直接扩频通信系统抗干扰分析与仿真

目录

摘要 .................................................................................................... 1

第一章 绪论 .................................................................................. 1

第二章 扩展频谱基本原理 .............................................................. 2

第三章 直接序列扩频基本模型 ...................................................... 5

第四章 MATLAB对直接扩频系统的仿真 ............................... 10

4.1.PN码产生模块 ................................................................... 10

4.2.数据产生模块 .................................................................... 11

4.3．扩频解扩模块 .................................................................. 12

4.4．调制与解调模块 ............................................................... 14

4.5．相关模块 .......................................................................... 15

4.6. 计算误码率模块 .............................................................. 16

第五章 扩频系统抗干扰的研究 .................................................... 17

5.1白噪声干扰及其理论说明 .................................................. 17

5.2．扫频干扰的仿真 ............................................................... 24

5.3．多频干扰 ........................................................................... 35

5.4．单频干扰 ........................................................................... 40

摘要 1

摘要

本文首先从香农定理分析，得到了无误差传输系统中信噪比和带宽是可以互换的。接着介绍了扩频通信的几种方式，并把讨论的重点放在了直接序列扩频系统，还介绍了用QPSK调制方式对扩频信号进行调制。本文用MATLAB对直接序列扩频系统进行了仿真，文中对所仿真的各个模块进行了叙述。在对直接序列扩频系统进行分析时，用了不同形式的干扰测试了系统性能，这些方式中重点分析了白噪声干扰和扫频干扰。并从仿真数据和理论上证实，直扩系统不能对白噪声干扰进行有效的抵抗。在扫频干扰时，分别从连续扫频干扰方式和间断扫频干扰方式两个方面进行了分析仿真，并得出，对于一些扩频码，扫频干扰强于白噪声干扰，提出了以基带为干扰带宽的间断干扰方式的一种干扰形式，这种干扰形式的干扰效果强于其它干扰。最后还做了多频干扰，单频干扰。

本文的关键词：

直接序列扩频 白噪声干扰 扫频干扰 多频干扰

Abstract 2

Abstract

According to Shanon Theory, we got the inclusion that SNR and bandwidth can be

offset mutually in the inerrant channel. signal should be widen. Then the conception

of spread spectrum was produced. Some spread spectrum modes were introduced and

the key point was put on the direct spread spectrum system. Modulating the spread

spectrum signal using QPSK mode. Simulating the direct spread spectrum system

using MATLAB. The paper depicted the modules need to be simulated in detail.

Different noises were used to test the performance of the system, such as white noise

and chirp. We can got the inclusion that the direct spread spectrum system can not

resist the white noise efficiently. When using chirp, two modes were introduced:

continuous mode and discontinuous mode. In some spread spectrum codes, chirp was

more fierce than white noise. Multiple-Tone and Single-tone were included also.

.

Keyword: direct spread spectrum system, white noise interfere, chirp,

Multiple-Tone. 第一章 绪论 1

第一章 绪论

21世纪，是信息技术与生物技术蓬勃发展的世纪，在刚进入这个世纪，一个振奋人心的好消息带给了我们，以大唐代表中国向ITU提交的第三代移动通信（3G）标准TD-SCDMA已经开始了实地测试，这是中国首次提出自己的标准和建议，而这也标志着我们正在进行着第四次科技革命――信息技术革命。

在3G标准中主要是对CDMA的各种不同的实现形式，而其中最基本的技术就是扩频技术。所以对扩频技术进行深入的研究有着很深远的意义。而用MATLAB软件对扩频系统进行仿真是一种非常有效，而且比较简易的了解扩频系统的方法。

扩频系统分四类，它们分别是：

(1)直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式

(2)跳频扩频(Frequency Hopping)工作方式(简称FH方式)

(3)跳时扩频(Time Hopping)工作方式(简称TH方式)

(4)线性调频(Chirp Modulation)工作方式(Chirp方式)

在计算机无线网的通信中，目前使用最多、最典型的扩频工作方式是直序扩频(DSSS)和跳频扩频（FHSS）这两种工作方式。

干扰和抗干扰是不可调和的矛盾，从来就存在着竞争，一个系统的性能只有经过各种干扰的测试，才能知道系统性能的优越，同样，只有对系统进行了有效的干扰，才能称此干扰形式为一种有效的干扰。因此，我用不同的干扰形式对直扩系统进行测试，同时提出了一种比较有效的干扰形式，那就是以带宽等于信号带宽的扫频信号对直扩系统进行快扫频干扰，这样产生的效果优于白噪声干扰的效果。其他形式的干扰对于不同的扩频码字，产生的效果不同，同样，相同数目，不同的扩频码字，对信号的抵抗能力也不同。

最后，我要说，它还在随着3G的兴起，发展，到目前，还没有别的方法来代替它，它的基础地位使我们对它的研究存在意义。新的通信方式在出现，如OFDM,可是这种新方式和DS的结合将使其性能更好。本文分为五章：

第一章简单介绍了扩频的基本原理。

第二章从理论上阐述了直接序列扩频系统的优点。

第三章介绍信号的两种调制方式BPSK和QPSK。

第四章叙述了仿真模型的各个模块。

第五章用各种形式的干扰对直扩系统进行了测试，重点做了白噪声干扰和扫频干扰，得到了一些简单的结果。 直接扩频系统抗干扰仿真 2

第二章 扩展频谱基本原理

扩展频谱技术的基本理论根据是信息论中的香农（Shannon）公式，它可以表示为

)/1(log2NSWC (1-1)

式中，C是信道容量sbit/,W是信道带宽，N是噪声功率，S是信号功率。香农公式表明了一个信道无误差的传送信息的能力同存在于信道中的信噪比以及用于传输信息的信道带宽之间的关系。由（1－1）可见，要想增大C就必须增加W和NS/，实际上增加W比增加NS/效果显著。

令C是希望具有的信道容量，即要求的信息，对(1-1)换成以e为底的对数

)/1(log44.1/NSWCe （1－2）

对于干扰环境中的典型情况，1/NS，对上式用幂级数展开，略去高次项得

NSWC/44.1/ （1－3）

将上式变为

CWCWSN//44.1/ （1－4a）

或

SCNW/ (1—4b)

由上式可以看出，对任意给定的噪声信号比，只要增加用于传输的带宽，理论上就可以增加在信道中无误差地传输的信息率。

扩频通信就是利用伪随机码来调制被传送的基带信号，使基带频带大大地展宽后进行信息传输的一种方法，从而增大系统的传输速率。例如，一个二元的数据流为64K，其带宽只有64KHz,经扩频后其带宽可扩展到6MHz, 10MHz,甚至150MHz……。这种做法看起来对频率极大的浪费，实际上并非如此，并且带来很多好处。如抗干扰性，保密性，是其他的调制技术所不能达到的。而且还能使众多的用户共享这一带宽。在同一带宽内所能容纳的用户数比传统的FDMA和TDMA方式要多。