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
称信道容量）为
（1）
式中：B为信号带宽；S为信号平均功率；N为噪声功率。
若白噪声的功率谱密度为n0，噪声功率N=n0B ，则信道容量C可表示为
（2）
由上式可以看出，B 、n0 、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。
1.4 扩频通信系统的基本原理
对扩频通信系统的基本原理进行简单介绍，在本文中我们使用直接序列扩频通信系统，对信号进行扩展频谱，图1给出了直接序列扩频通信系统模型原理方框图。
直接序列扩频就是用比信息速率高很多倍的伪随机噪声码相乘来达到扩展信号的带宽，扩频通信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须的最小带宽。其波形图如图1中(a)所示，由信源产生的信息流{}n a通过
编码器变换为二进制数字信号)(t d 。二进制数字信号中所包含的两个符号的先验概率相同，均为2/1，且两个符号相互独立，二进制数字信号)(t d 与一个高速率的二进制伪噪声码)(t c 的波形（如图1中(b)所示，伪噪声码作为系统的扩频码序列）相乘，得到复合信号)()(t c t d ，这就扩展了传输信号的带宽。一般伪噪声码的速率c c T R /1=是Mb/s 的量级，有的甚至达到几百Mb/s 。而待传输的信息流{}n a 经编码器编码后的二进制数字信号的码速率b b T R /1=较低，如数字话音信号一般为16 kb/s ~32kb/s ，这就扩展了传输信号的带宽。
图1 扩展频谱通信系统模型
频谱扩展后的复合信号)()(t c t d 对载波)π2cos(0t f （0f 为载波频率）进行调制（直接序列扩频一般采用PSK 调制），然后通过发射机和天线送入信道中传输。发射机输出的扩频信号用)(t s 表示。扩频信号)(t
s 的带宽取决于伪噪声码)(t c 的码速率c R 。在PSK 调制的情况下，射频信号的带宽等于伪噪声码速率的2倍，即c R R 2RF =，而几乎与数字信号)(t d 的码速率无关。以上对待传输信号)(t d 的处理过程就是对信号)(t d 的频谱进行扩展的过程。经过上述过程的处理，达到了对)(t d 扩展频谱的目的。
(b )接收系统 (a )发射系统
(a ) d (t )
+1 -1
(b ) c (t )
+1
图2 理想扩展频谱系统波形示意图
在接收端用一个和发射端同步的参考伪噪声码)?(d
r T t c -*所调制的本地参考振荡信号]?)?(π2cos[2IF 0?+++t f f f d
（IF f 为中频频率），与接收到的)(t s 进行相关处理。相关处理是将两个信号相乘，然后求其数学期望（均值），或求两个信号瞬时值相乘的积分。
当两个信号完全相同时（或相关性很好），得到最大的相关峰值，经数据检测器恢复出发射端的信号)(t d '。若信道中存在着干扰，这些干扰包括窄带干扰、人为瞄准式干扰、单频干扰、多径干扰和码分多址干扰等等，它们和有用信号)(1t s 同时进入接收机，如图3(a)所示。图3中，c R 为伪噪声码速率，0f 为载波频率，IF f 为中频频率。
(a) 接收机输入 (b) 混频器输出 (c) 中频滤波器输出
图3
由于窄带噪声和多径干扰与本地参考扩频信号不相关，所以在进行相关处理时被削弱，实际上干扰信号和本地参考扩频信号相关处理后，其频带被扩展，也就是干扰信号的能量被扩展到整个传输频带之，降低了干扰信号的电平(单位频率的能量或功率)，如图3(b)所示。由于有用信号和本地参考扩频信号有良好的相关性，在通过相关处理后被压缩到带宽为b b R B 2=的频带，因为相关器后的中频滤波器通频带很窄，通常为b b R B 2=，所以中频滤波器只输出被基带信号)(t d '调制的中频信号和落在滤波器通频带的那部分干扰信号和噪声，而绝大部分的干扰信号和噪声的能量（功率）被中频滤波器滤除，这样就大改善了系统的输出信噪比，如图3(c)所示。
1.5 扩频通信的特点
扩频通信技术是一种具有优异抗干扰性能的新技术，它的主要优点是：
(1) 抗干扰性能好。它具有极强的抗人为宽带干扰、窄带瞄准式干扰、中继转发式干扰的能力，有利于电子反对抗，特别适合军事通信系统中运用。相对于常规通信系统，DS-SS 、FH-SS 、DS/FH 、DS/TH 等系统对多径干扰不敏感，如果再采用自适应对消、自适应天线、自适应滤波等技术或措施，可以使多径干扰消除。这对移动通信是很有利的。
(2) 选择性寻址能力强，可以用码分多址的方式来组成多址通信网。多址通信网的所有接收机和发射机可以同时使用相同的频率工作。对于给定的接收机，当指定了特定的扩频码后，该接收机就只能和使用相同扩频码的发射机相联系。当网所有的接收机都指定了不同的扩频码后，网的任一发射机可通过选择不同的扩频
码来和使用相应扩频码的接收机相联系。使用扩频通信技术组成多址通信网时，网络的同步比常规通信体制易于实现。便于实现机动灵活的随机接入，便于采用计算机进行信息的控制和交换。
(3) 性能好，信息隐蔽以防窃取。扩频信号的频谱结构基本与待传输的信息无关，主要由扩频码来决定。信息的隐蔽程度或安全程度取决于所使用的扩频码。由于扩频通信系统使用码周期很长的伪随机码，在一个伪码周期中具有随机特性，经过它调制后的数字信息类似于随机噪声，因而将其用于通信系统中，敌方采用普通侦察手段和破译方法不易发现和识辨信号。
(4) 频谱密度低，对其它通信系统的干扰小。在输出信号功率相同的情况下，由于扩频信号扩展了频带，降低了输出信号单位频带的功率(能量)，从而降低了系统在单位频带电波的通量密度。频谱密度低，对空间通信大有好处。当空间通信系统在地面上产生的电波通量密度太大时，会造成对地面通信系统的干扰。对于当前无线电通信中频率资源匮乏的问题，利用扩频通信技术，使频率资源可重复利用。使用扩频码分多址技术可解决常规通信系统中电波拥挤的大难题。所以扩频码分多址通信在城市移动通信中有着广阔的应用前景。
(5) 高分辨率测距。测距是扩频技术最突出的应用。无线电测距在测量距离增大的情况下，反射信号变弱，造成接收困难。为克服这一困难，就必须加大发射信号的功率。增大脉冲雷达信号的峰值功率，会受到设备和器件的限制。加大信号的脉冲宽度，又会降低测距的分辨率。利用连续波雷达测距时，会出现距离模糊问题。利用扩频技术测距，扩频码序列的长度(周期)决定了测距系统的最大不模糊距离；而扩频码序列的速率(码元宽度)决定了测距系统的分辨率。产生长周期高速率的伪随机码，在今天已不存在问题。
2.WCDMA系统
2.1 WCDMA简介
WCDMA是一个带宽直扩码分多址（DS-CDMA）系统，即通过用户数据与由CDMA扩频码得来的伪随机比特（称为码片）相乘，从而把用户信息比特扩展到宽的带宽上去。为支持很高的比特速率（最高可达2Mbps），采用了可变扩频因子和多码连接。使用3.84Mbps的码片速率需要大概5MHz的载波带宽。带宽约为1MHz的DS-CDMA系统，通常被称为窄带CDMA系统。WCDMA 所固有的较宽的载波带宽使其能够支持高的用户数据速率，并且也具有某些性能方面的优势，例如增强的多径分集能力。网络运营商可以依据其运营牌照，以等级式的小区分层的形式，使用多个这样的5MHz载频来增加容量。实际的载频要根据载频间的干扰情况，以200kHz为一个基本单位在大约4.4-5MHz之间选择。
WCDMA主要起源于欧洲和日本标准化组织和厂商，它继承了第二代移动通信体制GSM标准化程度高和开放性好的特点，标准化进展顺利。WCDMA支持高速数据传输，支持可变速传输。其主要特点如下：基站支持异步和同步的基站运行方式，组网方便、灵活；调制方式上行为BPSK，下行为QPSK；导频辅助的相干解调方式；适应多种速率的传输，同时对多速率、多媒体的业务可通过改变扩频比和多码并行传送的方式来实现；上、下行快速、高效的功率控制大大减少了系统的多址干扰，提高了系统容量，同时也降低了传输的功率；核心网络基于GSM/GPRS网络的演进，并保持与GSM/GPRS网络的兼容性；支持软切换和更软切换，切换方式包括三种，即扇区间软切换、小区间软切换和载频间硬切换等。
2.2 WCDMA的工作模式
WCDMA支持两种基本的工作模式：频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。在FDD模式下，上行链路和下行链路分别使用两个独立的5MHz的载波；在TDD 模式下只使用一个5MHz的载波，在上下行链路之间分时共享。上行链路是移动台到基站的连接，下行链路是基站到移动台之间的连接。TDD模式在很大程度上是基于FDD模式的概念和思想的，加入它是为了弥补基本WCDMA系统的不足，也是为了能使用ITU为IMT-2000分配的那些不成对频谱。
在WCDMA系统中常用的术语有：比特（Bit），符号（Symbol），码片（Chip）。经过信源编码的含有信息的数据成为“比特”；经过信道编码和交织后的数据成为“符号”；经过最终扩频得到的数据称为“码片”，WCDMA的扩频速率为3.84Mbps。
3.WCDMA系统中的扩频调制技术
WCDMA 系统由三部分组成,即核心网、无线接入网和用户装置。核心网与无线接入网的接口定义为Iu 接口,无线接入网与用户装置的接口定义为Uu 接口。Uu 接口分为3 个协议层:物理层、数据链路层和网络层。物理层是衡量不同体制的移动通信系统的主要方面之一。终端与基站间的单纯物理链路采用何种信号处理的结构,直接关系到整体的业务性能,并且对其他层的协议也有很大的影响。从手机和基站设备的基带处理能力而言,物理层关系到设备的复杂度。另外,第三代系统同样着眼于业务的宽带,所以物理层不仅围绕单一的业务,而且也考虑到将来引入的业务所需的更多变化。
物理层提供物理信道,并在此信道上传输原始比特,为MAC 层和更高层提供
信息传输服务,包括物理信道的调制与扩频、信道的编译码、软切换的实施、频率和时间的同步及闭环功率控制等。物理信道分为专用物理信道(DPCH) 和公共物理信道(CPCH) 。本设计中的物理层主要是由信道扩频解扩、加扰解扰、调制解调、加性高斯白噪声信道几部分组成。
3.1扩频与解扩
WCDMA系统是一个码分多址的接入系统，该系统使用OVSF码来扩频。在OVSF码家族中，同一代的OVSF是完全正交的，不同时代但没有直接关系的OVSF码也是相互正交的，但不同代有直接关系的OVSF码则不完全正交。码字可以从下图示的码树中选取.如果连接中使用了可变扩频因子,可以根据最小扩频因子正确的利用码树来解扩,方法是在最小扩频因子码指示的码树分支中选取信道化码.他为WCDMA 提供高度灵活的业务起了非常重要的作用。在WCDMA 系统,OVSF 码保证了不同物理信道之间的正交性。上行链路道化码的扩频因子变化围为4—256 而下行链路中扩频因子的变化围是4～512 。在WCDMA中下行链路OVSF 码的分配策略至关重要,直接决定系统的容量。
在WCDMA中，需通过两步对信号进行扩频。首先，除了下行链路同步信道之外，用各自的信道码对所有的物理信道进行扩频，使得接收端可以根据信号的扩频码来区分不同信道传输的信息，定义扩频因子为一个输入符号被扩展后的码片周期数。信道码相互正交，可以对每条物理信道采用变化的扩频因子，即我们上文提到的正交可变扩频因子（OVSF）。然后把这样扩频后的物理信道加起来，用特定的复数加扰，使得接收端能准确无误的识别出这些物理信道的信源。
采用扩频技术，在天线之前的发射链路的某处简单的引入相应的扩频码，结果将信息扩散到一个更宽的频带，在接收链路中数据恢复之前移去扩频码，这个
过程称之为解扩。解扩是在信号的原始带宽上重新构建信息。显然，在信息传输通路的两端需要预先知道扩频码。解扩通常在解调之前，在传输过程中加入的信号（比如干扰或者阻塞）将在解扩处理中被扩频。设计良好的相关器(乘积检波器)可以允许在输入信噪比低达-50~20dB的条件下，从强干扰噪声中检测出微弱的信号。因此大多数扩频信号的解扩都使用相关检测器。
3.2加扰与解扰
在WCDMA系统中，发送端做的处理除了扩频之外还包括了扰码操作。扰码的目的是为了将不同的终端或基站区分开来，上行链路中，扰码区分用户，扩频码（也叫信道化码）区分同一个用户的不同信道（物理数据（DPDCH）和控制信道（DPCCH））;下行链路中，扰码可以用来区分不同的小区，用扩频码区分同一小区中不同的用户。扰码是在扩频之后使用的，因此它不会改变信号的带宽，而只是将来自不同信源的信号区分开来。WCDMA扰码是采用GOLD码，它是由2个特定的m序列相加而成，具有容易易产生，自相关特性好的优点。上行链路采用扰码来区分用户，下行链路则用来区分基站。扰码在信息传送之前进行，因此它不会改变信号的带宽，它只是使得来自不同信源的信号能被区分开。进行扰码后，如果实际扩频中几个发射机用同样的码是没有关系的。传输中码片速率通过信道编码已达到，所以符号速率是不受扰码影响的。扰码器将输入序列映射到另一个不同的序列，在输入为周期性的情况下，通常使得输出的周期是输入周期的很多倍。扰码器用一组移位寄存器构成，对一定寄存器的输出进行模2加运算后，再反馈到寄存器组的输入端。扰码是通过PN码技术实现的，PN码可以由移位积存器构成，而移位积存器的反馈路径可以用一个多项式表示。
从更广泛的意义上来说，扰码能使数字传输系统对各种数字信息具有透明性，
这不但因为扰码能改善未定时回复的质量，还因为扰码能够使信号频谱弥散而保持稳恒，相当于数字信号的功率拓展，使其分散开了，因此扰乱过程又称为“能量分散”过程。完成扰码和解扰的电路相应称为扰码器和解扰器。M序列是最常用的一种伪随机序列，它是最长线性反馈移位寄存器序列的简称，WCDMA使用的扰码是由m序列的不同相位异或而成。Gold码不需要GPS同步，系统灵活性、安全性高，但是码间的干扰比比m序列大。
3.3调制与解调
在WCDMA系统中,调制可分为数据调制和扩频调制。数据调制是指数据以某种方式映射到I和Q之路。扩频调制是指I和Q支路信道码和扰码扩频，经滤波和载波调制后输出。分析WCDMA的扩频调制技术，我们可以分为上行链路和下行链路来进行分析介绍。
在WCDMA下行链路中，采用QPSK数据调制方式。两个连续符号组成的符号经过串并变换，映射到I和Q支路上。映射的结果是偶数号和奇数号的符号分别应设到I和Q支路上。I和Q支路由相同的实值信道化码C, (Channelization Code)扩频到码片速率，这里的信道化码即上文提到的OVSF 码。信道化后将I和Q支路上是实值码片序列变换成复值码片序列。该序列由复值的扰码C, (Scrambling Code)进行加扰(复数相乘)，用来标定一个唯一的蜂窝(Cell)。下图显示了下行链路的扩频和调制过程，这个下行链路有一路DPDCH和一路DPCCH。若DPDCH多于一路，则多出的DPDCH分别用QPSK进行调制并采用不同的信道化码进行扩频。
本文中采用的是QPSK数据调制方式，在下行链路中I和Q支路的数据率相同，然而在上行链路中，I和Q支路的数据率是不同的;在下行链路中扰码是用来
标定蜂窝的，然而在上行链路中用来标定移动用户。下行链路中数据在发送之前通过平方根升余弦滤波器进行脉冲成型，滤波器的滚降系数是0.31。
4.系统仿真模型的建立
4.1仿真软件Simulink简介
本文采用Matlab/Simulink作为仿真软件，Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境，广泛运用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。它包括一个复杂的接收器、信号源、线性和非线性组件以及连接组建的模块库，用户也可以根据需要定制或者创建自己的模块。本文依据3GPP制定的标准，采用Matlab/Simulink作为仿真工具，构建了仿真系统。
Simulink采用的是模块化建模方式，让用户把精力从编程转向模型的构造。因此，Simulink一个很大的优点是为用户省去了许多重复的代码编写工作，用户不必一步步地从最底层开始编起。其中每个模块基本上都有自己的输入输出端口，实现一定的功能。用户可以很随意地改变模型中的参数，并可以马上看到改变参数后的结果，从而达到方便、快捷地建模和仿真的目的Simulink中的仿真模型一般有多个仿真模块连接而成。
4.2 WCDMA扩频通信系统的设计方案
WCDMA的仿真主要要经过正交扩频、加扰、调制后进入加噪信道、然后再经过解调、解扰、解扩几步。以下行链路为例，建立系统的设计方案。WCDMA 在下行信道上，信息数据经过串/并转换，分成I/Q两个支路，这两个支路用相同的信道化码进行扩频，然后用相同小区特定扰码进行扰码处理，调制采用的是
QPSK，调制的码片速率为3.84Mc/s脉冲形成滤波器采用RRC，滚降因子是0.31。
图4是WCDMA的下行信道的扩频与调制，在WCDMA中，下行链路的信道化码为OVSF（正交可变扩频因子码），这种码能保持采用不同速率和不同扩频因子的信道之间扰码为GOLD序列，以区分小区。图5为QPSK的解调接收机框图，前面的带通滤波器用于除去带外噪声和相邻信道的干扰。滤波后的输出端分为两个部分，分别用同相和正交的载波进行解调。解调用的相干载波用载波恢复电路从接收信号中恢复。解调器的输出提供一个判决电路，产生同相和正交二进制流，经复用后再生出原始的二进制数据序列。
图4 WCDMA下行信道的扩频与调制
图5 QPSK解调接收机框图
根据上文中的两个电路原理进行，得到下面的WCDMA下行链路仿真模型。如图6所示，用户的数据进入信道后先进行信道编码,然后经扩频和加扰后,再经过QPSK调制送入有高斯白噪声的信道传输。到达接收端的比特流是加入了人为强干扰和高斯白噪声的发送比特流。接收端对接收的比特流进行解调、滤波、去扰解扩和解码后得到各用户的数据。对各用户的数据与发送端对应的用户数据进行分析、比较,计算其误码率, 并以此为基础分析WCDMA 无线接口的抗干扰性能。
在发送端, WCDMA下行链路采用的编码方案是卷积编码，扩频加扰模块采用正交可变扩频因子码序列(OVSF)作为信道化扩频码序列进行扩频,将数据符号按位转换为一组码片序列,扩展数据信息的带宽;对扩频后的信号用GOLD码再进行扰码操作。扩频加扰后将其送入调制模块，在这里我们采用的调制方式是QPSK 调制。
图6 WCDMA下行链路仿真系统框图
4.3基于Simulink的模型实现
WCDMA的仿真主要是经过正交扩频、加扰、调制，然后进入加噪信道，最后后再经过解调、解扰、解扩就得到最终的仿真图形。根据下行链路的仿真系统框图，一步步进行各部分模型的建立，并对各个模块的参数进行适当的修改，不断地调试分析满足仿真要求的同时并且满足模块之间连接的要求，最终目的实现既满足理论知识，又可以实现仿真。
4.3.1扩频、加扰、调制后的模块
图7的数据源是由OVSF（正交可变扩频因子码）进行扩频，再经GOLD序列加扰，最后经正弦波调制的扩频加扰调制模块。其中，数据源数据的采样时间取为0.0032S，扩频因子取32，则扩频码的采样时间为0.0001S。因为扰码是在扩频之后进行，所以扰码不改变信号的带宽，扰码的采样时间也为0.0001。在WCDMA的下行链路中，扰码用来区分不同的小区。WCDMA中对数据源进行扩频和加扰是用来减少多用户之间的干扰。
图7 扩频加扰调制模块
4.3.2解调、解扰、解扩后的模块
图8是电路中加入了解调模块，解调是通过相干解调实现的，经解调后，需要一个低通滤波器滤除解调输出中的高频成分。在相干解调，采样时间与调制的采样时间相同，都为5e-7*1/6.28S。
图8 加入解调模块的仿真电路
下面，我们在将经过解调模块的仿真电路再加入解扰解扩模块。
图9加入解扰和解扩处理模块的仿真图
4.3.3 加入高斯白噪声的仿真模型
下图的电路是在原有的仿真电路基础上加入了高斯噪声，高斯白噪声是最常见最简单的一种噪声，它存在于各种传输媒质中，表现为信号围绕平均值的一中随机波动过程，它的均值为0。此时，WCDMA扩频通信系统总的仿真模型也已经确立，如图10 所示。
图10加入了高斯噪声后的仿真模型
5.仿真结果分析
5.1扩频、加扰、调制波形
根据图7的扩频、加扰、调制模块在MATLAB示波器中得到实际的仿真波形图如下所示，(a)图是数据源示图，（b）图是正交可变扩频因子码（OVSF），（c）图是经OVSF扩频后的图形，（d）图是扰码，（e）图是加扰后的图形。从图中可以看出，数据源经扩频后，频率扩大了32倍，而经扰码处理后，频率没有发生变化。
《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
毕业设计用matlab仿真 篇一：【毕业论文】基于matlab的人脸识别系统设计与仿真(含matlab源程序) 基于matlab的人脸识别系统设计与仿真 第一章绪论 本章提出了本文的研究背景及应用前景。首先阐述了人脸图像识别意义；然后介绍了人脸图像识别研究中存在的问题；接着介绍了自动人脸识别系统的一般框架构成；最后简要地介绍了本文的主要工作和章节结构。 1.1 研究背景 自70年代以来.随着人工智能技术的兴起.以及人类视觉研究的进展.人们逐渐对人脸图像的机器识别投入很大的热情，并形成了一个人脸图像识别研究领域，.这一领域除了它的重大理论价值外，也极具实用价值。 在进行人工智能的研究中，人们一直想做的事情就是让机器具有像人类一样的思考能力，以及识别事物、处理事物的能力，因此从解剖学、心理学、行为感知学等各个角度来探求人类的思维机制、以及感知事物、处理事物的机制，并努力将这些机制用于实践，如各种智能机器人的研制。人脸图像的机器识别研究就是在这种背景下兴起的，因为人们发现许多对于人类而言可以轻易做到的事情，而让机器来实现却很难，如人脸图像的识别，语音识别，自然语言理解等。
如果能够开发出具有像人类一样的机器识别机制，就能够逐步地了解人 类是如何存储信息，并进行处理的，从而最终了解人类的思维机制。 同时，进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样，人脸也具有唯一性，也可用来鉴别一个人的身份。现在己有实用的计算机自动指纹识别系统面世，并在安检等部门得到应用，但还没有通用成熟的人脸自动识别系统出现。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA鉴定等更具方便性，因为它取样方便，可以不接触目标就进行识别，从而开发研究的实际意义更大。并且与指纹图像不同的是，人脸图像受很多因素的干扰:人脸表情的多样性;以及外在的成像过程中的光照，图像尺寸，旋转，姿势变化等。使得同一个人，在不同的环境下拍摄所得到的人脸图像不同，有时更会有很大的差别，给识别带来很大难度。因此在各种干扰条件下实现人脸图像的识别，也就更具有挑战性。 国外对于人脸图像识别的研究较早，现己有实用系统面世，只是对于成像条件要求较苛刻，应用范围也就较窄，国内也有许多科研机构从事这方而的研究，并己取得许多成果。 1.2 人脸图像识别的应用前景 人脸图像识别除了具有重大的理论价值以及极富挑战
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< 以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。 摘要 本文概述了信号仿真系统的需求、总体结构、基本功能。重点介绍了利用Matlab软件设计实现信号仿真系统的基本原理及功能，以及利用Matlab 软件提供的图形用户界面（Graphical User Interfaces ,GUI）设计具有人机交互、界面友好的用户界面。本文采用Matlab 的图形用户界面设计功能, 开发出了各个实验界面。在该实验软件中, 集成了信号处理中的多个实验, 应用效果良好。本系统是一种演示型软件,用可视化的仿真工具,以图形和动态仿真的方式演示部分基本信号的传输波形和变换，使学习人员直观、感性地了解和掌握信号与系统的基本知识。随着当代计算机技术的不断发展，计算机逐渐融入了社会生活的方方面面。计算机的使用已经成为当代大学生不可或缺的基本技能。信号与系统课程具有传统经典的基础内容，但也存在由于数字技术发展、计算技术渗入等的需求。在教学过程中缺乏实际应用背景的理论学习是枯燥而艰难的。为了解决理论与实际联系起来的难题国内外教育人士目光不约而同的投向一款优秀的计算机软件——MATLAB。通过它可用计算机仿真，阐述信号与系统理论与应用相联系的内容，以此激发学习兴趣，变被动接受为主动探知，从而提升学习效果，培养主动思维、学以致用的思维习惯。以MATLAB 为平台开发的信号与系统教学辅助软件可以充分利用其快速运算，文字、动态图形、声音及交互式人机界面等特点来进行信号的分析及仿真。运用MATLAB 的数值分析及计算结果可视化、信号处理工具箱的强大功能将信号与系统课程中较难掌握和理解的重点理论和方法通过概念浏览动态演示及典型例题分析等方式，形象生动的展现出来，从而使学生对所学 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。 基于matlab的毕业论文题目参考 MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。以下是基于matlab的毕业论文题目，供大家参考。 基于matlab的毕业论文题目一： 1、基于遗传算法的小麦收割机路径智能优化控制研究 2、零转弯半径割草机连续翻滚特性参数化预测模型 3、基于MATLAB的PCD铰刀加工硅铝合金切削力研究 4、基于状态反馈的四容水箱控制系统的MATLAB仿真研究 5、基于Matlab软件的先天性外耳道狭窄CT影像特点分析 6、Matlab仿真在船舶航向自动控制系统中的研究与仿真 7、基于MATLAB的暂态稳定措施可行性仿真与分析 8、基于MATLAB的某专用越野汽车动力性能分析 9、基于MATLAB的电力系统有源滤波器设计 10、基于MATLAB和ANSYS的弹簧助力封闭装置结构分析 11、基于Matlab的液力变矩器与发动机匹配计算与分析 12、运用MATLAB绘制接触网下锚安装曲线 13、基于MatlabGUI的实验平台快速搭建技术 14、基于MATLAB的激光-脉冲MIG复合焊过程稳定性评价 15、测绘数据处理中MATLAB的优越性及应用 16、基于MATLAB柴油机供油凸轮型线设计 17、基于MATLAB语言的TRC加固受火后钢筋混凝土板的承载力分析方法 18、MATLAB辅助OptiSystem实现光学反馈环路的模拟 19、基于MATLABGUI的电梯关门阻止力分析系统设计 20、基于LabVIEW与MATLAB混合编程的手势识别系统 21、基于MATLAB的MZ04型机器人运动特性分析 22、MATLAB在煤矿巷道支护参数的网络设计及仿真分析 23、基于MATLAB的自由落体运动仿真 24、基于MATLAB的电动汽车预充电路仿真 25、基于Matlab的消弧模型仿真研究 26、基于MATLAB/GUI的图像语义自动标注系统 27、基于Matlab软件GUI的机械波模拟 28、基于Matlab的S曲线加减速控制算法研究 29、基于Matlab和Adams的超速机柔性轴系仿真 30、基于Matlab与STM32的电机控制代码自动生成 31、基于Matlab的相机内参和畸变参数优化方法 32、基于ADAMS和MATLAB的翻转机构联合仿真研究 33、基于MATLAB的数字图像增强软件平台设计 34、基于Matlab的旋转曲面的Gif动画制作 35、浅谈Matlab编程与微分几何简单算法的实现 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 创新实践报告 目录 语音信号处理系统设计 摘要：语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科。语音信号处理的目的是得到某些参数以便高效传输或存储,或者是用于某种应用，如人工合成出语音、辨识出讲话者、识别出讲话内容、进行语音增强等。本文简要介绍了语音信号采集与分析以及语音信号的特征、采集与分析方法，并在采集语音信号后，在MATLAB 软件平台上进行频谱分析,并对所采集的语音信号加入干扰噪声，对加入噪声的信号进行频谱分析，设计合适的滤波器滤除噪声，恢复原信号。利用MATLAB来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量，再将该向量看作一个普通的信号，对其进行FFT变换实现频谱分析，再依据实际情况对它进行滤波，然后我们还可以通过sound命令来对语音信号进行回放，以便在听觉上来感受声音的变化。 关键词：Matlab，语音信号，傅里叶变换，滤波器 1课程设计的目的和意义 本设计课题主要研究语音信号初步分析的软件实现方法、滤波器的设计及应用。通过完成本课题的设计，拟主要达到以下几个目的： 1.1．了解Matlab软件的特点和使用方法。 1.2．掌握利用Matlab分析信号和系统的时域、频域特性的方法； 1.3．掌握数字滤波器的设计方法及应用。 1.4．了解语音信号的特性及分析方法。 1.5．通过本课题的设计，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 2 设计任务及技术指标 设计一个简单的语音信号分析系统，实现对语音信号时域波形显示、进行频谱分析， 利用滤波器滤除噪声、对语音信号的参数进行提取分析等功能。采用Matlab设计语言信号分析相关程序，并且利用GUI设计图形用户界面。具体任务是： 2.1．采集语音信号。 2.2．对原始语音信号加入干扰噪声，对原始语音信号及带噪语音信号进行时频域分析。 2.3．针对语音信号频谱及噪声频率，设计合适的数字滤波器滤除噪声。 2.4．对噪声滤除前后的语音进行时频域分析。 2.5.对语音信号进行重采样，回放并与原始信号进行比较。 2.6．对语音信号部分时域参数进行提取。 2.7．设计图形用户界面（包含以上功能）。 3 设计方案论证 3.1语音信号的采集 使用电脑的声卡设备采集一段语音信号，并将其保存在电脑中。 3.2语音信号的处理 语音信号的处理主要包括信号的提取播放、信号的重采样、信号加入噪声、信号的傅里叶变换和滤波等，以及GUI图形用户界面设计。 Ⅰ.语音信号的时域分析 语音信号是一种非平稳的时变信号，它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。语音信号分析的目的就在与方便有效的提取并表示语音信号所携带的信息。语音信号分析可以分为时域和变换域等处理方法，其中时域分析是最简单的方法。 Ⅱ.语音信号的频域分析 信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说，可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外，傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更 毕业设计论文 基于MATLAB的PID控制器设计 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 导师签名：日期：年月日 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。 一、课程设计内容 此次课程设计的主要内容是 2ASK调制信号仿真。 二、设计原理及步骤: （一）设计原理 2ASK是利用代表数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续的输出。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。根据幅度调制的原理，2ASK 信号可表示为0e(t)=s(t)cosw(t) c，式中w c为载波角频率，h(t)=cos w c(t)为载波信号，二进制基带信号s(t)为随机的单极性NRZ 矩形脉冲序列。 S(t)的功率谱密度为 2 11 ()()() 44 s b b P f T Sa fT f π =+?。2ASK 信号的功率谱密度是基带信号功率谱密度() s P f的线性搬移，2ASK 信号的功率谱密度为 1 ()[(+f)()] 4 e s c s c P f P f P f f =+- 。 （二）仿真步骤 1、函数文件 （1）函数FFT_SHIFT function [f,sf]=FFT_SHIFT(t,st) dt=t(2)-t(1); T=t(end); df=1/T; N=length(t); f=[-N/2:N/2-1]*df; sf=fft(st); sf=T/N*fftshift(sf); （2）函数INSERT0 function [out]=INSERT0(d,M) N=length(d); out=zeros(1,M*N); for i=0:N-1; out(i*M+1)=d(i+1); end 2、主程序代码 fc=2; %载波频率2Hz N_sample=10; N=200; %码元数 Ts=1; %1Band/s dt=Ts/fc/N_sample; %波形采样间隔t=0:dt:N*Ts-dt; Lt=length(t); T=t(end); %产生二进制信源 d=sign(randn(1,N)); 1 绪论 1.1课题研究背景及目的 1.1.1 研究背景 直流调速系统的主要优点在于调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能。在相当长时期内，高性能的调速系统几乎都是直流调速系统。尽管如此，直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向和在恶劣环境下的不适应问题，同时制造大容量、高转速及高电压直流电动机也十分困难，这就限制了直流拖动系统的进一步发展。 交流电动机自1985年出现后，由于没有理想的调速方案，因而长期用于恒速拖动领域。20世纪70年代后，国际上解决了交流电动机调速方案中的关键问题，使得交流调速系统得到了迅速的发展，现在交流调速系统已逐步取代大部分直流调速系统。目前，交流调速已具备了宽调速范围、高稳态精度、快动态响应、高工作效率以及可以四象限运行等优异特性，其稳、动态特性均可以与直流调速系统相媲美。 与直流调速系统相比，交流调速系统具有以下特点： （1）容量大； （2）转速高且耐高压； （3）交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小，且结构简单、经济可靠、惯性小； （4）交流电动机环境使用性强，坚固耐用，可以在十分恶劣的环境下使用； （5）高性能、高精度的新型交流拖动系统已达同直流拖动系统一样的性能指标； （6）交流调速系统能显著的节能； 从各方面看，交流调速系统最终将取代直流调速系统。 1.1.1研究目的 本课题主要运用MATLAB-SIMULINK软件中的交流电机库对交流电动机调速系统进行仿真，由仿真结果图直接认识交流系统的机械特性。本文重点对三相交流调压调速系统进行仿真研究，认识PID调节器参数的改变对系统性能的影响，认识该系统动态及静态性能的优劣及适用环境。 1.2 文献综述 毕业设计 [论文] 题目：基于MATLAB的人脸识别系统设计 学院：电气与信息工程学院 专业：自动化 姓名：张迎 指导老师：曹延生 完成时间：2013.05.28 摘要 人脸识别是模式识别和图像处理等学科的一个研究热点，它广泛应用在身份验证、刑侦破案、视频监视、机器人智能化和医学等领域，具有广阔的应用价值和商用价值。人脸特征作为一种生物特征，与其他生物特征相比，具有有好、直接、方便等特点，因此使用人脸特征进行身份识别更易于被用户所接受。 人脸识别技术在过去的几十年得到了很大的发展，但由于人脸的非刚性、表情多变等因素，使得人脸识别技术在实际应用中面临着巨大的困难。本文针对近年来国内外相关学术论文及研究报告进行学习和分析的基础上，利用图像处理的matlab实现人脸识别方法，这种实现简单且识别准确率高，但其缺点是计算量大，当要识别较多人员时，该方法难以胜任。 利用MATLAB实现了一个集多种预处理方法于一体的通用的人脸图像预处理仿真系统，将该系统作为图像预处理模块可嵌入在人脸识别系统中，并利用灰度图像的直方图比对来实现人脸图像的识别判定。 关键词：图像处理, Matlab, 人脸识别, 模式识别 ABSTRACT Human face recognition focuses on pattern recognition ,image processi ng andother subjects.It is widely used in authentication,investigation,video surveillance,intelligent robots,medicine and other areas.Facerecognition ha s wide application and business value.Facial feature asabiological character istic,compared with others is direct,friendly andconvenient.Facial featuree mployed in authentication are user-friendly. The technology of face recognition in the past few years obtained the v ery big development, but due to the face of nonrigid, expression and chang eablefactors, the face recognition technology in practical application are fa cing great difficulties. This paper aimed at home and abroad in recent year s the relevant papers and researchreports on study and on the basis of the a nalysis, some units within the data sensitivity places need to enter personne l to carry out limitation design and develop a set of identity verification ide ntification system, the system uses PCA face recognition method, therealiza tion is simple and the accuracy rate of recognition is high,but itsdrawback i s that a large amount of calculation, when to identify more staff,this metho d is difficult to do. The realization of a set of various pretreatment methods in one of the generic face image preprocessing simulation system based on MATLAB, the system is used as the image preprocessing module can be embedded in a face recognition system, and using the histogram matching gray image to realize the recognition of human face images to determine. 北华大学 《MATLAB仿真》课程设计 姓名： 班级学号： 实习日期： 辅导教师： 前言 科学技术的发展使的各种系统的建模与仿真变得日益复杂起来。如何快速有效的构建系统并进行系统仿真，已经成为各领域学者急需解决的核心问题。特别是近几十年来随着计算机技术的迅猛发展，数字仿真技术在各个领域都得到了广泛的应用与发展。而MATLAB作为当前国际控制界最流行的面向工程和科学计算的高级语言，能够设计出功能强大、界面优美、稳定可靠的高质量程序，而且编程效率和计算效率极高。MATLAB环境下的Simulink是当前众多仿真软件中功能最强大、最优秀、最容易使用的一个系统建模、仿真和分析的动态仿真环境集成工具箱，并且在各个领域都得到了广泛的应用。 本次课程设计主要是对磁盘驱动读取系统校正部分的设计，运用自动控制理论中的分析方法，利用MATLAB对未校正的系统进行时域和频域的分析，分析各项指标是否符合设计目标,若有不符合的，根据自动控制理论中的校正方法，对系统进行校正，直到校正后系统满足设计目标为止。我组课程设计题目磁盘驱动读取系统的开环传递函数为是设计一个校正装置，使校正后系统的动态过程超调量δ%≤7%，调节时间ts≤1s。 电锅炉的温度控制系统由于存在非线性、滞后性以及时变性等特点,常规的PID控制器很难达到较好的控制效果。考虑到模糊控制能对复杂的非线性、时变系统进行很好的控制, 但无法消除静态误差的特点, 本设计将模糊控制和常规的PI D控制相结合, 提出一种模糊自适应PID控制器的新方法。并对电锅炉温度控制系统进行了抗扰动的仿真试验, 结果表明, 和常规的PI D控制器及模糊PI D复合控制器相比,模糊自适应PI D控制改善了系统的动态性能和鲁棒性, 达到了较好的控制效果。(完整版)matlab毕业设计
基于Matlab的CDMA通信系统仿真
基于matlab的毕业论文题目参考
扩频通信及matlab仿真
本科毕业设计__基于matlab的通信系统仿真报告
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 11042232 温 靖
班 级 学 号： 指 导 老 师：
二 O 一四年十月十五日
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 2.4.1 加性高斯白噪声信道 ............................................................................................. 8 2.4.2 瑞利信道................................................................................................................. 8 2.5 多径合并............................................................................................................................. 8 2.5.1 MRC 方式 ................................................................................................................ 8 2.5.2 EGC 方式................................................................................................................. 9 2.6 采样判决............................................................................................................................. 9 2.7 理论值与仿真结果的对比 ................................................................................................. 9
三、系统仿真分析 ..................................................................................................... 11
3.1 有信道编码和无信道编码的的性能比较 ....................................................................... 11 3.1.1 信道编码的仿真 .................................................................................................... 11 3.1.2 有信道编码和无信道编码的比较 ........................................................................ 12 3.2 BPSK 与 QPSK 调制方式对通信系统性能的比较 ........................................................ 13 3.2.1 调制过程的仿真 .................................................................................................... 13 3.2.2 不同调制方式的误码率分析 ................................................................................ 14 3.3 高斯信道和瑞利衰落信道下的比较 ............................................................................... 15 3.3.1 信道加噪仿真 ........................................................................................................ 15 3.3.2 不同信道下的误码分析 ........................................................................................ 15 3.4 不同合并方式下的对比 ................................................................................................... 16 3.4.1 MRC 不同信噪比下的误码分析 .......................................................................... 16 3.4.2 EGC 不同信噪比下的误码分析 ........................................................................... 16 3.4.3 MRC、EGC 分别在 2 根、4 根天线下的对比 ................................................... 17 3.5 理论数据与仿真数据的区别 ........................................................................................... 17
四、设计小结 ............................................................................................................. 19 参考文献 ..................................................................................................................... 20基于MATLAB的语音信号处理系统设计(程序+仿真图)--毕业设计
基于MATLAB的PID控制器设计毕业设计(论文)
直接序列扩频系统matlab仿真
matlab仿真课程设计报告
毕业设计基于MATLABSIMULINK的交流电动机调速系统仿真
(完整版)基于matlab的人脸识别系统设计毕业设计
MATLAB仿真课程设计报告
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