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目录一、背景 (4)二、基本要求 (4)三、设计概述 (4)四、Matlab设计流程图 (5)五、Matlab程序及仿真结果图 (6)1、生成m序列及m序列性质 (6)2、生成50位随机待发送二进制比特序列，并进行扩频编码 (7)3、对扩频前后信号进行BPSK调制，观察其时域波形 (9)4、计算并观察扩频前后BPSK调制信号的频谱 (10)5、仿真经awgn信道传输后，扩频前后信号时域及频域的变化 (11)6、对比经信道前后两种信号的频谱变化 (12)7、接收机与本地恢复载波相乘，观察仿真时域波形 (14)8、与恢复载波相乘后，观察其频谱变化 (15)9、仿真观察信号经凯萨尔窗低通滤波后的频谱 (16)10、观察经过低通滤波器后无扩频与扩频系统的时域波形 (17)11、对扩频系统进行解扩，观察其时域频域 (18)12、比较扩频系统解扩前后信号带宽 (19)13、比较解扩前后信号功率谱密度 (20)14、对解扩信号进行采样、判决 (21)15、在信道中加入2040~2050Hz窄带强干扰并乘以恢复载波 (24)16、对加窄带干扰的信号进行低通滤波并解扩 (25)17、比较解扩后信号与窄带强干扰的功率谱 (27)六、误码率simulink仿真 (28)1、直接扩频系统信道模型 (28)2、加窄带干扰的直扩系统建模 (29)3、用示波器观察发送码字及解扩后码字 (30)4、直接扩频系统与无扩频系统的误码率比较 (31)5、不同扩频序列长度下的误码率比较 (32)6、扩频序列长度N=7时，不同强度窄带干扰下的误码率比较 (33)七、利用Walsh码实现码分多址技术 (34)1、产生改善的walsh码 (35)2、产生两路不同的信息序列 (36)3、用两个沃尔什码分别调制两路信号 (38)4、两路信号相加，并进行BPSK调制 (39)5、观察调制信号频谱，并经awgn信道加高斯白噪和窄带强干扰 (40)6、接收机信号乘以恢复载波，观察时域和频域 (42)7、信号经凯萨尔窗低通滤波器 (43)8、对滤波后信号分别用m1和m2进行解扩 (44)9、对两路信号分别采样，判决 (45)八、产生随机序列Gold码和正交Gold码 (47)1、产生Gold码并仿真其自相关函数 (48)2、产生正交Gold码并仿真其互相关函数 (50)九、实验心得体会 (51)直接序列扩频系统仿真一、背景直接序列扩频通信系统(DSSS)是目前应用最为广泛的系统。
延陵学院2010 届毕业设计外文翻译毕业设计题目基于m序列的扩频通信系统的仿真设计外文翻译题目Spread Spectrum Techniques专业通信工程班级06通信Y 姓名学号指导教师职称讲师毕业设计（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。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见扩频技术摘要扩频技术是信号（例如一个电气、电磁，或声信号）生成的特定带宽频率域中特意传播，从而导致更大带宽的信号的方法。
摘要目前，计算机仿真的基本内容包括系统、模型、算法、计算机程序设计与仿真结果显示、分析与验证等环节。
本篇论文拟定研究的目的是利用MATLAB软件对现代通信系统的关键环节进行计算机仿真，重点是移动通信系统中常用的CDMA扩频通信中伪随机码部分的仿真。
伪随机码设计是扩频通信的关键技术，随着计算机发展迅速，利用计算机实现伪码的生成和性能的评估是扩频通信系统的重要方式。
计算机辅助设计与分析方法已广为利用，特别是功能强大的通信系统软件包的开发，加速了仿真方法在通信领域的应用。
m序列是一种典型的伪随机序列，它在扩频通信、流密码、信道编码等领域有着十分广泛的应用。
本文介绍了m序列构造方法及基本性能，并利用Matlab中的Simulink仿真系统及M语言编程实现它们的产生和分析。
仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。
基于m序列的扩频通信系统的仿真设计关键词：扩频通信；m序列；Matlab仿真摘要 (1)第一章绪论 (1)1.1 扩频通信的发展 (1)1.2 扩频通信的研究 (2)1.2.1研究扩频通信的目地和意义 (2)1.2.2 扩频通信的研究阶段 (2)1.2.3 研究扩频通信的思路 (3)第二章扩频通信 (4)2.1 扩频通信的定义 (4)2.2扩频通信的理论基础 (4)2.3扩频通信技术的分类 (4)2.4扩频通信系统的主要优点 (5)第三章伪随机码 (6)3.1伪随机码理论 (6)3.2m序列的定义 (7)3.3m序列的性质 (7)第四章m序列仿真设计 (9)4.1 MA TLAB 简介 (9)42 仿真流程 (9)4.3 仿真程序 (11)4.3.1Matlab仿真m序列输出 (11)4.3.2 利用Matlab编程环境求m序列的自相关特性程序 (12)4.3.3 Simulink仿真程序 (13)第五章结果分析 (15)第六章总结 (16)附录 (16)附录一参考文献： (16)附录二Simulink建模和仿真基本模块 (16)第一章绪论1.1 扩频通信的发展扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)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，接收端则采用同样的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。
倍患工程基于m序列的直接扩频通信系统仿真设计李维坤(西北工业大学附属中学，陕西西安，710072 )摘要：本文以现代通信系统中常用的m序列直接序列扩频原理作为本文的研究对象，利用Matlab/SimuHnk等软件工具对直接扩频通信系 统进行仿真研究，探究其对于通信系统性能的影响。
本文将其与无扩频系统在误码率、不同强度窄带干扰等条件下进行性能比较，从而验 证本文设计的直接扩频通信系统具备良好的抗干扰能力。
关键词：m序列；Matlab/Simulink;直接扩频通信系统〇引言凭借抗干扰性能强、保密性良好等显著优点，扩频通信 技术被广泛应用于现代宽带通信系统调制过程中，其技术的 研究和应用推广受到各个研究院校及企业的高度重视。
扩频 通信系统技术是将要发送的信息数据以扩频编码的技术手 段将其扩频调制到一个极宽的带宽上，同时在系统的接收端 采用相关的解调技术从接收到的扩频信息中解调出信宿发 送的信息数据。
在实际应用中常见的扩频通信技术有直序扩 频技术、跳频扩频技术、跳时扩频以及线性调制技术等三种 技术用于现代通信系统。
本文结合其相关理论对扩频技术工 作流程进行介绍，同时利用用MATLAB/Sim ulink等软件工 具对扩频系统及其性能进行仿真测试。
通过将其系统与无扩 频系统进行抗干扰性、误码率等相关性能方面的对比研究，发现本设计的扩频通信系统具备良好的能力。
W = 0.1x C x N I S(4)结合式(3)和式(4)，从中可以看出在系统当前给定信 噪比的前提下，可以通过用牺牲带宽的手段来保证较高的搞 干扰能力。
扩频通信的核心就是将扩频码扩展至宽带带宽，通过带宽换取高高抗干扰性能。
因此扩频通信系统通过扩频 技术可以获得拥有比常规通信系统要大得多通信宽带，从而 实现结合香农公式可以得知在较低的信噪比的前提下扩频 通信系统可以获得较强的抗干扰性能。
同时考虑在实际的通信系统一般为窄带通信信道，其信 道的噪声特性主要表现为高斯白噪声特性。
扩频通信实验实验名称：基于m序列的直接序列扩频专业班级：通信111501班学生姓名：穆琦沈傲立孙琳王瑞学熊晓倩学号：************ 13 16 20 27****：***时间：2014.10.291 需求分析在通信发射端将载波信号展宽到较宽的频段上;在接收端,用同样的扩频码序列进行解扩和解调,把展宽的信号还原成原始信息.通过扩展频谱的相关处理,大大降低了频谱的平均能量密度,可在负信噪比条件下工作,获得了高处理增益,从而降低了被截获和检测的概率,避免了干扰影响.通过仿真模型结果分析抗噪声性能结果。
2 概要设计扩频通信系统分为直接序列扩频系统、跳频扩频系统、跳时扩频系统和混合式扩频系统。
直接序列扩频系统，又称“平均”系统或伪噪声系统，就是采用高码率的扩频码序列PN 码(伪随机码),在发送端与编码数据信号进行模2 加,产生一扩频序列,这一码序列由于码元很窄,占用了很宽的频带,达到扩频的目的,然后用扩频序列去调制载波并予以传输。
在接收端接收到的扩频信号经高频放大混频之后,用与发端相同且同步的伪随机码对扩频信号进行相关解扩,由于收发端伪随机码的相关系数为1,故可以完全恢复所传的信息,而干扰和噪声由于与接收机伪随机码不相关,在相关解调时大大降低进入信号通频带内的干扰。
它是目前应用较广泛的一种扩展频谱系统。
在国外已获得成功的空间探测器“喷气推进实验室（JPL）测距技术”就是一种直接序列调制，TATS-1 军用卫星中的扩展频谱多址(SSMA)系统等都使用DSSS。
直接序列扩频系统的接收一般采用相关接收，并分成两步，即解扩和解调。
在接收端，接收信号经过数控振荡器放大混频后，用与发射端相同且同步的由M 序列发生器产生的伪随机码对中频信号进行相关解扩，把扩频信号恢复成窄带信号，然后再由基带滤波器进行解调，最后恢复出原始信息序列。
扩频与解扩过程中,利用PN序列生成器模块( PN Sequence Generator ) ,产生6级、传输速率500b/s 的PN伪随机序列来达到扩频和多址接入效果,这里扩频增益为50倍.扩频的运算是信息流与PN码相乘或模二加的过程.解扩的过程与扩频过程完全相同,即将接收的信号用PN码进行第二次扩频处理.要求使用的PN码与发送端扩频用PN码不仅码字相同,而且相位相同.否则会使有用信号自身相互抵消.解扩处理将信号压缩到信号频带内,由宽带信号恢复为窄带信号.同时将干扰信号扩展,降低干扰信号的谱密度,使之进入到信息频带内的功率下降,从而使系统获得处理增益,提高系统的抗干扰能力.调制与解调使用二相相移键控PSK方式.为了方便分析, 我们可对系统作如下假设: 系统各用户同步;系统各用户功率相同;仅考虑系统MAI和白噪声干扰引起的误码, 忽略信号传输、调制解调过程中的误码。
基于m序列的直接序列扩频扩频通信实验实验名称：基于m序列的直接序列扩频专业班级：通信111501班学⽣姓名：穆琦沈傲⽴孙琳王瑞学熊晓倩学号：指导教师：郑秀萍时间：1 需求分析在通信发射端将载波信号展宽到较宽的频段上;在接收端,⽤同样的扩频码序列进⾏解扩和解调,把展宽的信号还原成原始信息.通过扩展频谱的相关处理,⼤⼤降低了频谱的平均能量密度,可在负信噪⽐条件下⼯作,获得了⾼处理增益,从⽽降低了被截获和检测的概率,避免了⼲扰影响.通过仿真模型结果分析抗噪声性能结果。
2 概要设计扩频通信系统分为直接序列扩频系统、跳频扩频系统、跳时扩频系统和混合式扩频系统。
直接序列扩频系统，⼜称“平均”系统或伪噪声系统，就是采⽤⾼码率的扩频码序列PN 码(伪随机码),在发送端与编码数据信号进⾏模2 加,产⽣⼀扩频序列,这⼀码序列由于码元很窄,占⽤了很宽的频带,达到扩频的⽬的,然后⽤扩频序列去调制载波并予以传输。
在接收端接收到的扩频信号经⾼频放⼤混频之后,⽤与发端相同且同步的伪随机码对扩频信号进⾏相关解扩,由于收发端伪随机码的相关系数为1,故可以完全恢复所传的信息,⽽⼲扰和噪声由于与接收机伪随机码不相关,在相关解调时⼤⼤降低进⼊信号通频带内的⼲扰。
它是⽬前应⽤较⼴泛的⼀种扩展频谱系统。
在国外已获得成功的空间探测器“喷⽓推进实验室（JPL）测距技术”就是⼀种直接序列调制，TATS-1 军⽤卫星中的扩展频谱多址(SSMA)系统等都使⽤DSSS。
直接序列扩频系统的接收⼀般采⽤相关接收，并分成两步，即解扩和解调。
在接收端，接收信号经过数控振荡器放⼤混频后，⽤与发射端相同且同步的由M 序列发⽣器产⽣的伪随机码对中频信号进⾏相关解扩，把扩频信号恢复成窄带信号，然后再由基带滤波器进⾏解调，最后恢复出原始信息序列。
扩频与解扩过程中,利⽤PN序列⽣成器模块( PN Sequence Generator ) ,产⽣6级、传输速率500b/s的PN伪随机序列来达到扩频和多址接⼊效果,这⾥扩频增益为50倍.扩频的运算是信息流与PN码相乘或模⼆加的过程.解扩的过程与扩频过程完全相同,即将接收的信号⽤PN码进⾏第⼆次扩频处理.要求使⽤的PN码与发送端扩频⽤PN 码不仅码字相同,⽽且相位相同.否则会使有⽤信号⾃⾝相互抵消.解扩处理将信号压缩到信号频带内,由宽带信号恢复为窄带信号.同时将⼲扰信号扩展,降低⼲扰信号的谱密度,使之进⼊到信息频带内的功率下降,从⽽使系统获得处理增益,提⾼系统的抗⼲扰能⼒.调制与解调使⽤⼆相相移键控PSK⽅式.为了⽅便分析, 我们可对系统作如下假设: 系统各⽤户同步;系统各⽤户功率相同;仅考虑系统MAI和⽩噪声⼲扰引起的误码, 忽略信号传输、调制解调过程中的误码。
西 安 邮 电 大 学实验名称：基于Matlab 直接序列扩频系统性能仿真一、 实验目的通过仿真，进一步掌握m 序列产生方法及其性能，重点掌握直接序列扩频通信系统原理及性能。
二、 实验环境Win10 Matlab2015b三、 实验内容● 产生n=7时203对应的m 序列，并给出其NRZ 波形的自相关函数；● 选用相位差16个码片的两条序列兼做地址和扩频码，构造码分系统，仿真其通信原理；●仿真AWGN 和单频干扰下系统的BER 性能。
四、 实验原理扩频通信的可行性是从香农公式引申而来2log (1+S/N)C W其中，C 为系统信道容量(bit/s )；W 为系统信道带宽；N 为噪声功率S 为信号功率。
由上式可以看出，可以从两种途径提高信道容量C ，即加大带宽W 或提高信噪比S/N 。
也就是说当信道容量C 一定时，信道带宽W 和信噪比S/N 是可以互换的，增加带宽可以降低对信噪比的要求，可以使有用信号的功率接近甚至湮没在噪声功率之下。
扩频通信就是通过增加带宽来换取较低的信噪比，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。
当信噪比无法提高时，可以加大带宽，达到提高信道容量的目的。
直接序列扩频的原理是，在发射端把有用信号与伪随机序列相乘(或者模二加)，使信号的频谱展宽到一个很宽的范围，然后用扩展后的序列去调制载波。
在接收端，把接收到的信号用相同的伪随机序列相乘，有用信号与伪随机码相关，相乘后恢复为扩频前的信号。
输入的数据信息为d(t)(设基带带宽为B 1)，由伪随机编码(如m 序列)调制成基带带宽为B 2的宽带信号，由于扩频信号带宽大于数据信号带宽，所以信号扩展的带宽由伪随机码控制，而与数据信号无关。
经扩频调制的信号再经射频调制后即可发送。
直扩系统的原理框图接收端收到发送来的信号，经混频得到中频信号后，首先通过同步电路捕捉并跟踪发端伪码的准确相位，由此产生与发端伪码相位完全一致的伪随机码作为扩频解扩的本地扩频码，再与中频信号进行相关解扩，恢复出扩频前的窄带信号，而在解扩处理中，干扰和噪声与伪随机码不相关故被扩展，通过滤波使之受到抑制，这样就可在较高的解扩输出信噪比条件下进行信息解调解码，最终获得信息数据。
基于直接扩频序列技术的BPSK系统的仿真设计报告摘要：本文首先介绍了直接序列扩频系统的模型，然后概要阐述了常用的伪随机码以及扩频技术的优点，最后利用MATLAB对BPSK直扩系统进行了仿真。
关键词：直接序列扩频；伪随机码；BPSK；仿真1 引言扩频技术是扩展频谱通信(SSC—Spread Spectrum Communication)的简称，它是随着在军事通信中的应用发展起来的，由于其具有其它一般通信方式不具备的抗于扰强，抗多径衰落好，保密性好等一系列的优点，因此近年来它在民用通信中的应用也开始越来越受到人们的重视。
这次主要研究扩频通信系统中常用直接扩频序列技术的BPSK系统调制方式。
2 直接序列扩频系统直接序列扩频系统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。
2.1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，使落入信号通频带内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。
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<<Ta)。
将信息码与伪随机码进行相乘或模二加，产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，这时信息带宽已经被展宽(如图2b)，然后用扩频序列去调制载波，则信号频谱被搬移到射频上(如图2c )。
２００７年第２９卷电气传动自动化ＶｏＩ．凹。
№．３第３期第３９页瑚耀ａ限ＩｃⅨ田限ＡＩ履ｏＭＡｌｌＩ（瞒２００７。
２９｛３）：３９—４２文章缩号：１００５—７２７７（２００７）０３—００３９—０４基于ＭＡＴＬＡＢ的直接序列扩频通信系统性能仿真分析研究张蕾１，郑实勤ｚ（１。
兰州大学信息科学与工程学院，甘肃兰州７３０００。
；２．天水电气传动研究所，甘肃天水７４ｌＯｌ８）摘要：介绍了直接序列扩频通信的理论基础和模型，并通过ＭＡｌｒＩＡＢ提供的ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真平台对直扩通信系统进行了仿真，在不同的条件下运行了仿真系统，研究了扩频增益、调制方式和不同扩频码对系统性能的影响。
关键词：扩频增益；信噪比；误码率；直扩通信中图分类号：ＴＮ９１４．４２文献标识码：ＢＲｅ鼬ａｒｃｈＯｎｐｅ—．ｏｎ瑚哪ｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｒｅｃｔ∞ｑｌ地ｎｃｅｓｐｒｅａｄｓｐｅｃｔｒ删脏ｃｏｍｍｌｌＩｌｉｃａｔｉＯｎｓｙｓｔｅｍｂａ∞ｄｏｎＴ讧ＡＴＬＡＢｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｚＨＮＡＧＬｅｉｌ，ｚＨＥＮＧｓｈｉ—ｑｉ秸（１．ｃｏ如伊旷蜘咖以协＆拓船ｅ帆ｄＥｎ∥础ｅ“昭，￡删杞ｂｕ№如ｅ倦渺，ＬⅡ眦＾Ｄｕ７３００００，吼打ｍ；２．死ｎｍ＾ＨｉＥ跆ｃ￡ｒ缸Ｄｒ妇ｅＲｅｓｅ们＾风碗ｕ￡ｅ，ｎ帆ｓ危以７４１０１８，Ｃ＾ｉｎｏ）ＡＫ咖囊ｃｔ：ＴｈｅｔＩｌｅｏｒｙｂａｓｅａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｌＩｅｄｉｒｅｃｔｓｅｑｕｅｎｃｅｓｐｒｅａｄｓｐｅｃｔｍｍｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｎｌｏｄｅｌｏｆｔｈｅｄｉｒｅｃｔｓｅｑｕｅｎｃｅｓｐｒｅａｄｓｐｅｃｔｍｍｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｂｕｉｌｔｂｙｕｓｉｎｇＳｉｍｕｌｉｎｋ，ｗｈｉｃｈｉｓｐｍｖｉｄｅｄｂｙＭＡｎＡＢ．Ｉｎ８ｄｄ“ｉｏｎ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｍ卵ａｍｉｓｒｕｎｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｌＩｅ陀ｌａｔｉｏｎｓ¨ｐｂｅｔｗｅｅｎｔＩｌｅｓｐｒｅａｄｓｐｅｃｔｍｍｇａｉｎ，ｔｈｅｍｏｄｕｌｅｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ印ｒｅａｄｓｐｅｃｔｎｌｍｃｏｄｅａｒＩｄｔＩｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃ砒ｉｏｎ鲫暑ｔｅｍｐｅｒｆｂ彻ａｎｃｅａｒｅａ１８０ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉ【ｅｙｗｏｒｄ戳印弛ａｄｓｐｅｅｔｎＪｍｇａ汹；ｓｉｇｎａｌ＿ｔ０＿－ｎｏｉｓｅｍｔｉｏ；ｅｎ勺ｒｒａｔｅ；ｄｉｆｅｃｔｓｅｑｕｅｎｃｅｓｐｒｅａｄｓｐｅｃｔｍｍｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ１引言扩频通信即扩展频谱通信（ＳｐｒｅａｄｓｐｅｃｔｍｍＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ），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。
