直接序列扩频通信设计与仿真
直接序列扩频通信系统研究及仿真
（ｃ ｏ ｌ ｆｎｔｕ ｎ ｃｅ ｃ ｎ ｙ ａ ｃｔｓｉｇｏ ｅｋ ｙｌｂ ｒｔ ｒ Ｎｏｔ ｉｅｓｙｏ ｉａ Ｔａｙ ａ Ｓ ｈ ｏ ｓ ｍｅ ｔ ｉｎ ｅａ ｄｄ ｎ ｍｉ ｅｔ ｆｈ ｅ ｏ ａｏ ｙ， ｒｈＵｎｖ ｒｉ ｆ ｎ ， ｉｕ ｎ ｏｉ ｒ ｓ ｎ ｔ ａ ｔ Ｃｈ
（ ）多址通信系统指的是许多 用户组 成的一个 ３ 通信 网 ，网中任何 两个用户都可 以通信 ，而且许 多
对用 户同时通信 时互不不扰 。应用直扩系统就很容
的功率 谱密度很低 ，单位时间 内的 能量就很 小 ，同 时它 的频带很宽 。因此 ，它具有很强 的抗截获性 。
简称扩频通信 ，是一种信息处理传输 技术 ，它将待 传输的信息数据经扩频序列调 制 ，实现频 带扩展后
再传输 ，由于采用 了伪随机编 码作为 扩频调制的基 本信号 ，使它具有很多独特 的优 点 ： 干扰 能力强 ， 抗
ｃ ｏｍｍ ｕ ｃ ｔｏ ｎｄ ｍ ｉｔｒ ａ ｔｃ ｌｃ ｎｉａｉ ｎｓａ ｌ ａ ｔｃｉ ａ ｏｍ ｍ ｕｎｃ ｔｏ ，ｂｅ ａ ｓ ｔ ａ ｙ ｄ ａ ａ ｅ ：ｓｒ ｇ ａ ｉ ｎｔｒｅｅ ｅ ｏｏｄ ｉｙ ｉａｉ ｎｓ ｃ ｕ ｅ ｏｆｉ ｍ ｎ ａ ｖ ｎｔｇ ｓ ｔｏｎ ｎｔ—ｉ ｅ ｆｒ ｎｃ ，ｇ ｓ
中 图分 类 号 ： Ｔ １ ．２ 文 献 标 识 码 ：Ａ Ｎ９ ４４
Ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｎｄ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｆ ｄ ｒ ｃ ｅ ｓａ ｃ ａ ｓｍ ｌ ｔｏ ｏ ｉ ｅ ｔｓ ｑｕｅ ｅ ｎｃ
ｓ ｅ ｄ ｓ ｃｒ ｐｒ ａ ｐｅ ｔ ｕｍ ｏｍ ｍ ｕｎｉ ａ ｉ ｎ ｙｓ ｅ ｃ ｃ ｔｏ ｓ ｔ ｍ
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。
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。
直接序列扩频通信系统与MATLAB仿真
率可以重复使用 ， 提高了频率利用率。 同时扩频通信的抗干扰 能
力强 ， 现在 已经广泛应用于移动 电话 、 无线 电微波通信 、 无线数
据 通 信 、 踪 和 报警 等 系统 中 。 跟
２１ 直 扩 系 统模 型 ．
扩频通信从早期用于军事保 密通信 ，到现在广泛用 于民用
通 信 系 统 中 ， 成 为现 代 通 信 主要 发展 的方 向 ， 因 为它 具 有 窄 并 是
带 通 信 系统 无 法 比拟 的 优 良性 能 。
１抗干扰性强 ， ） 误码率较低。 接收机必须采用相关检测才能 对Ｐ Ｎ码相 同的扩频信号进 行解 扩 ，同频 信号或其他干扰经解 扩后 ， 带宽被展宽， 具有良好 的抑制能力。 因此误码率也 比较低 ，
由式 １ 可得 到 以下 结 论 ：在 信 道 容 量 Ｃ不 变 的 条 件 下 ， 可
用不同带宽 ｗ 和信噪比 Ｓ ／ 合来传输 。 Ｎ组 即可以通过增加信号 带宽 ， 实现在比较低的信噪比下传送信息。 这样使得有用信号的 功率接近噪声的功率甚至淹没在噪声之下 ，从而具有很好的隐 蔽 Ｉ 扩频通信就是用扩展频谱来 换取信噪 比要求的降低 ， 生。 这正
１ 扩 频通信 的理 论基础
信 息论 中关 于 信 息容 量 的仙 农 （ ｈｎ ｏ ） Ｓ ａｎ ｎ 公式 为
ｃ ＿『 ｆ ｏ ｚ１ ｇ （＋ ｓ （ 式
１ ）
利用 ＭＡ Ａ Ｂ对 扩频通信 中最 常用的直接 序列扩 频系统进行 ＴＬ
了仿 真 。
２ 直接 序 列扩频 系统
Ｏ 引 言
扩频通信（ 即扩 展 频 谱 通 信 ）一 般 是 指 用 比信 号 带 宽 宽 得 ，
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。
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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。
直接序列扩频通信系统的设计和仿真与实现
【摘要】直接序列扩频通信系统（DS-CDMA）因其抗干扰性强、隐蔽性好、易于实现码分多址（CDMA）、抗多径干扰、直扩通信速率高等众多优点，而被广泛应用于许多领域中。
针对频通信广泛的应用，本文用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了分析和仿真，使其更加形象和具体。
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。
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一、引言直接序列扩频通信系统（DSSS）是一种使用扩频技术实现的数字通信系统，其特点是能够通过使用更宽的频带来降低信噪比，从而实现更高的信道容量和更好的通信质量。
DSSS系统中最关键的部分是序列扩频器，它用于将原始信号通过一个码序列进行扩频，从而实现信号的保护和隐私性保密。
二、序列扩频器原理序列扩频器是DSSS系统中最核心的部分，其主要工作原理是通过使用一个宽带码序列对原始信号进行扩展。
该码序列通常是一个在长度上比原始信号大若干倍的伪随机序列，可以使用众多算法生成，如Gold序列、Walsh 序列等，其中Gold序列常用于商业应用中的CDMA系统中。
通过将原始信号与码序列进行异或操作，实现了将信号进行扩展的目的。
扩展后信号的带宽变得非常宽，相比于原始信号在频域上呈现均匀的频率分布特性，扩展后的信号则呈现很强的周期性，这种特性使得DSSS的信号在信道传输过程中更加能抵抗干扰，提高了信号的可靠性。
三、DSSS通信系统仿真程序的设计1、通信信道建立与维护仿真程序的第一步是建立DSSS系统的通信信道，并模拟不同信噪比情况下的传输效果。
该部分主要包括以下几个步骤：（1）生成码序列：利用C++编写随机码序列生成算法，生成Gold码或其他可配置的伪随机码序列。
（2）信道建立：模拟先建立一个单向链路，客户端发送消息并收到稳定响应后，再建立起全双工链路模拟通信。
（3）信道参数配置：该部分需考虑到信道的图像频率、多径干扰以及其他常见的传输干扰因素，并可以根据需求对不同的信道参数进行灵活的配置和调整。
2、数据源与数据解调器在DSSS系统中，数据源是指模拟传输数据的源头，主要由数据生成器和调制器组成，在仿真程序中，该部分主要包括以下工作：（1）消息生成：即通过各种方式模拟生成特定格式的传输数据。
（2）消息调制：对消息进行不同方式的调制，可以用多种方法完成，常用的有BPSK（二进制相移键控）调制方式以及QAM（正交幅度调制）等。
直接序列扩频通信系统的MATLAB仿真毕业论文
直接序列扩频通信系统的MATLAB仿真毕业论文摘要直接扩频序列调制是用速率很高的伪噪声码序列与信息码序列模二相加后（波形相乘）得带复合码序列，用复合码序列去制载波相位，从而获得直接扩频序列信号的。
直接扩频通信具有低截获概率、抗干扰能力强以及易于实现码分多址等优点，在抗干扰通信及民用移动通信中都得到了广泛的应用。
先阐述了扩频通信的基本原理、主要性能指标及其工作特点，然后根据香农定理在抗下扰理论，借助工具箱和仿真算法，建立了直接序列扩频通信系统仿真模型。
通过分析无干扰时的误码率仿真曲线与理论计算值，证明了所建仿真模型的正确性。
在MATLAB程序仿真部分，主要分为6大部分，分别为主函数，发送模块，接收模块，AWNG信道，Walsh函数和差错计数器。
通过主函数对各个子函数的调用，实现4个用户的随机数据的发送和接收，同时生成前4个用户在整个传输过程中的各种波形变化图，并对系统信噪比与误码率关系进行分析。
扩频通信是通信的一个重要分支和信道通信系统的发展方向。
扩频技术具有抗干扰能力强，保密性好，易于实现多址通信等优点，因此该技术越来越受到人们的重视，这也是选择本次课题研究的原因所在。
关键词：直接序列扩频信号，通信，MATLABABSTRACTDirect-sequence spread spectrum transmitters (DS-SS) use a periodical pseudo-random sequence (PN sequence) to modulate the baseband signal,and exploit the modulated signal to control the phase of carrier wave. Because DS signals show many advantages such as anti-jamming capability. low probability of interception. multiple access capability and so on. direct sequence spread spectrum signals have been widely applied for secure communications and mobile communications known as Code Division Multiple Access System.This thesis expounds the basic principles of spread spectrum communication, and then article mainly acts according to the Shannon theorem.with the aid of matlab toolbox. it has established the direct sequence spread spectrum communications system simulation model which does not have when the disturbance through the analysis corror rate simulation curve and theory predicted value, had proven constructs the simulation model the accuracy.In the MATLAB simulation part, mainly divides into six parts, respectively is given priority to function, sending module, receiving module, AWNG channel, Walsh function and error counter. Through the main function of each function call, realize four user random data sending and receiving, at the same time generate before four users throughout the various waveform variation in the process of transmission, and the relationship between signal to noise ratio and bit error rate of the system were analyzed.Spread spectrum communication is an important branch of communication and channel development direction of communication system. Spread spectrum technology has the features such as strong anti-jamming capability, the secrecy good, the advantages of easy to realize multiple access communication, therefore the technology more and more get the attention of people, this is also why choose this topic research.第一章绪论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。
直接序列扩频信号的检测方法研究与仿真
直接序列扩频信号的检测方法研究与仿真
直接序列扩频信号的检测方法是一种通过对扩频信号采用相关运
算的方式实现的信号检测方法。
这种方法需要用到两个序列：扩频码
和本地码。
首先，发送端的数据信号会经过扩频码的编码，将原信号变为多
倍带宽的扩频信号。
接着，接收端通过接收到的扩频信号进行解码，
将其还原为原始信号。
解码过程中需要使用到本地码，将解码后的信
号与本地码做相关运算以还原原始信号。
具体来说，扩频信号的解码需要先将接收到的信号与本地码进行
相关运算，得到相关输出。
相关输出的峰值即为扩频码与本地码匹配
的位置，实现了扩频信号的解码。
在实际应用中，为了提高检测精度，可以使用多个本地码进行相关运算，并将各个相关输出求和得到总相
关输出。
总相关输出的峰值即为最终检测结果。
为了验证直接序列扩频信号的检测方法的有效性，可以在仿真软
件中进行模拟实验。
具体步骤是生成扩频信号，并将其送到接收端进
行解码。
在解码过程中需要采用与信号编码相同的扩频码和本地码，
然后进行相关运算并求总相关输出，最终得到解码结果。
通过比对解
码结果和原始信号，可以评估检测方法的准确性和稳定性。
【通信行业类】直接序列扩频通信系统仿真设计精编
（通信企业管理）直接序列扩频通信系统仿真设计移动通信课程设计方案题目直接序列扩频系统的SIMULINK仿真学院电子信息工程学院专业通信工程（本）学生姓名学号年级指导教师职称二〇壹二年六月直接序列扩频通信系统仿真设计摘要：利用Matlab/Simulink对直接序列扩频系统进行了仿真，且对仿真结果做了详细的讲解分析。
先对直接序列扩频系统原理进行介绍，然后基于Simulink的发射机和接收机的仿真，同时对直接序列扩频系统的抗干扰能力和直接序列扩频系统的同步方法进行了关联仿真，最后于该系统中加入特定的干扰，进行测试，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；调制解调保密通信目录第壹章绪论11.1课题背景及意义11.2 Simulink的简介1第二章直接序列扩频通信原理32.1扩频通信概念及分类32.2直接序列扩频定义32.3直接序列扩频的基本原理32.4 直扩系统的性能分析52.4.1 直扩系统的抗干扰性52.4.2 直扩系统的抗多径干扰性能6第三章基于Simulink的发射机的仿真73.1直接序列扩频通信系统发射机的设计73.2基于Simulink的发射机的仿真83.3基于Simulink的接收机仿真设计12第四章直接序列扩频通信系统的抗干扰性能分析17 第五章CDMA系统仿真设计21第4章实验心得27参考书目28第壹章绪论1.1课题背景及意义扩展频谱通信是建立于ClaudeE．Shannon的信息论基础之上的壹种新型的通信体制。
由于扩频通信体制具有抗干扰能力强、截获率低、码分多址、信号隐蔽、测距和易于组网等壹系列优点，自从问世之后便引起了世界各国的极大关注，且率先应用于军事通信中。
随着近年来大规模、超大规模集成电路和微处理器技的广泛应用，以及壹些新型器件的应用，扩频技术的应用形成了新的高潮。
事实上，扩频通信已成为电子对抗环境下提高通信设备抗干扰能力的最有效的手段，且于近十几年来爆发的几场现代化战争中发挥了巨大的威力。
直接序列扩频系统matlab仿真
仿真结果：展示扩频与解扩 频过程的效果图和性能指标
结论：分析仿真结果，总结 直接序列扩频系统的性能优
势和适用场景
系统性能评估与优化
评估指标：包括频谱效率、抗干扰性能、抗多径干扰能力等。
仿真实验：通过MATL AB进行仿真实验，对系统性能进行评估。 优化方法：针对仿真实验中存在的问题，提出相应的优化方法，提高系统 性能。 性能比较：将优化后的系统性能与其他同类系统进行比较，验证优化效果。
扩频增益分析
扩频增益定义：扩频增益是指扩频通信系统所提供的信噪比改善程度，是衡量扩频系统性能的重 要参数。
扩频增益计算方法：扩频增益可以通过计算扩频前后的信噪比来获得，即扩频前信噪比与扩频后 信噪比之比。
仿真结果分析：通过对直接序列扩频系统的 MATL AB仿真，可以获得扩频前后的信噪比数据，进 而计算出扩频增益。
MATL AB是一款由MathWorks公司开发的商业数学软件
它主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算
MATL AB提供了丰富的库函数和工具箱，方便用户进行各种计算和分析
在直接序列扩频系统的仿真中，MATL AB可以用于搭建仿真模型、生成扩频码以及进行信号处理 等操作
Simulink模块库介绍
调制与解调过程仿真
调制过程：将信息信号调制到载 波信号上，实现频谱的扩展
仿真实现：利用MATL AB编程实 现调制与解调过程的模拟
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解调过程：将调制信号解调还原 成原始信息信号的过程
仿真结果分析：对仿真结果进行 性能分析和评估
扩频与解扩频过程仿真
解扩频过程：将接收到的信 号与相同的扩频码进行解调， 恢复出原始信号
直序扩频通信系统SystemView仿真
直序扩频通信系统SystemView仿真摘要：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，并具有信息隐蔽、多址保密通信等特点，正从军事应用向民用通信发展。
理论分析了直接序列扩频通信系统的原理，并用功能强大的仿真软件SystemView对直接序列扩频通信系统进行建模，仿真分析了系统的抗干扰和实现保密通信等特点，对扩频通信系统的实现有着重要意义。
关键词：通信系统；直接序列扩频；调制解调保密通信1、扩频通信及现代通信仿真手段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。
目前仿真研究主要是用Matlab和SystemView两种软件，SystemView软件是一种基于Windows平台对系统进行仿真分析的可视化EDA软件，它采用图形编码方式，编程简单，并提供了特别丰富的，包括通信、逻辑、数字信号处理、射频／模拟等专业库，非常适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证。
所以利用SystemView的强大功能设计一个简单实用可靠的直序扩频系统，研究直接序列扩频系统的抗干扰性等特点是非常必要的。
2、扩频通信的理论模型及其实现原理图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必需的最小带宽；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收、解扩及恢复所传信息，整个仿真原理如图1和图2所示图1发射部分原理框图图2接收部分原理框图3、直序扩频通信系统仿真模型图3 直序扩频系统设计图图4 发射机子系统图5 一次变频子系统图6 二次变频子系统图7 科斯塔环解调器4、仿真及结果分析图 8 系统设置图仿真系统时间和采样频率设置如图8所示。
仿真结果如下：图 9 （t6）为输入信号（t8）为扩频后科斯塔解调系统的输入信号（t57）解调后为输出信号图 10 （t6 t8 t57）信号叠加眼图图 11 （图10）的放大效果图从整个系统的仿真可知，信号源经过扩频、调制，然后经有扰(设置了强脉冲干扰、高斯噪声、热噪声、单频干扰等)、衰落信道的传输，最后在接收端进行混频、解扩和解调后仍然能正确恢复出原来数字信号源的信息，误码率极低，可见用SystemView所构建的仿真模型简单、实用，具有强抗干扰的性能，且扩频信号的谱密度很低，可使信号淹没在噪声之中。
移动通信课程设计 直接序列扩频系统仿真
信息与通信工程学院移动通信课程设计实验报告题目：直接序列扩频系统仿真班级：姓名：学号：班内序号：日期：目录一、背景 (3)二、要求： (3)三、设计概述 (3)四、直接序列扩频系统仿真 (3)1、基本扩频系统仿真流程图 (3)2、matlab程序及仿真结果图 (5)2.1、生成m序列及m序列性质 (5)2.2、生成50位随机待发送二进制比特序列，并进行扩频编码 (6)2.3、对扩频前后信号进行BPSK调制，观察其时域波形 (8)2.4、计算并观察扩频前后BPSK调制信号的频谱 (9)2.5、接收机与本地恢复载波相乘，比较扩频与否的时域波形 (11)2.6、与恢复载波相乘后，观察其频谱变化 (12)2.7、仿真观察信号经凯萨尔窗低通滤波后的频谱 (14)2.8、观察解扩后的信号波形、频谱 (15)2.9、比较扩频系统解扩前后信号带宽、信号功率谱 (16)2.10、对解扩信号进行采样判决 (18)五、仿真产生不同的伪随机序列 (21)1、m序列（跟四、2.1一样） (21)2、产生随机序列Gold码和正交Gold码 (22)2.1、产生Gold码并仿真其自相关函数 (23)2.2、产生正交Gold码并仿真其互相关函数 (25)六、验证直扩系统对窄带干扰的抑制能力 (27)1、加窄带干扰的直扩系统建模 (28)2、不同扩频序列长度下的误码率比较 (29)3、扩频序列长度N=7时，不同强度窄带干扰下的误码率比较 (30)七、分工 (30)八、心得体会 (30)一、背景直接序列扩频通信系统(DSSS)是目前应用最为广泛的系统。
在发送端，直扩系统将发送序列用伪随机序列扩展到一个很宽的频带上去，在接受端又用相同的扩频序列进行解扩，回复出原有信息。
由于干扰信息与伪随机序列不相关，扩频后能够使窄带干扰得到有效的抑制，提高输出信噪比。
系统框图如下图所示：二、要求：1. 通过matlab建模，对直扩系统进行仿真2. 研究并仿真产生不同的伪随机序列3. 验证直扩系统对窄带干扰的抑制能力，给出误码率等仿真曲线三、设计概述本次课设按要求完成，利用matlab进行直接扩频系统的仿真，利用BPSK调制，仿真了扩频、调制、解调、解扩过程，并对是否使用直接扩频进行了对比。
直接序列扩频通信系统仿真
直接序列扩频通信系统仿真直接序列扩频通信系统仿真一、实验的背景及内容1、直接扩频通信背景扩频通信，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。
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。
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。
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应用，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应用，将所学的知识进行归纳与总结，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。
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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。
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。
1.设计原理1.1扩频通信概念及分类扩频通信是扩展频谱通信的简称。
它是指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式；主要有以下几类：1直接序列扩频简称直扩（DS）。
所传送的信息符号经伪随机序列（或称伪噪声码）编码后对载波进行调制。
伪随机序列的速率远大于要传送信息的速率，因而调制后的信号频谱宽度将远大于所传送信息的频谱宽度。
2载波频率跳变扩频简称跳频（FH）。
载荷信息的载波信号频率受伪随机序列的控制，快速地在给定的频段中跳变，此跳变的频带宽度远大于所传送信息的频谱宽度。
3跳时（TH）将时间轴分成周期性的时帧，每帧内分成许多时片。
在一帧内哪个时片发送信号由伪码控制，由于时片宽度远小于信号持续时间从而实现信号频谱的扩展。
4脉冲调频发信端发出射频脉冲信号，在每一脉冲周期中频率按某种方式变化。
在收信端用色散滤波器解调信号，使进入滤波器的宽脉冲前后经过不同时延而同时到达输出端，这样就把每个脉冲5信号压缩为瞬时功率高、但脉宽窄得多的脉冲，因而提高了信扰比。
这种调制主要用于雷达，但在通信中也有应用。
1.2直接序列扩频的基本原理直接序列扩频（direct sequence spread spectrum）直接用具有高码片（chip）速率的扩频码序列去扩展数字信号的频谱。
简称直扩（DS）。
在接收端，用相同的扩频码序列将频谱展宽的扩频信号还原成原始信号。
图1.1 直接序列扩频通信系统的原理框图图1.1是直接序列扩频通信系统的原理框图。
欲传输的数字信号与码片速率很高的扩频码进行调制，其输出为频谱带宽被扩展的信号，这个过程称为扩频。
扩展频谱信号再变换为射频信号发射出去。
在接收端，射频信号经过变频后输出中频信号，通常是N个发射信号和干扰及噪声的混合信号。
它与发端相同的本地扩频码进行扩频解调（解扩），使宽带信号变为窄带信号。
再经信息解调器恢复成原始数字信号。
扩展频谱的特性取决于所采用的扩频码序列的码型和码片速率。
为了获得具有近似噪声的频谱，采用伪噪声（PN）序列作为扩频系统的扩频码。
过程如图1.2所示。
图1.2 扩频和解扩的频谱变化采用码片速率很高的PN码序列进行扩频调制，扩频信号的带宽可达1~100MHz。
通过扩频解扩处理能够提高抗干扰能力。
扩展频谱信号在接收端做相关解扩处理，有用信号被解扩为窄带谱信号；宽带无用信号与本地伪码不相关，因此不能解扩，仍为宽带谱；窄带干扰信号则被本地伪码扩展成为宽带谱。
用一个窄带滤波器排除带外的干扰，这样窄带内的信噪比就大大提高了。
2.详细设计步骤2.1扩频模块的概述扩频模块包括伪随机码生成和相关运算两个部分。
不同的伪随机码表示着不同的扩频方式。
常用的伪随机码有m 序列（最大长度移位寄存器序列）、Gold 码序列等。
在直序扩频序列通信系统中，每一用户都分配到一固定的PN 序列，用户之间的PN 序列都是互为正交的，以使得每一用户不受到其他用户的干扰。
扩频的过程可以简而言之为在发送端用PN 码序列将载有信息的信号扩频到某个较宽的带宽上，然后在信道上进行传输。
解扩过程与扩频过程完全相同，也是将输入解扩模块的信号用伪随机码进行扩频处理。
同时，要求接收端解扩频用的伪随机码与发送端扩频用的伪随机码不仅码字相同，而且相位相同；否则，将会导致期望用户的信号自身相互抵消。
解扩处理将扩频后的信号压缩到信息频带内，有宽带信号恢复为窄带信号；同时，解扩处理的结果也扩展了干扰信号，降低了干扰信号的功率谱密度，使之进入到信息频带内的功率下降，从而使系统获得处理增益，提高了系统的抗干扰能力，图2.1是用户信息被扩展的框图。
图2.1 扩频框图2.2扩频仿真模型的设计图2.2是扩频的仿真模型，图中一个随机序列与PN码序列异或相乘得一个新的序列，使随机序列的频谱被扩展。
图2.2 扩频仿真模型的设计2.3AWGN信道的设计在数字通信系统中，编码器的输出是某一数字序列，而译码器输入同样也是一数字序列，它们在一般情况下是相同的数字序列。
因此，从编码器输出端到译码器输入端的所有转换器及传输媒质可用一个完成数字序列变换的方框加以概括，这个方框就称为编码信道。
AWGN信道，是指信号在信道中传输时加入了高斯白噪声，如图2.3的仿真波形中第一个图形为输入信息，第二个波形为加入高斯白噪声后的波形。
图2.3 AWGN信道设计2.4BPSK的调制解调的设计BPSK是二进制相移键控，在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生BPSK信号。
通常用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的1和0。
理想的BPSK调制可使载波相位瞬时变化180°。
BPSK信号的调制原理图如图2.4所示。
BPSK 信号的解调通常都是采用相干解调，解调器原理图如图5-14所示，在相干解调过程中需要用到与接收到的BPSK 信号同频同相的相干波。
图2.5是BPSK 调制与解调框图。
图2.6 BPSK 信道设计()BPSK e t开关电路 S （t ）cos c t ω180°移相图2.4 BPSK 调制原理图cos c t ω 相乘器 输出 ()BPSK e t 图2.5 BPSK 解调原理图3.扩频码序列3.1码序列的相关性在扩展频谱通信中需要用高码率的窄脉冲序列。
这是指扩频码序列的波形而言。
并未涉及码的结构和如何产生等问题。
那么究竟选用什么样的码序列作为扩频码序列呢? 它应该具备哪些基本性能呢? 现在实际上用得最多的是伪随机码，或称为伪噪声(PN)码。
这类码序列最重要的特性是具有近似于随机信号的性能。
因为噪声具有完全的随机性，也可以说具有近似于噪声的性能。
但是，真正的随机信号和噪声是不能重复再现和产生的。
我们只能产生一种周期性的脉冲信号来近似随机噪声的性能，故称为伪随机码或PN 码。
为什么要选用随机信号或噪声性能的信号来传输信息呢？许多理论研究表明，在信息传输中各种信号之间的差别性能越大越好。
这样任意两个信号不容易混淆，也就是说，相互之间不易发生干扰，不会发生误判。
理想的传输信息的信号形式应是类似噪声的随机信号，因为取任何时间上不同的两段噪声来比较都不会完全相似。
用它们代表两种信号，其差别性就最大。
在数学上是用自相关函数来表示信号与它自身相移以后的相似性的。
随机信号的自相关函数的定义为下列积分：⎰-∞→⎩⎨⎧=≠=-=2/2/00,0)()(1)(lim T T T a dt t f f T τττττψ常数， (3.1) 式中 f(t)为信号的时间函数，τ为时间延迟。
上式的物理概念是f(t)与其相对延迟的τ的()f t τ-来比较:如二者不完全重叠，即0τ≠，则乘积的积分()a ψτ为0；如二者完全重叠，即0τ=；则相乘积分后()a ψτ为一常数。
因此，()a ψτ的大小可用来表征 f(t)与自身延迟后的()f t τ-的相关性，故称为自相关函数。
现在来看看随机噪声的自相关性。
图3.1(a)为任一随机噪声的时间波形及其延迟一段 t 后的波形。
图3.1(b)为其自相关函数。
当t ＝0时，两个波形完全相同、重叠，积分平均为一常数。
如果稍微延迟一 t ，对于完全的随机噪声，相乘以后正负抵消，积分为0。
因而在以t 为横座标的图上()a t ψ应为在原点的一段垂直线。
在其他 t 时，其值为0。
这是一种理想的二值自相关特性。
利用这种特性，就很容易地判断接收到的信号与本地产生的相同信号复制品之间的波形和相位是否完全一致。
相位完全对准时有输出，没有对准时输出为0。
遗憾的是这种理想的情况在现实中是不能实现的。
因为我们不能产生两个完全相同的随机信号。
我们所能做到的是产生一种具有类似自相关特性的周期性信号。
PN 码就是一种具有近似随机噪声这种理想二值自相关特性的码序列。
例如二元码序列1110l00为码长为7位的PN 码。
如果用＋1，－1脉冲分别表示“l”和“0”，则在图3.1 (c)中示出其波形和它相对延迟 τ个时片的波形。