北邮通原课设实验报告
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通信原理课程设计报告 直扩通信系统的simulink仿真 摘要：本次通原课程设计，我们利用MATLAB中的simulink仿真平台对直接序列扩频通信系统进行了仿真。本报告首先简要介绍了直接序列扩频通信的原理与simukink工具箱，然后分别仿真了直扩系统的发射机和接收机，并对仿真结果进行分析。最后我们仿真并分析了直扩系统抗窄带干扰，多径干扰及多址干扰的能力。 关键词：simulink仿真；直接序列扩频；抗干扰分析 目录 第一章 概述 ..................................................................................................................................... 3 1.1直扩通信系统介绍 ............................................................................................................ 3 1.2 simulink仿真平台介绍 .................................................................................................. 3 第二章 直扩系统simulink仿真搭建 ........................................................................................... 4 2.1 发射端仿真 ....................................................................................................................... 4 2.2 接受端仿真 ....................................................................................................................... 6 第三章 直扩通信系统抗干扰性能分析 ......................................................................................... 9 3.1 直扩系统抗窄带干扰 ....................................................................................................... 9 3.2 直扩系统抗多径干扰 ..................................................................................................... 11 3.3 直扩系统抗多址干扰 ..................................................................................................... 13 第四章 问题与总结 ....................................................................................................................... 15 第五章 小组分工说明 ................................................................................................................... 15 参考文献......................................................................................................................................... 16 第一章 概述 1.1直扩通信系统介绍 扩频通信是利用扩频信号传送信息的一种通信方式。扩频信号的频谱宽度比信源信息带宽大很多。扩频信号具有良好的相关特性，包括尖锐的自相关特性和低值的互相关特性。这些特性使扩频通信具有良好的抗干扰能力和隐蔽性。频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成的，用编码及调制的方法来实现，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。 扩频的主要方式有两种，包括直接序列扩频和跳频。直接序列扩频，简称直扩。所传送的信息符号经伪随机序列编码后对载波进行调制。伪随机序列的速率远大于要传送信息的速率，因而调制后的信号频谱宽度将远大于所传送信息的频谱宽度。 图1 为直扩系统的组成框图。由信源输出的信号与伪随机码产生器产生的伪随机码（PN码）进行相加，产生速率与伪随机码速率相同的扩频序列, 然后再用扩频序列去调制载波。在接收端, 接收到的扩频信号经高放和混频后, 用与发端同步的伪随机序列对中频扩频调制信号进行相关解扩，然后再进行解调，恢复出所传输的信息。
图1 直扩通信系统组成框图 1.2 simulink仿真平台介绍 MATLAB是目前科学研究和工程应用领域最流行的软件之一。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境，广泛运用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。它包括一个复杂的接收器、信号源、线性和非线性组件以及连接组建的模块库，用户也可以根据需要定制或者创建自己的模块。用户可以通过简单的鼠标操作和拷贝等命令建立起直观的系统框图模型，很随意地改变模型中的参数，并可以马上看到改变参数后的结果，从而达到方便、快捷地建模和仿真的目的。 第二章 直扩系统simulink仿真搭建 2.1 发射端仿真 首先建立一个直扩通信系统的发射端仿真框图。图2-1是在simulink上面搭建的发射端仿真框图。该直扩通信系统的信源是Bernoulli Binary Generator模块，它产生随机的二进制信息序列。扩频码由PN Sequence Generator模块产生的。经过单双极性转换和速率匹配，信息序列与伪随机码序列相乘，产生扩频信号。然后扩频信号经过BPSK Modulator Baseband模块调制（注意这是BPSK调制的等效基带模式）。通过Scope可以观察信息序列，伪随机序列及扩频序列波形图，通过Spectrum Scope观察信息序列以及扩频信号的频谱图。
图2-1 直扩系统发射端simulink仿真 发射端参数设置： Bernoulli Binary Generator模块：sample time为1/100，即设置信源信息速率为100 bps。 PN Sequence Generator模块：sample time为1/2000，即设置扩频码码片速率为2000 chip/s。 Rate Transition模块：这个模块主要设置output port sample time，作用是匹配此模块前后不同的采样速率。
Spectrum Scope模块：spectrum scope的设置比较麻烦。只有设置好了它，我们才能观
察到清晰的频谱。频谱仪的观察范围与进入spectrum scope模块的信号采样率有关。比如我们要观察5kHz的频谱，需要被观察信号的采样率达到10000次/s。因此我们可以按需要设置rate transition模块的速率以扩大可观察频谱范围 图2-2 Spectrum Scope模块参数设置一 在这里我们要勾选buffer input选项和specify fft length选项，然后设置合适的buffer size 和fft length。我们这里设置buffer size为256，fft length为1024。
图2-3 Spectrum Scope模块参数设置二 接下来我们还要设置axis properties选项页。我们将frequency range选为[-fs/2…fs/2]，这样我们才能观察到双边频谱。然后设置Y轴的显示范围。mininum y-limit 为-25，maximum y-limit为20。我们可以根据需要调整Y轴的显示范围。 发射端仿真结果分析： 图2-4 直扩发射机仿真的信号波形 图2-4中的第一个波形是信源数据序列的波形，第二个是伪随机序列的波形，第三个是扩频信号的波形。当信息为+1时，扩频信号就是相应的伪随机码，当信息为-1时，扩频信号就是伪随机码的反相结果
图2-5 信源信号频谱 图2-6 扩频信号频谱 图2-5是信源信号的频谱，它的带宽约为100HZ，幅频峰值约为20dB。图2-6是扩频后的信号频谱，它的带宽约为2KHZ，幅频峰值约为10dB.比较扩频前后的信号频谱我们可以发现扩频后信号频谱带宽扩大了20倍，幅频峰值下降了大约10dB.
2.2 接受端仿真 在完成了直扩系统的发射端模块后，我们将它封装成ds_send子系统，从这个模块出来的信号是经过BPSK调制的扩频信号。扩频信号经过信道AWGN channel模块，然后与伪随机发生序列PN Sequence Generator模块相乘解扩，再经过BPSK demodulator baseband模块（注意是BPSK解调器的等效基带模式）进行解调，最后解调出来的序列进入error rate
