基于matlab的扩频通信设计毕业论文.doc

摘要
本文研究的是基于MATLAB的扩频通信系统设计。为我们介绍了扩频通信系统的基本原理,并对扩频系统的各个重要模块进行详细的理论介绍,如Walsh函数的产生及其特性,BPSK的调制和解调方法,以及高斯加性白噪声AWNG的特点等等。所有的理论依据为后续的MATLAB程序仿真奠定基础。
在MATLAB程序仿真部分,主要分为6大部分,分别为主函数,发送模块,接收模块,AWNG信道,Walsh函数和差错计数器。通过主函数对各个子函数的调用,实现4个用户的随机数据的发送和接收,同时生成前4个用户在整个传输过程中的各种波形变化图,并对系统信噪比与误码率关系进行分析。
扩频通信是通信的一个重要分支和信道通信系统的发展方向。扩频技术具有抗干扰能力强,保密性好,易于实现多址通信等优点,因此该技术越来越受到人们的重视,这也是选择本次课题研究的原因所在。
关键词: 扩频; walsh;MATLAB;
目录
1扩频通信的基本原理 1
1
2
WALSH函数 2
BPSK 3
(AWNG) 3
2 MATLAB仿真 4
4
程序模块 4
3仿真结果分析 11
11
11
12
4仿真程序 13
5课程设计心得 21
Abstract 22
参考文献 23
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所谓扩展频谱通信,可简单表述如下:“扩频通信技术是一种信息传输方式,其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽;频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成,用编码及调制的方法来实现的,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带宽(B),其比值称为处理增益(Gp)。总之,我们用扩展频谱的宽带信号来传输信息,就是为了提高通信的抗干扰能力,即在强干扰条件下保证可靠安全地通信。这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。
扩频通信的性能。扩频通信的可行性是从信息论和抗干扰理论的基本公式中引伸而来的。信息论中关于信息容量的仙农( Shannon) 公式为:C=Blog2 ( 1+ SN)其中: C 为信道容量( 即极限传输速率) , B 为信号频带宽度, S 为信号功率, N 为噪声功率。Shannon 公式说明, 在给定的传输速率不变的条件下, 频带宽度和信噪比P 可以互换, 即可以通过增加频带宽度, 在信噪比较低的情况下传输信息。扩展频谱以换取信噪比要求的降低, 正是扩频通信的重要特点, 并由此为扩频通信的应用奠定了基础。扩频通信的一个重要参数是扩频增益, 反映了系统抗干扰能力的强弱, 是对信噪比改善程度的度量, 定义为接收机相关器输出信噪比和输入信噪比之比, 即(1)
其中: Rs 为扩频码的传输速率, Rd 为信息数据的传输速率, Bs 为扩频码的带宽, Bd 为信息数据的带宽。
按照扩展频谱的方式不同, 现有的扩频通信系统可分为直接序列( DS) 扩频、跳频( FH) 、跳时( TH) 、线性调频( chirp) 以及上述几种方式的组合。扩频通信常用的扩频码主要有PN 序列、GOLD 序列、WALSH 码和OVSF 码。PN 码即伪噪声序列也称之为伪随机序列, 是用确定性方法产生的序列, 但它却近似具有随机产生序列所希望的某些关键随机特性。其中最常见的伪随机序列是m 序列。而扩频通信调制方式一般采用频率调制( FM) 或相位调制( PM) 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。在码分多址通信中最常用BPSK( 二相移相键控)。
直接序列扩频
直接序列扩频就是直接用具有高码率的扩频码序列在发送端去扩展信号的频谱。而在接收端, 用相同的扩频码序列去进行解扩, 将展宽的扩频信号还原成原始的信息。直扩通信系统原理如图1 所示。
在发送端输入的信息先经信息调制形成调频或调相数字信号, 然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱, 再将展宽后的宽带信号调制到射频发送出去。在接收端, 接收机接收到宽带射频信号后, 首先将其变频至中频, 然后通过同步电路捕捉发送来的扩频码的准确相位, 由此产生与发送来的伪随机码相位完全一致的接收用的伪随机码, 作为扩频解调用的本地扩频码序列, 最后经信息解调, 恢复成原始信息输出。由此可见, 直扩通信系统要进行三次调制和相应的解调, 分别为信息调制、扩频调制和射频调制, 以及相应的信息解调、解