扩频通信系统仿真实验

直接序列扩频通信系统仿真直接序列扩频通信系统仿真一、实验的背景及内容1、直接扩频通信背景扩频通信，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。

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。

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)和蓝牙技术等应用的关键问题。

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。

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。

一、物理层仿真实验1、实验目的：初步掌握数字通信系统的仿真方法。

完成一个通信系统的搭建，并仿真得到相应的BER-Eb/No性能曲线，完成系统性能的分析。

2、实验原理通信系统仿真就是要通过计算机产生各种随机信号，并对这些信号做相应的处理以获得期望的结果，但是要求计算机产生完全随机的数据时不可能的，只能算是伪随机数。

从预测的角度看，周期数据是完全可以预测的，但当周期趋于无穷大时，可以认为该数据具有伪随机特性。

产生伪随机数的算法通常有：Wishmann-Hill算法产生均匀分布随机变量该算法是通过将3个周期相近的随机数发生器产生的数据序列进行相加，进而得到更大周期的数据序列。

定义三个随机数发生器：Xi+1=(171xi)mod(30269)Yi+1=(170yi)mod(30307)Zi+1=(172zi)mod(30323)以上三式中均需要设定一初始值（x0,y0,z0），这三个初始值一般称为种子。

产生的三个序列的周期分别是：30269、30307、30323。

将这三个序列组合相加即可得到一个周期更大的均匀分布随机序列：Ui=（Xi/30269+Yi/30307+Zi/30323）mod(1)逆变换法产生Rayleigh分布随机变量逆变换法的基本思想是：将一个不相关均匀分布的随机序列U映射到一个具有概率分布函数Fx(x)的不相关序列随机序列X，条件是要产生的随机变量的分布函数具有闭合表达式。

R=sqrt(-2σ2 ln(u))根据上式即可将均匀分布的随机变量映射为Rayleigh分布的随机变量。

根据Rayleigh分布随机变量产生Gussian分布随机变量通信系统中的噪声通常建模为白高斯噪声，其含义是功率谱是白的，信号分布是满足高斯的。

基于Rayleigh随机变量，可以方便的产生Gussian分布的随机变量。

关系如下：X=R*COS(2πu1)Y=R*SIN(2πu2)其中U1和U2分别是两个均匀分布的随机变量，产生的X和Y均为高斯随机变量。

CDMA扩频通信系统实验一、实验目的通过本实验将扩频解扩的单元实验串起来，让学生建立起CDMA通信系统的概念，了解CDMA 通信系统的组成及特性。

二、实验内容1．搭建CDMA扩频通信系统。

2．观察CDMA扩频通信系统各部分信号。

3．观察两路信号码分多址及其选址。

三、实验步骤1．关闭实验箱总电源，按如下要求搭建CDMA通信系统a．在发射用实验箱上正确安装CDMA发送模块、IQ调制解调模块及信源编译码模块。

b．在接收用实验箱1上正确安装CDMA接收模块、IQ调制解调模块、PSK载波恢复模块及码元再生模块。

c．在接收用实验箱2上正确安装CDMA接收模块、IQ调制解调模块、PSK载波恢复模块、码元再生模块及信源编译码模块。

d．发送实验箱上连线：用台阶插座线完成如下连线用同轴视频线完成如下连接e．接收实验箱1上连线：f．接收实验箱2上连线：用台阶插座线完成如下连线用同轴视频线完成如下连接2．发射实验箱上天线开关置于“发射”，即按下。

接收用两台实验箱上天线开关置于“接收”，即弹起，将发射及接收天线直立并拉至最长。

3．观测发射输出实验箱的输出信号a．将发送模块上“GOLD1 SET”拨码开关第1位拨为1，表示将输入的基带信号进行差分编码；第2-8位拨为任意非全0二进制数，（扩频码为Gold序列）。

b．将发送模块上“GOLD2 SET”拨码开关第1位拨为1，表示将输入的基带信号进行差分编码；第2-8位拨为不同于GOLD1 SET的任意非全0二进制数。

c．示波器探头接IQ模块上调制单元的“输出”测试点，调节该模块上电位器“W1”使该点信号电压峰峰值为1V左右。

4．观测接收实验箱1的接收信号（数据传输）a．示波器探头接接收模块“输出2”测试点，调整“幅度”电位器使该点信号电压峰峰值为1.6V左右。

b．将接收模块上“GOLD SET”拨码开关拨为与发送模块“GOLD1 SET”相同，按复位键完成设置。

c．按实验十三中方法调整CDMA接收模块，使扩频码同步。

第1篇一、实验目的1. 理解移动通信扩频技术的原理和基本概念。

2. 掌握扩频通信系统的组成和信号处理过程。

3. 通过实验验证扩频通信的抗干扰性能和频谱利用率。

4. 分析扩频通信在移动通信中的应用优势。

二、实验原理扩频通信是一种通过将信号扩展到较宽的频带上的通信技术，其基本原理是将信息数据通过一个与数据无关的扩频码进行调制，使得原始信号在频谱上扩展，从而提高信号的隐蔽性和抗干扰能力。

扩频通信的主要特点如下：1. 扩频：通过扩频码将信号扩展到较宽的频带上，提高信号的隐蔽性。

2. 抗干扰：由于信号频谱较宽，抗干扰能力强，可抵抗多径干扰、噪声等影响。

3. 频谱利用率：扩频通信采用码分复用（CDMA）技术，可充分利用频谱资源。

4. 分集：通过扩频码的不同，可实现信号的分集接收，提高通信质量。

三、实验设备1. 移动通信实验平台2. 信号发生器3. 信号分析仪4. 通信控制器5. 通信终端四、实验内容1. 扩频信号的产生（1）设置信号发生器，产生原始信号。

（2）选择合适的扩频码，进行扩频调制。

（3）观察扩频后的信号频谱，验证扩频效果。

2. 扩频信号的接收（1）设置通信控制器，模拟移动通信环境。

（2）将扩频信号发送到接收端。

（3）接收端对接收到的信号进行解扩频，恢复原始信号。

（4）观察解扩频后的信号，验证解扩频效果。

3. 抗干扰性能测试（1）在接收端加入噪声，观察信号变化。

（2）调整噪声强度，测试扩频信号的抗干扰性能。

4. 频谱利用率测试（1）设置多个扩频信号，进行码分复用。

（2）观察频谱，验证频谱利用率。

五、实验结果与分析1. 扩频信号的产生实验结果表明，通过扩频码调制，原始信号在频谱上得到了有效扩展，验证了扩频通信的基本原理。

2. 扩频信号的接收实验结果表明，接收端能够成功解扩频，恢复原始信号，验证了扩频通信的解扩频效果。

3. 抗干扰性能测试实验结果表明，扩频信号在加入噪声后，信号质量仍然较好，证明了扩频通信的抗干扰性能。

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。

直接序列扩频通信系统仿真设计直接序列扩频通信系统是一种常用于无线通信中的传输技术，可用于提高通信质量和抗干扰能力。

其基本原理是将原始信号乘以一个扩频码序列，使得信号的带宽变宽，从而提高信号的抗干扰能力。

本文将对直接序列扩频通信系统进行仿真设计，包括系统结构、信号处理和性能评估等方面。

一、系统结构设计1.发送端设计发送端主要包括原始信号处理和扩频处理两个模块。

原始信号处理模块用于将待传输的信息编码成数字信号，可以采用各种调制技术（如二进制调制）；扩频处理模块将原始信号乘以扩频码序列，以实现信号的扩频。

2.接收端设计接收端主要包括解扩和信号恢复两个模块。

解扩模块对接收到的信号进行解扩，即将信号除以扩频码序列；信号恢复模块对解扩后的信号进行滤波和解调，最终得到原始信号。

二、信号处理设计信号处理是直接序列扩频通信系统中的关键环节，对其性能和抗干扰能力起着决定性作用。

下面将详细介绍信号处理的设计。

1.扩频码序列设计扩频码序列的设计非常重要，它直接影响到扩频通信系统的性能。

常用的扩频码序列有伪随机码（PN码）和正交码等，可以通过Matlab等工具进行生成和优化。

2.扩频处理设计扩频处理是将原始信号与扩频码序列进行乘积运算的过程。

可以采用数字乘法器或卷积器等方式实现，具体实现方式需要根据实际情况确定。

3.解扩和信号恢复设计解扩和信号恢复是接收端的重要环节，其中解扩模块用于将接收到的信号除以扩频码序列，信号恢复模块用于对解扩后的信号进行滤波和解调。

滤波器可以采用低通滤波器，解调方式可以根据信号特点选取。

三、性能评估设计对于直接序列扩频通信系统的性能评估，一般需要考虑以下几个方面：1.误码率评估误码率是衡量通信系统性能的重要参数。

可以通过对接收到的信号进行解码和比对的方式来评估误码率，并与理论值进行比较。

2.抗干扰性能评估扩频通信系统的抗干扰能力是其核心优势之一、可以通过仿真添加干扰信号，并比较接收到的信号与原始信号的相关性来评估抗干扰性能。

个人收集整理仅供参考学习通信仿真技术实验报告一、实验项目名称：跳频扩频通信系统地设计及simulink仿真二、有关扩频系统地背景介绍扩展频谱（Spread Spectrum，SS）通信系统广泛应用于军事通信、移动通信、雷达、导航、测距、定位等领域.它利用频谱扩展技术将需要发送地信息信号扩展到一个很宽地频带上，使射频带宽比信息带宽宽得多，然后再发送出去.在接收端则通常通过相干解扩将信号重构出来.这种通信系统以占用比原始信号带宽宽得多地射频带宽为代价，来获得更强地抗干扰能力和更高地频谱利用率.b5E2RGbCAP 在通信系统中采用扩频技术有许多优点：比如具有较强地抗干扰能力；具有较强地隐蔽性和抗测向、抗侦察能力；具有优良地多址接入能力，是码分多址地关键技术；具有很强地抗频率选择性衰落地能力；抗多径干扰；可进行高分辨率地测向、定位等等.p1EanqFDPw按照扩频方式地不同，扩频通信系统主要可分为：直接序列扩展频谱系统（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）跳频系统（Frequency Hopping，FH）跳时系统（Time Hopping，TH）.DXDiTa9E3d跳频是扩频地另外一种方式.在跳频系统中，调制载波频率受伪随机码地控制，不断地以伪随机规律跳变，以躲避点干扰和窄频干扰.跳频系统可以看成是载波频率按照指定地伪随机规则跳变地多元频移键控（M-FSK）系统.根据跳频RRbps）与传输信息速率（速率（）之间地关系，可以将跳频系统分为慢跳/s ah R?R），则为快跳频，反之为慢跳频.跳频系统和快跳频系统：若（RTCrpUDGiTah三、实验目地：本实验地目地是通过搭建跳频扩频系统地模型，了解跳频扩频通信系统地原理，并掌握simulink地操作使用方法.5PCzVD7HxA1 / 8个人收集整理仅供参考学习四、实验内容跳频系统是一种瞬时窄带系统.在接收机端，本地恢复载波也受伪随机码地控制，并保持与发送地跳频变化规律一致，这样，以频率跳变地本地恢复载波对接收信号进行变频（相乘）后，就能得到解扩（解跳频）信号，然后对解扩后地信号再进行相应地解调即可恢复数据.由于跳频系统中载频不断改变，在接收机中跟踪载波相位较为困难，所以跳频系统中一般不采用需要相干方式解调地调制方式，如PSK等，而是采用一些可非相干解调地调制方式，最常用地是FSK调制.jLBHrnAILg 设数据流波形为a(t),数据速率为，其取值为双极性地（1），进行FSKR?a调制（频偏设为）后输出信号地等效低通信号为b(t),有f?xHAQX74J0X?a(t2)?fj e?)b(t设伪随机序列控制下地瞬时频率取值为f(t),随着时间改变，f(t)取值在频率点，i=1,.......N上改变.跳频载波信号地等效低通信号为c(t)设为：f LDAYtRyKfEe)?c(ti?f(tj2)跳频就是以跳频载波对数据调制信号地频率搬移过程，跳频输出地等效低通d(t)是：信号?(a(t)?f?f(j2t))e?)t?c(t)d(t)?b(在接收端，以同步PN码控制地频率伪随机变化地载波（其等效低通信号为*）和接收信号混频（相乘）进行解跳频，得到解扩地共轭信号发送载波c(t))t(c^)tb(为输出信号Zzz6ZB2Ltk*)(tt))?c()?nt)?J(?b(t)(d(t**)ct(J)?(t))?(?dt)?c)(t?(n(t???f(2t)?jt))?2jf(t)?tj2(a()?ff(e?et())?)(?n?e(t?J??f(t2?)t(a()?fj)j2e)((? nte???t(J))2 / 8个人收集整理仅供参考学习*，以同步t）分别表示噪声和干扰信号，并且t）和J（其中，n（1)?(tc(t)c跳变地本地恢复载波对接收信号混频后，就得到了解调后地窄带信号b（t）和宽带地噪声以及干扰信号.同样，以窄带滤波器即可滤除大部分噪声和干扰，达到抗干扰地目地.dvzfvkwMI1五、实验记录以及结果分析设数据速率为100bps，数据调制采用2FSK方式，频率间隔为100Hz.跳频频点为32个，调频频率间隔为50Hz，调频速率为50跳/S.设以伪随机整数控制跳频地载频，接收机中解跳所用地本地恢复载波理想地跟踪了发送载波频率变化.新到设为AWGN信道.rqyn14ZNXI该系统属于一个慢跳频扩频系统.跳频输出信号带宽约为Hz，1600?50?32其等效低通信号频率变化范围为-800——800Hz.为了使仿真观测范围达到-2000——2000Hz，信号采样率应设置为4000次/s，所以每一个传输数据码元地仿真采样点数为40点.跳频速率为50跳/s，故每跳持续时间为0.02s，对应地采样点数为80点.伪随机码采用m序列，也可采用Gold序列.将伪随机码中每5bit转换为一个0——31地随机整数，以控制跳频载波地输出频率.由于假设接收机伪随机码是理想同步地，且信道没有时延，因此在模型中可直接用发送方地伪随机码作为接收机恢复地伪随机序列.EmxvxOtOco3 / 8个人收集整理仅供参考学习跳频扩频传输系统地仿真模型图1图2 PN序列发生子系统Bernoulli Binary .二进制信源数据采用根据以上分析建立传输测试模型M-FSK Modulator Baseband0.01s.然后用Generator产生，模块中采样时间设为，每个100Hz2模块完成2FSK调制，其参数设置为：调制元数为，频率间隔为序PN地信号.由次符号地采样点数为40，这样调制输出地将是采样率为4000/s产生，子系统中，0-31列转换得到地随机整数由子系统Subsystem PN Sequence（即5个样值并设置按帧输出，PN序列模块地采样时间间隔设置为1/250s，每帧5将每将帧格式转换为基于取样地信号后，个码片），用Bit to Integer Converter5输出随机整数.码片转换为一个随机整数输出，作为跳频载波频率点地控制信号M-FSK Modulator Baseband1.跳频器采用，等于跳频速率地速率是250/5=50个/s，每50完成，其设置参数是：调制元数32，输入数据类型为整型，频率间隔为地503280符号地采样点数为，这样该模块将输出在个频点上跳频速率为次/s4 / 8个人收集整理仅供参考学习伪随机跳频载波信号.它是复信号，采样率与2FSK信息调制地输出信号相同，为4000次/s.信息调制输出和跳频载波进行相乘以实现跳频扩频.SixE2yXPq5扩频输出经过AWGN信道并加入一个150Hz地单频正弦波作为干扰源.在接收端，本地跳频载波是发送跳频载波信号地共轭信号，以相乘完成解跳后，用M-FSK Demodulator Baseband完成2FSK信息解跳，其设置与信息调制器对应.与发送数据相比，解调输出数据将会延迟一个码元间隔时间（0.01s）.系统中可对比观察收发数据波形，测试误码率，并用频谱仪观测跳频，信道传输以及解跳，解调前后地信号频谱，如图3-5.6ewMyirQFL图3跳频前信号频谱5 / 8个人收集整理仅供参考学习图4 跳频后信号频谱图5调制波形和解调波形设置AWGN信道地噪声方差为1，单频正弦波幅度为1，执行仿真后则可得到各关键传输点地信号频谱.可以看到，2FSK信息调制输出地频谱频率间隔为100Hz，跳频扩频后地信号频谱中存在32个调频频点，间隔50Hz扩频带宽为1600Hz.kavU42VRUs六、参考文献[1]王玉德，王金新.基于MATLAB地跳频扩频通信系统地仿真研究[J]，通信技术，2012年第06期（43）：21-23y6v3ALoS89[2]李德鑫，高宪军.基于simulink地GMSK跳频通信系统设计[J]，吉林大学学报，2007年第2期（25）：391-397M2ub6vSTnP[3]佘明辉，佘轮.基于扩频技术地跳频扩频分析[J]，电子技术，2012.4：16-18[4]吴丹，王得成.跳频扩频数字通信系统地建模与仿真[J]，煤炭技术，2012年4期（31）：239-2400YujCfmUCw[5]王靖琰.跳频扩频通信系统地Matlab仿真和分析[J]，中南大学信息与通信工程系410008[6]樊昌信.通信原理[M].北京：国防工业出版社，20046 / 8仅供参考学习个人收集整理版权申明.本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理版权为个人所有pictures, some parts, including text, includes This articleand design. Copyright is personal ownership.eUts8ZQVRd以及其用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，但同时应遵守著作权法及其他相关法律他非商业性或非盈利性用途，除此以外，将本地规定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.须征得本人及相关权利人地书面文任何内容或服务用于其他用途时，.许可，并支付报酬sQsAEJkW5TUsers may use the contents or services of this articlefor personal study, research or appreciation, and othernon-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate addition, obligees. In relevant and this rights of website its when any content or service of this article is used for other purposes, written permission and remuneration shall be obtained from the person concerned and the relevant obligee.GMsIasNXkA转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为7 / 8个人收集整理仅供参考学习使用目地地合理、善意引用，不得对本文内容原意进行曲解、修改，.并自负版权等法律责任TIrRGchYzgReproduction or quotation of the content of this article news of use for good-faith reasonable must be and citation the or informative public free information. It shall not misinterpret or modify the original intention of the content of this article, and shall bear legal liability such as copyright.7EqZcWLZNX8 / 8。

直接序列扩频通信系统仿真设计直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）通信系统是一种广泛应用于无线通信领域的通信技术，它通过将原始信号与伪随机噪声序列进行逐位相乘，从而将信号的带宽扩展到噪声频谱的宽度，从而实现抗干扰和保密性能的显著提高。

本文将通过仿真设计一个直接序列扩频通信系统，详细介绍其工作原理和仿真过程。

直接序列扩频通信系统由发送端和接收端组成。

在发送端，原始信号经过码片发生器生成伪随机噪声序列，并与原始信号进行逐位相乘得到扩频信号。

扩频信号经过调制器进行调制，然后经过发射机发送到接收端。

在接收端，接收到的信号经过解调器进行解调，然后通过相关器与伪随机噪声序列相乘得到原始信号。

首先，需要设计码片发生器。

伪随机噪声序列在直接序列扩频通信系统中起到关键作用，它决定了信号的扩展带宽和抗干扰性能。

常用的伪随机噪声序列有伪随机码生成器（PN码）和高斯白噪声序列（AWGN）。

在仿真中，可以选择PN码作为伪随机噪声序列。

PN码的生成方式有很多，其中最常见的是使用移位寄存器和反馈电路生成的线性反馈移位寄存器（LFSR）。

其次，需要设计调制器和解调器。

在直接序列扩频通信系统中，常用的调制方式有二进制相移键控（BPSK）和四进制相移键控（QPSK）。

在仿真中，可以选择BPSK作为调制方式。

解调器与调制器相反，将接收到的扩频信号与伪随机噪声序列相乘得到原始信号。

最后，需要设计发射机和接收机。

发射机通过电路将调制后的扩频信号发射出去，接收机将接收到的信号通过电路进行放大和解调处理，从而得到原始信号。

在仿真中，可以使用MATLAB等仿真软件来实现直接序列扩频通信系统。

首先，定义参数包括信号的比特率、码片周期、发射功率等。

然后，生成随机的原始信号数据。

接下来，根据参数生成伪随机噪声序列。

将伪随机噪声序列与原始信号进行逐位相乘得到扩频信号。

通过调制器进行调制，得到调制后的信号。

在接收端，通过解调器解调接收到的信号，得到解调后的扩频信号。

实验七、CDMA扩频通信系统实验一、实验目的通过本实验将扩频解扩的单元实验串起来，让学生建立起CDMA通信系统的概念，了解CDMA通信系统的组成及特性。

二、实验内容1、搭建CDMA扩频通信系统。

2、观察CDMA扩频通信系统各部分信号。

3、观察两路信号码分多址及其选址。

三、基本原理扩频通信的理论基础是香农于1948年发表的《A Mathematical Theory of Communication》一文，即著名的信息论。

香农信息论中有关信道的理论容量公式为：式（20-1）也被称为香农定理，其中为信道容量，单位为bps；为信道带宽（也被称为系统带宽）；为信噪比（dB）。

式（20-1）给出了在给定信噪比和没有误码的情况下信道的理论容量与该信道带宽的关系。

从这个公式还可以得出也重要的结论：对于给定的信息传输速率，可以用不同的带宽和信噪比的组合来传输。

换言之，信噪比和信道带宽可以互换。

扩频通信系统正是利用这一理论，将信道带宽扩展许多倍以换取信噪比上的好处，增强了系统的抗干扰能力。

图20-1 典型的扩频通信系统模型一个典型的扩频通信系统框图如图20-1所示。

由图20-1可以看出，扩频通信系统主要由原始信息、信源编译码、信道编译码（差错控制）、载波调制与解调、扩频调制与解扩和信道六大部分组成。

信源编码的目的是减小信息的冗余度，提高信道的传输效率。

信道编码（差错控制）的目的是增加信息在信道传输轴格的冗余度，使其具有检错或纠错能力，提高信道传输质量。

调制部分的目的是使经过信道编码后的符号能在适当的频段传输，通常使用的数字信号调制方式为振幅键控、移频键控、移相键控，在码分多址移动通信中使用QPSK和OQPSK都是PSK的改进型。

扩频通信和解扩是为了提高系统的抗干扰能力而进行的信号频谱展宽和还原。

可见，与传统通信系统相比较，该系统模型中多了扩频和解扩两个部分，经过解扩，在信道中传输的是一个宽带的低谱密度的信号。

扩频通信系统按扩频方式的不同，分为以下四种类型：◆ 直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，DS-SS）◆ 跳频扩频（Frequency Hopping Spread Spectrum，FH-SS）◆ 跳时扩频（Time Hopping Spread Spectrum，TH-SS）直接序列扩频系统采用高码速率的直接序列（Direct Sequence，DS），伪随机码在发端进行扩频，在收端用相同的码序列去进行解扩，然后将展宽的扩频信号还原成原始信息。

《信息处理综合实验》实验报告（十六）班级：x’x姓名：x’x学号：x’x日期：x’x实验十六 CDMA通信系统综合仿真一、实验目的1. 了解多址技术，扩频技术及CDMA相关通信原理知识。

2. 理解和掌握CDMA通信系统工作理论。

3. 完成CDMA通信系统的设计，并利用Matlab开展仿真分析。

4. 熟悉Matlab及simulink的使用。

2、实验内容1. 根据CDMA通信系统工作的原理（即扩频通信原理）如下图1，理解和掌握CDMA通信系统整个通信过程。

2. 根据CDMA通信系统工作的原理编写matlab程序，并简要讲述程序流程，用图片记录（显示）整个通信过程。

3. 根据CDMA通信系统工作的原理及程序流程用simulink进行仿真，记录仿真结果。

图1 扩频通信的工作原理三、实验结果1. 程序流程2. 仿真过程记录图2 初始用户传递信息图3 用户信息扩频后图4 基带信号图5 解扩后信号误码率：由于在设计中只考虑到加性高斯信道所带来的干扰，最终三个信息的误码率几乎均为0，这里不再作展示。

3. Simulink仿真过程记录。

图 6 simulink仿真图图7 初始信号1和初始信号2图8 扩频后的信号1和信号2图9 基带信号图10 解扩后的信号1和信号2四、实验结论对于本次实验以及仿真而言，基本完成了实验目的和内容的要求，通过用MATLAB对DS-CDMA系统的仿真调试、结果分析，让我熟悉了DS-CDMA的工作原理，加深了对扩频通信的认识。

通过仿真结果中波形的直观方式，让我更清晰的认识到CDMA通信系统的工作方式。

但是在设计中只考虑到加性高斯白噪声所带来的干扰，所以误码率计算的结果为0然而在实际通信信道及干扰是复杂多变的，存在着各种各样的情况，仿真实验中最后的信号是在很简单的干扰下（基本没有干扰）得出。

要想应用于实际中，必须加入各种噪声来考虑，以实现真实系统的设计。

即使如此，在本次设计的整个过程中，以上的结果已经令我受益匪浅。

基于Gold序列的直接扩频通信系统仿真李亚文【摘要】The working principle of direct spread spectrum communication systemia analysed which is spreaded spectrum by Gold code sequence,and simulating this communicaton with Matlab/Simulink.By the experiment,it follows the complete process of spread spectrum communication.The result of simulation indicates that the Direct spread spectrum communication system base on Gold sequence has advantages of good performance of anti-interference and simple circuit,it can implementate users need of communication transmission and have the better reliability.%分析了直接序列扩频通信系统的工作原理,选用Gold序列作为扩频序列码,利用MATLAB/Simulink对直接扩频通信系统进行仿真,通过仿真实验,实时跟踪了扩频通信的完整过程。

分析实验结果可知,基于Gold序列的直接扩频通信系统抗干扰性较好,电路实现简单,能实现用户通信传输的需要,并且可靠性较好。

【期刊名称】《商洛学院学报》【年(卷),期】2012(026)002【总页数】4页(P51-54)【关键词】Gold序列;直接扩频通信系统;simulink;可靠性【作者】李亚文【作者单位】商洛学院物理与电子信息工程系,陕西商洛726000【正文语种】中文【中图分类】O453通信已经成为人们传递信息的主要途径，为了提高通信过程中信息传输的速率，改进通信系统传输的有效性，因而引入扩频通信技术。

基于MATLAB的扩频通信仿真11.仿真原理扩展频谱通信具有很强的抗干扰性，其多址能力、保密、抗多径等功能也倍受人们的关注，被广泛的应用于军事通信和民用通信中。

扩频技术，将信号扩展到很宽的频谱上，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的降低，具有很强的对抗能力。

MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。

它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式。

使用MATLAB进行通信仿真有两种方式，分别是使用m文件编写程序和用SIMULINK进行可视化建模。

长期以来,人们总是想法使信号所占频谱尽量的窄,以充分利用十分宝贵的频谱资源。

为什么要用这样宽频带的信号来传送信息呢? 简单的回答就是主要为了通信的安全可靠。

扩频通信的基本特点是传输信号所占用的频带宽度(W )远大于原始信息本身实际所需的最小(有效)带宽(DF) ,其比值称为处理增益G p:G p =W /△F (1)众所周知,任何信息的有效传输都需要一定的频率宽度,如话音为1. 7kHz～3. 1kHz,电视图像则宽到数兆赫。

为了充分利用有限的频率资源,增加通路数目,人们广泛选择不同调制方式,采用宽频信道(同轴电缆、微波和光纤等) ,和压缩频带等措施,同时力求使传输的媒介中传输的信号占用尽量窄的带宽。

因现今使用的电话、广播系统中,无论是采用调幅、调频或脉冲编码调制制式, G p值一般都在十多倍范围内,统称为“窄带通信”。

而扩频通信的G p值,高达数百、上千,称为“宽带通信”。

扩频通信系统干扰及其仿真技术西安电子科技大学 冯琦[摘要]扩展频谱技术有多种基本实现方式，本文主要介绍的是直接序列扩频技术，特别针对二进制的PSK调制解调技术，直接序列扩频系统的抗干扰能力分析与直接序列扩频系统的同步方法，并进行了相关仿真分析。

[关键词]直接序列扩频系统伪随机序列仿真The jamming of spread spectrum communications system and technology of simulationXi Dian University FengQi[Abstract] Spread spectrum communications has many basic manners of implementation, this paper main introduces the direct sequence spread spectrum technology. The technology of digital signals’ modulation and demodulation, aiming at phase shift keying ; analyzing the capacity of resistance to anti-jamming of direct sequence spread spectrum system(DSSS) and the method of synchronization in direct sequence spread spectrum system ; base on the DSSS of the matlab’s simulation.[Key Words] direct sequence spread spectrum system(DSSS) pseudo random sequence simulation1、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。

直扩系统仿真及分析系统仿真图一、扩频调制仿真1.本设计采用伯努利二进制发生器模块生成由0和1 组成的二进制序列作为信号源，并用PN码产生器模块产生m序列作为扩频码。

两者均需通过极性转换器转换为-1和1组成的序列。

然后通过乘法器模块进行两个序列相乘也即完成扩频调制，得到高速率的调制后序列。

发射端原理图直接序列扩频simulink图说明：①二进制发生器中采样时间设为0.001，也即数码率为1kb/s，原始基带信号带宽1kHz。

②本设计中采用8位m序列作为扩频码，我们知道7阶m码发生器一个周期有127bit，所以此处码速率设定为126kb/s，换算成采样时间就是1/1.26e5。

观察频谱示波器结果。

如图1和图2分别为扩频调制前的基带信号的频谱和扩频后的信号频谱，可看出原本信号带宽近似1kHz,经扩频调制后约为127kHz，这与参数设置所应得出结果相符，信号被成功扩展。

图1图2扩频前后波形图2.载波调制结果显示射频调制后频谱图BPSK调制后波形加噪声及干扰前后波形可以看出加噪声和干扰后波形有失真。

二、扩频解调仿真解扩后频谱图可以看出解扩后频谱变窄，但仍在510kHz的频点上通过与载波调制模块的对比，可以看出在BPSK解调子模块中，多了低通滤波器和抽样判决器，其他基本相同。

在信号同正弦载波相乘后得到了解调后的波形，可以看到仍有很多噪声形成的毛刺，同时也能看到明显的信号包络。

经过低通滤波器后，噪声带来的毛刺被滤除获得光滑的信号包络，再经过抽样判决器就可以得到恢复出的原始信息。

这里要注意的是，抽样判决器的采样时间应与信号发生器采样时间相同，即应设为0.001，才能较好的得到解调信号。

三、仿真感想通过对扩频知识的了解和直接序列扩频技术要点的掌握后，进行了系统仿真的设计，就设计需求和作者实际情况的考虑选用Matlab 中的Simulink作为仿真平台。

本设计中，重点在于直接序列扩频调制和BPSK调制，故对系统的两个部分做了理想化处理：一是信道部分，选用了简单的高斯白噪声加窄带干扰的信道；二是同步部分，假设系统已精准同步，未单独设计此模块。