扩频通信及matlab仿真
基于matlab的直序扩频通信系统的仿真设计
基于matlab的直序扩频通信系统的仿真摘要根据扩频理论，用MATLAB对直接序列扩频通信系统进行了仿真。
根据香农定理和科捷尔尼科夫潜在抗干扰理论,通过MATLAB的仿真平台对直扩通信系统进行了仿真,建立了扩频通信系统仿真模型,详细讲述了各个模块的设计,接收端同步捕获过程采用数字匹配滤波器的原理。
在给定的仿真条件下，对仿真程序进行了运行测试，得到了预期的仿真结果。
关键词：直接序列扩频；通信；MATLABDirect sequence spread spectrum communication system basedon matlab simulationAbstractIn this paper, based on the spread spectrum theory, I use MATLAB to simulate the direct sequence spread spectrum．According to the shannon theorem and jie's nico's potential interference theory, direct sequence spread spectrum is simulated by the simulation platform which is offered by MATLAB. And it tells the story of the design of various modules in detail. The receiver synchronization capture process adopts the principle of digital matched filter. In a given simulation conditions, I run the test simulation program and get the expectant simulation results.Key Words:direct sequence spread spectrum, communication, MATLAB目录1绪论31.1 扩频通信的概述31.2扩频通信的发展与应用32 直接序列扩频通信52.1理论基础52.2扩频通信系统的指标62.3扩频通信的种类72.4直接序列扩频通信系统72.5 扩频序列122.6 扩频序列的同步捕获162.6.1 扩频序列的伪码同步162.6.2 扩频序列的同步捕获173 直接扩频系统MATLAB仿真263.1 直接扩频MATLAB仿真组成框图263.2 m序列发生器263.3 高斯噪声263.4干扰和解扩判决273.5仿真结果分析273.6实验心得29附录29参考文献32致331 绪论1.1 扩频通信的概述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[1]。
扩频通信的MATLAB实现及性能分析
（1）本设计开发平台为MATLAB中的Simulink。
（2）模型设计应该符合工程实际，模块参数设置必须与原理相符合。
（3）处理结果和分析结论应该一致，而且应符合理论。
（4）独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告书。
应当提交的文件：
（1）课程设计学年论文。
（2）课程设计附件（主要是模型文件和源程序）。
课程设计任务书
学院通信工程专业
课程名称
通信原理课程设计
时间2014～2015来自年第一学期18～19周学生姓名
指导老师
曹敦
题目
扩频通信的MATLAB实现及性能分析
主要内容：
本课程设计的目的主要是仿真CDMA的直接扩频通信系统。用随机码代替信源，与7级m序列双极性相乘扩频后，编码后再进行DPSK调制，送入含噪信道，在接收端对其进行DPSK解调和扩频解码以恢复原信号，比较传输信号、已扩频信号，调制信号，解调信号和解扩频信号的功率谱密度，改变信道误码率大小，测试接收信号与发送信号之间的误码率，分析该种扩频系统的抗噪声性能。
直接扩频系统的MATLAB仿真
扩频通信系统
• 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(F)，其比值称为处理增益Gp。 • 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 WLong
2
(1 P / N )
请老师批评指正！
答辩结束
直接扩频系统的MATLAB仿真
• 解扩后的数据
致谢
• 毕设期间我遇到很多问题，在此，很感谢老师同 学们给予我各方面的帮助，特别要感谢我的指导 老师，王鲁杰老师，王老师的细心和认真的工作 态度是值得我们每个人学习的，从开题到现在， 在王老师的指导下，我懂得了太多东西，相信这 些在我今后的学习生活中都有着非常重要的意义。 • 另外虽然本次设计基本顺利完成，但是其中任然 存在很多问题，还望老师体谅。
• 式中： C --- 信道容量(用传输速率度量) W --- 信号频带宽度 P --- 信号功率 N --- 白噪声功率
扩频通信系统
• 扩频通信的主要特点: 1. 抗干扰性强，误码率低 2. 易于同频使用，提高了无线频谱利用率 3. 抗多径干扰;可以实现码分多址 4. 隐蔽性好，对各种窄带通信系统的干扰很小 5. 扩频通信自身具有加密功能，保密性强，便于开 展各种通信业务 6. 扩频通信安装简便，易于维护，也十分小巧可靠， 便于安装，便于扩展 7. 扩频设备一般采用积木式结构，组网方式灵活， 方便统一规划，分期实施，利于扩容。
论文主要内容
• 论文主要内容可分为以下几点：
1. MATLAB仿真工具
2. 扩频通信系统
3. 直接序列扩频通信系统
4. 直接扩频系统的MATLAB仿真
基于MATLAB的扩频和调频通信系统仿真
实验报告课程名称：现代通信原理实验任课教师：李波实验名称：基于MATLAB的扩频和跳频通信系统仿真研究年级：13级专业：控制工程姓名：李义学号：12013002346日期：2013年10月10日云南大学信息学院一、 实验目的根据通信理论知识熟练的运用MATLAB 进行直序列扩频和跳频扩频的仿真研究。
二、 实验内容1.Matlab/simulink 通信系统仿真。
2.用matlab 实现直序列扩频和跳频扩频。
三、 实验平台硬件平台：笔记本电脑软件平台：windows7操作系统、Matlab R2013a四、扩展频谱通信知识1．理论基础通信技术和通信理论的研究，是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题开展的。
所以，有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。
有效性，是指通信系统传输信息效率的高低。
这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法传输最大数量的信息。
在模拟通信系统中，多路复用技术可提高系统的有效性。
显然，信道复用程度越高，系统传输信息的有效性就越好。
在数字通信系统中，由于传输的是数字信号，因此传输的有效性是用传输速率来衡量的。
可靠性，是指通信系统可靠地传输信息。
由于信息在传输过程中受到干扰，收到的与发出的信息并不完全相同。
可靠性就是用来衡量收到信息与发出信息的符合程度。
因此，可靠性决定于系统抵抗干扰的性能，也就是说，决定于通信系统的抗干扰性。
在模拟通信系统中，传输可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。
在数字通信系统中，传输可靠性是用差错率来衡量的。
扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力，首先在军用通信系统中得到了应用。
近年来，扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速。
扩频通信是扩展频谱通信的简称。
我们知道，频谱是电信号的频域描述。
承载各种信息(如语音、图象、数据等)的信号一般都是以时域来表示的，即表示为一个时间的函数)(t f 。
信号的时域表示式)(t f 可以用傅立叶变换得到其频域表示式)(f F 。
扩频通信系统及MATLAB仿真1
第28卷湖北师范学院学报(自然科学版)Vol 128第3期Journa l of Hube i Nor m al University (Na t ural Science )No 13,2008扩频通信系统及MAT LAB 仿真张大亮1,黎 勇2(1.湖北师范学院计算机科学与技术学院,湖北黄石 435000;2.江铃汽车采购中心,江西南昌 330001)摘要: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,然后根据香农定理和柯捷尔尼可夫潜在抗干扰理论,借助M at Lab 工具箱和Mont e Carl o 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。
关键词:扩频;通信;MAT LAB中图分类号:T N914142 文献标识码:A 文章编号:100922714(2008)03200212060 引言 扩频通信,即扩展频谱通信(Spread S pec trum Co mm unication ),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。
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载波的带宽比调制数据的带宽要宽得多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(DSSS )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。
直接序列扩频通信的MATLAB仿真研究
图 3（f）BPSK 解调波形
图 2 Monte Carlo 仿真模型 在直扩系统中，采用 MATLAB 工具箱中的伪随机序列函数来生成 伪随机码序列。此中的 PN 码是具有多个码位的 0，1 序列，它们是经过 严格挑选的，具有良好的自相关性，但彼此之间却近似是相互正交，与 线性无关，在众多码型中，它们很容易识别出与自己相同的码型，而不 容易与其它码型混淆。利用在发射机中 PN 序列，将窄带的信息序列扩
科技信息
直接序列扩频通信的 MATLAB 仿真研究
海南省海军 4802 工厂遥监控中心 郭世璞
［摘 要］扩频通信是现代通信系统中新的通信方式，它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能，频谱利用率高的特点。直序扩频 通信系统因其抗干扰性好、隐蔽性好、直扩通信速率高、有很强的保密性能等优点被广泛的应用。本文以扩频通信理论为基础，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仿真分析，在给定条件下运行了仿真 程序，得到了预期的结果。 ［关键词］扩频通信 直接扩频 MATLAB Simulink
展为宽带信号送入信道传输，在接收端将接收的宽带信号与发送端同 步的 PN 序列相乘，解扩出窄带的信息序列，而各种干扰信号被与 PN 序 列的相乘处理扩展为宽带形式，最终将干扰信号的能量削弱 W R 倍。在调制器中，信息序列的带宽扩展为 W = BC ，由于传输中普遍存 在干扰，因此在仿真时必须考虑到干扰信号对判决器判决结果的影 响。假设在信号传输过程中受到干扰信号为余弦形式作用，则该信号 电流为 i(t) = Aj cos(2πfjt) ，式中: fj 为发送信号带宽内的干扰频率。 i(t) 与 c(t) 相乘使余弦形式的干扰变为宽带干扰，其能量谱密度为 J0 = Pj/W ，式中: Pj = Aj2/2 为干扰信号的平均能量。 为了更直观地
基于MATLAB的扩频通信系统仿真
《通信技术综合实验》实验报告基于MATLAB 的扩频通信系统仿真摘要：扩展频谱通信具有很强的抗干扰性能，其多址能力、保密、抗多径等功能也倍受人们的关注，被广泛地应用于军事通信和民用通信中。
扩频通信系统利用了扩展频谱技术，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。
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数据。
本文利用MATLAB 对扩频系统中的m 序列的产生、频谱、相关函数，以及整个扩频系统工作原理进行了仿真，为今后扩频通信系统在各个领域的应用和研究提供了依据。
关键词：直扩通信；信噪比；误码率；抗干扰正文：一、实验原理：扩频通信的基本特点是其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。
除此以外，扩频通信还具有如下特征:1是一种数字传输方式；2带宽的展宽是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息进行调制实现的；3在接收端使用相同的扩频函数对扩频信号进行相关解调，还原出被传信息。
Shannon 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（或称信道容量）为C = BL og 2 (1 + N S)b / s（2-1）式中：C――为系统的信道容量（bit/s ）； B――为系统信道带宽（Hz ）；S――为信号的平均功率；N――为噪声功率由式中可以看出。
若白噪声的功率谱密度为n0，噪声功率N=nB ，则信道容量C可表示为：1《通信技术综合实验》实验报告C = BLog 2(1+S)b / s n0 B（2-2）由上式可以看出，B、n0、S确定后，信道容量C就确定了。
由Shannon第二定理知，若信源的信息速率小于或等于信道容量C，通过编码，信源的信息能以任意小的差错概率通过信道传输。
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 ，
直接序列扩频和解扩通信matlab代码
序列扩频和解扩通信是数字通信中的重要技术之一，通过扩频技术可以实现信息的加密传输和抗干扰能力的提高。
Matlab是一种强大的科学计算软件，它提供了丰富的工具和函数，非常适合用来实现序列扩频和解扩通信系统的模拟和仿真。
本文将通过实际的代码示例，介绍如何使用Matlab实现直接序列扩频和解扩通信系统。
一、直接序列扩频通信系统在直接序列扩频通信系统中，发送端的数据序列经过扩频码序列的点对点乘积，实现信号的扩频。
接收端利用相同的扩频码序列对接收到的信号进行点对点乘积，实现信号的解扩。
以下是Matlab代码示例：1. 生成随机的发送数据序列```matlabN = 1000; 数据序列长度data = randi([0,1],1,N); 生成随机的0/1序列```2. 生成随机的扩频码序列```matlabchip_seq = 2 * randi([0,1],1,N) - 1; 生成随机的±1序列作为扩频码```3. 进行数据序列和扩频码序列的点对点乘积```matlabspread_data = data .* chip_seq; 数据序列点对点乘以扩频码序列```4. 绘制发送端的信号波形```matlabt = 0 : 1/N : 1-1/N; 时间序列subplot(3,1,1);plot(t,data);title('原始数据序列');subplot(3,1,2);plot(t,chip_seq);title('扩频码序列');subplot(3,1,3);plot(t,spread_data);title('扩频后的信号波形');```二、直接序列解扩通信系统在直接序列解扩通信系统中，接收端利用与发送端相同的扩频码序列对接收到的信号进行解扩。
以下是Matlab代码示例：1. 接收到的扩频信号经过与扩频码序列的点对点乘积```matlabreceived_data = spread_data .* chip_seq; 接收到的信号点对点乘以扩频码序列```2. 进行积分处理得到解扩后的数据序列```matlabintegrated_data = sum(reshape(received_data,[],10)); 对接收数据进行10倍超采样和积分处理output_data = integrated_data > 0; 得到解扩后的数据序列```3. 绘制接收端的信号波形和解扩后的数据序列```matlabsubplot(2,1,1);plot(t,received_data);title('接收到的信号波形');subplot(2,1,2);stem(output_data);title('解扩后的数据序列');```通过以上代码示例，我们实现了直接序列扩频和解扩通信系统的Matlab仿真。
基于某MATLAB地扩频通信m序列地仿真
********************实践教学********************某某理工大学计算机与通信学院2010年秋季学期移动通信课程设计题目：基于MATLAB的扩频通信m伪随机序列产生专业班级：通信工程07级〔1〕班姓名：周超学号： 07250115指导教师：贾科军成绩：目录摘要2前言3第一章根本原理41．1扩频调制41．2直接序列扩频〔DS〕原理71．3伪随机〔PN〕序列8第二章 m序列发生器的系统分析112．1 m序列的产生112．2 m序列的反应系数142．3 m序列发生器结构152．4 m序列的根本性质162．5 m序列的相关性16第三章详细设计183．1 十阶m序列的设计框图183．2工作流程图19第四章仿真测试与结论214．1 十阶m序列的仿真结果与分析214．2该设计的序列相关性仿真结果与分析26参考文献27总结28摘要所谓扩频通信，是扩展频谱通信技术的简称。
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，扩频通信系统的出现，被誉为是通信技术的一次重大突破。
伪随机序列是具有某种随机特性确实定的序列。
它们是由移位存放器产生确定序列，然而它们却具有某种随机序列的随机持性。
因为同样具有随机特性，无法从一个已经产生的序列的特性中判断是真随机序列，只能根据序列的产生方法来判断。
本设计运用MATLAB实现产生扩频通信中的m序列，并分析了相关性能。
关键词：扩频通信；随机序列；m序列前言随着社会，经济的开展，移动通信得到了越来越广泛的应用，在我国，移动通信开展的起步晚，但开展极其迅速。
移动通信的开展日新月异，从1978年第一代模拟蜂窝网系统的诞生至今，不过10多年，第二代全数字蜂窝网系统就已问世，第三代的个人通信系统的方案和实验均已开始。
在这种情况下，相应的扩频编码技术也随之诞生了。
扩展频谱通信〔SS，Spread Spectrum〕简称为扩频通信。
扩频通信的定义可简单的表述如下：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，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必需的带宽，在收端采用一样的扩频码进展相关解扩以恢复所传信息数据。
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，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<<Ta)。
将信息码与伪随机码进行相乘或模二加，产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，这时信息带宽已经被展宽(如图2b)，然后用扩频序列去调制载波，则信号频谱被搬移到射频上(如图2c )。
在接收端，接收到的信号经混频后，用与发射同步的伪随机码对中频信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息的频带，然后再进行解调，恢复出所传送的信息a(t)。
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。
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。
基于MATLAB的扩频通信仿真
基于MATLAB的扩频通信仿真11.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”。
通信原理MATLAB仿真教程第十章 扩频通信系统
图 10-3 相干检测原理图
18
图 10-4 相干参考信号产生原理图 本地参考信号是由锁相环路产生的，如 10-4 所示。用一个振荡器，其 频率与输入信号频率相近， 把它的相位与输入信号相位作比较(可以用鉴相 器实现)，获得的误差电压称为误差信号，此误差信号经滤波平滑后，再作 用于振荡器，以不断纠正它的相位与输入信号的误差，于是这个受输入电 压控制的振荡器的输出振荡的相位，就逐渐逼近于输入信号的相位，达到 同频、同相的结果，它们之间近似的程度取决于跟踪误差。
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c
(t nTc )
(10-4)
式中， n 为伪随机码码元， c 取值 1 或 1 ； c (t ) 为门函数， g 定义与式(10-3) 类似。 扩频过程实质上是信息流 a t 与伪随机序列 c t 的模二加或相乘的过 程，伪随机码速率 Rc 比信息速率 Rd 大的多，一般 Rc / Rd 的比值为整数且 远大于 1 ，所以 扩展后 的序列 的速率 仍为伪 随机码 速率 Rc ，扩展的 序列
(10-8)
14
式中信号为 s (t ) ，信道噪声为 n(t ) ，干扰信号为 J (t ) ，其它网的扩频信 o 号为 s (t ) 。 J 对于信号分量为 s (t ) o
s ( t ) a ( t ) c( t ) c( t ) cos I t o
(10-9)
其中 I 为中频频率，若 本地产生的伪 随机序列 c(t ) 与发端产生的伪随机 序列 c (t ) 同步，有 c (t ) c(t ) ，则 c (t ) c(t ) 1 ，这样信号分量 s (t ) 为 o
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
添加标题
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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
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08211107班 12号李帅学号0821019614号瞿欢学号082101981.实验目的：学习扩频通信系统技术理论基础及直接序列DS扩频系统基本原理，并设计出直扩通信系统模型。
此基带通信系统具体包括信源模块、、数据调制模块、扩频码产生模块、扩频模块、信道模块、解扩模块、解调模块，并在AWGN 信道下对系统进行性能仿真研究。
2.实验要求：输出结果：1、调通链路，能够按照要求实现各项基本功能。
2、给出误码率曲线并进行分析。
课设报告：1、目的与意义。
2、直接序列扩频通信系统基本原理。
3、详细介绍仿真平台结构；研究过程中遇到的问题以及解决方法。
4、给出分析结果、有待解决的问题以及自己的心得体会。
5、参考资料。
给出要求的DSSS（Direct Sequence Spread System）配置:%++++++++++++仿真参数++++++++++++++%调制方式：QPSK符号速率：256ksps符号数：100%++++++++++扩频码初值设定+++++++++++%用户数：1扩频序列：m序列/Gold序列/正交Gold序列选其一或做成可配序列阶数：3第一个线性移位寄存器的系数：[1 3]；第二个线性移位寄存器的系数：[2 3]；第一个线性移位寄存器的初始化：[1 1 1]第二个线性移位寄存器的初始化：[1 1 1]%++++++++++++++++++++++++++++++++++%信道：加性高斯白噪声（AWGN）另外本题是设计型题目，最好能自己设计一个可支持多种配置的基带通信系统：平台的一些关键参数应该能够可供配置（比如配置不同的扩频序列），并对比分析其对系统性能的影响。
3.实验原理：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。
MATLAB仿真在“扩频通信”课程教学改革中的应用研究共5页word资料
MATLAB仿真在“扩频通信”课程教学改革中的应用研究MATLAB是以C语言为基础而发展起来的软件，其主要特点是数学计算能力非常强，而且可以通过命令函数进行图形化，是在工程计算及数值分析领域中被广泛应用的新型高级语言。
MATLAB由Simulink仿真环境以及COMMEND WINDOW主开发环境、工具箱等内容组成，具有符号计算和数值计算两个计算类型。
该软件的突出特点是具有强大的图形仿真功能，而且实现起来非常容易。
[1]学生可以在设计控制系统、计算机辅助分析中使用MATLAB语言。
通信工程专业的学生在大二时开始学习MATLAB语言，可以先从简单的数值运算开始，然后逐渐学习如何设计函数、如何分析、如何建模，为以后学习通信工程专业中的理论打下坚实基础。
由于MATLAB具有强大的图形仿真处理能力，使得通信工程专业的课程具有可视化的特点。
[2]在教学中，使用MATLAB可以提高教学质量，通过可视化的图形仿真可以使教程中的公式和理论更容易理解。
[3]通过学习MATLAB，学生能够用它仿真绘制出各种图形，有助于较好地理解核心概念和基本原理，增强学生设计系统和动手分析的能力。
一、传统扩频通信硬件实验教学现状对于以往的扩频通信实验课，主要是通过硬件试验箱来演示及操作扩频中的理论实现部分，其在教学中的弊端较多，主要体现在两个方面：第一，由于通信发展速度较快，因此教学使用的设备没能及时更新，大多数已经购买的设备明显落后教学发展的速度，导致实验效果不理想，实验设备利用率低，造成理论课及实验课的教学质量不理想，同时学生失去了对本门课程的学习兴趣。
第二，就目前来说，很多高校扩频通信实验课所用的实验箱主要是按照实验指导书，通过链接指定的数据线进行实验，其结果可以通过示波器看到，学生无需思考是如何实现的，同时学生也不明白为什么会出现该结果，导致学生对该门课程基础知识的理解不够，同时也无法达到学校开设该实验课的目的。
二、仿真软件技术在教学中的应用研究1.国外应用情况在国外，由于早期很多高校及研究机构已经意识到仿真软件的优越性以及硬件实验的不足，因此提出了使用仿真软件的想法，同时应用时间比较早，范围也比较广。
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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扩频通信技术等等多址通行：1）信道分割原理：信道复用是在两点之间的信道中同时传送互不干扰的多个相互独立的用户信号，而多址通信则是在多点之间实现互不干扰的多方通信。
信道分割原理的数学基础是信号的正交分割原理，即先赋予各个信号不同的特征，然后根据每个信号特征之间的差别来区分信号，从而实现互不干扰的通信。
2）多址通信主要包括：频分多址（FDMA）时分多址（TDMA）码分多址（CDMA）空分多址（SDMA）3）利用多址通信可以很好的节约频谱资源，有效的利用信道的带宽。
扩频通信原理：1）虽然多址通信可以很好的节约频谱资源，有效的利用信道的带宽。
但是在实际的传输过程当中，信道的干扰是非常严重的。
因此我们引进了扩频通信技术来改善信号在传输过程中的干扰以及保密问题。
2）扩频通信指的就是扩展频谱通信技术。
它是一种非常重要的抗干扰通信技术，目前已被广泛应用在军事与民用通信系统中。
它与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息传输时代的三大高新技术通信方式。
3）扩展频谱通信系统是指待传输带基带信号用某个特定的扩频函数(与基带信号无关)扩展频谱后成为宽频带信号，然后再进行传输的一种系统。
待传输的基带信号就是信源发出的数字信号。
特定的扩频函数通常选用各种伪随机序列(扩频码)，其码元传输速率远大于基带信号速率，因而和基带信号相乘后扩展了基带信号的带宽。
它的基本特点是其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。
4）扩频通信的理论依据是香农公式：C=B log2(1+S/N)式中，C为信道容量，B为信道带宽，S/N为信道输出信噪比(从发射机发出的信号噪声功率比)。
根据此定理，当信道容量C一定时，信号带宽B和信噪比S/N 是可以互换的，即增加信号带宽可以降低对信噪比的要求，当带宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低，有用信号功率接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。
扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。
5) 在实际应用中，扩频通信的基本工作方式有四种：1.直接序列扩频(Direct Sequence Spreads Spectrum)工作方式，简称(DS)方式。
2.跳变频率(Frequency Hopping)工作方式，简称(FH)方式3.跳变时间(Time Hopping)工作方式，简称(TH)方式。
4.宽带线性调频(Chirp Modulation) 工作方式，简称(Chirp)方式。
上述四种工作方式是最基本的工作方式，最常用的是直扩方式和调频方式两种。
但在实际通信系统中，仅仅采用单一工作方式不能达到所希望的性能是，往往采用两种或两种以上的工作方式的混合形式。
6)本文主要讲述直接序列扩频通信的工作方式。
7）扩频通信常用的伪随机码：常用的伪随机码主要有m序列、GOLD序列、W ALSH码和OVSF码，其中最常见的是m序列。
GOLD码是m序列的复合码，是由2个码长相等，码时钟速率相同的序列优选对模2加构成，每改变2个序列相对位移就可得到一个新的GOLD序列。
GOLD序列具有良好的自、互相关特性，且地址数远远大于m序列地址数，结构简单，易于实现，在工程上得到较为广泛的应用。
WALSH函数是一种非正弦的完备正交函数系，具有理想的互相关特性，两两之间的互相关函数为0，亦即它们是正交的，因而在码分多址通信中，W ALSH函数可以作为地址码使用，在IS-95中，正向传输信道就使用了64阶W ALSH函数。
OVSF码是一种正交可变扩频因子码，保证在不同时隙上的不同扩频因子的扩频码正交，而在每个时隙上可使用的码的数目不固定，与每个物理信道的数据速率和扩频因子有关，OVSF码在TD-SCDMA系统中得到了广泛使用。
8）扩频通信的技术优点：扩频通信之所以得到重视和发展，并成为近代通信主要研究和发展的方向，是因为它具有其它通信系统不能与之相比的独特性能。
1) 抗同频干扰性能好。
接收机采用相关运算只接收PN码相同的扩频信号，对所有载波频率相同的信号或干扰具有很强的抑制能力。
2) 良好的抗衰落性能。
一般信道中的衰落是有频率选择性的，不会对宽频带的扩频信号接收产生太大的影响。
3) 抗多径干扰能力强。
由于扩频系统中采用的PN码具有很好的自相关性，互相关性很弱，不同的路径传输来的信号能容易地被分离开，并在时间和相位上重新对齐，形成几路信号功率的叠加，从而改善了接收系统的性能，增加了系统的可靠性。
直接序列扩频通信：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。
典型的直接序列扩频系统框图如图1-2图1-2 典型的直扩系统频谱图：如图1-3图1-3基于matlab的直接序列扩频仿真；信息码的频率设为50kHz，采样频率设为40MHz。
假设信源信息码的总长度为20，则每个信息码内含40MHz/50kHz＝800个采样点。
通过sign函数，把20个(0，1)区间内的随机数变成20个只用“1”与“－1”表示的信息码，而后再通过一个循环，对每一个信息码采样800次，共生成16000个采样点，每个点之间的间隔为0.025μs。
伪随机码频率设为5MHz，信息码频率为50kHz，所以每个信息码内包含5MHz/50kHz＝100个伪码。
通过调用一个产生m序列的子函数mgen.m，与一个长度为20×100的循环，就得到了伪随机序列PN码。
sign(x)：符号函数 (Signum function)。
当x<0时，sign(x)=-1；当x=0时，sign(x)=0;当x>0时，sign(x)=1。
程序如下：>> code_length=20; %信息码元个数>> N=1:code_length;>> rand('seed',0);>> x=sign(rand(1,code_length)-0.5); %信息码>> for i=1:20s((1+(i-1)*800):i*800)=x(i); %每个信息码元内含fs/f=800个采样点end>> %产生伪随机码>> 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=1:2000w_code((1+(i-1)*8):i*8)=x_code(i); %每个伪码码元内含8个采样点end>> %扩频>> k_code=s.*w_code; %k_code为扩频码>> %调制>> fs=20e6;>> f0=30e6;>> for i=1:2000AI=2;dt=fs/f0;n=0:dt/7:dt; %一个载波周期内采样八个点cI=AI*cos(2*pi*f0*n/fs);signal((1+(i-1)*8):i*8)=k_code((1+(i-1)*8):i*8).*cI;end>> %解调>> AI=1;>> dt=fs/f0;>> n=0:dt/7:dt; %一个载波周期内采样八个点>> cI=AI*cos(2*pi*f0*n/fs);>> for i=1:2000signal_h((1+(i-1)*8):i*8)=signal((1+(i-1)*8):i*8).*cI;end>> %解扩>>jk_code=signal_h.*w_code;>> %低通滤波>> wn=5/10000000; %截止频率wn=fn/(fs/2),这里的fn为信息码(扩频码)的带宽5M>> b=fir1(16,wn);>> H=freqz(b,1,16000);>> signal_d=filter(b,1, jk_code);------------------------------------------------------------------------------------------------------- %mgen.mfunction[out]=mgen(g,state,N)gen=dec2bin(g)-48;M=length(gen);curState=dec2bin(state,M-1)-48;for k=1:Nout(k)=curState(M-1);a=rem(sum(gen(2:end).*curState),2);curState=[a curState(1:M-2)];end-------------------------------------------------------------------------------------------------------仿真结果如图1-4、1-5、1-6图1-4 PN码的仿真波形图 1-5扩频码的仿真波形：图1-5图1-6输入与输出的对比图1-6结束语：扩频通信以其较强的抗干扰、抗衰落、抗多径性能而成为第三代通信的核心技术，本文阐述了直接序列扩频通信的理论基础和实现方法，并利用MATLAB建立了直扩通信系统的仿真模型。