基于matlab的擴(kuò)頻通信設(shè)計(jì)

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1、蘭州理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院2010年秋季學(xué)期移動(dòng)通信課程設(shè)計(jì)題目：基于MATLAB的Walsh函數(shù)的產(chǎn)生專業(yè)班級(jí)：通信工程07級(jí)（2）班姓名：王旭東學(xué)號(hào)：07250229指導(dǎo)教師：賈科軍成績：摘要本文研究的是基于MATLAB的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為我們介紹了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本原理，并對(duì)擴(kuò)頻系統(tǒng)的各個(gè)重要模塊進(jìn)行詳細(xì)的理論介紹，如Walsh函數(shù)的產(chǎn)生及其特性，BPSK的調(diào)制和解調(diào)方法，以及高斯加性白噪聲AWNG的特點(diǎn)等等。所有的理論依據(jù)為后續(xù)的MATLAB程序仿真奠定基礎(chǔ)。在MATLAB程序仿真部分，主要分為6大部分，分別為主函數(shù)，發(fā)送模塊，接收模塊，AW

2、NG信道，Walsh函數(shù)和差錯(cuò)計(jì)數(shù)器。通過主函數(shù)對(duì)各個(gè)子函數(shù)的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)4個(gè)用戶的隨機(jī)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，同時(shí)生成前4個(gè)用戶在整個(gè)傳輸過程中的各種波形變化圖，并對(duì)系統(tǒng)信噪比與誤碼率關(guān)系進(jìn)行分析。擴(kuò)頻通信是通信的一個(gè)重要分支和信道通信系統(tǒng)的發(fā)展方向。擴(kuò)頻技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)，保密性好，易于實(shí)現(xiàn)多址通信等優(yōu)點(diǎn)，因此該技術(shù)越來越受到人們的重視，這也是選擇本次課題研究的原因所在。關(guān)鍵詞:擴(kuò)頻;walsh；MATLAB；目錄1擴(kuò)頻通信的基本原理11.1擴(kuò)頻通信11.2直接序列擴(kuò)頻21.3WALSH函數(shù)21.4BPSK31.5高斯加性白噪聲（AWNG）32MATLAB

3、仿真42.1仿真原理框圖42.2程序模塊43仿真結(jié)果分析113.1誤碼率113.2信噪比113.3問題的分析和解決124仿真程序135課程設(shè)計(jì)心得21Abstract22參考文獻(xiàn)231．?dāng)U頻通信的基本原理[1]1.1擴(kuò)頻通信[1]所謂擴(kuò)展頻譜通信，可簡單表述如下：“擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴(kuò)展是通過一個(gè)獨(dú)立的碼序列來完成，用編碼及調(diào)制的方法來實(shí)現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)；在接收端則用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)”?！　U(kuò)頻通信的基本特點(diǎn)，是傳輸信號(hào)所占用的頻帶寬度（W）遠(yuǎn)

4、大于原始信息本身實(shí)際所需的最小帶寬（B），其比值稱為處理增益（Gp）。總之，我們用擴(kuò)展頻譜的寬帶信號(hào)來傳輸信息，就是為了提高通信的抗干擾能力，即在強(qiáng)干擾條件下保證可靠安全地通信。這就是擴(kuò)展頻譜通信的基本思想和理論依據(jù)。擴(kuò)頻通信的性能。擴(kuò)頻通信的可行性是從信息論和抗干擾理論的基本公式中引伸而來的。信息論中關(guān)于信息容量的仙農(nóng)(Shannon)公式為:C=Blog2(1+SN)其中:C為信道容量(即極限傳輸速率),B為信號(hào)頻帶寬度,S為信號(hào)功率,N為噪聲功率。Shannon公式說明,在給定的傳輸速率不變的條件下,頻帶寬度和信噪比P可以互換,即可以通過增加頻帶寬

5、度,在信噪比較低的情況下傳輸信息。擴(kuò)展頻譜以換取信噪比要求的降低,正是擴(kuò)頻通信的重要特點(diǎn),并由此為擴(kuò)頻通信的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。擴(kuò)頻通信的一個(gè)重要參數(shù)是擴(kuò)頻增益,反映了系統(tǒng)抗干擾能力的強(qiáng)弱,是對(duì)信噪比改善程度的度量,定義為接收機(jī)相關(guān)器輸出信噪比和輸入信噪比之比,即（1）其中:Rs為擴(kuò)頻碼的傳輸速率,Rd為信息數(shù)據(jù)的傳輸速率,Bs為擴(kuò)頻碼的帶寬,Bd為信息數(shù)據(jù)的帶寬。按照擴(kuò)展頻譜的方式不同,現(xiàn)有的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可分為直接序列(DS)擴(kuò)頻、跳頻(FH)、跳時(shí)(TH)、線性調(diào)頻(chirp)以及上述幾種方式的組合。擴(kuò)頻通信常用的擴(kuò)頻碼主要有PN序列、GOLD序列、W

6、ALSH碼和OVSF碼。PN碼即偽噪聲序列也稱之為偽隨機(jī)序列,是用確定性方法產(chǎn)生的序列,但它卻近似具有隨機(jī)產(chǎn)生序列所希望的某些關(guān)鍵隨機(jī)特性。其中最常見的偽隨機(jī)序列是m序列。而擴(kuò)頻通信調(diào)制方式一般采用頻率調(diào)制(FM)或相位調(diào)制(PM)的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制,在碼分多址通信中,其調(diào)制多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等方式。在碼分多址通信中最常用BPSK(二相移相鍵控)。1.2直接序列擴(kuò)頻直接序列擴(kuò)頻就是直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)送端去擴(kuò)展信號(hào)的頻譜。而在接收端,用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò),將展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息。直擴(kuò)通信系統(tǒng)原理如

7、圖1所示。在發(fā)送端輸入的信息先經(jīng)信息調(diào)制形成調(diào)頻或調(diào)相數(shù)字信號(hào),然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號(hào)以展寬信號(hào)的頻譜,再將展寬后的寬帶信號(hào)調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端,接收機(jī)接收到寬帶射頻信號(hào)后,首先將其變頻至中頻,然后通過同步電路捕捉發(fā)送來的擴(kuò)頻碼的準(zhǔn)確相位,由此產(chǎn)生與發(fā)送來的偽隨機(jī)碼相位完全一致的接收用的偽隨機(jī)碼,作為擴(kuò)頻解調(diào)用的本地?cái)U(kuò)頻碼序列,最后經(jīng)信息解調(diào),恢復(fù)成原始信息輸出。由此可見,直擴(kuò)通信系統(tǒng)要進(jìn)行三次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào),分別為信息調(diào)制、擴(kuò)頻調(diào)制和射頻調(diào)制,以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較,擴(kuò)頻通信就是多了擴(kuò)

8、頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。1.3WALSH函數(shù)WALSH函數(shù)是一種非正弦的完備正交函數(shù)系