直接序列扩频通信系统仿真设计—移动通信课程设计

直接序列扩频通信系统仿真设计

摘要：综合利用前期相关课程及移动通信课程所学的各种知识，设计扩频通信系统，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。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与直接序列扩频系统的同步方法进行了相关仿真，最后在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

目录..................................................................... II 第1章绪论.. (1)

1.1背景 (1)

1.2 实验目的及总体介绍 (2)

1.3 本次设计任务与要求 (2)

第2章直接序列扩频通信原理 (3)

2.1扩频通信概念及分类 (3)

2.1.1扩频通信概念 (3)

2.1.2扩频通信分类 (3)

2.2直接序列扩频定义 (5)

2.3直接序列扩频的基本原理 (6)

2.4 直扩系统的性能分析 (7)

2.4.1 直扩系统的抗干扰性 (7)

2.4.2 直扩系统的抗多径干扰性能 (8)

第3章扩频码序列 (10)

3.1 码序列的相关性 (10)

3.2 m序列 (11)

第4章基于Simulink的仿真 (12)

4.1 MATALB及SIMULINK的介绍 (12)

4.1.1 MATLAB简介 (12)

4.1.2 SIMULINK简介 (12)

4.2发射机部分的Simulink的仿真 (13)

4.3接收机部分的Simulink仿真 (16)

第5章直接序列扩频通信系统的抗干扰性能分析 (20)

第6章 CDMA系统仿真设计 (24)

结论 (28)

参考文献 (29)

致谢 (30)

第1章绪论

1.1背景

扩展频谱(SS，Spread Spectrum)通信简称为扩频通信。扩频通信的定义可简单表述如下：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，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必需的带宽，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。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。

扩频通信系统由于在发端扩展了信号频谱，在收端解扩后恢复了所传信息，这一处理过程带来了信噪比上的好处，即接收机输出的信噪比相对于输入的信噪比大有改善，从而提高了系统的抗干扰能力。因此，可以用系统输出信噪比与输入信噪比二者之比来表征扩频系统的抗干扰能力。理论分析表明，各种扩频系统的抗干扰能力大体上都与扩频信号带宽B与信息带宽Bm之比成正比。

Matlab是由mathworks公司于1984年推出的一种面向科学与工程的设计的计算机软件，它将不同的领域的计算用函数的形式提供给给用户；用户在使用时，只需要用这些函数并赋予实际参数就能解决实际问题，它涉及数值分析、自动控制、数字信号处理、图像处理、小波分析及神经元网络等十几个领域的计算和图形显示，而且随着新出版的推出，涉及的领域更多，功能强大。

Simulink工作环境经过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。模型分析工具包括线性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的应用工具箱都包含这些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脱离MATLAB而独立工作。

1.2 实验目的及总体介绍

首先设计直接序列扩频通信系统的发射机和接收机。发射机的设计采用m序列来扩展二进制数据流，将其扩频为宽频信号，并采用QPSK调制方式将信号调制后发送出去。信号经过AWGN信道传输到接收端。接收机采用相干解调原理解调信号，采用的解扩码序列与发射机扩频码序列完全相同，信号经解扩调制后，带宽恢复原始宽度。在Simulink平台上分别对系统的发射机和接收机进行仿真测试，研究信号在整个扩频调制、解扩调制过程中的变化情况。最后在该系统中加入特定的干扰，进行仿真测试，研究整个系统的抗干扰性能。

1.3 本次设计任务与要求

1、说明直接序列扩频原理及PN序列的生成和作用，画出直接序列扩频原理图；

2、熟悉SIMULINK中各通信模块，根据原理图完成扩频通信仿真系统模块设计，分为发射机、接收机部分；

3、设计误码率分析模块部分，完成前后扩频解扩频谱波形比较及收发误码率分析；

4、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。

5、按课程设计格式要求完成设计报告。

第2章直接序列扩频通信原理

2.1扩频通信概念及分类

2.1.1扩频通信概念

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。

2.1.2扩频通信分类

扩频通信的一般原理如图 2-1所示。在发端输入的信息经信息调制形成数字信号，然后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。展宽以后

的信号再对载频进行调制(如PSK或QPSK、OQPSK等)，通过射频功率放大送到天线上发射出去。在收端，从接收天线上收到的宽带射频信号，经过输入电路、高频放大器后送入变频器，下变频至中频，然后由本地产生的与发端完全相同的扩频码序列去解扩，最后经信息解调，恢复成原始信息输出。

图 2-1 扩频通信原理框图

1 直序列(DS)扩频

所谓直接序列(DS，Direct Sequency)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