扩频通信系统中自适应陷波滤波器的性能仿真研究

基于自适应陷波滤波器的频率和幅值估计
储昭碧;张崇巍;冯小英
【期刊名称】《自动化学报》
【年(卷),期】2010(0)1
【摘要】估计正弦信号的频率和幅值以实现准确信号跟随具有广泛的应用.本文采用三维自适应陷波滤波器分析正弦信号,提出了非归一化和归一化两种频率估计方法,两种算法都具有圆形周期轨道,能够获得信号的频率和幅值的准确估计以及正弦跟踪.用Lyapunov定理和平均方法证明积分流形的存在性和一致渐近稳定性.归一化算法改进了非归一化的收敛速度受制于信号幅值的缺点.分析了估计器的带宽参数和频率自适应增益参数对频率跟踪暂态速度和稳态精度以及噪声特性的影响.通过仿真证实了算法的有效性.
【总页数】7页(P60-66)
【作者】储昭碧;张崇巍;冯小英
【作者单位】合肥工业大学电气与自动化工程学院,合肥,230009;合肥工业大学电气与自动化工程学院,合肥,230009;合肥工业大学电气与自动化工程学院,合
肥,230009
【正文语种】中文
【相关文献】
1.自适应陷波滤波器频率估计新方法及性能分析 [J], 李明;涂亚庆;沈廷鳌;杨辉跃
2.基于二维幅值谱的正弦信号频率估计 [J], 韩峰;田敏;徐刚
3.基于数学形态学的自适应余弦拟合随机共振幅值估计研究 [J], 吴尚孺;高宝成
4.基于幅值-相角判据的修正Rife正弦波频率估计算法 [J], 孙宏军;王小威
5.基于自适应陷波滤波器的伺服系统谐振频率估计及抑制 [J], 龚文全; 罗炳章因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

扩频通信系统仿真实验报告一、引言扩频通信是一种通过扩展信号带宽来传输信息的技术。

在扩频通信系统中，发送方将待传输的信息数据序列与扩频码序列相乘，再通过信道传输到接收方。

接收方通过与发送方使用相同的扩频码序列相乘，并将结果进行积分操作，从而将扩频信号提取出来。

本文通过MATLAB软件使用数字仿真的方法，对扩频通信系统进行了仿真实验，包括扩频信号的产生、传输和提取等过程，最后通过性能指标评估扩频通信系统的性能。

二、实验内容1.扩频信号的产生：首先生成待传输的数字信息序列，然后与扩频码进行点乘产生扩频信号。

2.信道传输：模拟信道传输过程，包括加性高斯白噪声（AWGN）等噪声影响。

3.扩频信号的提取：接收方使用与发送方相同的扩频码对接收到的信号进行点乘与积分操作，从而提取出扩频信号。

4.性能评估：通过比较接收信号与发送信号的相关性和误码率等性能指标来评估扩频通信系统的性能。

三、实验步骤1.扩频信号的产生：首先生成随机的数字信息序列，然后使用伪随机序列作为扩频码与数字信息序列相乘，产生扩频信号。

2.信道传输：将扩频信号通过信道传输，并添加加性高斯白噪声模拟噪声影响。

3.扩频信号的提取：接收方使用与发送方相同的扩频码对接收到的信号进行点乘与积分操作，提取出扩频信号。

4.性能评估：通过计算接收信号与发送信号的相关性和统计误码率等性能指标来评估扩频通信系统的性能。

实验结果展示4.性能评估：通过计算接收信号与发送信号的相关性和统计误码率等性能指标来评估扩频通信系统的性能。

相关性较高且误码率较低表示系统性能较好。

四、实验结论通过本次扩频通信系统的仿真实验，我们可以得出以下结论：1.扩频通信系统能够有效抵抗噪声影响，提高信道的抗干扰能力。

2.扩频码的选择对系统性能有较大影响，合适的扩频码可以提高系统性能。

3.扩频通信系统的误码率与信噪比有关，当信噪比较高时，系统的误码率较低。

总之，扩频通信系统在信息传输中具有较好的性能和鲁棒性，通过对其进行仿真实验可以更好地理解其工作原理和性能特点。

重庆交通大学信息科学与工程学院综合性设计性实验报告专业：通信工程14级学号：姓名：实验所属课程：移动通信原理与应用实验室(中心)：信息技术软件实验室指导教师：2016年11月一、题目扩频通信系统仿真实验 二、仿真要求①传输的数据随机产生，要求采纳频带传输（DBPSK 调制）； ②扩频码要求采纳周期为63（或127）的m 序列；③仿真从基站发送数据到三个不同的用户，各不同用户别离进行数据接收； ④设计三种不同的功率延迟散布，从基站抵达三个不同的用户别离通过量径衰落（途径数别离为2，3，4）；⑤三个用户接收端别离解出各自的数据并与发送前的数据进行过失比较。

三、仿真方案详细设计通信系统的整体框图：发送部份 接收部份发射机原理图用户1发射机用户2发射机用户3发射机多径，高斯信道用户1接收机 用户2接收机 用户3接收机接收机原理如图，整个设计由发送端、信道和接收机组成。

其中发射端要紧完成m 序列的产生，随机0,1序列的产生。

然后利用m 序列对产生的随扩频码t0cos ωt0cos ω扩频码调制之后的信号接收信号机序列进行扩频，然后再用DPSK调制方式先对其进差分编码再进行调制。

信道要紧模拟信号的多径传输，在那个信道中一共有三个用户的数据进行传输，用户一通过了2径衰落，用户二通过了3径衰落，用户三通过了4径衰落。

接收端接收到的信号是几路多径信号的加噪后的叠加，第一要完成信号的解扩，然后再解调，滤波，抽样裁决，差分译码最后别离与原始信号比较并统计误码率。

流程图：扩频1.扩频码（m序列）的产生：扩频码为伪随机序列，本实验采纳自相关特性好，相互关特性较差的M序列，因为有三路用户，应选取带有6位移位寄放器，周期为63的m序列。

其对应的二进制序列别离为：1000011,1100111,1101101.以1000011为例，其具体的寄放器结构图如下所示：初始化各寄放器单元内容为1二、扩频：扩频的要紧思想是每一名数据位都扩展成长度为m序列长的信息，其具体做法是将数据信息中的‘1’用m序列代替，而关于‘-1’用-m序列代替，如此对每一个数据位都进行扩展就实现了对原始数据的扩频。

扩频通信系统干扰及其仿真技术1、引言扩频通信，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。

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。

2、直接序列扩频系统的组成直接序列扩频系统( DS，DirectSequence )又称为直接序列调制系统或伪噪声系统(PN系统)，简称为直扩系统，是目前应用较为广泛的一种扩展频谱系统。

人们对直扩系统的研究最早，如美军的国防卫星通信系统(AN-VSC-28、全球定位系统 (GPS、航天飞机通信用的跟踪和数据中继卫星系统(TDRSS等都是直扩技术应用的实例。

直扩系统是将要发送的信息用伪随机(PN序列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序列对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出原来的信息。

干扰信号由于与伪随机序列不相关，在接收端被扩展，使落入信号频带内的干扰信号功率大大降低，从而提高了系统的输出信噪（干）比，达到抗干扰的目的。

一种典型的扩展频谱系统如图1 所示。

它主要由原始信息、信源编译码、信道编译码（差错控制）、载波调制与解调、扩频调制与解扩频和信道六大部分组成。

信源编码的目的是去掉信息的冗余度，压缩信源的数码率，提高信道的传输效率。

差错控制的目的是增加信息在信道传输中的冗余度，使其具有检错或纠错能力，提高信道传输质量。

调制部分是为使经信道编码后的符号能在适当的频段传输，如微波频段，短波频段等。

《扩频通信系统的设计与仿真》《扩频通信系统的设计与仿真》开题报告学生姓名邱文龙专业电子科学与技术班级（2）班拟选题目扩频通信系统的设计与仿真选题依据及研究意义：扩频通信(spread spectrum communication)是近几年内迅速发展起来的一种通信技术。

在早期研究这种技术的主要目的是为提高军事通信的保密和抗干扰的性能，因此这种技术的开发和应用一直是处于保密状态。

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。

扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)调制，实现频谱扩展后再传输；接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。

这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的：一是信息的频谱扩展后形成宽带传输；二是相关处理后恢复成窄带信息数据。

正是由于这两大持点，使扩频通信有如下的优点：1.1.较强的抗干扰能力扩频信号在空间传输时所占有的频率带宽相对较宽，而接收器采用码相关检测的办法来进行解扩，把有用的宽带信息信号恢复成窄带信号，而把噪声信号扩展为宽带信号，然后通过窄带滤波技术提取有用的信息信号。

这样对于干扰信号来说，由于其与扩频的伪随机码不相关，则调制到一个很宽的频带上，使之在信号通频带内的干扰功率大大降低，相应的增加了系统的抗干扰性能。

1.2.较强的安全保密性扩频信号的频谱结构基本与待传输的信息信号并无关，主要由扩频码来决，甚至可以将信号淹没在噪声中，因此其保密性很强，要截取或窃听这样的信号是非常困难的，除非准确地知道所用的伪随机码的种类、码长和相位，对非线性码序列情况就更为复杂了。

1.3.可抗多径干扰在移动通信、卫星通信等现代通信环境下，多径干扰是常见的且非常严重的，通信系统必须具有很强的抗于扰的能力才能保证通信系统的顺畅。

扩频通信系统的抗噪声性能研究摘要扩频通信技术(简称扩频通信)是一种新兴的高科技通信技术，具有大容量、抗干扰、低截获功率等特点以及可实现码分多址(CDMA)等优点，在军事和民用通信系统中都得到了广泛的应用，并成为下一代移动通信的技术基础。

在扩频通信系统中，直序扩频的应用最为广泛。

本文首先介绍扩频通信的基本原理及组成，论述了直序扩频通信的基本原理，重点分析了直扩通信系统的抗噪声性能，最后利用MATLAB的M语言进行编程、仿真，建立了扩频通信系统的仿真模型，结合仿真结果分析了扩频通信系统的抗噪声性能。

关键词：直接序列扩频通信抗干扰伪随机序列仿真装订线ABSTRACTSpread spectrum communication is a sort of new high-tech communication technique, it has a number of internal advantages, such as large capacity, interference immunity, low probability of intercept, code division multiple access(CDMA)etc ,which make it get broad applications in civilian as well as military environments, and become the technical groundwork of next generation mobile communications, Direct sequencing spread-spectrum was widely used. The basic principles and composition of spread spectrum communication was introduced, and the basic principle of direct sequence spread spectrum communication was studied, focusing then the performance of anti noise of direct sequence spread spectrum communication system was analysed, finally the M language programming of MATLAB was used for programming and simulation, a spread spectrum communication system simulation model was established, and the performance of anti noise of spread spectrum communication system performance was analysed based on simulation results.Key words:Direct Sequence Spread Spectrum System (DSSS) Anti –Interference Pseudo random Sequence Simulation目录摘要 (I)一引言 (4)二扩频通信系统概述 (5)2.1 扩展频谱通信的定义 (5)2.2 扩频通信的理论基础 (5)2.3 扩频通信的主要性能指标 (6)2.4 扩频通信的主要特点 (7)三直扩通信系统原理基础 (9)3.1 直扩通信系统简介 (9)3.2 伪随机序列的产生原理 (10)3.2.1 m码序列的产生原理 (10)3.2.2 GOLD码序列的产生原理 (12)3.3 直接序列扩频信号的实现方法 (12)3.4 PSK调制 (13)3.5 扩频信号的解调 (14)四直扩通信系统的抗噪声性能分析 (16)4.1 直扩通信系统的抗噪声性能 (16)4.2 直扩通信系统抗噪声性能仿真 (18)五结论 (28)参考文献 (29)附录 ...................................................................... 错误!未定义书签。

图1 扩频通信系统仿真图
模块0 产生初始信号，可以选择频率较低的窄带任意
信号，可以是模拟信号、数字信号或者模拟数字混合信号等，
这里采用正弦信号，频率为10Hz。

模块1 产生高频数字码，选取频率较高的数字随机信
号，这里设置PN码的频率为3000Hz，高频码的频率远大
于初始信号的频率，满足要求。

模块2 乘法器，初始信号和高频随机码的相乘实现扩
频。

这里选择乘法器实现扩频是由于初始信号是模拟信号，
不能进行数字逻辑的异或运算。

相乘后频率升高了，频谱扩
展了。

模块3 产生高斯噪声，用高斯噪声模拟信息传输中受
到的加性噪声的影响，便于分析系统的抗噪性能。

模块5 低通滤波器，将不限频带的高斯噪声信号变成
频带受限的带限噪声，便于观察解扩作用对于噪声的影响。

0 100e-3 200e-3 300e-3 400e-3 500e-3 600e-3
500e-3
-500e-3
0 100e-3 200e-3 300e-3 400e-3 500e-3 600e-3
Time in Seconds
图2 扩频通信系统的输出波形
Sink 14
0 100e-3 200e-3 300e-3 400e-3 500e-3 600e-3
500e-3
-1
0 100e-3 200e-3 300e-3 400e-3 500e-3 600e-3
Time in Seconds
图3 不加扩频的输出波形。

微波滤波器的综合、仿真和计算机辅助调试研究微波滤波器的综合、仿真和计算机辅助调试研究引言：微波滤波器在微波通信和雷达等系统中起着关键作用，能够实现对无线信号的滤波和调制等功能，对信号的传输质量和系统性能起着重要影响。

然而，由于其工作频率高、特性复杂等原因，传统的设计和调试方法已经无法满足其日益增长的需求。

因此，综合、仿真和计算机辅助调试成为微波滤波器研究的热点，本文将对这一领域的研究进行综合分析和探讨。

一、微波滤波器综合设计微波滤波器的综合设计是指根据滤波器的需求和性能指标，利用电路设计软件进行整个滤波器的设计和优化，最终得到满足工作要求的电路结构。

在综合设计中，需要考虑滤波器的工作频率、带宽、衰减、插入损耗等因素，以及滤波器的形式、结构和材料等。

综合设计的主要工作包括参数选择、电路结构设计、元器件选取和电路优化，通过对这些方面的综合分析和调试，可以得到满足性能要求的滤波器。

二、微波滤波器的仿真和分析微波滤波器的仿真和分析是指利用电磁场仿真软件对滤波器的性能进行预测和分析，确定其滤波特性和频率响应等。

仿真分析可以通过建立滤波器的分析模型，计算和预测滤波器的频率响应、传输特性、回波损耗等参数，进而确定滤波器的工作状态和性能。

这种方法能够有效地评估滤波器的设计方案，提高滤波器的性能，节约调试时间和成本。

三、微波滤波器的计算机辅助调试微波滤波器的计算机辅助调试是指利用计算机软件对滤波器进行在线监测和调试，实时检测其工作状况和性能，并进行相应的调整和优化。

计算机辅助调试可以通过连接滤波器与计算机，获取滤波器的实时输入输出信号，并对信号进行分析和处理，根据分析结果对滤波器的参数进行调整和优化。

这样做可以大大提高滤波器的调试效率和调试精度，减少人工调试的复杂性和不确定性。

结论：微波滤波器的综合、仿真和计算机辅助调试是目前微波滤波器研究的热点领域。

通过综合设计、仿真分析和计算机辅助调试，可以提高滤波器的设计和调试效率，优化滤波器的性能和工作状态，进一步提升微波通信和雷达等系统的传输质量和性能。