基于扩频通信系统接收同步技术的仿真设计

基于matlab的直序扩频通信系统的仿真摘要根据扩频理论，用MATLAB对直接序列扩频通信系统进行了仿真。

根据香农定理和科捷尔尼科夫潜在抗干扰理论,通过MATLAB的仿真平台对直扩通信系统进行了仿真,建立了扩频通信系统仿真模型,详细讲述了各个模块的设计,接收端同步捕获过程采用数字匹配滤波器的原理。

在给定的仿真条件下，对仿真程序进行了运行测试，得到了预期的仿真结果。

关键词：直接序列扩频；通信；MATLABDirect sequence spread spectrum communication system basedon matlab simulationAbstractIn this paper, based on the spread spectrum theory, I use MATLAB to simulate the direct sequence spread spectrum．According to the shannon theorem and jie's nico's potential interference theory, direct sequence spread spectrum is simulated by the simulation platform which is offered by MATLAB. And it tells the story of the design of various modules in detail. The receiver synchronization capture process adopts the principle of digital matched filter. In a given simulation conditions, I run the test simulation program and get the expectant simulation results.Key Words:direct sequence spread spectrum, communication, MATLAB目录1绪论31.1 扩频通信的概述31.2扩频通信的发展与应用32 直接序列扩频通信52.1理论基础52.2扩频通信系统的指标62.3扩频通信的种类72.4直接序列扩频通信系统72.5 扩频序列122.6 扩频序列的同步捕获162.6.1 扩频序列的伪码同步162.6.2 扩频序列的同步捕获173 直接扩频系统MATLAB仿真263.1 直接扩频MATLAB仿真组成框图263.2 m序列发生器263.3 高斯噪声263.4干扰和解扩判决273.5仿真结果分析273.6实验心得29附录29参考文献32致331 绪论1.1 扩频通信的概述扩频通信与光纤通信、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,它是指发送的信息被展宽到一个很宽的频带上,在接收端通过相关接收,将信号恢复到信息带宽的一种系统[1]。

任务书一.设计题目扩频通信系统的仿真与分析二.设计的要紧内容扩频通信技术以其抗干扰、隐蔽、保密和多址等优越性已普遍应用于电力通信、导航、测距、定位等领域。

本设计通MATLAB 仿真软件，针对直接扩频系统，成立仿真模型，熟悉该系统的大体原理，进行特性分析，进一步了解扩频通信在CDMA 通信系统中的应用。

1 、DS 直接序列扩频通信系统的仿真分析，在理论上论述扩频通信的大体原理和理论基础，说明扩频通信的优势，和相关概念的综述，并对抗多径干扰做了详细的分析；二、扩频通信的关键技术-----扩频编码的概念、分类、相关性的意义及各类码型的特性一一加以介绍和分析；3、设计一个扩频通信系统，利用MATLAB 中SIMULINK 仿真工具进行建模和分析，重点对PN 码，m 序列进行验证分析，加深对扩频通信技术的明白得。

三. 目的1）把握MATLAB 的程序设计方式；2）学会利用SIMULINK 仿真工具进行建模和分析，能熟练利用MATLAB 的通信工具箱；3） 熟悉扩频通信技术的大体原理和特性分析；4） 明白得扩频通信在CDMA 通信系统的应用。

四、具体要求必做内容：（小组七）设计m 序列发生器，码序列为N=12 m 位 m ＝8单用户，信道信噪比SNR=4dB ，, 5dB ， dB ，多途径传输中设计两途径。

对所设计码型的自相关和相互关特性，不同情形下的通信性能指标（如信噪比等）分析。

选做内容：1 在各自基础上，设计不同的Gold序列发生器，Walsh序列发生器，并与原m序列发生器进行比较。

2扩频通信在IS-95 CDMA通信中的应用分析和仿真验证。

如前向通道和反向通道中，地址码的选用分析，性能分析。

目录任务书 (I)第一章绪论 (1)课程设计目的和意义 (1)设计要紧内容 (1)第二章扩频通信技术 (2)扩频通信大体概念 (2)扩频通信的要紧参数分析 (2)2．3扩频通信要紧特点 (3)扩频技术及扩频码 (3)CDMA扩频通信系统 (4)第三章M序列发生器及通信系统设计 (6)M序列简介 (6)M序列的产生 (6)M序列性质 (7)M序列自相关性分析 (11)M序列相互关性分析 (13)第四章M序列通信系统设计 (15)M序列扩频通信系统大体要求 (15)M序列扩频通信系统组成 (15)M序列扩频通信系统仿真分析 (17)M序列扩频通信系统总结 (19)第五章 GOLD序列发生器设计 (19)GOLD序列简介 (19)G OLD序列的大体性质 (20)GOLD序列发生器设计 (21)G OLD序列自相关系数分析 (24)G OLD序列相互关函数分析 (25)第六章 WALSH序列发生器设计 (28)码简介 (28)码发生器编程实现 (29)W ALSH码自相关系数分析 (32)W ALSH码相互关函数M ATLAB编程实现 (34)第六章总结 (36)参考文献 (37)说明 (38)摘要 最近几年来，扩频通信技术被普遍应用于移动通信、导航、卫星通信、电力通信等诸多领域，因其自身所具有的抗干扰能力强、隐蔽性好、可实现码分多址等特点，以后应用前景将加倍广漠。

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。

直接序列扩频通信系统仿真设计摘要：综合利用前期相关课程及移动通信课程所学的各种知识，设计扩频通信系统，利用Matlab/Simulink对直接序列扩频系统进行了仿真，并对仿真结果做了详细的讲解分析。

先对直接序列扩频系统原理进行介绍，然后基于Simulink 的发射机和接收机的仿真，同时对直接序列扩频系统的抗干扰能力与直接序列扩频系统的同步方法进行了相关仿真，最后在该系统中加入特定的干扰，进行测试，研究整个系统的抗干扰性能。

关键词：通信系统；直接序列扩频；调制解调保密通信目录目录 (II)第1章绪论 (1)1.1背景 (1)1.2 实验目的及总体介绍 (2)1.3 本次设计任务与要求 (2)第2章直接序列扩频通信原理 (3)2.1扩频通信概念及分类 (3)2.1.1扩频通信概念 (3)2.1.2扩频通信分类 (3)2.2直接序列扩频定义 (5)2.3直接序列扩频的基本原理 (6)2.4 直扩系统的性能分析 (7)2.4.1 直扩系统的抗干扰性 (7)2.4.2 直扩系统的抗多径干扰性能 (8)第3章扩频码序列 (10)3.1 码序列的相关性 (10)3.2 m序列 (11)第4章基于Simulink的仿真 (12)4.1 MATALB及SIMULINK的介绍 (12)4.1.1 MATLAB简介 (12)4.1.2 SIMULINK简介 (12)4.2发射机部分的Simulink的仿真 (13)4.3接收机部分的Simulink仿真 (16)第5章直接序列扩频通信系统的抗干扰性能分析 (20)第6章 CDMA系统仿真设计 (24)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)第1章绪论1.1背景扩展频谱(SS，Spread Spectrum)通信简称为扩频通信。

扩频通信的定义可简单表述如下：扩频通信技术是一种信息传输方式，在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必需的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关解扩以恢复所传信息数据。

摘要扩频通信作为一种新型的通信体制，具有很多独特的优点，在军用和民用领域中都得到了广泛的应用。

扩频通信中一个关键性的问题就是扩频信号的同步，包括捕获和跟踪两个步骤，同步性能的优劣直接影响到整个扩频通信系统的性能。

因此，对直扩系统同步的研究具有很大的实用价值。

本文深入研究了扩频通信中直接扩频系统的同步技术，包括伪随机(PN)序列的捕获、跟踪和载波同步。

在伪随机(PN)序列的捕获中研究了串并结合的大步进方法。

研究了伪码串行-载波并行、伪码并行-载波串行、伪码串行-载波并行、伪码并行-载波并行4种捕获方法。

在特定的参数下，设计出直扩通信系统，并在高斯信道条件下，仿真得出了直扩系统的误码率性能曲线，在此基础上运用了伪码并行-载波串行的方法进行仿真分析，从MATLAB仿真结果可以看出捕获方案确实可行。

关键词：扩频通信；同步；捕获；跟踪AbstractAs a new type of communications system,spread spectrum communications has many unique advantages, and has been widely used in both military and civilian fields. The synchronization of spread specturn signal, including acquisition and tracking, is the key problem of spread specturn communication. The performance of synchronizing has direct impact on the whole spread spectrun communication system. As a result, it’s very important to discuss this problem.This paper researches into synchronization techniques of direct-sequence spread spectrum systems, which include PN code acquisition, PN code tracking and carrier recovery. we studied PN acquisition scheme, large step acquision scheme. This paper discusses four capture methods about serial PN code, serial carrier, parallel PN code, serial carrier, serial PN code, parallel carrier, and parallel PN code, parallel carrier. Incertain parameters, design of direct sequence spread spectrum communication system, and in the Gauss channel conditions, simulation of the curve of the BER performance of DSSS system, on the basis of using the parallel PN code, carrier serial simulation, simulation results can be seen from the MATLAB capture scheme is feasible.Keywords: S pread Spectrum Communications; Synchronization; Acquisition; Tracking目录1 绪论 (1)2直接序列扩频通信的理论基础 (4)2.1扩频通信的理论基础 (4)2.1.1基本理论 (4)2.1.2扩频通信的特点 (5)2.2直接序列扩频通信系统 (6)2.3伪随机序列 (9)2.3.1m序列 (10)3 直接序列扩频系统的同步 (12)3.1同步机理 (12)3.2信号捕获 (12)3.3 信号跟踪 (17)3.3.1 载波跟踪技术 (17)3.3.2 锁相环原理 (18)3.3.3 锁频环原理 (20)3.3.4 锁相环与锁频环的性能比较 (21)4直扩系统的仿真分析 (23)4.1设计参数 (23)4.2 直扩通信系统的原理框图 (23)4.3直扩通信系统的仿真分析 (24)4.4 直扩系统的抗干扰性能分析 (30)5 同步仿真分析 (31)5.1同步参数设计 (31)5.2 PN码的自相关性仿真 (31)5.3 捕获 (32)5.4 跟踪 (36)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录A 英文原文 (43)附录B 中文翻译 (55)附录C 程序 (64)1 绪 论扩频通信是建立在ClaudeE.Shannon 信息论基础之上的一种新型现代通信体制。

基于扩频通信系统接收同步技术的仿真设计黄凌霄【期刊名称】《洛阳师范学院学报》【年(卷),期】2014(000)008【摘要】扩频系统接收机的好坏直接决定了整个通信系统的性能。

在直接序列扩频通信系统的基础上，提出了一种位同步方法，结合科斯塔斯（Costas）环的载波同步方法和数字匹配滤波器的扩频码同步方法，建立了直接序列扩频通信系统模型。

最后，采用MATLAB R2006 b/SIMULINK工具，对该系统进行整体仿真。

本系统经过仿真，验证其正确性，为以扩频通信为基础的现代通信的研究和设计提供参考。

%The quality of spread spectrum receiver directly determines the performance of the whole communi-cation system .Based on the communication system of DSSS ( Direct Sequence Spread Spectrum ) , this paper propo-ses a bit-synchronization method and builds a communication system model of DSSS , combining the carrier-synchro-nization method of Costas loop and the spread spectrum code-synchronization method of DMF ( Digital Matched Fil-ter).At last, simulation of spread spectrum system is implemented with MATLAB R 2006b.The simulation result shows that this communication system is precise and has some reference significance for the simulation and design of modern communication system based on spread spectrum communication .【总页数】4页(P27-29,44)【作者】黄凌霄【作者单位】福州大学阳光学院，福建福州350108【正文语种】中文【中图分类】TN914.42【相关文献】1.基于解相关多用户检测的并行组合扩频通信系统接收技术研究 [J], 罗倩;郭黎利;殷复莲2.多用户混沌同步扩频通信系统的设计与仿真 [J], 王杨;郭立学;卢嘉;石慧敏;韩力英;夏克文3.基于扩频通信系统接收同步技术的研究 [J], 申彦春;吴铮;赵庆利4.一种基于 FPGA 的直接序列扩频通信系统接收端的设计 [J], 冯雪;庞尚珍5.一种基于FPGA的直接捌扩频通信系统接收端的设计 [J], 冯雪;庞尚珍;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。

扩频通信系统中Rake接收性能仿真研究摘要：在扩频通信中，Rake接收是抵抗多径衰落的有效方法。

本文首先介绍无线移动通信的信道特性，然后对Rake接收的基本原理和接收机结构进行详细描述，并对Rake接收性能进行了仿真比较。

仿真结果表明，在多径信道条件下，Rake接收方式能很好的改善接收系统误码性能；采用GOLD序列扩频比m序列扩频方式时，Rake接收方法性能提高的更明显。

关键词：多径衰落；扩频通信；Rake接收机；误码性能在移动通信中，移动终端的天线通常采用无方向性的低增益天线，移动终端接收来自各个方向的电磁波，并向各个方向发射电磁波。

通过不同路径到达接收天线的信号，由于路径不同造成传播时延的不同，各信号在接收天线处的相位不同，相同相位的信号互相叠加，使得信号得以加强，而相反相位的信号互相叠加，使得信号互相抵消。

这种接收信号无规律的强弱起伏就是电波传播中的多径衰落。

多径衰落会严重影响通信质量，为此采用数字信号处理技术来对抗衰落，分集接收技术就是减少多径衰落的重要方法之一。

分集有两种含义：一是分散传输，使接收端获得多个统计独立的、携带同一信息的信号；二是集中处理，即接收机把收到的多个统计独立的衰落信号进行合并，以降低衰落的影响。

多径分集技术是用来补偿衰落信道损耗的，因为在任一时刻，多个非相关的衰落信号同时处于深度衰落的概率极小，因此，一旦在多径信号中选择出两个或两个以上的信号进行处理，接收机的瞬时信噪比和平均信噪比就可以得到改善。

所以，分集就是有意识地分离多径信号并适当合并以提供接收信号的信噪比，降低多径干扰。

在扩频通信系统中，由于信号频段较宽，因此在时间上可以分离出比较细微的多径信号，对分离出的多径信号进行加权调整，使合成之后的信号得以增强，从而可在较大程度上降低多径衰落信道所造成的负面影响。

这种技术又称为Rake接收技术。

文中首先介绍无线移动通信的信道特征，然后对Rake接收的基本原理和接收机结构进行描述，并在不同条件下对Rake接收系统进行了仿真。

基于MATLAB的扩频通信系统及同步性能仿真基于MATLAB的扩频通信系统及同步性能仿真功能描述（对系统要实现的功能进行描述）完成一个扩频通信系统设计，要求能够随机产生三组用户数据，分别对其进行扩频，BPSK调制，将多个用户的数据叠加在一起通过多径信道到达接收端，接收端进行相应的解扩，解调得到三组用户数据。

三、概要设计（根据功能描述，建立系统的体系结构，即将整个系统分解成若干子功能模块，并用框图表示各功能模块之间的衔接关系，并简要说明各模块的功能。

）整个设计由发送端、信道和接收机三个部分组成。

发送端首先产生三组用户数据和三组不同的m序列，并用三组m序列分别对用户信息进行扩频。

再将扩频信号与载波进行BPSK调制，得到高频的已调调信号并将其送入无线的多径信道。

信道模拟成无线的多径多用户信道，在这个信道中有三个用户进行数据传输，每个用户的数据分别通过三径传输到达接收端。

三径会有不同的延时，衰减。

最终，还要将三径用户数据增加高斯白噪声。

接收端会接收到有燥的三径信息的叠加。

首先，要对接收到的三径信息进行解扩，分离出三组用户信息；其次，在将解扩后的信息进行带通滤波去除带外噪声；最后，分别对三组用户信息进行解调得到原始数据，在对接收到的数据进行误码率统计，得出系统的性能指标。

四、详细设计（详细说明各功能模块的实现过程，包括用流程图对算法进行描述，所用到的数据结构等）本设计进行了模块化设计，对各个功能模块分别编写函数，最终在主函数中调用各个功能模块，实现整个系统的设计。

1、扩频码（m序列）的产生扩频码为伪随机码, 可以m序列, Golden序列或沃尔什序列。

本设计中采用m序列，为了节省运算量，我选取了32位的扩频序列，经过计算易知要产生32位的m序列需要长度为6的反馈系数，为了得到较好的结果，选取了自相关性较好而互相关性较差的三组反馈系数（八进制）45、67、75，其对应的二进制为100101、110111、111101。