基于IEEE802.11的无线局域网直序扩频系统xxxx

通信系统课程设计实验报告实验名称：基于IEEE802.11的无线局域网直序扩频系统SystemView上的仿真姓名：况玲学号： 20080820105班级： 2008级通信1班指导老师：李运兰目录一、课程设计目的及要求 (3)1、课程设计目的 (3)2、课程设计要求 (3)二、课程设计软件说明 (3)三、基本原理 (3)1扩频通信的基本原理 (3)1.1 扩频通信的基本原理 (3)1.2 直序扩频通信系统简介 (4)1.3 直扩系统的同步原理 (5)1.4. 差分编码译码 (7)2基于IEEE802．11的无线局域网直序扩频系统 (8)2.1 IEEE802.11标准 (8)2.2 WLAN系统简介 (9)四、课程设计思路 (9)五、课程详细设计 (10)1.WLAN系统原理 (10)1.1WLAN系统设计 (10)1.2 调制器和发射机子系统 (12)1.3接收机部分 (14)六、实验结果及分析 (16)七、实验结论 (20)八、调试报告 (21)九、参考文献 (26)一、课程设计目的及要求1、课程设计目的了解Systemview的运行环境及应用领域；通过本课程设计掌握直接序列扩频的扩频原理及方法，掌握扩频信号在时域及频域上的变化。

掌握直接序列扩频的解扩原理即方法，掌握解扩前后信号在时域和频域上的变化。

2、课程设计要求调制器和发射机子系统射频到中频变换子系统解扩子系统信息解调子系统二、课程设计软件说明SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境的用于系统仿真分析的可视化软件工具。

使用它，用户可以用图符（Token）去描述自己的系统，无需与复杂的程序语言打交道，不用写代码即可完成各种系统的设计与仿真。

利用SystemView，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统，它可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。

SystemView的图符资源十分丰富，特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证。

还可进行CDMA通信系统和数字电视业务的分析；用户还可以自己用C语言编写自己的用户自定义库。

三、基本原理1 扩频通信的基本原理1.1 扩频通信的基本原理扩频通信的基本原理如图4.1所示。

信息数据D先通过常规的载波调制变成带宽为B1的信号，然后用扩频序列发生器产生的伪随机PN码序列作扩频调制，形成带宽为B 2(B2》B1)、功率谱密度极低的扩频信号后再发射。

信息数据D也可先经伪随机码扩频。

然后再经载波调制。

众多的通信用户使用各自不同的伪随机码，可以在同一频带内同时传输。

在接收端，须用与发送端相同的伪随机码作扩频解调处理，把宽带信号恢复成窄带信号，并用常规的信号处理方法解调出信息数据D。

显然，当接收端不知道发送端使用的伪随机码时，要进行解扩是非常难甚至是不可能的。

这样就实现了信息数据的保密通信。

当接收端采用对应的伪随机码接收某一扩频信号时，通信信道中其它的扩频信号在该接收瑞的解扩相关处理器中无信号输出，不会对该扩频信号的解扩解调产生干扰。

这样，不同用户的接收端使用不同的伪随机码作解扩处理，就可得到相应的信息数据，实现多用户(或多址)通信。

直接序列扩频，即所谓的直扩(DS)方式。

直接序列扩频(简称直序扩频)系统的基本结构如图4．2所示。

输入的信息数据D，经过载波调制变成了带宽为B1的信号，再出伪随机码调制成带宽为B2的宽带信号后发射。

在接收端，首先通过同步电路捕捉发送来的PN码的准确相位，产个与发送来的伪随机码同相的本地参考伪码，以供解扩使用。

直序扩频方式是扩频应用中最典型、最常用的一种。

1.2 直序扩频通信系统简介1．扩频序列扩展频谱通信系统是对信息数据频谱扩展的—种通信系统。

要对信息数据的频谱进行扩展，其扩频所采用的伪随机码须有极宽是均匀的频谱特性。

这种伪随机码就叫做扩频序列。

扩频通信要求扩频序列具有较好的自相关特性相互相关特性，属伪随机序列即PN序列。

其中最常用的有m序列(即最大长度线性反馈移位寄存器序列)、Gold序列、M序列(结构型非线性移位寄存器序列)等。

2．直序扩频系统直序扩频(Ds)系统是最典型的扩展频谱通信系统。

其组成如图4．2所示，由发射机和接收机两部分组成。

发射机输入信息数据D，被扩频序列扩频后形成高速数字序列。

扩频后的信号通过载波调制器调制列载波信号上。

完成扩频和载波调制后，则形成频谱较宽的扩频信号．经宽带放大后进行发射。

接收机接收到信号后，要根据发送端采用的扩频码和载波调制方式进行解扩和解调处理。

接收端可根据需要，选择先解调后解扩或者先解扩后解调的方式。

有的系统是将解扩和解调同时完成的。

根据发送端采用的调制方式不向，接收端的解调方式也有所不同。

要实现正确的解扩，必须保证接收机的参考扩频序列与发送端采用的扩频序列相同且同相，因此，扩频序列的同步捕捉与跟踪电路是扩频通信系统接收机的重要组成部分。

接收端接收到扩频信号，经前置放大后再经如下电路处理，即扩频序列同步捕捉电路、扩频序列同步跟踪电路、载波同步跟踪(对相关解调的系统，不需要载波同步)及数据解调电路，分别完成扩频序列同步捕捉与跟踪、载波同步、数据解调。

扩频序列的捕捉是指接收机在开始接收发送来的扩频信号时，调整和选择接收机的本地扩频序列相位，使它与发送来的扩频序列相位保持一致。

扩频序列的捕捉过程也就是接收机捕捉发送来的扩频序列相位的过程，又叫扩频序列的初始同步。

对扩频序列的捕捉有多种方法，发射参考信号法,当接收系统必须尽可能简单时, 发射参考信号可以用于起始同步捕获、跟踪或同时用于两者。

发射参考信号法的接收机既不用伪随机码发生器, 也不用其它的本地参考振荡器, 相应的伪随机码参考信号也是发射机产生的, 并同所要的载有信息的信号同时发送。

跳频和直扩两种系统都适合发射参考信号法。

1.3 直扩系统的同步原理1.3.1发射参考信号法当接收系统必须尽可能简单时, 发射参考信号可以用于起始同步捕获、跟f c 1－f c 2踪或同时用于两者。

发射参考信号法的接收机既不用伪随机码发生器, 也不用其它的本地参考振荡器, 相应的伪随机码参考信号也是发射机产生的, 并同所要的载有信息的信号同时发送。

跳频和直扩两种系统都适合发射参考信号法。

图为该系统的原理框图发送端把含有信息的已调信号与不含信息的fc1同伪随机码进行调制后, 合并、 放大, 然后发送出去。

在接收端, 两个频率的信号分别在两个通道中放大, 经过相关运算后, 取出中频, 解调后还原出信息。

设发送的两个信号分别为s1(t)和s2(t), 即s1(t)=c(t) cos ωc1t (5 - 3)和s2(t)=a(t)c(t) cos ωc2t (5 - 4)式中c(t)和a(t)分别为伪随机码和传送的信息。

在接收端, r1(t)和r2(t)分别对应于s1(t)和s2(t )。

不考虑衰减问题, r1(t)和r2(t)相乘后得r(t)=r1(t)r2(t)=a(t)c2(t) cos ωc1t·cos ωc2t=a(t) cos ωc1t·cos ωc2t (5 - 5)经中频滤波后, 为(5 - 6)1.3.2. 载波同步同相正交环法（科斯塔斯环）利用锁相环提取载波的另一种常用方法如图7-3所示。

加于两个相乘器的本地信号分别为压控振荡器的输出信号和它的正交信号，因此，通常称这种环路为同相正交环，有时也被称为科斯塔斯（Costas ）环。

t t a t t a t r c c c 121cos )(21)cos()(21)(ωωω=-='图同相正交环法提取载波设输入的抑制载波双边带信号为，则(7-4)经低通后的输出分别为(7-5)乘法器的输出为(7-6)式中是压控振荡器输出信号与输入已调信号载波之间的相位误差。

当较小时，式（7-6）可以近似地表示为(7-7)式（7-7）中的大小与相位误差成正比，因此，它就相当于一个鉴相器的输出。

用去调整压控振荡器输出信号的相位，最后就可以使稳态相位误差减小到很小的数值。

这样压控振荡器的输出就是所需要提取的载波。

1.4. 差分编码译码差分编码将信息存储在相位得变化中，而不是相位得本身上。

在有些情况下，在解调和检测的过程中使用的同步和载波恢复技术会产生π±的相位模糊。

差分编码中信息由相位的差值来表示，因而克服了相位模湖带来得影响。

但是这也使得误码率增加。

因为，每一个比特的错误会失相邻的比特也出错。

最终实际的误码率Pb(差分解码后)和解调前的误码率Pe 之间的关系是)1(2e e b P P P -=。

如果输入信号是一个二进制单极性序列{}1,0∈a ，则编码序列定义为：(2-11) 其中，i 是比特序列的指数。

解码序列定义为：(2-12)如果输入的数据是双极性或非归零（NRZ ）二进制序列{}1±∈i a ，则编码序列定义为：(2-13)这种编码方式也就是所谓的NRZ-1，相应的解码序列定义为：(2-14)图2-5-A 为差分编码的实现框图。

图2-5-B 为码元序列为101110001011时，NRZ ，NRZ-1以及上文中的差分编码进行比较。

可以看出该差分编码也就是NRZ-1。

第二章中还会介绍针对不同的解调方案的其它的差分编码的方法。

（A ）差分编码实现框图 （B ）码形比较2 基于IEEE802．11的无线局域网直序扩频系统2.1 IEEE802.11标准无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。

它利用射频（RF ）技术，取代旧式的双绞铜线构成局域网络，提供传统有线局域网的所有功能，网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里，也能够随需移动或变化。

使得无线局域网络能利用简单的存取构架让用户透过它，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。

WLAN 是20世纪90年代计算机与无线通信技术相结合的产物，它使用无线信道来接入网络，为通信的移动化，个人化和多媒体应用提供了1-⊕=i i i b a b 1-⊕=i i b b a 1--=i i b a b i i i b b a 1--=潜在的手段，并成为宽带接入的有效手段之一。

2.2 WLAN系统简介该系统是一个用于无线局域网WLAN(Wireless Local Area Network)通信的直序扩顾系统，电路中部分参数参考了IKEK 802．11标准。

为了对实际的发射、接收设备以及信号进行仿真，在对射频的放大器、衰减器、混频器等仿真时，利用了射频／模拟库的图标。

射频／模拟库的放大器、衰减器等图标与算子库或其它基本库小类似的国标相比，在参数设置上突出对射频电路的仿真．增加了如噪声系数或噪声特性、1dB压缩点、干扰特性等参数，更加适用于对真实射频电路的仿真。