直接序列扩频系统的Simulink仿真
基于Simulink的直接序列扩频通信系统仿真设计
基于Simulink的直接序列扩频通信系统仿真设计马小青【摘要】The visual simulation tool Simulink provided by Matlab is used to build a simulation model of direct sequence spread spectrum communication system. The simulation design of transmitter module and receiver module of direct sequence spread spectrum communication system was carried out with Simulink. The relationship among BER,SNR and spreading gain of DSSS system was researched by means of every waveform and spectrum transformation diagram in the transmission process. The simulation model was tested under the given simulation conditions. The results show that the system has high SNR,good perfor-mance and constant bit error rate;and the signal-to-noise ratio at the output end can be improved if the spread gain of the direct sequence spread spectrum communication systems is increased.%以Matlab提供的可视化仿真工具Simulink搭建直接序列扩频通系统仿真模型,利用Simulink对直接序列扩频通系统的发射机模块和接收机模块进行仿真设计,通过传输过程中各个波形和频谱变换图,研究直扩系统误码率、信噪比和扩频增益的关系。
基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真
基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真
倪琳娜;赵振岩;于海锋
【期刊名称】《航天器工程》
【年(卷),期】2010(019)002
【摘要】卫星通信系统测试扩频信号源需具备自检功能.文章利用MATLAB的可视化工具箱Simulink建立了直扩通信系统的仿真模型,为扩频信号源自检程序设计提供参考.采用滑动相关捕获算法、单△值非相干延迟锁定伪码跟踪环,实现了伪码同步.仿真结果表明,该系统可无误码地恢复发端原始信息.
【总页数】7页(P74-80)
【作者】倪琳娜;赵振岩;于海锋
【作者单位】北京空间飞行器总体设计部,北京,100094;北京空间飞行器总体设计部,北京,100094;北京空间飞行器总体设计部,北京,100094
【正文语种】中文
【中图分类】TN914.42
【相关文献】
1.基于Simulink的直接序列扩频通信系统仿真设计 [J], 马小青
2.基于Simulink的直接序列扩频通信系统抗干扰的仿真实现 [J], 王玲
3.基于MATLAB的直接序列扩频通信系统性能仿真分析 [J], 史玥
4.基于LabVIEW-USRP的直接序列扩频通信系统仿真实验 [J], 李毅;杨栋;李晓辉
5.基于Simulink的直接序列扩频通信系统仿真研究 [J], 王家明;於维程;何勇;王炜;孙晨
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直接序列扩频通信系统的仿真教学文案
直接序列扩频通信系
统的仿真
成绩评定表
学生姓名班级学号
专业电子信息工程课程设计题目直接序列扩频通信
系统的仿真
评
语
组长签字:
成绩
日期
年月日
课程设计任务书
学院信息科学与工程专业电子信息工程
学生姓名班级学号
课程设计题目直接序列扩频通信系统的仿真
实践教学要求与任务:
利用MATLAB/Simulink进行编程和仿真,仿真的内容可以是关于信源、信源编码、模拟调制、数字调制、多元调制、差错控制、多址技
术、信道仿真及具体通信电路的仿真实现。
也可以用MATLAB编程对通信的某一具体环节进行仿真。
工作计划与进度安排:
2013年 3月4 日选题目查阅资料
2013年 3月5 日编写软件源程序或建立仿真模块图
2013年 3月6 日调试程序或仿真模型
2013年 3月7 日性能分析及验收
2013年 3月10 日撰写课程设计报告、答辩
指导教师:
年月日专业负责人:
年月日
学院教学副院长:
年月日。
基于simulink的直接序列扩频系统仿真
直接序列扩频系统仿真一、扩频系统结构及仿真原理:直接序列扩频的发射机系统结构如图(1)所示。
设数据序列{an}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。
码片速率通常是数据速率的整数倍,且。
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,有由于PN码速率远远高于数据传输速率,所以调制输出信号s(t)的频带宽度将远远大于数据波形的带宽。
设数据传输率为Ra=100bps,扩频码片速率为Rc=2000chip/s,Rc/Ra=20,采用m序列作为扩频序列,以BPSK为调制方式。
二、Simulink仿真模型:“Bernoulli Binary Generator”产生数据流,其采样时间设置为0.01秒,这样输出的数据速率为100bps。
“PN Sequence Generator”产生伪随机扩频序列,其采样时间设置为0.0005秒,这样输出的码片速率为2000chip/s。
为了使得扩频模块(乘法器)上的数据采样速率相同,需要对数据流进行升速率处理。
“Unipolar to Bipolar Converter”完成数据和扩频序列的双极性变换。
乘法器输出即为扩频输出,其码速率等于采样速率,即每个采样点代表一个码片。
扩频输出信号以BPSK方式进行调制。
三、仿真结果:由图(1)可见数据信号的带宽约100Hz,其功率峰值约为20dB,而扩频输出信号带宽展宽了20倍,为2KHz,而其功率峰值下降到约7dB处。
Simulink直接序列扩频系统
Simulink直接序列扩频系统1、直接序列扩频的基本原理直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式,简称直扩方式(DS方式)。
就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱,而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩,把展开的扩频信号还原成原来的信号。
直接序列扩频方式是直接用伪噪声序列对载波进行调制,要传送的数据信息需要经过信道编码后,与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。
图1示出了直接序列扩频系统的原理方框图。
,图1 直接序列扩频系统的原理方框图(1)抗干扰性强【抗干扰是扩频通信主要特性之一,比如信号扩频宽度为100倍,窄带干扰基本上不起作用,而宽带干扰的强度降低了100倍,如要保持原干扰强度,则需加大100倍总功率,这实质上是难以实现的。
因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到,所以即使以同类型信号进行干扰,在不知道信号的扩频码的情况下,由于不同扩频编码之间的不同的相关性,干扰也不起作用。
正因为扩频技术抗干扰性强,美国军方在海湾战争等处广泛采用扩频技术的无线网桥来连接分布在不同区域的计算机网络。
(2)隐蔽性好因为信号在很宽的频带上被扩展,单位带宽上的功率很小,即信号功率谱密度很低,信号淹没在白噪声之中,别人难以发现信号的存在,加之不知扩频编码,很难摄取有用信号,而极低的功率谱密度,也很少对于其他电讯设备构成干扰。
(3)易于实现码分多址(CDMA) 直扩通信占用宽带频谱资源通信,改善了抗干扰能力,是否浪费了频段呢其实正相反,扩频通信提高了频带的利用率。
正是由于直扩通信要用扩频编码进行扩频调制发送,而信号接收需要用相同的扩频编码作相关解扩才能得到,这就给频率复用和多址通信提供了基础。
充分利用不同码型的扩频编码之间的相关特性,分配给不同用户不同的扩频编码,就可以区别不同的用户的信号,众多用户,只要配对使用自己的扩频编码,就可以互不干扰地同时使用同一频率通信,从而实现了频率复用,使拥挤的频谱得到充分利用。
直扩系统仿真
一.直扩系统直接序列扩频,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为原始的基带信号。
典型的直接序列扩频系统框图:图1(a) 发送端图1(b) 接收端二.直扩系统发送端仿真图2 发送端的整体仿真模块扩频码频谱图基带信息数据频谱图扩频调制后频谱图射频调制后频谱图信道中信号频谱图三.直扩系统接收端仿真图3 接收端仿真模块本地伪码调制信号频谱图相关解扩信号后频谱图四.总结1.在刚开始使用simulink准备按照书本上的例子寻找元件连接电路时,发现元件库中还没有某些元件,需要用S函数生成元件。
通过查找资料发现S函数生成的语法规则比较麻烦,就使用普通元件连接合成负逻辑映射模块Shaping,信源模块是用Random Interger Generator和脉冲相乘生成。
2.连接好发送端电路进行仿真时,发现示波器模块显示的图形不正常,频谱分析模块无法显示频谱图。
网上寻找发现是由于示波器采样点数限制使高频正弦波绘制出的图形成了三角波或直线,频谱分析模块也是因为零阶保持器采样点不够和频率区间选择不正确造成的。
3.按照书本的例子实现发送端仿真电路,仿真波形如下:扩频前后波形图调制过程波形图加噪及加干扰前后波形4.对接收端仿真时对例子中的部分内容按照发送端方法修改,对Costas环模块连接电路时,对书本上环路滤波器部分不理解,直接使用simulink的滤波器模块。
连接好电路仿真发现无法解调输出,通过分析接收端混频滤波后的频谱图发现,混频输出的峰值的确切值为254KHz,修改设置VCO的静态频率为254KHz后,解调输出波形更好,但仍无法完成解调。
通过分析Costas环低通滤波器的前后频谱图发现低通滤波器的输入频率没用集中在基频附近,估计应该是VCO输出的频率不够精确或者是环路滤波器部分出问题。
基于Simulink的直接序列扩展频谱通信系统仿真研究
基于Simulink的直接序列扩展频谱通信系统仿真研究作者:熊瀛张华来源:《现代电子技术》2008年第05期摘要:阐述了扩展频谱通信技术的理论基础和扩展频谱通信系统的构成及工作原理,简要介绍了Matlab-Simulink工具箱的特点及功能,利用该工具箱及以该工具箱为基础的其他工具箱建立直接序列扩展频谱通信系统(DSSS)的仿真模型。
在给定仿真条件下运行仿真程序,得到了预期的效果,证明了模型的正确性。
关键词:扩展频谱;通信系统;Simulink工具箱;仿真模型中图分类号:TN914-42 文献标识码:A文章编号:1004373X(2008)0506303Simulation of the Direct Spread Spectrum Communication System Based on SimulinkXIONG Ying,ZHANG Hua(Jiuquan Satellite Launch Center of China,Jiuquan,732750,China)Abstract:In this paper,the theory of spread spectrum communication technology is presented,the structure and the operating principle of spread spectrum communication system are discussed.Characteristic and function of Simulink toolbox provided by Matlab.The simulation model of the direct spread spectrum communication system is built by using this toolbox and the other tool boxes based on it.On the conditions showed in this paper,the simulation model works normally and the anticipant result is gained,which indicates that model is correct.Keywords:spread spectrum;communication system;Simulink toolbox;simulation model随着通信技术的迅猛发展,扩展频谱通信技术的优点已经越来越明显并被接受,并在各个领域得到了广泛的应用。
基于Simulink的直接序列扩频通信系统抗干扰的仿真实现
基于Simulink的直接序列扩频通信系统抗干扰的仿真实现王玲【摘要】主要研究了直接序列扩频通信系统( DSSS)的抗干扰能力。
利用Simulink对直接序列扩频通系统的发射机模块和接收机模块进行仿真设计,在高斯信道中加入不同中心频率、幅度的窄带干扰。
通过传输过程中各个波形和频谱变换图,研究直扩系统误码率、信噪比和扩频增益的关系。
当窄带干扰强度超过系统抗干扰容限时,使用自适应滤波器中的LMS(最小均方差)和RLS(最小递推二乘)滤波器来抑制窄带干扰。
仿真结果表明:自适应滤波具有良好放任窄带干扰抑制效果,但RLS算法复杂仿真时间长,LMS收敛速度较慢。
%The visual simulation tool Simulink provided by Matlab is used to build transmitter module and receiver module of DSSS communication system and the narrow-band interference in different carrier fre-quency and amplitude is added to the AWNG channel. The relationship among BER,SNR and spreading gain of DSSS system is researched by means of every waveform and spectrum transformation diagram in the transmission process. When theNarrow -Band Interference overstep the tolerance of the DSSS sys-tem,we can use the adaptive filter such as LMS ( Least Mean Square ) filter and RLS( Recursive Least Square) filter to improve suppressing Narrow-Band Interference. The simulation confirmed that the adap-tive filter has a good effect onNarrow-Band Interference suppression. The RLS filter’ s algorithm is com-plex so its simulation time is long. The LMS filter’ sconvergence speed is slow.【期刊名称】《中国传媒大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】7页(P21-27)【关键词】直接序列扩频;Simulink;窄带干扰;自适应滤波【作者】王玲【作者单位】中国传媒大学理工学部信息工程学院,北京100024【正文语种】中文【中图分类】TN911.4在众多的通信技术中,扩频通信技术由于具有独特的抗干扰能力以及很宽的使用频带而在军事通信领域中备受青睐。
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。
移动通信课程设计报告
直接序列扩频通信系统Simulink的仿真设计摘要:本次设计的是直接序列扩频通信系统,主要利用了Matlab/Simulink对直接序列扩频系统进行仿真,并详细的分析了仿真结果。
首先介绍直接序列扩频的系统原理,然后基于Simulink的发射机和接收机仿真,设计误码率分析模块部分,再对前后扩频解扩频谱波形比较及收发误码率进行分析,最后对设计完成的系统加入干扰源,完成对系统抗干扰性能的分析。
关键词:直接序列扩频;扩频通信;Matlab/Simulink目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 课程设计的总体介绍 (1)1.3 课程设计的基本任务和要求 (1)1.4 Simulink的简介 (2)第二章直接序列扩频原理 (3)2.1 扩频通信的定义及原理 (3)2.2 直接序列扩频定义及原理 (3)2.3 PN序列生成与作用 (4)第三章基于Simulink的发射机仿真设计 (6)3.1 直接序列扩频通信系统发射机的设计 (6)3.2 基于Simulink的发射机的仿真 (6)3.3 基于Simulink的接收机仿真设计 (10)第四章直接序列扩频通信系统的抗干扰性能分析 (12)第五章结束语 (18)参考文献 (18)第一章绪论1.1 课题背景及意义扩展频谱通信是现代通信系统中的一种新兴的通信方式,其较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能以及频谱利用率高、多址通信等诸多优点为人们所认识,并被广泛的应用于军事通信和民用通信的各个领域,从而推动了通信事业的迅速发展。
扩频通信,即(Spread Spectrum Communication)扩展频谱通信,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。
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。
直接序列扩频系统的SIMULINK仿真—通信工程课程设计
直接序列扩频系统的SIMULINK仿真—通信工程课程设计移动通信课程设计报告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学生姓名学号年级指导教师职称讲师二〇一四年一月三日直接序列扩频系统的SIMULINK仿真摘要:本文介绍了直接序列扩频通信技术,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。
同时为了方便理解也对其原理进行了相关的说明,做到每个环节每个步骤都透彻明了。
本文也做了基于Simulink的发射机的仿真, Simulink的接收机的仿真,也介绍了在加入干扰后扩频通信仿真。
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,同时也会了解到直接序列扩频系统的各种应用其中最重要的是可以用来抗干扰,从而提高通信性能。
关键字: 扩频通信;SIMULINK;直接序列扩频目录第1章绪论 (1)1.1 扩频通信的应用及仿真的意义 (1)1.2 扩频通信的背景 (1)1.4 扩频通信主要特点 .................................. 2 第2章MATLAB/SIMULINK简介 . (4)2.1 Matlab的简介 (4)2.2 Simulink的简介 .................................... 4 第3章直接序列扩频的原理 .. (7)3.1 扩频通信的定义 (7)3.2 扩频通信的分类 (7)3.3 直接序列扩频的定义与原理 (7)3.4 直接序列扩频通信技术特点: ....................... 10 第4章基于Simulink的发射机的仿真设计 (13)4.1 直接序列扩频通信系统发射机的设计 (13)4.2 直接序列扩频通信系统接收机的设计 ................. 14 第5章仿真的系统与结果 (17)5.1 基于Simulink的发射机的仿真 (17)5.2 基于Simulink的接收机的仿真 (19)5.3 直接序列扩频通信系统的抗干扰性能分析 (23)第6章结束语 (27)I参考文献 (29)II成都学院(成都大学)课程设计报告第1章绪论1.1 扩频通信的应用及仿真的意义目前,我国电网中应用的通信方式主要有明线、电力线载波、电缆和新兴起的一点多址微波等。
基于SIMULINK直接扩频序列通信系统的设计综述
石家庄铁道大学四方学院毕业设计基于Simulink直接序列扩频通信系统设计Direct Sequence Spread Spectrum Communication Systems Design Based onSimulink摘要直接序列扩频通信系统(DSSS)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。
本文设计了一种基于Simulink的直接序列扩频通信系统。
首先对直接序列扩频通信系统从应用背景、特点、意义和发展几个方面进行了研究,然后从直接序列扩频通信系统的基本理论、基本原理、性能和扩频通信系统的同步原理等方面阐述了直接序列扩频通信系统,并对直接扩频通信系统进行了仿真研究和理论分析,达到了预期的效果。
本文从理论上分析了直接序列扩频通信系统的抗干扰性能。
本系统包括信号生成部分、发送部分、接收部分、调制和解调、加扩与解扩五个部分。
并以BPSK系统为例,给出了误码率理论分析结果,达到了预期的效果。
本文研究的直接序列扩频通信系统,为以后的频谱通信系统打下了基础。
关键词:直接序列扩频通信系统MATLAB仿真Simulink模块仿真AbstractDirect sequence spread spectrum communication system (DSSS) because of its strong anti-interference, easy to conceal and easy to realize code division multiple access (CDMA), fight multipath interference, straight expansion communication rate higher numerous advantages, is widely used in many fields.This paper introduces a design of Simulink based on the direct sequence spread spectrum communication system. First to direct sequence spread spectrum communication system from application background, features, significance and the development of a research, and then from the direct sequence spread spectrum communication system, the basic theory of basic principle, performance and spread spectrum communication system of synchronous principle, this paper describes direct sequence spread spectrum communication system, and the directly spread spectrum communication system simulation and theory analysis, achieve the expected effect. The paper theoretically analyzes the direct sequence spread spectrum communication system of anti-jamming performance.This system includes signal generation part, sending part, receiving part, modulation and demodulation, add expansion and solution expansion of five parts. And with BPSK system as an example, the theoretical analysis results are ber, achieve the expected effect. This paper studies the direct sequence spread spectrum communication system, for the following spectrum communication system laid a foundation.Keywords: Direct sequence spread spectrum communication system Simulink MATLAB Simulation目录第1章绪论 (1)1.1直接扩频通信系统的应用背景 (1)1.2直接扩频通信系统的意义 (1)1.3直接扩频通信系统的特点 (1)1.4直接扩频通信系统的发展 (3)第2章直接扩频通信系统技术 (4)2.1直接序列扩频基本理论 (4)2.1.1扩频通信的理论基础 (4)2.1.2扩频增益和抗干扰容限 (5)2.2直接序列扩频的基本原理 (6)2.3 直接序列扩频的基本原理 (9)2.3.1直扩系统的抗干扰性 (9)2.3.2直扩系统的抗截获性 (10)2.3.3直扩码分多址通信系统 (11)2.3.4直扩系统的抗多径干扰性能 (11)2.3.5直扩测距定时系统 (12)2.3.6扩频序列通信系统的同步原理 (12)第3章基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真 (14)3.1直接序列扩频通信系统功能模块的连接及设置 (14)3.1.1功能模块的连接 (14)3.1.2直接序列扩频通信系统功能模块的连接及设置 (17)3.2直接序列扩频通信系统功能的实现 (23)3.3总结 (28)第4章直接扩频通信系统性能分析 (29)4.1直接序列扩频系统误码率的仿真 (29)4.2仿真结果分析 (31)4.3结论 (32)第5章应用 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录 (36)附录A外文资料 (36)I石家庄铁道大学四方学院毕业设计第1章绪论1.1 直接扩频通信系统的应用背景直接序列扩频技术是当今人们所熟知的扩频技术之一。
基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真_倪琳娜
V ol.19 N o.2 74 航 天 器 工 程SPA CECR AF T EN GIN EERIN G第19卷 第2期2010年3月基于Simulink 的直接序列扩频通信系统的仿真倪琳娜 赵振岩 于海锋(北京空间飞行器总体设计部,北京 100094)摘 要 卫星通信系统测试扩频信号源需具备自检功能。
文章利用M ATLAB 的可视化工具箱Sim ulink 建立了直扩通信系统的仿真模型,为扩频信号源自检程序设计提供参考。
采用滑动相关捕获算法、单v 值非相干延迟锁定伪码跟踪环,实现了伪码同步。
仿真结果表明,该系统可无误码地恢复发端原始信息。
关键词 卫星通信 直接序列扩频 伪码捕获 伪码跟踪中图分类号:T N914142 文献标志码:A 文章编号:1673-8748(2010)02-0074-07Simulation of Direct Sequence Spread Spectrum C ommunicationSystem Based on SimulinkNI Linna ZH AO Zhenyan YU H aifeng(Beijing Institute of Spacecraft Sy stem Engineering,Beijing 100094,China)Abstract:T he spread spectrum signal source for testing the per for mance o f satellite communica -tion system must have the self -check functio n 1To pro vide the reference mo de to the self -check pro gram .s desig n of spread spectrum signal so urce,the simulation m odel of direct sequence spread spectrum com munication system has been built by using Simulink provided by MA TLAB 1Sliding correlation acquisition schem e and one -v no n -coherent delay -lock tracking lo op are adopt -ed to im plement the synchro nization of PN code 1The result show s that the simulated sy stem can recover the transm itted signal correctly 1Key words:satellite com munication;direct sequence spread spectrum;PN acquisition;PN tr acking收稿日期:2009-09-21;修回日期:2010-02-06作者简介:倪琳娜(1985-),女,中国空间技术研究院空间飞行器设计专业在读研究生。
教案SIMULINK搭建直扩系统的参数设计(精)
SIMULINK搭建直扩系统的参数设计教案
一、教学内容
SIMULINK搭建直扩系统的参数设计
二、教学重点
熟悉搭建直扩系统的各模块的参数设计
三、教学组织
1、布置综合设计的任务是:按照直接序列扩频的原理,搭建一个直接序列扩频
通信系统,并对扩频系统的原理框图做简单回顾
2、给出信号源模块的选择及其参数设计
3、讲解伪随机数发生器的参数含义及设定,并针对扩频系统的概念,重点讲解
伪随机数的速率与信号速率的关系
4、讲解极性转换器的作用和参数
5、讲解调制模块和信道模块,重点讲解信道模块的信噪比设定原则
6、给出简单的仿真模型框图
四、练习
无。
Simulink环境下M序列的仿真
Smuik是 MA L B 中的一种可视化仿真工具,是一 i l n TA
种基 于 MA L B的框 图设 计环境 ,是实现 动态 系统建模 、 TA 仿 真和分析 的一个软件 包, 广泛应用于线性 系统 、 被 非线性
扩展频谱通信的原理 是将待传送 的信息数据被 伪随机 编码也就是扩频序列调制, 实现频谱扩展 以后再在信道 中传 输; 收端则采用与发送端完全相 同的编码进行解调和相关 接
( p r n fT l o Deat t e cmmu iao nier g S an i nvri T cn lg ,S an i nh n 2 0 3 me o e nct nE gnei , ha x U ie t o eh ooy hax zo g73 0 ) i n sy f Ha
供 了一个 建立模型方 块 图的图形用户接 口( i ) 这个创建 Gn ,
处理, 从而恢复 原始 的信息数据 。从扩频通信的原理 中可以
看 出, 在实现通信前先要采用扩频码序列调 制方式 Nhomakorabea宽信号
频谱 。 我们知道, 时间上有 限的信号 , 在 其频谱是 无限的 。 例 如很窄的脉冲信号, 其频 潜则很宽 。信号的频带宽度与其持
—
一
S m l t o f h - e u n e n h i u n n i o m n i u a i n o t e M s q e c i t e S m l k E v r n e t i
吴 燕
W uY a h
塞
( 陕西理 工学 院电信工程 系, 陕西 汉 中 7 3 0 ) 2 0 3
K y r s S r a p cr m; —e u n e S mu ik S mu ai n e wo d : p d S e tu M s q e c ; i l ; i l t e n o
基于simulink的扩频通信系统仿真研究(第4稿)
摘要本文介绍了扩展频谱通信的理论基础和实现方法,简要介绍了计算机仿真的相关知识,通过MATLAB 提供的Simulink 仿真平台对直扩通信系统进行了仿真。
并得到了预期的仿真结果。
同时利用仿真模型研究了直扩通信系统扩频增益、干扰容限与误码率及信道信噪比之间关系,为其抗干扰的实际应用奠定了基础。
结果表明,提高信噪比,系统可以有效抑制高斯白噪声信号的干扰,进一步降低误码率。
关键词:扩频通信;信干比;误码率;抗干扰ABSTRACTAbstract :The basic theory and the method of implement of the spread spectrum is introduced, the knowledge of thecomputer simulation is presented.The simulation model of the direct sequence spread spect rum(DSSS) communication system is built by using Simulink which is a visible tool of Matlab in this paper, each module design of simulation model is int roduced in detail. Under the given simulation condition, the simulation module is run and detected, the result answers for t he anticipated effect . Meantime, this paper studies the relationship among the spread spectrum gain and interference tolerance of DSSS communication system, error ratio, SNR of channel by means of the simulation module,which establishes the base for the practical application of it s anti-jamming.Keywords: spread spect rum communication; SIR(Signal to Interference Ratio); BER(bit error ratio); anti-jamming.目录1 引言 (3)2 DS-CDMA扩频通信系统 (2)2.1 扩频通信系统简介 (2)2.2 直接序列扩频通信系统 (3)2.2.1 直接序列扩频通信系统简介 (4)2.2.2 m序列 (5)2.2.3 数字调制技术 (8)3 基于Simulink的扩频通信系统仿真 (10)3.1 计算机仿真简介 (10)3.2 Simulink简介 (11)3.3 模型建立及主要模块设计 (12)3.3.1 m序列反馈移位寄存器仿真模型 (12)3.3.2 直接扩频通信系统仿真模型 (13)3.4 仿真结果 (14)4 结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)基于simulink的扩频通信系统仿真研究1 引言无线通信起源于19世纪末期,经过一个多世纪的发展,它已成为现代社会的一种重要的生活方式。
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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
此处是对直接序列扩频通信系统的仿真。
假设该系统以BPSK方式调制,数
据传输率为100bps,扩频码片速率为2000chip/s,信号通过AGWN信道后受到了频率为200Hz的正弦信号的干扰,建立系统模型并观察各个阶段信号的波形与频谱,测试传输信号的误码率。
发射端的仿真模型如下:
在上面的模型中Bernoulli Binary Generator即伯努力二进制发生器,产生的数据流相当于信源,其采样时间(sample time)设置为1/100,及数据流的传输速率为100bps。
PN Sequence Generator 用于产生PN序列,设置其采样时间(sample time)为1/2000,即扩频码片速率为2000chip/s。
由于相乘时数据流的传输速率要与扩频码片序列相同,因此可用Rate Transition 提升数据流的传输速率,将其out put sample time设置为1/2000。
Unipolar to Bipolar Converter模块用于将单极性码变为双极性码,Bipolar to Unipolar Converter则刚好相反。
乘法器输出的就是扩频序列。
通过示波器Scope1可以观察原信息序列、PN序列和扩频序列。
为了方便观察原来信号和扩频后信号的频谱变化,我们希望频谱观察范围达到8kHz,需要被观察信号的采样率达到16000次/s,因此在模型中使用Rate Transition模块是需要观测的信号的采样率达到16000次/s。
原数据信号的频谱
扩频信号的频谱
三路信号的时域波形
由频谱图可见,原数据信号的频谱被展宽了,功率峰值下降,增强了抗干扰的能力,降低了被截获率。
接收端的模型如下:
其中从解扩开始为接收端。
AWGN为高斯白噪声信道,设置其噪声的均值为10。
正弦信号发生器产生频率为200Hz的单频干扰。
PN Sequence Generator为本地PN序列,是与发射机中的PN序列完全相同的。
从加法器出来的信号即为接收到的信号,其中包含有有用
信号,噪声和干扰,该信号和本地PN序列相乘进行解扩,Scope1频谱仪中的频谱就是解扩后的接收信号的频谱,其中有用信号被还原为窄带信号,噪声和干扰的频谱反而被展宽。
利用Error Rate Calculation 模块对误码率进行测试,其中Tx为发送端,Rx为接收端,中间加入2个数据码元的延迟是为了补偿接收延迟。
BPSK Demodulator Baseband1为BPSK解调器。
接收到的信号频谱
解扩后信号的频谱
解调后信号的频谱
发送序列和解调之后的序列
结合发送端扩频信号的频谱,可以看到,发送端信号的功率峰值在接收信号功率峰值之下,说明有用信号淹没在了噪声之中,大大增强了抗干扰能力。
从解扩后的频谱可以看出,只有有用信号的频谱被还原成窄带信号,其他信号的频谱反而被展宽。
从误码率的统计来看,当信号受到200Hz单频正弦信号和噪声均值为10的噪声的干扰时,误码率约为0.025,在实际通信中是远远达不到要求的。
三、总结
对通信系统进行仿真,可以帮助我们更加理解相关技术的原理、特点等相关知识,帮助我们建立起系统的概念,通过将一个个模块结合起来形成一个系统,可以提高我们搭建系统模型的能力。
通过对直接序列扩频系统的仿真,使我们更加理解了直接序列扩频的相关原理,对其特点有了更加深刻的体会。
在今后的学习研究中,在实际条件不允许的情况下,我们应该多利用系统仿真的方法来学习相关的内容,加深对原理的理解,提高自己的能力。
四、参考文献
①扩频通信课件②邵玉斌 Matlab/ Simulink通信系统建模与仿真实例分析
set_param(0, 'CharacterEncoding', 'ISO-8859-1')。