信系统的优点 (1)1.2.1 抗干扰能力强 (1)1.2.2 抗多径干扰能力强 (1)1.2.3 抗截获能力强 (2)1.2.4 可同频工作 (2)1.2.5 便于实现多址通信 (2)1.2.6 直扩通信速率高 (2)1.3 直扩通信系统的不足 (2)2 总体方案设计 (3)2.1 方案比较 (3)2.1.1 直接序列扩展频谱系统 (3)2.1.2 跳频扩频系统（FH-SS） (3)2.1.3 跳时系统（TH-SS） (4)2.2 方案论证与选择 (5)3 直接序列扩频通信系统 (6)3.1 直接序列扩频通信系统组成 (6)3.2 伪随机编码 (8)3.3 m序列 (9)3.4 扩展频谱信号的解扩和解调 (10)4各单元模块功能介绍 (13)4.1 伯努力二进制发生器（Bernoulli Binary Generator） (13)4.2 PN序列发生器（Pseudo-Noise Code） (14)4.3 速率转换器（rate transition） (15)4.4 单极性-双极性转换器（Unipolar to Bipolar Converter） (15)4.5 乘法器（product） (16)4.6 双极性-单极性转换器（Bipolar to Unipolar Converter） (17)4.7 BPSK调制器(BPSK modulator baseband) (17)4.8 单位延迟模块（unit delay） (18)4.9 示波器（scope） (18)4.10 频谱示波器（spectrum scope） (19)4.11 加成性高斯白噪声（AWGN） (20)5 仿真总体设计 (22)5.1 发射部分 (22)5.1.1 发射部分系统结构 (22)5.1.2 发射部分仿真模型 (22)5.2 接收部分 (23)5.2.1接收部分系统结构 (23)5.2.2 接收部分仿真模型 (24)5.3 仿真参数 (25)5.3.1 发射部分 (25)5.3.2 接收部分 (26)6 仿真结果 (29)6.1 发射部分仿真 (29)6.1.1 扩频前后频谱图 (29)6.1.2 扩频前后波形图 (30)6.2.1 信道干扰频谱图 (30)6.2.2 解扩后频谱图 (31)6.2.3 解调后的频谱和波形图 (32)7 总结与体会 (34)8 谢辞 (35)9 参考文献 (36)附录1：扩频通信系统仿simulink真图 (37)附录2：外文资料翻译 (39)译文： (39)原文： (42)1绪论1.1扩频通信的应用现如今的通信技术已经发展的非常迅速，它包括了光纤通信、扩频通信和卫星通信。
直接序列扩频通信系统仿真设计
直接序列扩频通信系统仿真设计直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）通信系统是一种广泛应用于无线通信领域的通信技术，它通过将原始信号与伪随机噪声序列进行逐位相乘，从而将信号的带宽扩展到噪声频谱的宽度，从而实现抗干扰和保密性能的显著提高。
本文将通过仿真设计一个直接序列扩频通信系统，详细介绍其工作原理和仿真过程。
直接序列扩频通信系统由发送端和接收端组成。
在发送端，原始信号经过码片发生器生成伪随机噪声序列，并与原始信号进行逐位相乘得到扩频信号。
扩频信号经过调制器进行调制，然后经过发射机发送到接收端。
在接收端，接收到的信号经过解调器进行解调，然后通过相关器与伪随机噪声序列相乘得到原始信号。
首先，需要设计码片发生器。
伪随机噪声序列在直接序列扩频通信系统中起到关键作用，它决定了信号的扩展带宽和抗干扰性能。
常用的伪随机噪声序列有伪随机码生成器（PN码）和高斯白噪声序列（AWGN）。
在仿真中，可以选择PN码作为伪随机噪声序列。
PN码的生成方式有很多，其中最常见的是使用移位寄存器和反馈电路生成的线性反馈移位寄存器（LFSR）。
其次，需要设计调制器和解调器。
在直接序列扩频通信系统中，常用的调制方式有二进制相移键控（BPSK）和四进制相移键控（QPSK）。
在仿真中，可以选择BPSK作为调制方式。
解调器与调制器相反，将接收到的扩频信号与伪随机噪声序列相乘得到原始信号。
最后，需要设计发射机和接收机。
发射机通过电路将调制后的扩频信号发射出去，接收机将接收到的信号通过电路进行放大和解调处理，从而得到原始信号。
在仿真中，可以使用MATLAB等仿真软件来实现直接序列扩频通信系统。
首先，定义参数包括信号的比特率、码片周期、发射功率等。
然后，生成随机的原始信号数据。
接下来，根据参数生成伪随机噪声序列。
将伪随机噪声序列与原始信号进行逐位相乘得到扩频信号。
通过调制器进行调制，得到调制后的信号。
在接收端，通过解调器解调接收到的信号，得到解调后的扩频信号。
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。
直接序列扩频通信系统建模仿真分析
直接序列扩频通信系统建模仿真分析直接序列扩频（Direct-Sequence Spread Spectrum，DSSS）通信系统是一种广泛应用于无线通信、通信安全加密、以及定位任务中的基本通信技术。
它在一定范围内使用频率，把本应几百到几千赫兹范围内的信号不断扩展到数兆赫兹，从而使其能够穿过更多的干扰、降低传送信号的复杂性和重复率、提高传送信号的安全性，也就是广播信号的功率被平分到更宽的频带，其中的信息非常难以被拦截和窃取，该抽波提高了信号的吞吐量。
构成直接序列扩频通信系统的主要硬件组件包括，数据源，编码器，抽波器，线路，解抽波器以及解码器，以及接收数据的终端设备。
数据源可以是任何数据，例如电脑传出的文本，照片，视频甚至声音。
编码器是一个负责将原始数据信号编码为无关信号块的系统。
抽波器用于将无关信号增广，并将其扩展至较宽的频带。
经过线路，即传输介质，将传输数据从发射端送达接收端，通常利用电磁波来传输信号，例如无线频段等。
接收端的解抽波器可以将扩频数据恢复到原始数据，解码器可以将接收到的数据进行解码，以便终端能够解析处理该数据。
直接序列扩频通信系统建模仿真分析，主要是通过建立系统建模，利用仿真软件，来模拟系统的运行流程，然后对模拟的结果进行分析。
首先，先构建系统模型，采用现有的数学工具，如矩阵方程、微积分知识和计算机技术，建立系统的数学模型，即构建系统建模。
接着，根据构建好的模型，可以使用各种仿真软件，比如matlab，来模拟系统的运行，使用仿真技术可以更好地发现系统中存在的问题。
最后，对模拟结果进行分析，比如观察系统的信噪比、传输的错误率曲线等，进而追踪出系统中可能存在的问题，从而提出相应的改进建议，提高系统的性能。
通过模型仿真分析，我们可以看到，直接序列扩频通信系统是一种表现优异的技术，它能够有效抑制扰乱，提高传输介质上的信号安全性，这种技术特别适用于无线通信中传输质量有要求的应用，诸如GSM、CDMA等。
直接序列扩频通信系统仿真与分析
高等教育课程教育研究学法教法研究 43形和文字是广告设计中必要的元素，在长期的历史演变中留下了独特的文化意境。
设计中合理地运用这两种元素，会取得非常良好的视觉效果，更好地向观众传达作品所要表达的意义。
设计师以独特的设计形式展现民族文化的深刻内涵，用文字的底蕴来增加广告中的感染力，展现汉字丰富的美感，这是光该作品中独特的个性。
四、结语综上所述，将我国的传统文化融入到民俗文字符号中去，可以让更多人了解并主动认识我国的传统文化，并得以传承和发扬。
这些民俗艺术文字符号元素的运用，也有着独特的韵味和情感寄托，使得广告更具有文化底蕴，注重人文的情感问题。
同时文字符号更加生动又易于理解又兼具表现张力，广告设计更能让人接受并产生共鸣。
参考文献：[1]唐朝阳.论民俗艺术图形符号在现代广告设计中的应用[J].神州旬刊，2016，11（17）：130-130.[2]陈媛.吉祥符号在现代广告设计中的应用[J].美术教育研究，2017，34（6）：24-26.直接序列扩频通信系统仿真与分析刘馥嘉 孙杜娟 柏 羽（海军大连舰艇学院 辽宁 大连 116000）一、基本原理分析扩展频谱通信技术是一种信息传输方式，又称为扩频通信（Spread Spectrum communication ）[1]。
其中，直接序列扩频（DSSS —Direct Sequence Spread Spectrum ）技术是人们所熟知的扩频技术之一。
扩展频谱通信系统是指待传信息的频谱用某个待定的扩频函数扩展后成为宽频带信号，送入信道中传输，再利用相应手段将其压缩，从而获取传输信息的通信系统[1]。
目前应用较为广泛的一种扩展频谱系统是直接序列扩展频谱系统。
扩频通信的基本原理：所谓扩频通信，可简单表述如下：“扩频通信技术是一种信息传输方式，在发端采用扩频码调制，使信号所占用的频带宽度远远大于所传信息必须的带宽；在收端采用相同的扩频码进行相关解扩以恢复所传信息数据”。
五直接序列扩频系统的建模与仿真
实验五直接序列扩频系统的建模与仿真一．实验目的1.了解直接序列扩频系统的建模过程2.了解直接序列扩频系统的仿真过程二．实验内容1.设数据传输率为100 bps，扩频码片速率为2000chip/s，采用m序列作为扩频序列，以BPSK为调制方式。
试建立扩频系统仿真模型并仿真观察其数据波形、扩频输出波形以及扩频调制输出的频谱。
2.以扩频发射机为信号源，构建扩频传输和接收系统。
设传输信道为AWGN信道，在信道中加入 300Hz的单频正弦干扰信号，并设扩频接收机的同步系统是理想的。
要求观察信道传输后的信号频谱、解扩后和解调后的信号频谱和波形，并测试传输误码率。
三．实验原理直接序列扩频系统的数据序列是双极性波形，扩频所使用的伪随机序列也是双极性波形，伪随机序列的码元称为码片，码片速率通常是数据速率的整数倍，对于双极性波形而言，扩频过程等价于数据流与伪随机序列相乘的过程，扩频输出序列也是双极性波形，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送入信道。
由于PN码速率远远高于数据传输速率，所以调制输出信号的频带宽度将远远大于数据波形的带宽。
四．实验要求1.按要求设计仿真参数；2.按计算所得参数建立SIMULINK系统模型；3.设置各模块参数及仿真参数后仿真系统；4.分析仿真结果。
5.撰写实验报告。
五．实验过程及结果【实例5.1】设数据传输率为100 bps，扩频码片速率为2000chip/s，采用m序列作为扩频序列，以BPSK为调制方式。
试建立扩频系统仿真模型并仿真观察其数据波形、扩频输出波形以及扩频调制输出的频谱。
仿真模型如图5-1所示。
Bernoulli Binary Generator用于产生数据流，其采样时间设置为0.01s，这样输出的数据速率为100bps。
PN Sequence Generator用于产生伪随机扩频序列，其采样时间设置为0.0005s，这样输出的码片速率为2000chip/s。
《扩频通信系统的设计与仿真》
《扩频通信系统的设计与仿真》《扩频通信系统的设计与仿真》开题报告学生姓名邱文龙专业电子科学与技术班级（2）班拟选题目扩频通信系统的设计与仿真选题依据及研究意义：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。
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。
扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(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。
这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的：一是信息的频谱扩展后形成宽带传输；二是相关处理后恢复成窄带信息数据。
正是由于这两大持点，使扩频通信有如下的优点：1.1.较强的抗干扰能力扩频信号在空间传输时所占有的频率带宽相对较宽，而接收器采用码相关检测的办法来进行解扩，把有用的宽带信息信号恢复成窄带信号，而把噪声信号扩展为宽带信号，然后通过窄带滤波技术提取有用的信息信号。
这样对于干扰信号来说，由于其与扩频的伪随机码不相关，则调制到一个很宽的频带上，使之在信号通频带内的干扰功率大大降低，相应的增加了系统的抗干扰性能。
1.2.较强的安全保密性扩频信号的频谱结构基本与待传输的信息信号并无关，主要由扩频码来决，甚至可以将信号淹没在噪声中，因此其保密性很强，要截取或窃听这样的信号是非常困难的，除非准确地知道所用的伪随机码的种类、码长和相位，对非线性码序列情况就更为复杂了。
1.3.可抗多径干扰在移动通信、卫星通信等现代通信环境下，多径干扰是常见的且非常严重的，通信系统必须具有很强的抗于扰的能力才能保证通信系统的顺畅。
MATLAB扩频通信系统仿真研究报告
通信系统综合设计与实践2018年6月5日摘要目录......................... ……1 1、 设计目的 ...............2、 扩展频谱通信技术 2.1、理论基础 ..... 2.2、实现方 法3.立.2 、 系 统 仿 真 3模型 的 建 3.1、 Simulik 简介..33.2 、 模 型 建 立 及 主 要模块 设 33.3 、 几点 八、、 说 (4)、 仿 直 /、 结果 分 (4)4.1、 仿 直 /系 统 运 行 情 况 分..44.2 、 扩频 增 益 与 输 出 端 信噪比的 关 (5)结、.5 (2)2心得体会 (5)致谢 (6)参考文献 (7)基于MATLAB的扩频通信系统仿真研究摘要本文阐述了扩展频谱通信技术的理论基础和实现方法，利用MATLAB提供的可视化工具Simulink建立了扩频通信系统仿真模型，详细讲述了各模块的设计，并指出了仿真建模中要注意的问题。
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，研究了扩频增益与输出端信噪比的关系，结果表明，在相同误码率下，增大扩频增益，可以提高系统输出端的信噪比，从而提高通信系统的抗干扰能力。
关键词：扩频通信、信噪比、误码率、扩频增益Simulation of the Spread Spectrum Communication SystemBased on MATLABAbstract: The theory base and realizing methods of the spread spectrum com muni cati on tech no logy was prese nted in this study. The simulati on model of the spread spectrum com muni catio n system was built by using SIMULINK, which is provided by MATLAB. In addition, each module of the simulation model was introduced in detail，and pointed out the problems that must be pay attention to in the system simulation. On the basis of the designed simulation conditions, the simulati on program was run and the an ticipa nt results were gain ed. Moreover, the relati on ship betwee n the spread spectrum gain and the fan-out error rate was also studied by use of the simulation system. The results showed that on the base of the same error rate, if the spread spectrum gain was enlarged, the Signal-to-Noise of the system fan-out would be enhanced and the anti-jamming capability of the com municati on system would also be enhan ced.Keywords:spread spectrum commun icatio n, Sig nal-to-Noise, error rate, spread spectrum gain.1、设计目的扩展频谱通信＜简称扩频通信）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，它是指发送的信息被展宽到一个很宽的频带上，在接收端通过相关接收，将信号恢复到信息带宽的一种系统。
扩频通信系统仿真实验报告
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)：软件与通信实验中心指导教师：2013年3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、仿真方案详细设计通信系统的总体框图如下发射机原理图接收机原理由上图可知，整个设计由发送端、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.扩频码（m 序列）的产生扩频码为伪随机序列，本实验采用自相关特性好，互相关特性较差的M 序列，因为有三路用户，故选取带有6位移位寄存器，周期为63的m 序列。
其对应的二进制序列分别为：1000011,1100111,1101101.以1000011为例，其具体的寄存器结构图如下所示：初始化各寄存器单元内容为1产生m 序列的matlab 程序如下function c=genMseq(b)1 1 1 1 1 1 1t0cos ω扩频信号Signal扩频码调制之后的信号扩频码解扩信号解调信号LBFt0cos ω接收信号N=length(b)-1;D=ones(1,N);A=b(N:-1:1);c=[];for i=1:2^N-1c1=rem(sum(D.*A),2);c=[c,D(N)];D=[c1,D(1:N-1)];endc=c*2-1; %变为1，-1的序列End2、扩频扩频的主要思想是每一位数据位都扩展成长度为m序列长的信息，其具体做法是将数据信息中的‘1’用m序列代替，而对于‘-1’用-m序列代替，这样对每一个数据位都进行扩展就实现了对原始数据的扩频。
扩频通信系统的MATLAB仿真
3.4 直接序列扩频通信系统的伪随机码的选择...................................................... 18
3.4.1 扩频码简介........................................................................................................................19 3.4.2 m 序列.................................................................................................................................19
II
毕业设计（论文）说明书
目录 摘 要.............................................................................................................................I Abstract..........................................................................................................................II 前 言............................................................................................................................1 1 绪论............................................................................................................................2 1.1 选题的背景............................................................................................................ 2 1.2 选题的主要任务.................................................................................................... 3 2 扩频通信系统............................................................................................................4 2.1 扩频通信的定义.................................................................................................... 4 2.2 扩频通信的理论基础............................................................................................ 5 2.3 扩频通信系统的工作原理.................................................................................... 7 2.4 扩频通信的主要特点............................................................................................ 8 2.5 扩频通信的主要性能指标................................................................................ 10
扩频通信系统的仿真设计
图1 扩频通信系统仿真图
模块0 产生初始信号，可以选择频率较低的窄带任意
信号，可以是模拟信号、数字信号或者模拟数字混合信号等，
这里采用正弦信号，频率为10Hz。
模块1 产生高频数字码，选取频率较高的数字随机信
号，这里设置PN码的频率为3000Hz，高频码的频率远大
于初始信号的频率，满足要求。
模块2 乘法器，初始信号和高频随机码的相乘实现扩
频。
这里选择乘法器实现扩频是由于初始信号是模拟信号，
不能进行数字逻辑的异或运算。
相乘后频率升高了，频谱扩
展了。
模块3 产生高斯噪声，用高斯噪声模拟信息传输中受
到的加性噪声的影响，便于分析系统的抗噪性能。
模块5 低通滤波器，将不限频带的高斯噪声信号变成
频带受限的带限噪声，便于观察解扩作用对于噪声的影响。
0 100e-3 200e-3 300e-3 400e-3 500e-3 600e-3
500e-3
-500e-3
0 100e-3 200e-3 300e-3 400e-3 500e-3 600e-3
Time in Seconds
图2 扩频通信系统的输出波形
Sink 14
0 100e-3 200e-3 300e-3 400e-3 500e-3 600e-3
500e-3
-1
0 100e-3 200e-3 300e-3 400e-3 500e-3 600e-3
Time in Seconds
图3 不加扩频的输出波形。
2 扩频通信系统建模及仿真
2 扩频通信系统建模及仿真一、设计类别和目的1. 本课题属于实验研究型设计课题；2. 通过使用现代系统仿真技术、方法及软件，加强对电子信息专业的相关课程的理解与掌握，同时培养学生的实际动手能力，特别是计算机辅助设计用于信息与通信工程领域的能力。
3. 加深学生对直接序列扩频通信系统的理解，培养学生的系统建模能力；4. 学习应用Matlab 软件工具进行系统模型建立和仿真的方法。
二、设计的主要内容和要求1. 直接序列CDMA 信号的建模，掌握对接收到的不同用户扩频信号的解扩方法，理解其涵义，建立相应的模型；3. 可利用L1波段GPS 信号的C/A 码作为扩频序列。
4. 系统建立模型的具体实现方法、框图及仿真，画出信号特征波形，并分析结果；6. 完成相应的实验报告和课程设计总结。
三、多种常见信号的基本知识1扩频信号（Spread Spectrum ）扩频技术是一种信息处理传输技术。
扩频技术是利用同欲传输数据(信息)无关的码对被传输信号扩展频谱，使之占有远远超过被传送信息所必需的最小带宽。
扩频信号具有以下三个特性:1．扩频信号是不可预测的伪随机的宽带信号;2．扩频信号带宽远大于欲传输数据(信息)带宽，其带宽扩展为欲传输数据带宽的数十倍，数百倍，甚至数千倍;3．接收机中必须有与宽带载波同步的副本。
传输信息时所用信号带宽远大于传输些信息所需最小带宽的一种信号处理技术。
发射端展宽频带是用独立于所传数据的码来实现，接收端用同步的相同码解扩以恢复所传数据。
扩频的基本方法有，直接序列（DS ）、跳频（FH ）、跳时（TH ）和线性调频（Chirp ）等4种，其频率时间关系如图1所示。
扩频的主要特点为：抗干扰，抗多径衰落，低截获概率，码分多址能力，高距离分辨率和精确定时特性等。
本课程要求掌握直接序列（DS ）扩频技术，包含扩频解扩的原理和实现方法。
2 单音连续波信号()()cos c j k J w kT θ∆=+式中，J是幅度，w∆扩频信号距中心频率的偏移，cT是码片宽度，θ是分部在[0,2)π内的随机相位分布。
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目录第一章绪论 (1)1.1 扩频通信系统简介 (1)1.2 扩频通信发展综述 (1)1.2.1 扩频技术的历史 (1)1.2.2 扩频技术的现状 (2)1.2.3 扩频技术的未来展望 (2)1.3 课题研究意义和研究内容 (2)第二章扩频通信系统 (3)2.1 扩频通信技术基本原理 (3)2.2 目前常用的扩频通信系统 (3)2.2.1 直接序列扩频系统原理 (3)2.2.2 跳频扩频系统原理 (5)2.2.3 直扩/跳频扩频系统原理 (6)第三章扩频通信系统的仿真实现 (8)3.1 MATLAB软件的相关知识 (8)3.1.1 MATLAB简介 (8)3.1.2 Simulink简介 (9)3.2 扩频通信系统的仿真模型 (9)3.2.1 基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真 (9)3.2.2 基于Simulink的跳频扩频通信系统的仿真 (10)3.3 扩频通信系统的仿真结果及分析 (11)3.3.1 直接序列扩频系统 (11)3.3.2 跳频扩频系统 (15)第四章扩频通信系统的特点和用途 (18)4.1 直扩系统的特点和用途 (18)4.2 跳频系统的特点和用途 (19)4.3 混合扩频系统的特点和用途 (19)结论 (20)主要参考文献 (21)致谢 (22)第一章绪论1.1扩频通信系统简介扩频通信系统具备3 个主要特征：①载波是一种不可预测的，或称之为伪随机的宽带信号；②载波的带宽比调制数据的带宽要宽得多；③接收过程是通过将本地产生的宽带载波信号的复制信号与接收到的宽带信号相关来实现的。
频谱扩展的方式主要有以下几种:直序扩频(DS-SS)使用高速伪随机码对要传输的低速数据进行扩频调制；跳频系统则利用伪随机码控制载波频率在一个更宽的频带内变化；跳时则是数据的传输时隙是伪随机的；线性调频系统中的频率扩展则是一个线性变化的过程。
几种方式组合的混合系统也经常得到应用衡量扩频系统最重要的一个指标就是扩频增益，又称为处理增益。
正是因为扩频系统本身具有的特征使其性能具有一系列的优势：①低截获概率；②抗干扰能力强；③高精度测距；④多址接入；⑤保密性强。
也正是这些特性使其获得了广泛的应用。
1.2扩频通信发展综述1.2.1扩频技术的历史扩频通信系统是在50 年代中期产生的，其最初的应用包括军事抗干扰通信、导航系统、抗多径实验系统以及其它方面。
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。
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。
扩频技术最初在无绳电话中获得成功应用，因为当时已经没有可用的频段供无绳电话使用，而扩频通信技术允许与其它通信系统共用频段，所以扩频技术在无绳电话的通信系统中获得了其在民用通信系统中应用的第一次成功经历。
而真正使扩频通信技术成为当今通信领域研究热点的原因是码分多址（CDMA）的应用。
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。
随着PCS 以及蜂窝移动通信的发展，CDMA 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。
1.2.2扩频技术的现状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。
对跳频系统的分析，现在仍集中在其对抗各种干扰的性能方面，如对抗部分边带干扰以及多频干扰等。
而直扩系统，即DS-CDMA 系统，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。
而在目前所有提议的第三代移动通信系统（3G）标准中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。
1.2.3扩频技术的未来展望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。
3G 设计的目标主要是支持多媒体业务的高速数据传输，因此其研究主要集中在新标准和新硬件的开发。
而对于3G 以后的发展，不同的研究者有不同的观点。
但是从用户的观点看，4G 应该具备以下的主要特征：①最大的灵活性,应该能够满足在任何时间和地点，通过任何设备都可以实现通信；②降低成本，4G 在实现比3G 的传输速率高1~2 个数量级的同时，还应该使成本降为3G 时的1/10 或1/100 ；③个性化和综合化的业务，不仅仅是保证每个人都能通过一个终端进行通信，而要在人周围的家庭、办公室以及热点地区建立一个通用的信息环境，使每个人都可以根据需要以各种方式获得信息。
1.3课题研究意义和研究内容本课题的研究意义主要在于：在扩频通信系统发展的越来越快，也被人们越来越认可的情况下，我们来研究基于MATLAB的扩频通信系统的建模仿真与频谱分析是十分必要的。
采用扩频通信系统，有抑制抗干扰能力强，信号的功率谱密度低，信号便于隐蔽和隐藏，可实现随意选址能力的码分多址的通信，可进行高分辨率的测距的优势。
本文先介绍扩频系统的发展状况，得到扩频技术在现代通信系统中应用是很广泛的，在目前正高速发展的3G 通信中得到应有，并且会受到未来4G 技术的青睐。
用MATLAB/Simulink 对直接序列扩频系统和跳频扩频系统进行仿真，通过建模仿真和频谱分析达到进一步了解扩频通信系统的目的，具有一定的实用价值。
本论文主要研究扩频通信系统的分类及各类的建模仿真与频谱分析，其研究内容主要有：1、进行扩频通信系统的简要介绍和两种具体的扩频通信系统的工作原理的介绍。
2、介绍MATLAB及Simulink模块的特点，然后对直接序列扩频系统和跳频扩频系统进行了仿真和结果分析。
3、简要介绍几种扩频通信系统的特点和用途。
第二章扩频通信系统2.1扩频通信技术基本原理扩频通信系统的理论基础是仙农定理:=+og S NC WL2(1/)（公式1）式中：C——信道容量，W——传输带宽，/S N——信号功率/噪声功率。
在信息速率一定时，可以用不同的信号带宽和响应的信噪比来实现传输，即信号带宽越宽则传信噪比可以越低，甚至在信号被噪声淹没的情况下也可以实现可靠通信。
因此，将信号的频谱扩展，则可以实现低信噪比传输，并且可以保证信号传输有较好的抗干扰性和较高的保密性。
2.2目前常用的扩频通信系统主要有直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)系统，跳频扩频（FH-SS）系统，跳时扩频（TH-SS）系统，直扩/调频系统等方式.2.2.1直接序列扩频系统原理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。
直扩系统的原理框图如图2-1所示：(a)发射端(b)接收端图2-1直扩系统组成框图图2-1为直扩系统的组成原理框图。
在发送端，由信源输出的信号()a t 是码元持续时间Ta 的信息流，伪随机码产生器产生的伪随机码为()c t ，每一伪随机码元宽度为Tc ，将信码()a t 与伪随机码()c t 进行模二加，产生一速率与伪随机速率相同的扩频序列，然后再用扩频序列去调制载波，这样就得到已扩频调制的射频信号。
在接收端，接收到的扩频信号经高放和混频后，用与发端同步的伪随机序列对中频的扩频调制信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息序列()a t 的频带，即为中频调制信号；然后再进行解扩，恢复出所传输的信息()a t ,从而完成信息的传输。
直扩系统的主要性能指标:直扩系统的两个重要的抗干扰指标是处理增益和干扰容限。
（1）处理增益：在扩频系统中，传输信号在扩频和解扩的扩频过程中，扩频系统的抗干扰性能得到提高，这种扩频处理得到的好处，就称之为扩频系统的处理增益。
其定义为接收机处理器输出与输入信噪比的比值， 即输出信噪比与输入信噪比的比值,即SoGp=输入信噪比/输出信噪比=(/No)/(Si/Ni)（公式1）一般用分贝表示，为=Gp Log So No Si Ni10(/)/(/)（公式2）对于直扩系统，解扩器的输出信号功率不变，但对于干扰信号而言，由于解扩过程相当于干扰信号的扩展过程，干扰功率被分散到很宽的频带上，进入解调器输入端的干扰功率相对解扩器输入端下降很大，即干扰功率在解扩前后发生了变化。
因此，对于直扩系统而言，器处理增益就是干扰功率减小的倍数。
（2）干扰容限：所谓干扰容限，是指在保证系统正常工作地条件下，接收机能够承受的干扰信号比有用信号高出的分贝数，用Mj表示，有=-+Mj Gp Ls So No dB[(/)]（公式3）式中，Ls为系统内部损耗；(/)So No为系统工作时要求的最小输出信噪比，即相关器的输出信噪比或解调器的输入信噪比；Gp为系统的处理增益。
干扰容限直接反映了扩频系统接收机可能抵抗的极限干扰强度，即只有当干扰机的干扰功率超过干扰容限后，才能对扩频系统形成干扰。
因而，干扰容限往往比处理增益能更确切地反映系统的抗干扰能力。
2.2.2 跳频扩频系统原理跳频也是一种扩频方式，跳频系统的载频受一伪随机码的控制，不断地、随机地跳变，可看成载频按照一定规律变化的多频频移键控（MFSK）。
与直扩系统相比较，跳频系统中的伪随机序列并不直接传输，而是用来选择信道。
跳频系统从20 世纪60 年代后期开始，发展便非常迅速。
跳频系统的原理框图如图2-2所示：(a)发送端（b）接收端图2-2跳频系统组成框图图2-2所示，在发送端，用信源产生的信息流a（t)去调制频率合成器产生的载频，得到射频信号。
频率合成器产生的载频伪随机码的控制，按一定规律跳变。
跳频系统的解跳多采用非相干解调，因而调制方式多用FSK、ASK 等可进行非相干解调的调制方式。