当前位置:文档之家› 基于MATLAB的扩频通信系统

基于MATLAB的扩频通信系统

基于MATLAB的扩频通信系统
基于MATLAB的扩频通信系统

通信专业课程设计一

太原科技大学

课程设计(论文)

设计(论文)题目:基于MATLAB的扩频通信系统仿真

姓名__ 邱伟娜_ _

学号__200715030119_ _

班级__通信071501班_

学院_电子信息工程学院

指导教师__ 刘丽

2010年 12 月 31 日

太原科技大学课程设计(论文)任务书

学院(直属系):电子信息工程学院时间: 2010年12月31日

目录

摘要 (Ⅱ)

第1章绪论..............................................................- 1- 1.1 扩展频谱的简介....................................................- 1- 1.2 扩展频谱的技术特点................................................- 1- 1.3研究扩频通信的目的和意义...........................................- 2- 1.4本文的主要内容.....................................................- 2- 第2章扩展频谱技术.......................................................- 3- 2.1理论基础...........................................................- 3- 2.2频谱的扩展实现.....................................................- 4- 2.3 m序列.............................................................- 5- 第3章直序扩频通信系统..................................................- 7- 3.1直序扩频...........................................................- 7- 3.2直序扩频系统的特点及应用...........................................- 9- 3.3对直接序列扩频通信系统的仿真结果...................................- 9- 第4章绪论.............................................................- 11- 参考文献.. (12)

附录 (13)

基于MATLAB的扩频通信系统仿真

摘要

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。这一定义包含了以下三方面的意思:

一、信号的频谱被展宽了。

一般的调频信号,或脉冲编码调制信号,它们的带宽与信息带宽之比也只有几到十几。扩展频谱通信信号带宽与信息带宽之比则高达100---1000,属于宽带通信。

二、采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱。

我们知道,在时间上有限的信号,其频谱是无限的。例如很窄的脉冲信号,其频谱则很宽。信号的频带宽度与其持续时间近似成反比。1微秒的脉冲的带宽约为1MHz。因此,如果用限窄的脉冲序列被所传信息调制,则可产生很宽频带的信号。

三、在接收端用相关解调来解扩

本文第一章为绪论,主要介绍了扩频通信的概念,特点及研究目的和意义;第二章对扩频技术进行详细的讲解,第三章主要针对扩频通信当中的直接序列扩频通信用其框图进行详细介绍,并介绍了直接扩频通信的仿真结果。第四章学习该课程设计的所得出的结论。该课程设计阐述了扩展频谱通信技术的理论基础和实现方法,在给定仿真条件下,运行了仿真程序,得到了预期的仿真结果

关键词:直扩通信;信噪比;误码率;抗干扰

第1章绪论

1.1 扩展频谱简介

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。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降低,相应增加了相关器输出端的信号/干扰比,对大多数人为干扰而言,扩频通信系统都具有很强的对抗能力。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。

1.2 扩展频谱技术特点

由于扩频通信能大大扩展信号的频谱,发端用扩频码序列进行扩频调制,以及在收端用相关解调技术,使其具有许多窄带通信难于替代的优良性能,能在“军转民”后,迅速推广到各种公用和专用通信网络之中,主要有以下几项特点:

1.易于重复使用频率,提高了无线频谱利用率

无线频谱十分宝贵,虽然从长波到微波都得到了开发利用,仍然满足不了社会的需求。在窄带通信中,主要依靠波道划分来防止信道之间发生干扰。为此,世界各国都设立了频率管理机构,用户只能使用申请获准的频率。

2 抗干扰性强,误码率低

扩频通信在空间传输时所占有的带宽相对较宽,而收端又采用相关检测的办法来解扩,使有用宽带信息信号恢复成窄带信号,而把非所需信号扩展成宽带信号,然后通过窄带滤波技术提取有用的信号。这祥,对于各种干扰信号,因其在收端的非相关性,解扩后窄带信号中只有很微弱的成份,信噪比很高,因此抗干扰性强。

在目前商用的通信系统中,扩频通信是唯一能够工作于负信噪比条件下的通信方式。

1.3 研究扩频通信的目的和意义

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。采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱的方法可以换取信噪比的好处,即接收机输出的信噪比相对于输

入的信噪比有很大改善,从而提高了系统的抗干扰能力。扩频技术还具有保密性好、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。

近年来,随着超大规模集成电路技术、微处理器技术的飞速发展,以及一些新型元器件的应用,扩频通信在技术上已迈上了一个新的台阶,不仅在军事通信中占有重要地位,而且正迅速地渗透到了个人通信和计算机通信等民用领域,成为新世纪最有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。

1.4 本文的主要内容

本文第一章对扩展频谱进行了简介,并对扩展频谱技术的特点,研究扩频通信的目的和意义进行了阐述。第二章对扩展频谱技术的理论基础,扩展频谱的理论来系统的介绍扩展频谱技术,并在此简单介绍了m序列移位寄存器。第三章主要内容为直序扩频通信系统,通过对直序扩频通信的简化框图以及扩展和解扩过程图来介绍直序扩频,并介绍了直序扩频的特点及其应用,最后利用程序得出直序扩频通信系统的仿真结果。第四章通过扩频通信的应用及未来发展方向来得出结论,并附上参考文献,方便查找相关资料。最后附录为直接序列扩展频谱仿真程序,以便更好的验证直接序列扩展频谱。

第2章 扩展频谱技术

2.1 理论基础

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

s b N

BL C /)S

1(og 2+

= (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=n 0B ,则信道容量C 可表示为:

s b B

n S

BLog C /)1(02+

= (2-2) 由上式可以看出,B 、n 0、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。为使信源产生的信息以尽可能高的信息速率通过信道,提高信道容量是人们所期望的。

由Shannon 公式可以看出:

(1)信道容量C 为常数时,带宽B 与信噪比S/N 可以互换,即可以通过增加带宽B 来降低系统对信噪比S/N 的要求。

(2)要增加系统的信息传输速率,则要求增加信道容量。增加信道容量的方法可以通过增加传输信号带宽B ,或增加信噪比S/N 来实现。由式(1)可知, B 与C 成正比,而C 与S/N 成对数关系,因此,增加B 比增加S/N 更有效。

扩频通信系统由于在发送端扩展了信号频谱,在接收端解扩还原了信息,这样的系统带来的好处是大大提高了抗干扰容限。理论分析表明,各种扩频系统的抗干扰性能与信息频谱扩展后的扩频信号带宽比例有关。一般把扩频信号带宽B 与信息带宽△F 之比称为处理增益GP ,即:

F

B

Gp ?=

(2-2)

B ――为系统信道带宽(Hz ); Gp ――扩频处理增益; △F ――信息带宽; 由上式可以看出,B 与△F 差别越大,Gp 越大,也就是说,扩频的增益越大。它表明了扩频系统信噪比改善的程度。除此之外,扩频系统的其他一些性能也大都与Gp 有关。因此,处理增益是扩频系统的一个重要性能指标。系统的抗干扰容限Mj 定义如下:

])[(

Ls N

S

Gp Mj +-= (2-3) 式中:

S/N ―― 输出端的信噪比; Ls ―― 系统损耗; Gp ――扩频处理增益; Mj ――系统的抗干扰容限;

由此可见,抗干扰容限Mj 与扩频处理增益Gp 成正比,扩频处理增益提高后,抗干扰容限大大提高,甚至信号在一定的噪声湮没下也能正常通信。通常的扩频设备总是将用户信息(待传输信息)的带宽扩展到数十倍、上百倍甚至千倍,以尽可能地提高处理增益【1】。

2.2 频谱的扩展实现

频谱的扩展是用数字化方式实现的。在一个二进制码位的时段内用一组新的多位长的码型予以置换,新码型的码速率远远高出原码的码速率,由傅立叶分析可知新码型的带宽远远高出原码的带宽,从而将信号的带宽进行了扩展。这些新的码型也叫伪随机(PN )码,码位越长系统性能越高。通常,商用扩频系统PN 码码长应不低于12位,一般取32位,军用系统可达千位。

当选取上述任意一个序列后,如M 序列,将其中可用的编码,即正交码,两两组合,并划分为若干组,各组分别代表不同用户,组内两个码型分别表示原始信息"1"和"0"。系统对原始信息进行编码、传送,接收端利用相关处理器对接收信号与本地码型相关进行相关运算,解出基带信号( 即原始信息)实现解扩,从而区分出不同用户的不同信息。微波无线扩频通信的原理见图2.1。

图2.1扩频系统基本原理图

根据扩展频谱的方式不同,扩频通信系统可分为:直接序列扩频(DS)、跳频(FH)、

跳时(TH)、线性调频以及以上几种方法的组合(混频)[3]。

2.3 m序列

Shannon在证明编码定理的时候,提出了用具有白噪声统计特性的信号来编码。白噪声是一种随机过程,它的瞬时值服从正态分布,功率谱在很宽的频带内都是均匀的,它有及其优良的相关特性。但是至今无法实现对白噪声的放大、调制、检测、同步及控制等,而只能用具有类似带限白噪声统计特性的伪随机码来逼近它,并作为扩频系统的扩频码。

m序列是最长线性移位寄存器,是最重要的伪随机序列之一,这种序列易于产生,有优良的自相关特性。m序列是由移位寄存器加反馈后形成的,其结构如图1所示。图中α

n-1

( i=1,2,3,…, r)为移位寄存器中每位寄存器的状态; c

i

( i=1,2,3,…,r )

为第 n位寄存器的反馈系数。当n =0时,表示无反馈,将反馈线断开;当c

i

=1时表示存在

反馈,将反馈线连起来。在此结构中c

0=c

r

=1,c

不能为0,c

为0就不能构成周期性序列,因

为 c

0=0意味着无反馈,为静态移位寄存器。c

r

也不能为0,即第r 位寄存器一定要参加反

馈,否则,r级的反馈移位寄存器将减化为r-1级的或更低的反馈移位寄存器。不同的反馈逻辑,即 c

i

( i=1,2,3,…, r-1)取不同的值,将产生不同的移位寄存序列[2]。

图2-2 反馈移位寄存器结构

第3章 直序扩频通信系统

3.1 直序扩频

扩频通信与一般的通信系统相比,主要是在发射端增加了扩频调制,而在接收端增加了扩频解调的过程,扩频通信按其工作方式不同主要分为直接序列扩频系统、跳频扩频系统、跳时扩频系统、线性调频系统和混合调频系统。现以直接序列扩频系统为例说明扩频通信的实现方法。

直接序列扩频工作方式,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3-1直接序列扩展频谱系统简化框图

由上图看出,在发射端,信源输出的信号与伪随机码产生器产生的伪随机码进行模2加,产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列,然后再用扩频序列去调制载波,这样得到已扩频调制的射频信号。在接收端,接收到的扩频信号经高放和混频后,用与发射端同步的伪随机序列对扩频调制信号进行相关解扩,将信号的频带恢复为信息序列的频带,然后进行解调,恢复出所传输的信息。

图3-2 直序扩频的频谱扩展过程

直接序列扩频(DS-Direct Scquency)的频谱扩展和解扩过程见图3-2和图3-3所示。直接序列扩频就是用高码率的扩频码序列在发端直接去扩展信号的频谱,在收端直接使用相同的扩频码序列对扩展的信号频谱进行解调,还原出原始的信息。

图3-3 直接序列的频谱解扩过程

在图上我们可以看出:1,在发端,信息码经码率较高的PN码调制以后,频谱被扩展了。在收端,扩频信号经同样的PN码解调以后,信息码被恢复;2,信息码经调制、扩频传输、解调然后恢复的过程,类似与PN码进行了二次"模二相加"的过程。

直序扩频系统的内容十分广泛。根据需要不同,实际直序扩频系统的扩频、调制、解扩、解调等部分可以采用不用的方案[4]。

3.2 直序扩频系统的特点及应用

直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)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,用与发端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理,恢复出发送的信息。直序扩频系统的特点有:1抗干扰性强

2隐蔽性好

3、易于实现码分多址(CDMA)

4抗多径干扰

5直扩通信速率高

6抗衰落

7远-近"效应"

8组网能力

9窄带系统的兼容性

3.3 对直接序列扩频通信系统的仿真结果

直接序列扩频通信可以有效地抵抗来自信道中的窄带干扰。在一个直扩通信系统中,扩频是通过伪噪声序列(PN)对发送的信息数据进行调制来实现的[5]。在接收端,原伪噪声序列和所收信号的相关运算可将窄带干扰扩展到DS信号的整个频带,使干扰等效为幅度较低频谱较平坦的噪声;同时,将DS信号解扩,恢复原始信息数据,如下图:

图3-5 直接扩频通信系统仿真结果图

第4章结论

扩频通信技术具有广泛的应用:在军事上,在现代科技的许多领域中,扩频技术得到了非常广泛的应用。如空间系统通信、航空及航海电子系统等等。

在民用通信中:90年代以来,扩频通信开始向民用通信领域发展。一是随着国际形势的变化,原来从事军品开发的部门与企业都纷纷转入民用开发,以寻找出路;二是数字蜂窝移动通信、个人通信等新兴通信方式,要求采用能节约频带的技术,解决频带拥挤问题,使人们考虑到扩频通信可以与现有通信并存,是提高频带利用率的有效途径;三是市场需求的推动,采用新技术是为了占有国内市场,竞争国际市场。

扩频通信的未来发展方向:随着扩频通信的迅速发展,特别是2.4GHz频段扩频系统的大量使用,扩频系统之间的干扰问题越来越突出总的来说,扩频通信是当代通信技术的重大突破,是当今高新科技的热点之一,发展变化非常快,有时真是:山穷水复疑无路,柳暗花明又一春。大概这也是扩频通信的魅力所在【6】。

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,结果表明,扩频系统对正弦干扰有着良好的抗干扰性,增大信噪比可以有效抑制正弦信号的干扰。可以广泛应用于对抗干扰性和保密性要求较高的军用或民用通信。本人通过课程设计,进行深入地研究学习扩频通信技术及对它进行仿真应用,将所学的知识进行归纳与总结,从而巩固通信专业基础知识,为以后的个人学习和工作打下基础。

参考文献

[1]曾兴雯,刘乃安,孙献璞.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004

[2]徐明远,邵玉斌.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005

[3]李建新,刘乃安,刘继平.现代通信系统分析与仿真-MATALAB通信工具箱[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001

[4]刘树棠.现代通信系统[M].北京:电子工业出版社,2006

[5]郭海燕,毕红军.MATLAB在伪随机码的生成及仿真中的应用[M].计算机仿真,21(3),2004.3

[6] 张蕾,郑实勤.基于MATLAB的直接序列扩频通信系统性能仿真分析研究[M].电气传动自动化,2007

附录:

直接扩频通信系统仿真程序:

function [Y]=DSSS(X, mode)

switch nargin

case 0

X='This is a test.';

Y=DSSS(X);

return

case 1

Y1=DSSS(X, 1);

Y2=DSSS(Y1, 2);

Y=Y2;

return;

case 2

if mode==1

D=ones(1,7);

m_sequence=Msequence(D);

X_length=length(X);

ascii_value=abs(X);

ascii_binary=zeros(X_length,7);

for ii=1:X_length

ascii_binary(ii,:)=Binary(ascii_value(ii));

subplot(2,3,1);plot(reshape(ascii_binary,1,X_length*7));title('A:输入数据');

Sp_expand=zeros(X_length,127*7);

for ii=1:X_length

for jj=1:7

Sp_expand(ii,127*jj-126:127*jj)=xor(m_sequence,ascii_binary(ii,jj));

end

end

subplot(2,3,2);plot(reshape(Sp_expand,1,X_length*127*7));title('B:数据扩展');

for ii=1:X_length

for jj=1:127*7

if~(Sp_expand(ii,jj))

Sp_expand(ii,jj)=-1;

end

end

end

Sp_expand_bpsk=reshape(Sp_expand,1,X_length*127*7);

subplot(2,3,3);plot(Sp_expand_bpsk);title('C:BPSK调制')

Y=Sp_expand_bpsk;

elseif mode==2

D=ones(1,7);

m_sequence=Msequence(D);

l=length(X)/(127*7);

X_length=length(X);

for ii=1:X_length

if X(ii)==-1

X(ii)=0;

end

end

Sp_expand=reshape(X,l,127*7);

subplot(2,3,4);plot(X);title('D:数据传输');

ascii_binary=zeros(l,7);

Demodulate_binary=zeros(l,127*7);

for ii=1:l

for jj=1:7

Demodulate(ii,127*jj-126:127*jj)=xor(m_sequence,

Sp_expand(ii,127*jj-126:127*jj));

end

end

for ii=1:l

for jj=1:7

ascii_binary(ii,jj)=Demodulate(ii,127*jj-126);

end

end

subplot(2,3,6);plot(reshape(ascii_binary,1,l*7));title('E:数据输出');

A=zeros(1,l);

for ii=1:l

A(ii)=Ascii(ascii_binary(ii,:));

end

Y=char(A);

else

mode=1;

end

return

end

function [YY]=Binary(Z1)

z=zeros(1,7);

z(1)=mod(Z1,2);

a=floor(Z1/2);

for ll=1:6

z(ll+1)=mod(a,2);

a=floor(a/2);

if a==0

break;

end

end

YY=z;

function [ZZ]=Ascii(Z2)

l=length(Z2);

A=0;

for ii=1:l

A=Z2(ii)*2^(ii-1)+A;

end

ZZ=A;

function [Y]=Msequence(X)

switch nargin

case 0

Y=Msequence(X);

return

case 1

l=length(X);

mp_register=X;

out_sequence=zeros(1,2^l-1);

sum_xor=0;

for ii=1:2^l-1

out_sequence(ii)=mp_register(l);

sum_xor=xor(mp_register(l),mp_register(l-1));

for jj=1:l-1

mp_register(l-jj+1)=mp_register(l-jj);

end

mp_register(1)=sum_xor;

if mp_register==X

break;

end

end

Y=out_sequence;

return

end

基于MATLAB的直接序列扩频通信系统课程设计报告

《扩频通信原理》课程设计报告 题目:直接扩频系统仿真 班级:0110910和0110911 姓名:詹晓丹(2009210432) 姜微(2009210503) 张建华(2009210336) 指导老师:李兆玉

1.课程设计目的 (1)了解、掌握直接扩频通信系统的组成、工作原理; (2)了解、熟悉扩频调制、解调、解扩方法,并分析其性能; (3)学习、掌握Matlab相关编程知识并用其实现仿真的直接扩频通信系统; 2.课程设计实验原理 直接扩频通信系统工作原理: 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。 在发端输入的信息与扩频码发生器产生的伪随机码序列(这里使用的是m序列)进行波形相乘,得到复合信号,实现信号频谱的展宽,展宽后的信号再调制射频载波发送出去。由于采用平衡调制可以提高系统抗侦波的能力,所以直接序列扩频调制一般都采用二相平衡调制方式。一般扩频调制时一个信息码包含一个周期的伪码,用扩频后的复合信号对载波进行二相相移监控(BPSK)调制,当gt从“0”变成“1”或从“1”变到“0”时,载波相位发生180度相移。接收端的本振信号与发射端射频载波相差一个中频,接收端收到的宽带射频信号与本振信号混频、低频滤波后得到中频信号,然后与本地产生的与发端相同并且同步的扩频码序列进行波形相乘,实现相关解扩,再经信息解调,恢复出原始信号。 3.建立模型描述 (1)直接扩频通信系统组成框图: (2)直接扩频通信系统波形图:

4.模块功能分析 (1)直扩系统的调制功能模块:(都包含模块框图和不同调制、解调方式介绍、分析)(a)扩频调制模块 用扩频码发生器产生一个伪随机码pn(这里用的是m序列),与信源信息码序列xt相乘,实现频谱的展宽 (b)BPSK调制模块

Matlab通信系统仿真实验报告

Matlab通信原理仿真 学号: 2142402 姓名:圣斌

实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的: 1、掌握MATLAB的基本绘图方法; 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境: 1、实验设备:计算机 2、软件环境:MATLAB R2009a 三、实验内容: 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能,只要在命令行窗口输入相应的命令,结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下: x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x,y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x,y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图: 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型,MATLAB中提供了多种颜色和线型,并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图: MATLAB程序如下: x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);

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<

基于MATLAB的MIMO通信系统仿真(DOC)

目录 (一)基于MATLAB的MIMO通信系统仿真………………………… 一、基本原理……………………………………………………… 二、仿真…………………………………………………………… 三、仿真结果……………………………………………………… 四、仿真结果分析…………………………………………………(二)自选习题部分…………………………………………………(三)总结与体会……………………………………………………(四)参考文献…………………………………………………… 实训报告 (一)基于MATLAB的MIMO通信系统仿真 一、基本原理 二、仿真 三、仿真结果 四、仿真结果分析 OFDM技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道,减小了多径衰落的影响。OFDM技术如果要提高传输速率,则要增加带宽、发送功率、子载波数目,这对于频谱资源紧张的无线通信时不现实的。 MIMO能够在空间中产生独立并行信道同时传输多路数据流,即传输速率很高。这些增加的信道容量可以用来提高信息传输速率,也可以通过增加信息冗余来提高通信系统的传输可靠性。但是MIMO却不能够克服频率选择性深衰落。 所以OFDM和MIMO这一对互补的技术自然走到了一起,现在是3G,未来也是4G,以及新一代WLAN技术的核心。总之,是核心物理层技术之一。 1、MIMO系统理论:

核心思想:时间上空时信号处理同空间上分集结合。 时间上空时通过在发送端采用空时码实现: 空时分组、空时格码,分层空时码。 空间上分集通过增加空间上天线分布实现。此举可以把原来对用户来说是有害的无线电波多径传播转变为对用户有利。 2、MIMO 系统模型: 11h 12 h 21 h 22 h r n h 1r n h 21 R n h 2 R n h 1 n n R h 可以看到,MIMO 模型中有一个空时编码器,有多根天线,其系统模型和上述MIMO 系统理论一致。为什么说nt>nr ,因为一般来说,移动终端所支持的天线数目总是比基站端要少。 接收矢量为:y Hx n =+,即接收信号为信道衰落系数X 发射信号+接收端噪声 3、MIMO 系统容量分析: (附MIMO 系统容量分析程序) 香农公式的信道容量(即信息传送速率)为: 2log (1/)C B S N =+ 4、在MIMO 中计算信道容量分两种情况: 未知CSI 和已知CSI (CSI 即为信道状态信息),其公式推导较为复杂,推导结果为信道容量是信噪比与接收、发射天线的函数。 在推导已知CSI 中,常用的有waterfilling ,即著名的注水原理。但是,根据相关文献资料,通常情况下CSI 可以当做已知,因为发送,接收端会根据具体信道情况估算CSI 的相关参数。 在这里对注水原理做一个简单介绍:之所以成为注水原理是因为理想的注水原理是在噪声大的时候少分配功率,噪声小时多分配功率,最后噪声+功率=定值,这如果用图形来表示,则类似于给水池注水的时候,水池低的地方就多注水,也就是噪声小分配的功率就多,故称这种达到容量的功率分配方式叫做注水原理。通过给各个天线分配不同的发射功率,增加系统容量。核心思想就是上面所阐述的,信道条件好,则分配更多功率;信道条件差,则分配较少的功率。 在MIMO 的信道容量当中要注意几个问题:(下面说已知CSI 都是加入了估计CSI 的算法,并且采用了注水原理。) 1. 已知CSI 的情况下的信道容量要比发送端未知CSI 的情况下的信道容量高,这是 由于当发送端已知CSI 的时候,发送端可以优化发送信号的协方差矩阵。也就是

基于Matlab的CDMA通信系统仿真

1 绪论 1.1课题背景及目的 20世纪60年代以来,随着民用通信事业的发展,频带拥挤问题日益突出。CDMA(Code Diveision Multiple Access,码分多址)通信,在使用相同频率资源的情况下,理论上CDMA移动网比模拟网容量大20倍,实际使用中比模拟网大10倍,比GSM要大4~5倍,所以在通信领域中起着非常重要的作用。CDMA的基本原理是利用互相正交(或尽可能正交)的不同编码,分配给不同用户调制信号,实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络的通信。由于利用互相正交(或尽可能正交)的编码去调制信号,会将原信号的频谱带宽扩展,因此,这种通信方式,又称为扩频通信。本论文所完成的CDMA通信仿真系统,是结合CDMA的实际通信情况,利用MATLAB的通信工具箱—SIMULINK组建出完整的CDMA通信系统,完成整体设计方案,实现完整的发送到接收的端到端的CDMA 无线通信系统的建模、仿真和分析。教学实践表明,该系统的完成使得比较抽象的概念得以直接表示,烦琐的计算得以大大简化,提高上机效率,在通信原理课程教学中起到良好的辅助作用。 1.2课题研究方法 为了研究CDMA通信系统的通信方式,我们对两种扩频码(m序列和正交gold 序列)经过衰落信道后再解扩,通过比较两种扩频码的误比特率与信噪比的关系得出用来扩频的PN码哪种更好。使其更符合CDMA通信的抗干扰能力强的要求和实现多用户同时在同一频率互不干扰进行通信而误比特率性能不随着用户数的增加而恶化这样的目的进行仿真实验。

2 CDMA基础及原理 CDMA多址技术的原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端由使用完全相同的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩,以实现信息通信。 2.1扩频通信 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所需的最小带宽;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受、解扩及恢复所传信息数据。 2.1.1 扩频通信理论基础 香农公式:C=Wlog2(1+S/N) 1、在给定的传输速率C不变的条件下,频带宽度W和信噪比S/N是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法,在较低的信噪比情况下,传输信息。 2、扩展频谱换取信噪比要求的降低,正是扩频通信的重要特点,并由此为扩频通信的应用奠定了基础。 2.1.2 扩频通信系统的分类 (1)直接序列扩频(DS) (2) 跳频扩频(FH) (3) 跳时扩频(TH) (4)混合方式(以上三种基本方式的不同组合) 在实际的CDMA系统中,直接序列扩频得到了广泛的认可和应用,所以,在本次实验中主要研究直接序列扩频技术。

扩频通信及matlab仿真

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

MATLAB通信系统仿真心得体会

MATLAB通信系统仿真心得体会 课程名称(中文) MATLAB通信系统仿真成绩姓名班级学号日期 学习MATLAB通信系统仿真心得体会 经过一学期的MATLAB通信系统仿真的学习,使我对通信原 理及仿真实践有了更深层次的理解。在学习过程当中,了解到了MATLAB的语言基础以及应用的界面环境,基本操作和语法,通信仿真工具箱的应用,simulink 仿真基础,信号系统分析等一系列的内容。我明白学好这门课程是非常的重要。 在学习当中,我首先明白了通信系统仿真的现实意义,系统模型是对实际系统的一种抽象,是对系统本质(或是系统的某种特性)的一种描述。模型可视为对真实世界中物体或过程的信息进行形式化的结果。模型具有与系统相似的特性,可以以各种形式给出我们所感兴趣的信息。知道了通信系统仿真的必要性,利用系统建模和软件仿真技术,我们几乎可以对所有的设计细节进行分层次的建模和评估。通过仿真技术和方法,我们可以有效地将数学分析模型和经验模型结合起来。利用系统仿真方法,可以迅速构建一个通信系统模型,提供一个便捷,高效和精确的评估平台。明白了MATLAB通信系统仿真课程重点就是系统仿真软件 Matlab / Simulink 在通信系统建模仿真和性能评估方面的应用原理,通信系统仿真的一般原理和方法。 MATLAB集成度高,使用方便,输入简捷,运算高效,内容丰富,并且很容易由用户自行扩展,与其它计算机语言相比, MATLAB有以下显著特点:1.MATLAB是一种解释性语言;2(变量的“多功能性”;3.运算符号的“多功能性”;4(人机界面适合科技人员;5(强大而简易的作图功能;6(智能化程度高;7(功能丰富,可扩展性强。在MATLAB的Communication Toolbox(通 信工具箱)中提供了许多仿真函数和模块,用于对通信系统进行仿真和分析。

MATLAB 2psk通信系统仿真报告

实验一 2PSK调制数字通信系统 一实验题目 设计一个采用2PSK调制的数字通信系统 设计系统整体框图及数学模型; 产生离散二进制信源,进行信道编码(汉明码),产生BPSK信号; 加入信道噪声(高斯白噪声); BPSK信号相干解调,信道解码; 系统性能分析(信号波形、频谱,白噪声的波形、频谱,信道编解 二实验基本原理 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法:①利用模拟调制的方法去实现数字式调制,即把数字调制看成是模拟调制的一个特例,把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理;②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波,从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法,比如对载波的相位进行键控,便可获得相移键控(PSK)基本的调制方式。 图1 相应的信号波形的示例 1 0 1 调制原理 数字调相:如果两个频率相同的载波同时开始振荡,这两个频率同时达到正最大值,同时达到零值,同时达到负最大值,它们应处于"同相"状态;如果其中一个开始得迟了一点,就可能不相同了。如果一个达到正最大值时,另一个达到负最大值,则称为"反相"。一般把信号振荡一次(一周)作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期,我们说两个波的

相位差180度,也就是反相。当传输数字信号时,"1"码控制发0度相位,"0"码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动,也就带上了信息。 相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息,而振幅和频率保持不变。在2PSK中,通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此,2PSK信号的时域表达式为(t)=Acos t+) 其中,表示第n个符号的绝对相位: = 因此,上式可以改写为 图2 2PSK信号波形 解调原理 2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的,所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘,然后用低通滤波器滤除高频分量,在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1,负抽样值判为0. 2PSK信号相干解调各点时间波形如图 3 所示. 当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.

直接序列扩频系统matlab仿真

直接序列扩频通信系统仿真 一、实验的背景及内容 1、直接扩频通信的背景 扩频通信,即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication),它和光纤通信、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。 有关扩频通信技术的观点是在1941年由好莱坞女演员Hedy Lamarr和钢琴家George Antheil提出的。基于对鱼雷控制的安全无线通信的思路,他们申请了美国专利#2.292.387[1]。不幸的是,当时该技术并没有引起美国军方的重视,直到十九世纪八十年代才引起关注,将它用于敌对环境中的无线通信系统。解决了短距离数据收发信机、如:卫星定位系统(GPS)、移动通信系统、WLAN(IEEE802.11a, IEEE802.11b, IEE802.11g)和蓝牙技术等使用的关键问题。扩频技术也为提高无线电频率的利用率(无线电频谱是有限的因此也是一种昂贵的资源)提供帮助。 扩频通信技术自50年代中期美国军方便开始研究,一直为军事通信所独占,广泛使用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。直到80年代初才被使用于民用通信领域。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,扩频技术现已广泛使用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等等的系统中。 2、实验的内容及意义 本次实验主要研究了直接序列扩频系统,建立了直接序列扩频系统的matlab仿真模型,在信道中存在高斯白噪声和干扰的情况下,对系统的在不同扩频增益下的误码率性能进行了仿真及分析。 近年来,随着超大规模集成电路技术、微处理器技术的飞速发展,以及一些新型元器件的使用,扩频通信在技术上已迈上了一个新的台阶,不仅在军事通信中占有重要地位,而且正迅速地渗透到了个人通信和计算机通信等民用领域,成为新世纪最有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。本人通过此次实验,进行深入地研究学习扩频通信技术及对它进行仿真使用,将所学的知识进行归纳和总结,从而巩固通信专业基础知识,为以后的个人学习和工作打下基础。

MATLAB实现通信系统仿真实例

补充内容:模拟调制系统的MATLAB 仿真 1.抽样定理 为了用实验的手段对连续信号分析,需要先对信号进行抽样(时间上的离散化),把连续数据转变为离散数据分析。抽样(时间离散化)是模拟信号数字化的第一步。 Nyquist 抽样定律:要无失真地恢复出抽样前的信号,要求抽样频率要大于等于两倍基带信号带宽。 抽样定理建立了模拟信号和离散信号之间的关系,在Matlab 中对模拟信号的实验仿真都是通过先抽样,转变成离散信号,然后用该离散信号近似替代原来的模拟信号进行分析的。 【例1】用图形表示DSB 调制波形)4cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%%一般选取的抽样频率要远大于基带信号频率,即抽样时间间隔要尽可能短。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样,并计算出信号和包络 t=(0:ts:pi/2)';%抽样时间间隔要足够小,要满足抽样定理。 envelop=cos(2*pi*t);%%DSB 信号包络 y=cos(2*pi*t).*cos(4*pi*t);%已调信号 %画出已调信号包络线 plot(t,envelop,'r:','LineWidth',3); hold on plot(t,-envelop,'r:','LineWidth',3); %画出已调信号波形 plot(t,y,'b','LineWidth',3); axis([0,pi/2,-1,1])% hold off% xlabel('t'); %写出图例 【例2】用图形表示DSB 调制波形)6cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%抽样时间间隔要足够小,要满足抽样定理。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样

(完整版)基于matlab的通信系统仿真毕业论文

创新实践报告
报 告 题 目: 学 院 名 称: 姓 名:
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽
班 级 学 号: 指 导 老 师: 温 靖

二 O 一四年十月十五日
目录
一、引言........................................................................................................................ 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成 ............................................................................................................... 4 2.2 信道编译码 ........................................................................................................................ 4 2.2.1 卷积码的原理 ........................................................................................................ 4 2.2.2 译码原理 ................................................................................................................ 5 2.3 调制与解调 ....................................................................................................................... 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 .................................................................................................. 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ...................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调 ................................................................................................. 7 2.4 信道 .................................................................................................................................... 8

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。并将二进制与移位寄存器级数对应,例如反馈系数移100101得到的移位寄存器为C5=1, C4=0, C3=0, C2=1, C1=0, C0=1function m=mSequence(b) %函数用于产生m序列,b为反馈系数,m为相应于b的m序列 n=length(b); k=b(2:n); a=ones(1,n-1); m=[]; for i=1:(2^(n-1)-1) m=[m,a(n-1)]; temp=sum(a.*k); if (mod(temp,2 )==0) temp=0; else temp=1; end for i=n-1:-1:2 a(i)=a(i-1); end a(1)=temp; end m=[m,0]; m=m*2-1; end

基于matlab的通信系统仿真

创新实践报告 报告题目: 基于matlab的通信系统仿真学院名称: 信息工程学院 姓名: 班级学号: 指导老师: 二O一四年十月十五日

一、引言 现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究与产品开发缩短周期,降低成本,提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求,只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术与工具才能实现。在这种迫切的需求之下,MA TLAB应运而生。它使得通信系统仿真的设计与分析过程变得相对直观与便捷,由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程,对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统仿真具有广泛的适应性与极好的灵活性,有助于我们更好地研究通信系统性能。通信系统仿真的基本步骤如下图所示: 二、仿真分析与测试 (1)随机信号的生成 利用Matlab中自带的函数randsrc来产生0、1等概分布的随机信号。源代码如下所示: global N N=300; global p

p=0、5; source=randsrc(1,N,[1,0;p,1-p]); (2)信道编译码 1、卷积码的原理 卷积码(convolutional code)就是由伊利亚斯(p 、Elias)发明的一种非分组码。在前向纠错系统中,卷积码在实际应用中的性能优于分组码,并且运算较简单。 卷积码在编码时将k 比特的信息段编成n 个比特的码组,监督码元不仅与当前的k 比特信息段有关,而且还同前面m=(N-1)个信息段有关。 通常将N 称为编码约束长度,将nN 称为编码约束长度。一般来说,卷积码中k 与n 的值就是比较小的整数。将卷积码记作(n,k,N)。卷积码的编码流程如下所示。 可以瞧出:输出的数据位V1,V2与寄存器D0,D1,D2,D3之间的关系。根据模2加运算特点可以得知奇数个1模2运算后结果仍就是1,偶数个1模2运算后结果就是0。 2、译码原理 卷积码译码方法主要有两类:代数译码与概率译码。代数译码主要根据码本身的代数特性进行译码,而信道的统计特性并没有考虑在内。目前,代数译码的主要代表就是大数逻辑解码。该译码方法对于约束长度较短的卷积码有较好的效果,并且设备较简单。概率译码,又称最大似然译码,就是基于信道的统计特性与卷积 码的特点进行计算。在现代通信系统中,维特比译码就是目前使用最广泛的概率 译码方法。 02 1V D D =⊕01232V D D D D =⊕⊕⊕

扩频通信系统的MATLAB仿真

扩频通信系统的MATLAB仿真 摘要 扩频通信,即扩展频谱通信( Spread Spectrum Communication),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。本文详细阐述了扩展频谱通信的理论基础和实现方法,并通过Matlab对直扩通信系统进行了仿真,并对各基本模块进行设计和仿真。此外,在给定仿真条件下,运行了仿真程序,得到了预期的仿真结果。同时,利用建立的仿真系统,通过对比一般通信系统和基本扩频通信系统的仿真,研究了扩频通信系统抑制信道干扰和码间干扰的性能,结果表明,扩频通信系统确实能很好的提高通信系统的可靠性。 关键词:直扩通信;Matlab;Simulink;仿真

Spread spectrum communication system simulation with MATLAB Abstract . Spread spectrum communication, namely the spread spectrum communication (Spread Spectrum Communication), optical fiber communication and satellite communication is together known as the three high-tech communication transmission mode in the information age. This paper expounds the theoretical foundation and realization method of the spread spectrum communication. By the Matlab simulation platform, spread spectrum communication system is simulated, and each basic is designed and simulated as well. In addition, in a given simulation conditions, running the simulation program obtained the expected simulation results. At the same time, using the simulation system, by comparing the general communication system and the basic spread spectrum communication system simulation, studied the spread spectrum communication system to suppress channel interference and inter-symbol interference performance. The results showed that the spread spectrum communication system does good to improve the reliability of communication system. Key words: DSSS communication; Matlab ; Simulink ;Simulation

基于matlab的通信系统仿真要点

创新实践报告 报告题目:基于matlab的通信系统仿真学院名称:信息工程学院 姓名: 班级学号: 指导老师: 二O一四年十月十五日

一、引言 现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期,降低成本,提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求,只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。在这种迫切的需求之下,MATLAB应运而生。它使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷,由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程,对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性,有助于我们更好地研究通信系统性能。通信系统仿真的基本步骤如下图所示:

二、仿真分析与测试 (1)随机信号的生成 利用Matlab 中自带的函数randsrc 来产生0、1等概分布的随机信号。源代码如下所示: global N N=300; global p p=0.5; source=randsrc(1,N,[1,0;p,1-p]); (2)信道编译码 1、卷积码的原理 卷积码(convolutional code)是由伊利亚斯(p.Elias)发明的一种非分组码。在前向纠错系统中,卷积码在实际应用中的性能优于分组码,并且运算较简单。 卷积码在编码时将k 比特的信息段编成n 个比特的码组,监督码元不仅和当前的k 比特信息段有关,而且还同前面m=(N-1)个信息段有关。 通常将N 称为编码约束长度,将nN 称为编码约束长度。一般来说,卷积码中k 和n 的值是比较小的整数。将卷积码记作(n,k,N)。卷积码的编码流程如下所示。 可以看出:输出的数据位V1,V2和寄存器D0,D1,D2,D3之间的关系。根据模2 D0D2D1D3 + + M V1 V2 OUT 02 1V D D =⊕0123 2V D D D D =⊕⊕⊕

(完整版)基于MATLAB的扩频通信系统仿真毕业设计

毕业论文 基于MATLAB的扩频通信系统仿真

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: - 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日

基于某MATLAB地WCDMA扩频通信系统地仿真设计与分析报告

基于MATLAB的WCDMA扩频通信系统的仿真设计与分析 学院:通信工程学院 专业:电子与通信工程 姓名:小瑜 学号:1501120442

摘要 在当今信息快速传递的时代,在频带资源有限的情况下仍要求更高的通信功能和通信资源,而扩频通信技术应用频谱展宽原理使频带利用率大大提高。随着通信技术的不断发展,第三代移动通信系统已经趋于成熟,扩频通信技术正是其中的关键技术,使得第三代移动通信具有很好的频谱效率和更大系统容量等优点。本文首先对扩频通信技术的理论基础、基本原理及其优点进行了简单的介绍,然后对WCDMA系统的基本原理以及扩频技术在WCDMA中的应用进行了简单论述,最后通过Simulink对WCDMA扩频通信系统进行了仿真模型的建立并对仿真结果进行了比较分析,实现了信号的扩频、解扩、加扰、解扰、调制、解调等部分。 关键词:扩频WCDMA Simulink 仿真 1. 扩频通信技术 1.1 扩频通信技术的发展 扩频通信技术最先主要应用于军事通信、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、数字通信、微波通信、无线定位系统、无线局域网、全球个人通信等系统中。 1.2 扩频通信系统的分类 扩频通信按其工作方式的不同,可分为直接序列扩频(DS),跳频(FH),跳时(TH),以及它们的组合方式,如:FH/DS,TH/DS,FH/TH等。不同的扩频技术,

其抗干扰机理和对不同干扰的抵抗能力是不同的。在民用中应用较为广泛的是直接序列扩频系统和跳频扩频系统。下面主要对这两种扩频技术进行简单介绍。(1)直接序列扩频系统 直接序列扩频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码,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) 进行模二加。例如在发射端将“1”用,而将“0”用去代替,这个过程就实现了扩频,而在接收端只要把收到的序列是就恢复成“1”,是就恢复成“0”,就实现了解扩。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信噪比。 (2) 跳频扩频系统 我们在用收音机收听某电台,当电台在中波和短波两个波段上播放同一个节目时,有这样的体会:若中波波段信号不好,则随即换到短波波段收听;当短波波段信号不好,则又换回到中波波段收听。这种以更换波段的手段来改善收听效果的方法,就是跳频的通俗含义。只不过这种跳频仅在接收端发生,而且是由人工干预来实施跳频的。我们假设,当广播电台发送的频段也能“紧跟”收音机用户更换的话,那么,这种通信方式就是跳频通信。因此,跳频扩频(FHSS)技术是通过伪随机码的调制,使载波工作的中心频率不断跳跃改变,而噪音和干扰信号的中心频率却不会改变。这样,只要收、发信机之间按照固定的数字算法产生相同的伪随机码,就可以达到同步,排除噪音和其他干扰信号。 1.3 扩频的理论基础 S hannon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

相关主题
相关文档 最新文档