直接序列扩频通信系统仿真设计

南华大学通信原理课程设计设计题目：直接序列扩频通信系统仿真设计专业：通信工程学生姓名:谭雪棋学号:20129400125起迄日期:2015年6月15日—2015年6月30日指导教师:王明华系主任：邓贤君《通信原理课程设计》任务书1．课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：（1）技术要求1）该系统包括：数字信源、PN码发生器、扩频调制、BPSK调制、AWGN信道、扩频解调、信息解调；2）用matlab编程实现各功能模块；3）分析BER性能。（2）工作要求：①查阅参考文献，利用通信原理基本理论，分析系统工作原理，设计系统方框图；②掌握计算机辅助设计方法，利用Matlab/Simulink、Systemview、Multisim、MaxPlusIII、QuartusII等软件进行仿真设计，具备独立设计能力；③熟悉通信系统的调试和测量方法；④掌握电子电路安装调试技术，选择合适的元器件搭接实际电路，掌握电路的测试和故障排除方法，提高分析问题和解决问题的能力。⑤不能直接从网上或其他资料下载拷贝，一旦发现雷同35%以上，则相关雷同设计的成绩都为不及格。⑥按时完成设计报告；提交的电子稿必须在附录中含有全套仿真源文件、或设计原图（电子稿是以“学生学号姓名”为命名的压缩文件）；并提交纸质设计报告书。⑦随机抽查，并进行最后答辩。2．对课程设计成果的要求〔包括图表（或实物）等硬件要求〕：写出设计说明书，语言流畅简洁，文字3500~5000字。用软件编程语言实现时，写出详细的注释，并画出各种信号的时域频域波形，分析实验结果；硬件设计电路，需要详细分析安装调试过程，分析实验结果。仿真设计类要求有仿真流程图、调试时的电脑屏幕截图；实物设计类要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。3．主要参考文献：[1]樊昌信.通信原理（第6版）[M].北京：电子工业出版社,2012,12.[2]樊昌信,曹丽娜.通信原理教程(第3版)[M].北京：国防工业出版社,2006,9.[3]刘学勇.详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真[M].北京：电子工业出版社,2011,11.[4]张水英,徐伟强.通信原理及MATLAB/Simulink仿真[M].北京：人民邮电出版社,2012,9.[5]赵鸿图,茅艳.通信原理MATLAB仿真教程[M].北京：人民邮电出版社,2010,11.[6]赵静,张瑾.基于MATLAB的通信系统仿真[M].北京：北京航空航天大学出版社,2010,1.[7]黄智伟.基于NIMultisim的电子电路计算机仿真设计与分析(修订版)[M].北京：电子工业出版社,2011,6.4．课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容2015.6.15～2015.6.20查阅资料，系统方案设计2015.6.21～2015.6.24用编程语言或者仿真软件进行设计2015.6.25～2015.6.28程序、软件、实物的调试，排除故障，分析实验结果2015.6.29～2015.6.30分析总结，整理设计报告主指导教师王明华日期：2015年6月13日摘要随着微处理器技术和大规模集成电路技术的快速发展，以及一些新的元器件的应用，扩频通信技术已经迈上了一个新的台阶，不仅在军事中占有重要的地位，在个人通信和计算机通信中也得到了广泛的应用，成为当今最具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。而直接序列扩频通信系统也因其抗干扰能力强、隐蔽性好、抗多径干扰、直扩通信速率高以及已用于实现码分多址等优点而被广泛应用。直接序列扩频主要是将要发送的信息用PN码（伪随机码）扩展到一个较宽的频带上去，在接收端用与发送端扩展用的相同的PN码对接收到的扩频信号进行处理，恢复发送的信息。本次实验将深入的研究和学习直接序列扩频通信系统并对其进行仿真，将所学到的知识进行归纳和总结，以此巩固通信专业基础知识，也可以复习MATLAB等学习工具的使用方法，为今后的个人学习和工作打下基础。关键词：直接序列；扩频通信；仿真设计AbstractWiththerapiddevelopmentofthemicroprocessortechnologyandlargescaleintegratedcircuittechnology,andtheapplicationofsomenewcomponents,spreadspectrumcommunicationtechnologyhassteppedonaanewlevel,notonlyplaysanimportantroleinthemilitary,inpersonalcommunicationandcomputercommunicationhasalsobeenwidelyused,becomeoneofthemostpotentialcommunicationtechnologytoday.Therefore,itisveryimportanttostudythespreadspectrumcommunication.Thedirectsequencespreadspectrumcommunicationsystemhasbeenwidelyusedinthesystembecauseofitsstronganti-interferenceability,goodconcealment,antimultipathinterference,highdirectspreadcommunicationrateandhasbeenusedtorealizecodedivisionmultipleaccess.DirectsequencespreadspectrumismainlytosendinformationbyPN(pseudorandomcodeisextendedtoawidebandatthereceiverandtransmitterisextendedwiththesamePNcodeofreceivedspreadspectrumsignalsareprocessedtorecoverthetransmittedinformation.Thisexperimentwillbein-depthstudyandlearndirectsequencespreadspectrumcommunicationsystemandthesimulationanalysiswascarriedout,tolearntheknowledgeoftheinductionandthesummary,inordertostrengthenthecommunicationonthebasisofprofessionalknowledge,canalsoreviewoftheMATLABtoolsforlearningtouse,tolaythefoundationforfuturelearningandwork.Keywords:directsequence;spreadspectrumcommunication;simulationdesign目录1、直接扩频通信简介.......................................................11.1直接扩频通信的理论基础............................................11.2直接序列扩频的基本原理............................................12、直接序列扩频系统matlab仿真...........................................42.1MATLAB的介绍.....................................................42.2直接序列扩频通信系统MATLAB仿真过程...............................42.3直接序列扩频通信系统MATLAB仿真波形...............................53、直接序列扩频通信系统的抗干扰性........................................93.1直扩系统抗干扰性的原理............................错误!未定义书签。3.2调试分析..........................................错误!未定义书签。4、心得和体会.............................................................9参考文献.................................................................12附录..................................................................1311、直接扩频通信简介1.1直接扩频通信的理论基础扩频通信是将等待传送的信息被伪随机编码调制，实现频谱扩展后再传输，接收端采用相同的编码进行解调,恢复原始信息数据。扩频通信的可行性是从香农公式引申而来，其内容如下公式所示。2log(1+S/N)CW（1-1)其中，C为系统信道容量(bit/s)；W为系统信道带宽；N为噪声功率S为信号功率。由上式可得，加大带宽W或提高信噪比S/N可以提高信道容量C。也就是说当信道容量C一定时，信道带宽W和信噪比S/N是可互换的，增加带宽可以降低对信噪比的要求，使有用信号的功率接近甚至消失在噪声功率之下。扩频通信就是通过增加带宽来换取较低的信噪比，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。当信噪比不能提高时，可以通过增大带宽，提高信道容量。扩频通信的方式有很多种，例如直接序列扩频、跳频扩频、跳时扩频等。这次实验将对直接序列扩频进行分析和仿真。1.2直接序列扩频的基本原理直接序列扩频的原理是，直接用具有高速率的扩频码序列在发送端去扩展信号的频谱。而接收端，用相同的扩频码序列进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始信息。如图1-1。图1-1直扩通信系统的组成框图信息信码m(t)BPSK调制载波PN码扩频解调本地PN码BPSK解调本地载波2在发送端输入信息m（t）（二进制数据），图中为0、1两个码元，其码元宽度为bT。加入扩频解调器（模2加法器），扩频码是一个PN码（伪随机码），记作p（t）。伪码的波形如图1-2中的第（2）个波形，其码元宽度为pT，且取bT=16pT。模2加法器的运算规则可用下式表示ctmtpt（1—2）当m（t）与p（t）符号相同时，c（t）为0；而当m（t）与p（t）不同时，则为1。c（t）的波形如图1-2所示中的第（3）个波形。由图可见，当信码m（t）为0时，000000（3）ctmtpt000000（4）载波00000001111110101（1）信码m（t）（2）伪码p（t）（5）PSK已调波1st（7）2st相位（6）1st相位（9）解调输出（8）中频调相图1-2直扩通信系统的主要相位或波形3c（t）与p（t）相同；而当信码m（t）为1时，则c（t）为p（t）取反既是。显然，包含信码的c（t）其码元宽度已变成了pT，即已进行了频谱扩展。经过分析可知，通过扩频调制信号c（t）可看作只取1的二进制波形，然后对载频进行调制。1st通过发射机中推动级、功放和输出电路加至天线发射出去。图1-2中的第（5）个图为已调波1st的波形。这里，当c（t）为一码时，已调波与载波取反相；而当c（t）为0码时，取同相。已调波与