直接序列扩频通信系统仿真
作者姓名：汪仟指导老师：谢绍国
摘要：以MA TLAB提供的仿真工具对直接序列扩频通信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。在给定的仿真条件下对直接序列扩频通信系统进行了仿真实验，仿真实验结果表明，该系统信噪比比较高、性能较好，且在误码率保持不变的情况下，增加直扩通信系统的扩频增益并增加输出端的信噪比。本文用MATLAB工具箱中的通信仿真模块和MA TLAB函数对直接序列扩频通信系统进行了分析和仿真，使其更加形象和具体。
关键词：直接序列扩频,扩频增益,信噪比
1 引言
1．1 直序扩频通信系统的应用背景
直接序列扩频(DSSS—Direct Sequence Spread Spectrum)技术是当今人们所熟知的扩频技术之一。这种技术是将发送信息用伪随机码（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，恢复出原始的信息[2]。
它是二战期间发明的，最初的用途是为军事通信的安全和保障, 是美军重要的无线保密通信技术。这种技术使敌人很难探测到信号。即便探测到信号，如果不知道正确的编码，也不可能将噪声信号重新汇编成原始信号。扩频通信技术的观点是在1941年由好莱坞女星Hedy Lamarr 和钢琴家George Antheil提出。基于鱼雷控制的安全，他们申请了专利。遗憾的是，当时这种技术并没有引起美国军方的注意，直到十九世纪才引起重视，把它用在敌对环境中的通信系统。
直序扩频解决了短距离数据传输，如：卫星定位系统(GPS)、3G移动通信、WLAN和蓝牙技术的应用。
在发送端输入的数字信号信息，先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，扩频码序列一般采用PN码。扩展后的信号再调制到射频发送出去。调制多采用BPSK、DPSK、MPSK等调制方式。
在接收端收到的信号进行解调（一般采用相干解调）。然后由本地产生的与发送端相同的扩频码序列去相关解扩。恢复成原输入的信息输出。
1．2直序扩频系统的特点
1．2．1 直序扩频通信系统的优点
1）抗干扰性强
抗干扰是扩频通信特点之一，例如信号扩频宽度为10倍，窄带干扰基本起不了作用，而宽带干扰的强度下降了10倍，如果要保持原干扰强度，则需加大10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，所以即使以同类型的信号进行干扰，在不知道信号的扩频码时，由于不同扩频编码之间的相关性不同，干扰起不了作用。
2）隐蔽性好
因为信号的频带被扩展，信号功率谱密度较低，信号被噪声干扰，别人很难发现信号，再加上不知扩频编码，就更难提取有用信息，而非常低的功率谱密度，也很难对于其他电讯设备造成干扰。
3）易于实现码分多址（CDMA）
直扩通信占用宽带频谱资源通信，优化了抗干扰能力，提高频带利用率。正是因为直扩通信要经过扩频编码和扩频调制才能发送，信号接收端也要求用相同的扩频编码作相关解扩才能接收，这为频分复用提供了基础。利用相关特性的不同类型的扩频编码之间，扩频码分配给不同的用户，可以区分多用户不同的用户，只要使用自己的扩频码，就可以互不干扰同时使用相同的通信频率，从而实现频分复用，充分利用拥挤的频谱。
4）抗多径干扰
无线通信中抗多径（发射信号经多条不同的路径传播）干扰是一直存在的，扩频编码的相关特性，在接收端可以用相关技术提取分离出有用信号，从而实现抗多径干扰。
5）直扩通信速率高
直扩通信速率可达2M，8M，11M，不需要申请频率资源，建网简单，网络性能好。
6）有很强的保密性能。
对于直扩系统而言，射频带宽很宽，谱密度比较低，非常难检查到信号信息。因为直扩信号的频谱密度较低，所以对其他系统的影响就较小[3]。
1．2．2直扩通信系统的不足
除了直接序列扩频通信系统是同步以外，还必须要求伪随机码的同步，以便接收机用同步的伪随机码去对接收信号进行相关解扩。扩展的伪随机码扩频系统，同步精度高，所以同步时间长。
1．3直序扩频系统的发展
1．3．1扩频技术的发展趋势
从扩频技术的历史可以看出，每一个技术的发展都是由需求驱动的。军事通信抗干扰的驱动和个人通信业务的驱动使扩频抗干扰性能得到最大限度的挖掘。在今天，第四代移动通信系统（4G）的驱动扩展了扩频技术传输高速数据的能力。
4G有以下的主要特点：①灵活性大；②成本较低；③个性化和综合化的业务。
现在实现4G观点大致上有2种：一是开发无线接口技术；另一种则是集成新的无线系统。前者关注新技术的应用，后者更看重的是将现有的和未来的通信系统相结合。在4G网络的实现中，有的技术是扩频技术的扩展，有的则是与扩频技术结合，还有的则是用于扩频系统的实现，因此这些新技术的发展体现了扩频技术的发展趋势[4]。
1．3．2.超宽带技术
扩频系统的扩频增益是一个重要指标，传输带宽一定时，为了提高数据的传输速率就必须降低扩频增益，扩频增益的降低就意味着扩频系统性能的降低，从而提高传输数据速率，降低扩频系统的性能（即保证一定的扩频增益），就要求提高传输带宽。超宽带(UWB)技术可以视为一种扩频传输带宽从而获得高数据传输率技术。UWB是一种短距离通信技术在未来无线通信系统的实现中也起着重要的作用。
2CDMA数字蜂窝移动通信的介绍
2．1 CDMA技术背景
CDMA（Code Division Multiple Access）码分多址。它是基于IS-95标准（双模式宽带扩谱蜂窝系统的移动站—基站兼容标准）的数字移动电话系统。CDMA是根据现代移动通信网的要求大、质量高等要求而设计的一种移动通讯技术。它是由美国高通公司开发的移动通信技术，起初用于军事领域。与使用时分复用的GSM技术相比，CDMA并不给每一个用户分配一个确定的频率，而是让每个用户都使用全部的频率，使用户共享同一个无线频率[5]。
CDMA系统是以扩频调制技术和码分多址接入技术为基础的数字移动系统。每个用户都有自己的地址码且各个码直接相互独立，互不影响。由于我们用不同的地址码来区分用户，所以对频率和时间没有特定的限制，在这个方面通信是可以混叠的。CDMA示意图如下图1所示，用户信息用Ci来区分[6]。
图1 CDMA示意图
2．2 几种常见的CDMA技术
1. N－CDMA：窄带码分多址系统，在美国又称为IS－95。由高通公司创立，具有大容量、小蜂窝半径、运用宽波技术和特殊密码主题的特点，1993年被电信产业协会采用。
2. B－CDMA：宽带码分多址系统，包括W－CDMA、CDMA2000和TD－SCDMA，它们分别是欧洲、美国（高通）和中国（大唐电信与西门子合作）所提出并开发的第三代移动通信标准。
3. CDMAOne：流行于日本的一个品牌，是应用IS―95 CDMA技术的数字蜂窝通信系统。
4. CDMAPCS：CDMA个人通讯服务系统。与运行在800MHz的CDMA进行比较，具有系统容量大、收费低，适用于人口稠密地区等特点。
2．3 CDMA特点
1.系统容量大
2.系统容量配置灵活
3.频率规划简单
4.话音质量好
5.接通率高
6.保密性好
7.发射功耗小
8.支持多种业务
3 扩频码序列
3．1 码序列的相关性
在扩展频谱通信中需要用高码率的窄脉冲序列。现在实际上用得最多的是伪随机码，或称为伪噪声(PN)码。具有近似于随机信号的性能是这类码序列的重要特征。因为完全的噪声的随机性，也可以说有一个类似的噪声性能。然而，随机信号和噪声是不可能重复出现和产生的。我们只能用一种周期性的脉冲信号来近似代替随机噪声的性能，故称为伪随机码(PN 码)。
许多理论研究表明，在信息传输中各个信号间的差异性能越大越好。所以任意两个信号就不容易混淆，也就是说，相互之间干扰小，误判率比较低。理想的传输信息的信号形式与噪声的随机信号相类似，因为在不同的时间段有不相同的噪声。它们代表两种信号，其差异较大[7]。
数学上自相关函数表示信号与它自身相移后的相似性的。随机信号的自相关函数的定义如下积分：
()()()/2/20,01l i m 0T a T T f ft d t T τψττττ
-→∞≠?=-=?=??当常数， （3-1） 上式中 f(t)为信号时间函数，τ为时间间隔。
上式的物理意义是f(t)与其相对延迟的τ的()f t τ-来比较:
如果二者不重叠，即0τ≠，则乘积的积分()a ψτ为0；
如果二者重叠，即0τ=；则相乘积分后()a ψτ为常数。
综上，()a ψτ的大小表示 f(t)与自身延迟后的()f t τ-的相关性，称为自相关函数。
随机噪声的自相关性。图2(a)为任一随机噪声的时间波形及其延迟 t 后的波形。图2(b)为其自相关函数。当t ＝0时，两个波形重叠，积分为常数。如果稍微延迟 t ，对于完全的随机噪声，相乘以后正负抵消，积分为0。故在以t 为横坐标的图上()a t ψ应为在原点的垂线段。在其它时刻，其值为0。这是一种理想的二值自相关特性。利用这种特性，就能很容易地判断接收信号与本地产生的相同信号复制品之间的波形和相位的区别。相位完全相同时有输出，不同时输出为0。不幸的是这种理想的情况在现实中是无法实现的。因为我们找不到两个完全相同的随机信号。我们能做到的是产生一种具有类似自相关特性的周期性信号。
PN 码是一种具有近似随机噪声自相关特性的码序列。例如二元码序列1110l00为码长为7位的PN 码。如果用＋1，－1脉冲分别表示“l”和“0”，如图2 (c)是其波形和它相对延迟 τ的波形。很容易求出这两个脉冲序列波形的自相关函数，如图2 (d)中。自相关峰值在τ ＝0时出现，自相关函数在± τ0/2范围内呈三角形。τ
0为脉冲宽度。而其它延迟时，自相关函数值为－1/7, 即码位长的倒
数取负值。
图2 随机噪声的自相关性
当码长取得较大时，就近似于图2(b)中所示的理想的随机噪声的自相关特性。这种码序列称为伪随机码。这种码序列具有周期性，又容易产生，即下面我们将介绍的m 序列，成为直扩系统中常用的扩频码序列。
除了扩频码序列除自相关性外，和其他同类码序列的相关性也很重要。例如有众多用户共享一个信道，为区分不同用户的信号，就必须依靠相互之间的不相似性来区别。或者说，就是要用互相关性小的信号来表示不同的用户。波形f(t)与g(t)之间的相似性用互相关函数来表示：
()()()/2/21l i m T c T T f t g t d t T ψττ
-→∞=-? （3-2） 如果两个信号都是随机的，在任意延迟时间 t 都同时，上式为0。如果有一定的相似性，则不完全为0。互相关函数为0，则称为正交。通常我们希望两个信号的互相关值越小越好，则它们越容易被区分，相互之间的干扰也就越小。
3．2 M 序列
m 序列是最长线性移位寄存器序列的简称。二进制的m 序列是一种重要的伪随机序列，有很好的自相关特性。容易产生、规律性强，但是随机性近视于噪声和随机序列。m 序列在扩展频谱和码分多址技术中都有着广泛的应用，因此不管是从m 序列直接应用还是从熟悉伪随机序列基本理论，都应该掌握m 序列的产生和主要特点。
m 序列是由多级移位寄存器通过线性反馈产生的码序列。在二进制移位寄存器发生器中，若n 为级数，则所能产生的最大长度的码序列为2n －1位。
图3 (a)为三级移位寄存器构成的m 序列发生器。
图中Dl 、D2、D3为三级移位寄存器，算法是模二加法。移位寄存器能将所暂存的“1”或“0”逐级向右移。模二加法器为图中(b)所示的运算(相同为0，不同为1)。图(a)中D2、D3输出的模二和反馈为Dl 的输入。在图(c)中，在时钟脉冲驱动下，三级移位寄存器的暂存数据按列改变。D3的变化为输出序列。例如移位寄存器各级的初始状态为110时，输出序列为1100010。在输出周期为3
2－1＝7的码序列后，D1、D2、D3又回到111状态。在时钟脉冲的驱动下，输出序列作周期性的重复。因7位为所能产生的最长的码序列，1110010则为m 序列[8]。
(a)三级移位寄存器构成的M序列发生器
(b)模二加法运算(c)D1、D2、D3输入
图3周期性M序列的产生
4 直接序列扩频通信技术
4．1直接序列扩频的概念及理论基础
概念：所谓直接序列(DS：Direct Sequence)扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发送端去扩展信号的频谱。而在接收端，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。
理论基础：长期以来，人们总是想方设法使信号所占的频谱尽量窄，以充分提高十分宝贵的频率资源利用率。但扩频通信在发送端用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必须的带宽，在接收端采用相同的扩频码进行相关解扩以恢复出所传信息数据。为什么要用宽频带信号来传输窄带信息呢？主要是为了保证通信的安全可靠。可用信息论和抗干扰理论的观点来说明：根据信息论中的信道容量公式，香农公式：
C=Blog2(1+S/N) （4-1）式中：C--信息的传输速率(b/s)；S--信号平均功率(W)；B--频带宽度(Hz)；N--噪声平均功率(W)。
由4-1式中可以看出：
为了提高信息的传输速率C，一是加大带宽B，二是提高信噪比S/N。或者说，当信号的传输速率C一定时，信号带宽B和信噪比S/N成反比，即增加信号带宽可以降低信噪比，当带宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低，有用信号功率近视于噪声功率，即信号淹没在噪声中。扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪比。
抗干扰性理论中关于信息传输差错概率的公式
0e f E p n ??≈ ???
（4-2） 差错概率Pe 是信号能量E 与噪声功率谱密度o n 之比的函数。设信息持续时间为T ，或数字信息的码元宽度为T ，则信息的带宽Bm 为
B m =1/T (4-3) 信号功率S
S=1/T (4-4) 已调信号的宽度为B ，则噪声功率为
0N n B = （4-5） 将式（4-3）~（4-5）代入式（4-2），可得
e m S T S B P
f B f N N B ????≈?=? ? ?????
（4-6） 差错概率Pe 是输入信号与噪声功率之比（S/N ）和信号带宽与信息带宽之比（B/Bm ）二者乘积的函数。它指出了用增加带宽的方法可以换取信噪比上的好处[9]。
综上所述：将信息带宽扩展100倍，甚至用1000倍以上的带宽信号来传输信息，为了提高通信的抗干扰能力，在强干扰的情况下保证通信安全。这就是扩频通信的基本理论依据。
4．2直接序列扩频的基本原理
所谓直接序列扩频（DS ），就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。图4表示了直扩通信系统的原理方框图
图4 直扩通信系统的组成框图
在发送端输入信息码元m （t ），它是二进制数据，图中为0、1两个码元，其码元宽度为b T 。加入扩频解调器，图中为模2加法器，扩频码为一个伪随机码（PN 码），记作p （t ）。伪码的波形如图 5 中的第（2）个波形，其码元宽度为p T ，且取b T =16p T 。通常在DS 系统中，伪码的速率
p R 远远大于信码速率m R ，即()()()
c t m t p t =⊕p R m R ，也就是说，伪码的宽度p T 远远小于信码的宽度b T ，即p T b T ，这样才能展宽频谱。模2加法器的运算规则可用下式表示
()()()
c t m t p t =⊕ （4-7） 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5所示中的第（3）个波形。由图可见，当信码m （t ）为0时，c （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p T ，即已进行了频谱扩展。其扩展处理增益也可用下式表示
10lg b p p
T G T = （4-8） 在b T 一定的情况下，若伪码速率越高，即伪码宽度（码片宽度）p T 越窄，则扩频处理增益越大。
经过扩频，还要载频调制，以便信号在信道上有效的传输。图中采用二相相移键控方式。调相器可由环行调制器完成，即将c （t ）与载频1
c o s A t ω相乘，输出为()1s t 。即 ()()11c o s st c t A t ω
= （4-9） 式中，
C(t)=-1 当二进制序列为0码
C(t)=+1 当二进制序列为1码 （4-10） 因此，经过扩频和相位调制后的信号()1s t 为
()()1111
c o s c o s c o s A t s t A ct t A t ωωω ??==? -?? （4-11） 由上面讨论可知，经过扩频调制信号c （t ）可看作只取±1的二进制波形，然后对载频进行调制，这里是采用调相（BPSK ）。所谓调制，就是指相乘过程，可采用相乘器，环行调制器（或平衡调制器），最后得到的是抑制载波双边带振幅调制信号。这里假定平衡调制器是理想对称，码序列取+1、-1的概率相同，即调制信号无直流分量，这样平衡调制器输出的已调波中，无载波分量。()1s t 通过发射机中推动级、功放和输出电路加至天线发射出去。
通常载波频率较高，或者说载波周期c T 较小，它远小于伪码的周期p T ，即满足c T p T 。但图5中（4）示出的载波波形c T =宽度为p T ，这是为了便于看清楚一些，否则要在一个p T 期间内画几十个甚至几百个正弦波。对于PSK 来说，主要是看清楚已调波与调制信号之间的相位关系。图5中的第（5）个图为已调波()1s t 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。已调波与载波的相位关系如图5中的第（6）个图所示。
接收端的工作原理：
假设发射的信号经过信道传输，不出现差错，经过接收机前端电路（包括输入电路、高频放大器等），输出仍为()1s t 。这里不考虑信道衰减问题，因为对PSK 调制信号而言，重要的是相位问题，这里的假定对分析工作原理是不受影响的。相关器完成相干解调和解扩。接收机中的本振信号频率与载波相差为一个固定的中频。假定收端的伪码（PN ）与发端的PN 码相同。接收端本地调相情况与发端相似，这里的调制信号是p （t ），即调相器输出信号()2s t 的相位仅取决于p （t ），当p （t ）=1时，()2s t 的相位为π；当p （t ）=0时，()2s t 的相位为0。信号()2s t 的相位如图5中（7）所示。
相关器的作用在这里可等效为对输入相关器的()1s t 、()2s t 相位进行模2加。对二元制的0、
π而言，同号模2加为0，异号模2加为π。因此相关器的输出的中频相位如图5中的（8）所示。然后通过中频滤波器。滤除不相关的各种干扰，经解调恢复出原始信息。
这一过程说明了直扩系统的基本原理和它是怎样通过对信号进行扩频与解扩处理从而获得提高输出信噪比的好处的。它体现了直扩系统的抗干扰能力[10]。
图5 直扩通信系统的主要相位或波形
5 直接序列通信系统MATLAB仿真
5．1 MATLAB仿真软件简介及在通信系统中的应用
本文利用MATLAB仿真软件进行了仿真实验。MATLAB仿真软件是一款当今国际控制界公认的标准计算软件。MA TLAB拥有丰富的数据类型和结构、更加快递精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源和更多的应用开发工具[11]。
MATLAB在通信系统仿真中的功能非常强大，其应用范围也非常广阔，例如：MA TLAB在通信系统仿真中误码率的计算可以用来计算和比较不同的调制方式、不同的差错控制编码方式和不同信道噪声模型条件下通信系统的误码率；MATLAB在通信系统中的数据传输和接收过程中同步电路仿真应用，采用“迟早门同步技术”可仿真一个接收设备的同步实现电路；MATLAB在码分多址通信系统仿真中的应用，码分多址接入作为一种高效的随机的多址接入技术，可对存在多址接入干扰
(MAI)的码分多址通信系统进行仿真。本文利用MA TLAB软件仿真直接扩频通信系统。
扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrun Communication),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，在接收端进行相关接收，将信号恢复到信息带宽的一种系统。
5．2 MATLAB源程序设计
由图6直序扩频通信系统仿真框图可知，系统主要组成分为七个部分，分别为信源部分、扩频部分、调制部分、信道传输部分、解调部分、解扩部分和信宿部分。
信源部分：用户把要传输的信息给定，用户输入的信息0101101。
调制部分：采用的是BPSK调制，数据进行调制然后输送出其调制之后的波形。调制后的传输信道选用的是高斯白噪声信道，信噪比可任意设定，在本次仿真中信噪比设为20。
扩频部分：数据扩频处理。本次选用的是PN码与输入信号进行扩频，扩频后送入信道。由一个PN码发生器产生一个PN码。PN码发生器如图7所示。
在信道的接收端与输入端刚好是相反的。
首先选择BPSK的解调。
然后是解扩，解扩时的PN码和扩频时必须保持一致。以便保证解扩出相应的信息。
整个仿真过程共设置了八个波形观测设备，运行后可以从这八个波形图中较直观的看到DS-CDMA系统的每一个调制过程。
图6 直接序列扩频通信系统框图
图7 PN码发生器
MATLAB主要源程序
在两个用户的信息中我们给定的是0和1的信息，为了在调制和扩频中容易计算，将数据中的
0用－1来代替。在程序中，每一个过程都用％来注明，程序可以直接复制到M文件编辑框，在MATLAB的默认界面的Commond Window窗口中输入
》dscdmamodem
点击“Enter”键，即可仿真出结果。
DS-CD的MAMATLAB源程序如下：
function dscdmamodem(user,snr_in_dbs)
%建立模型：用户信息，snr_in_dbs为信噪比
%设置初始参数
user=[0 1 0 1 1 0 1] ;
close all
%定义步长变量%
length_user=length(user);
%改变用户数据中的0为-1
for i=1:length_user
if user(i)==0
user(i)=-1;
end
end
% 用户传输前设置
fc=3; % 载频
eb=2; % 每个字符的能量
tb=1; % 每个信息比特所占的时间
%用户输入的数据信息
t=0.01:0.01:tb*length_user;
basebandsig=[];
for i=1:length_user
for j=0.01:0.01:tb
if user(i)==1
basebandsig=[basebandsig 1];
else
basebandsig=[basebandsig -1];
end
end
end
figure
plot(basebandsig)
axis([0 100*length_user -1.5 1.5]);
title('用户输入的信息')
% 用户的BPSK调制过程
bpskmod=[];
for i=1:length_user
for j=0.01:0.01:tb
bpskmod=[bpskmod sqrt(2*eb)*user(i)*cos(2*pi*fc*j)]; end
end
length(bpskmod)
%用户BPSK调制后的波形图输出
figure
plot(bpskmod)
axis([0 100*length_user -3 3]);
title(' 用户经BPSK调制之后的波形')
% 扩频
%PN码发生器
seed=[1 -1 1 -1]; % 设PN码初始值为1000 spreadspectrum=[];
pn=[];
for i=1:length_user
for j=1:10 %PN码和数据比特码的比率设为10：1 pn=[pn seed(4)];
if seed (4)==seed(3) temp=-1;
else temp=1;
end
seed(4)=seed(3);
seed(3)=seed(2);
seed(2)=seed(1);
seed(1)=temp;
end
spreadspectrum=[spreadspectrum user(i)*pn];
end
%扩频过程
pnupsampled=[];
len_pn=length(pn);
for i=1:len_pn
for j=0.1:0.1:tb
if pn(i)==1
pnupsampled=[pnupsampled 1];
else
pnupsampled=[pnupsampled -1];
end
end
end
length_pnupsampled=length(pnupsampled);
sigtx=bpskmod.*pnupsampled;
%扩频码波形输出
figure
plot(pnupsampled)
axis([0 100*length_user -2 2])
title(' PN码波形图')
%扩频后的波形图输出
figure
plot(sigtx)
axis([0 100*length_user -3 3]);
title(' 用PN码扩频后的波形图')
composite_signal=sigtx;
%高斯白噪声信道传输
snr_in_dbs=20 %设信噪比为20
composite_signal=awgn(composite_signal,snr_in_dbs); %从信道中解扩出用户的信息
rx=composite_signal.*pnupsampled;
figure
plot(rx)
title('用户解扩后的波形')
% BPSK解调过程
demodcar=[];
for i=1:length_user
for j=0.01:0.01:tb
demodcar=[demodcar sqrt(2*eb)*cos(2*pi*fc*j)]; end
end
bpskdemod=rx.*demodcar;
figure
plot(bpskdemod)
title('用户经BPSK解调之后的波形')
len_dmod=length(bpskdemod);
sum=zeros(1,len_dmod/100);
for i=1:len_dmod/100
for j=(i-1)*100+1:i*100
sum(i)=sum(i)+bpskdemod(j);
end
end
%检波过程
rxbits=[];
for i=1:length_user
if sum(i)>0
rxbits=[rxbits 1];
else
rxbits=[rxbits 0];
end
end
length_rxbits=length(rxbits);
t=0.01:0.01:tb*length_rxbits;
savbandsig=[];
for i=1:length_rxbits
for j=0.01:0.01:tb
if user(i)==1
savbandsig=[savbandsig 1];
else
savbandsig=[savbandsig -1];
end
end
end
figure
plot(savbandsig)
axis([0 100*length_user -2 2]);
title(…用户经检波之后的波形?）
MATLAB仿真结果
图8 用户输入信息:0101101
图9 经BPSK调制后的波形
图10 PN码波形图
图11 PN扩频后波形图
图12解扩后波形图
图13经BPSK解调后波形图
图14检波后波形图
仿真结果分析
图8是用户输入信息：0101101，用+1电平表示“1”，用-1电平表示“0”。
图9是经过BPSK调制后的波形，由图可以看出，BPSK经过有限带宽的器件时，会出现幅度和频率调制现象。
图10为PN码波形,图11为PN扩频后的波形，目的的为了实现PN码捕获。
图12是解扩后波形，图13为经过BPSK解调后的波形，是为了进一步检测能否还原成原波形。
图14为检波后的波形，与图1基本一致，从而验证了扩频通信具有抗干扰等优点。
6总结
扩频通信系统以其较强的抗干扰、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系统的理论基础和实现方法。
首先，本文概述了直接序列扩频通信研究意义及原理。其次，本文还介绍了部分扩频码序列的产生及特点等。最后，本文用MATLAB仿真软件对直扩通信系统进行了仿真。仿真了扩频部分及解扩部分，利用MA TLAB进行了简单的编程，深入的讨论了直扩系统的构成及它的优点，例如抗噪声性能等等。
新技术的发展以及现有无线通信的集成是4G系统发展的两个方向，而扩频技术在这两个方面都大有可为之处，因此只有在4G这个大背景下，才能更好的把握扩频技术的发展方向。
但是，就现代通信系统来说，处理增益带来的干扰已经不能满足现代通信的需求，人民提出了混合式扩展频谱系统、自适应天线抑制干扰技术，这就大大降低了信号功率，提高了通信距离。
致谢
本次毕业设计是在谢绍国老师的精心指导和帮助下完成的。做论文设计时，由于自己经验的
匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导和同学们的帮助，自己很难完成。
首先，我要感谢我的指导老师谢老师。半年来，谢老师对我的学业倾注了大量的心血，使我在获取知识的同时，综合能力得到较大的提高。学位论文从选题到实验到最后定稿，谢老师都精心的指导和帮助。谢老师那渊博精深的知识，务实严谨、精益求精的治学态度和一丝不苟的工作作风，深深的感染了我，也让我改变了粗心大意，做事马马乎乎的坏毛病。我相信这对我以后的工作和学习都有很大的帮助。
我还要感谢和我一起做毕业设计的同学们。一人遇到困难时，大家都一起讨论一起修改，“一人有难大家帮”，难题一会儿就解决了。如果没有大家的帮助，我的毕业设计也不会进行的那么顺利。这也让我感受到了集体的温暖！
我也要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下牢固的专业知识基础，才让我们有能力完成这次毕业设计。
最后谢谢母校四年来对我的培养！
参考文献
[1]常义林，任志纯.通信工程专业英语.西安电子科技大学出版社，2004
[2]樊昌信, 等.通信原理.国防工业出版社,1998
[3]蒋青、陈学善，等.通信原理.科学出版社，2008
[4]曹志刚, 钱亚生. 现代通信原理.清华大学出版社，1992
[5]袁超伟，冯志勇.CDMA蜂窝移动通信.北京邮电大学出版社，2003
[6]邬国扬，孙献璞.蜂窝通信.西安电子科技大学出版社，2002
[7]John G．Proakis等. 数字通信.电子工业出版社，2002
[8]胡健栋, 郑朝辉, 等.码分多址与个人通信. 人民邮电出版社, 1996
[9]张辉，曹丽娜.现代通信原理与技术.安电子科技大学出版社，2002
[10]朱华，黄辉宁，等.随机信号分析.北京理工大学出版社，2005
[11]徐金明，等.MATLAB实用教程.清华大学出版社，2005
Simulation of Direct Sequence Spread Spectrum Communication
System
Author:Wang Qian Director:Xie Shao-guo
Abstract: MATLAB simulation tools can provide a direct sequence spread spectrum communication system, a transmitter module and a receiver module simulation design, through the transfer process, each waveform and spectral transformation graphs, research DSSS BER, SNR and expand HERTZ gain. In a given simulation conditions, testing the simulation model, the results show that the system is relatively high signal to noise ratio, better performance, and in the error rate remained unchanged, the increase in Direct Sequence Spread Spectrum spreading gain can be increasing the signal to noise ratio at the output. In this paper, MATLAB Toolbox and MATLAB simulation module communication function for direct sequence spread spectrum communication system is analyzed and simulated image and make it more specific[1].
Keywords：direct sequence spread spectrum；signal-to-noise ratio；spread spectrum gain