基于matlab的直序列和跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真

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1、基于Matlab的直序列和跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康母鶕?jù)通信理論知識(shí)熟練的運(yùn)用MATLAB進(jìn)行直序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻的仿真研究。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.Matlab/simulink通信系統(tǒng)仿真。2.用matlab實(shí)現(xiàn)直序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻。三、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件平臺(tái)：筆記本電腦軟件平臺(tái)：windowsXP操作系統(tǒng)、MatlabR2014a四、擴(kuò)頻通信（一）理論基礎(chǔ)通信技術(shù)和通信理論的研究，是圍繞著通信系統(tǒng)的有效性和可靠性這兩個(gè)基本問題開展的。所以，有效性和可靠性是設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)一個(gè)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)。有效性，是指通信系統(tǒng)傳輸信息效率的高低。這個(gè)問題是討論怎樣以最合理、最經(jīng)濟(jì)的方法傳輸最大

2、數(shù)量的信息。在模擬通信系統(tǒng)中，多路復(fù)用技術(shù)可提高系統(tǒng)的有效性。顯然，信道復(fù)用程度越高，系統(tǒng)傳輸信息的有效性就越好。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，因此傳輸?shù)挠行允怯脗鬏斔俾蕘砗饬康摹？煽啃?，是指通信系統(tǒng)可靠地傳輸信息。由于信息在傳輸過程中受到干擾，收到的與發(fā)出的信息并不完全相同?？煽啃跃褪怯脕砗饬渴盏叫畔⑴c發(fā)出信息的符合程度。因此，可靠性決定于系統(tǒng)抵抗干擾的性能，也就是說，決定于通信系統(tǒng)的抗干擾性。在模擬通信系統(tǒng)中，傳輸可靠性是用整個(gè)系統(tǒng)的輸出信噪比來衡量的。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳輸可靠性是用差錯(cuò)率來衡量的。擴(kuò)展頻譜通信由于具有很強(qiáng)的抗干擾能力，首先在軍用通信系統(tǒng)中得到

3、了應(yīng)用。近年來，擴(kuò)展頻譜通信技術(shù)的理論和應(yīng)用發(fā)展非常迅速。擴(kuò)頻通信是擴(kuò)展頻譜通信的簡稱。我們知道，頻譜是電信號(hào)的頻域描述。承載各種信息(如語音、圖象、數(shù)據(jù)等)的信號(hào)一般都是以時(shí)域來表示的，即表示為一個(gè)時(shí)間的函數(shù)。信號(hào)的時(shí)域表示式可以用傅立葉變換得到其頻域表示式。頻域和時(shí)域的關(guān)系由式(1-1)確定：(1-1)函數(shù)的傅立葉變換存在的充分條件是滿足狄里赫萊(Dirichlet)條件，或在區(qū)間(-∞，+∞)絕對(duì)可積，即必須為有限值。19擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)是指待傳輸信息的頻譜用某個(gè)特定的擴(kuò)頻函數(shù)（與待傳輸?shù)男畔⒋a無關(guān)）擴(kuò)展后成為寬頻帶信號(hào)，送入信道中傳輸，再利用相應(yīng)的手段將其壓縮，從而獲取

4、傳輸信息的通信系統(tǒng)。也就是說在傳輸同樣信息時(shí)所需要的射頻帶寬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過被傳輸信息所必需的最小的帶寬。擴(kuò)頻后射頻信號(hào)的帶寬至少是信息帶寬的幾十倍、幾百倍甚至幾萬倍。信息已不再是決定射頻信號(hào)帶寬的一個(gè)重要因素，射頻信號(hào)的帶寬主要由擴(kuò)頻函數(shù)來決定。由上述可知，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)有以下兩個(gè)特點(diǎn)：①傳輸信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被傳輸?shù)脑夹畔⑿盘?hào)的帶寬；②傳輸信號(hào)的帶寬主要由擴(kuò)頻函數(shù)決定，此擴(kuò)頻函數(shù)通常是偽隨機(jī)(偽噪聲)編碼信號(hào)。以上兩個(gè)特點(diǎn)有時(shí)也稱為判斷擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的準(zhǔn)則。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是其具有很強(qiáng)的抗人為干擾、抗窄帶干擾、抗多徑干擾的能力。這里我們先定性地說明一下擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有抗干擾能

5、力的理論依據(jù)。擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)是香農(nóng)公式，即信道的理論容量公式為：(1-2)式（1-2）中，為信道容量，單位為bps；W微信道帶寬；為信噪比。擴(kuò)頻通信將信道上帶寬擴(kuò)展許多倍以換取信噪比上的好處，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力。假設(shè)是希望具有的信道容量，即要求的信息速率，對(duì)(1-2)式進(jìn)行變換(1-3)對(duì)于干擾環(huán)境中的典型情況，當(dāng)時(shí)，對(duì)式(1-3)用冪級(jí)數(shù)展開，并略去高次項(xiàng)得或(1-4)由式(1-4)可看出，對(duì)于任意給定的噪聲信號(hào)功率比，只要增加用于傳輸信息的帶寬，理論上就可以增加在信道中無誤差地傳輸?shù)男畔⒙??；蛘哒f在信道中當(dāng)傳輸系統(tǒng)的信號(hào)噪聲功率比下降時(shí)，可以用增加系統(tǒng)傳輸帶寬的辦法

6、來保持信道容量不變。對(duì)于任意給定的信號(hào)噪聲功率比，可以用增大系統(tǒng)的傳輸帶寬來獲得較低的信息差錯(cuò)率。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)正是利用這一原理，用高速率的擴(kuò)頻碼來達(dá)到擴(kuò)展待傳輸?shù)臄?shù)字信息帶寬的目的。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的帶寬比常規(guī)通信體制大幾百倍乃至幾萬倍，所以在相同信噪比的條件下，具有較強(qiáng)的抗干擾的能力。香農(nóng)公式指出，在高斯噪聲的干擾下，在限平均功率的信道上，實(shí)現(xiàn)有效和可靠通信的最佳信號(hào)是具有白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的信號(hào)。這是因?yàn)楦咚拱自肼曅盘?hào)具有理想的自相關(guān)特性，其功率譜為19(1-5)它的自相關(guān)函數(shù)為：(1-6)其中：為時(shí)延，當(dāng)時(shí)趨于無窮，當(dāng)時(shí)。白噪聲的自相關(guān)函數(shù)具有函數(shù)的特點(diǎn)，說明它具有尖銳的自相關(guān)特

7、性。但是對(duì)于白噪聲信號(hào)的產(chǎn)生、加工和復(fù)制，迄今為止仍存在著許多技術(shù)問題和困難。然而人們已經(jīng)找到一些易于產(chǎn)生又便于加工和控制的偽噪聲碼序列，它們的統(tǒng)計(jì)特性逼近于高斯白噪聲的統(tǒng)計(jì)特性。假設(shè)某種偽噪聲序列的周期為，且碼元都是二元域上的元素。一個(gè)周期為，碼元為的偽噪聲二元序列的歸一化自相關(guān)函數(shù)為(1-7)式中，1，2，3，…當(dāng)偽噪聲序列周期取足夠長或→∞時(shí)，式(1-7)可簡化為(1-8)比較式(1-6)和式(1-8)，看出它們比較接近，當(dāng)序列周期(長度)足夠長時(shí)，式(1-8)就逼近式(1-6)。偽噪