基于system view的直接扩频通信系统仿真

通信工程专业通信原理课程设计题 目 基于SYSTEMVIEW的直接序列扩频系统的仿真 学生姓名 马 福 霖 学号 1013024121 所在院(系) 陕 西 理 工 学 院 物 理 与 电 信 工 程 学 院 专业班级 通 信 工 程 专 业 104 班 指导教师 王 战 备 薛 转 花 完成地点 陕西理工学院物理与电信工程学院实验室 2013年 11 月 12 日计算机类课程设计任务书院(系) 物电学院 专业班级 通信104 学生姓名 马福霖 一、计算机类课程设计题目 基于SYSTEMVIEW的直接序列扩频系统的仿真 二、计算机类课程设计工作自 2013 年 10 月 27 日 起至 2013 年 11 月 22 日止三、计算机类课程设计进行地点: 电 信 工 程 系 实 验 室 四、计算机类课程设计的内容要求： 1、 要求SYSTEMVIEW软件完成直接序列扩频系统的设计； 2、 要求分别设计直接序列扩频系统的发射端和接收端； 3、 要求加噪声和干扰，采用示波器观察发射端和接收端的信号变化情况。 指 导 教 师 系(教 研 室) 通 信 工 程 系 接受论文 (设计)任务开始执行日期 2013年10月27日 学生签名 通信工程计算机类课程设计基于SYSTEMVIEW直接序列扩频系统的仿真马福霖（陕西理工学院物理与电信工程学院通信104班，陕西 汉中 723003）指导教师：薛转花摘 要SystemView 是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。直接序列扩频系统简称直接扩频（DSS）系统或叫直接序列（DS）系统，是目前使用最多，最典型的扩频工作方式，直扩方式是在发端直接用具有高码率的扩频编码去扩展信号的频谱，而在收端用相同的扩频编码进行解扩使扩频信号还原为原始信号。直接序列系统中用的编码序列通常是伪随机序列或叫伪噪声（PN）码。要传送的信息经数字化后变成二元数字序列，它和伪随机序列模二相加后变成复合码去调制载波。在直接序列系统中通常对载波进行相依键控调制。当扩频调制后由天线发射出去。在接收机中要有一个和发射机中的伪随机码同步的本地码，对接收信号进行解扩，解扩后的信号送到解调器取出传送的信息。关 键 词 扩频通信；仿真；SystemView 中图分类号 TN702 文献标志码 ABased on SYSTEMVIEW simulation of direct sequence spread spectrum systemMa FuLin(Grade09,Class4,Major of Communication Engineering，School of Physics and telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China)Tutor: Xue ZhuanhuaAbstract SystemView is a signal level of system simulation software, mainly for designing circuits and communication systems, simulation is a powerful dynamic system analysis tools to meet from digital signal processing, filter design, until the complex communication systems, such as different level design, simulation requirements.Direct Sequence Spread Spectrum systems referred to direct spread spectrum (DSS) system or call direct sequence (DS) systems, is currently the most used, most typically spread work, DSSS way is the originator directly with high rate of spread despread spectrum signal coding, and in the receiving end by the same spreading code for despreading the spread signal to restore the original signal. Direct sequence system used in the coding sequence is usually called the pseudo-random sequence or a pseudo-noise (PN) code. The digitized information to be sent back to become a binary sequence of numbers, which, after adding two pseudo-random sequence mode becomes complex code to modulate the carrier. In direct sequence systems are usually dependent on the carrier keying modulation. When the spread spectrum modulation transmitted by the antenna out. In the receiver and transmitter have a pseudo-random local code synchronization code, despreading the received signal, the despread signal is supplied to the demodulator out of information transfer.Key words Spread spectrum communication; Simulation; SystemView目 录引 言- 1 -1. 设计原理- 2 -1.1 SystemView 软件介绍- 2 -1.2 使用System view进行系统仿真的步骤- 2 -1.3 System View的工具栏- 3 -1.4 System View的图标库- 3 -2. 扩频通信的定义及基本原理- 4 -2.1 扩频通信系统的主要特点- 5 -3. 直序扩频通信系统- 6 -3.1 基本原理- 6 -3.2 扩频通信系统的主要特点- 6 -3.3 直接序列扩频通信系统- 7 -3.4 直接序列扩频通信系统性能的分析- 7 -3.4.1 抗干扰能力- 7 -3.4.2 信噪比和误码率- 9 -4. 直扩系统SystemView仿真- 12 -4.1 直接序列扩频通信系统- 12 -4.2 直序扩频通信系统仿真- 13 -4.3 设计模型- 13 -4.4 仿真结果- 18 -5. 结论及心得体会- 22 -参考资料- 22 -附 录- 24 -附录1 直扩系统仿真模型图（无噪声）- 24 -附录2 直扩系统仿真模型图（有噪声）- 25 -引 言扩频通信系统与常规的通信系统相比，具有很强的抗干扰能力，如抗人为干扰、抗窄带干扰、抗多径干扰等，并具有信息隐蔽、多址保密通信等特点，已从军事应用向民用通信应用迅速发展。利用Systemview软件作为平台，对扩频通信中最典型的扩频工作方式直接序列扩频系统(DSSS)进行了仿真分析；通过时域波形对比发送端和接收终端两个波形图，可明显观察到，解扩后的信号与输入的原始信号波形基本一致，并注意到接收端有一些毛刺， 这是由于时间脉冲信号的脉宽有误差而造成的。通过对频谱波形的分析可知，扩频系统抗噪声能力很强，当不断加大噪声的幅度，达到系统的干扰门限时， 则不能准确地恢复原始信息。结果证明随着扩频增益的增大，系统的误码率越小，同时扩频系统性能的好坏很大程度上还取决于扩频码的特性。扩频技术由于其本身具备的优良性能而得到广泛应用，到目前为止，其最主要的两个应用领域仍是军事抗干扰通信和移动通信系统，而跳频系统与直扩系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。一般而言，跳频系统主要在军事通信中对抗故意干扰，在卫星通信中也用于保密通信，而直扩系统则主要是一种民用技术。从扩频技术的历史可以看出，每一次技术上的大发展都是由巨大的需求驱动的。军事通信抗干扰的驱动以及个人通信业务的驱动使得扩频技术的抗干扰性能和码分多址能力得到最大限度的挖掘。展望未来，第四代移动通信系统(4G)的驱动无疑会使扩频技术传输高速数据的能力得到更大的拓展。1. 设计原理1.1 SystemView 软件介绍SystemView 是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。Systemview 以模块化和交互式的界面，在大家熟悉的 Windows 窗口环境下，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。使用SystemView 你只需要关心项目的设计思想和过程，而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。用户只需使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试，而不会花费过多的时间和精力通过编程来建立系统的仿真模型,也不必担心程序中是否存在编程错误.SystemView 是一个完整的动态系统设计、分析和仿真的可视化开发环境它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合及多速率系统，可用于各种线性、非线性控制系统的设计和仿真。尤具特色的是，它可以很方便地进行各种滤波器的设计。系统备有通信、逻辑、数字信号处理(DSP)、射频/模拟、码分多址个人通信系统(CDMA/PCS)、数字视频广播(DVB)系统、自适应滤波器、第三代无线移动通信系统等专业库可供选择，适合于各种专业设计人员。该系统支持外部数据的输入和输出，支持用户自己编写代码(C/C+)，兼容 Matlab软件。同时，提供了与硬件设计工具的接口，支持 Xilinx 公司的 FPGA 芯片和 TI 公司的 DSP 芯片，它已大量地应用于现代数字信号处理、通信系统及控制系统设计与仿真等领域。1.2 使用System view进行系统仿真的步骤使用System view进行系统仿真，一般要经过以下几个步骤：(1)建立系统的数学模型 根据系统的基本工作原理，确定总的系统功能，并将各部分功能模块化，找出各部分的关系，画出系统框图。(2)从各种功能库中选取、拖动可视化图符，组建系统在信号源图符库、算子图符库、函数图符库、信号接受器图符库中选取满足需要的功能模块，将其图符拖到设计窗口，按设计的系统框图组建系统。(3)设置、调整参数，实现系统模拟参数设置包括运行系统参数设置(系统模拟时间，采样速率等)和功能模块运行参数(正弦信号源的频率、幅度、初相，低通滤波器的截止频率、通带增益、阻带衰减等)。(4)设置观察窗口， 分析模拟数据和波形在系统的关键点处设置观察窗口，用于检查、监测模拟系统的运行情况，以便及时调整参数，分析结果。1.3 System View的工具栏设计窗口中工具栏，如下图1-1所示，由十六个常用快捷功能按钮组成动作条，如图所示。当鼠标移动到每个图标时，系统会自动显示该按钮的作用。图1-1工具栏从左到右依次为切换按钮、打开文件按钮、保存按钮、打印按钮、清除按钮、删除按钮、断开连接按钮、连接按钮、复制按钮、反转按钮、便笺按钮、创建嵌套系统按钮、观察嵌套系统按钮、根轨迹按钮、波特图按钮、重绘按钮、取消操作按钮、开始仿真按钮、系统定时按钮、分析窗口按钮。1.4 System View的图标库图标是System View仿真运算,处理的基本单元,共分为三大类;第一类包括信号源库,它只有输出端没有输入端;第二个类包括观察窗库,它只有输入端没有输出端;第三类包括其他所有图表库,这类图标都有一定个数的输入端和输出端.在设计窗口的左边有一个图标库区，一组是基本库（Main Libraries），共8个。另一组是可选择的专业库（Optional Libraries）,如通信库、数字信号处理库、逻辑库、射频/模拟库等，支持用户自己用C/C+语言编写源代码定义图标以完成所需自定义功能的用户自定义库（Custom），及可调用、访问Matlab的函数的M-Link库，以及CDMA、DVB、自适应滤波器库等。图1-2基本库图标在上述八个图符中，除双击加法器和乘法器图符按钮可直接使用外，双击其他按钮会出现相应的对话框，应进一步设置图符块的操作参数。单击图符库选择区最上面的主库开关按钮“Main”，将出现选择开关按钮“Option”下的库（user）、通信库（comm）、DSP库、逻辑库(LOGIC)、射频/模拟库(RF/ANALOG)和数学库（MATALAB）选择按钮，可分别双击他们选择调用。在设计窗口中间的大片区域就是工作区域，用户可以在这里放置、定义和连接各种图符，建立新的系统。2. 扩频通信的定义及基本原理扩频通信，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。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。美国在20世纪50 年代中期，就开始了对扩频通信的研究，当时主要侧重在空间探测、卫星侦察和军用通信等方面。以后，随着民用通信的频带拥挤日益严重，又由于近代微电子技术、信号处理技术、大规模集成电路和计算机技术的快速发展，与扩频通信有关的器件的成本大大地降低，从而进一步推动了扩频通信在民用领域的发展金额应用，而且也使扩频通信的理论和技术也得到了进一步的发展。1990年1月，国际无线电咨询委员会(CCIR,现为ITUR)在研究未来民用陆地移动通信系统的计划报告中已明确地建议采用扩频通信技术。扩频通信的基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。香农(Shannon)在信息论的研究中得出了信道容量的公式：C=Blog2(1+S/N)这个公式指示出：如果信息传输速率C不变，则带宽B和信噪比S/N是可以互换的，就是说增加带宽就可以在较低的信噪比的情况下以相同的信息率来可靠的传输信息，甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要相应的增加信号带宽，仍然保持可靠的通信，也就是可以用扩频方法以宽带传输信息来换取信噪比上的好处。2.1 扩频通信系统的主要特点(1)抗干扰性强表示扩频通信特性的一个重要参数是扩频增益G(Spreading Gain),其定义为扩频前的信号带宽B1与扩频后的信号带宽B2之比。G=B2/B1扩频通信中，接收端对接收到的信号做扩频解调，只提取扩频编码相关处理后带宽为B1的信号成份，而排除了扩展到宽带B2中的干扰、噪声和其他用户通信的影响，相当于把接收信噪比提高了G倍。考虑到输出端的信噪比和接收系统损耗，可以认为实际的扩频增益带来的信噪比的改善为：M=G-输出端信噪比一系统损耗公式中的M叫做抗干扰容限。(2)隐蔽性强、干扰小因信号在很宽的频带上被扩展，则单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低。信号淹没在白噪声之中，别人难于发现信号的存在，再加之不知扩频编码，就更难拾取有用信号。而极低的功率谱密度，也很少对其他电讯设备构成干扰。(3)易于实现码分多址扩频通信占用宽带频谱资源通信，改善了抗干扰能力，由于扩频通信要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码之间的相关解扩才能得到，这就给频率复用和多址通信提供了基础。充分利用不同码型的扩频编码之间的相关特性，分配给不同用户不同的扩频编码，就可以区别不同的用户的信号，众多用户，只要配对使用自己的扩频编码，就可以互不干扰地同时使用同一频率通信，从而实现了频率复用，使拥挤的频谱得到充分利用。发送者可用不同的扩频编码，分别向不同接收者发送数据；同样，接收者用不同的扩频编码，就可以收到不同的发送者送来的数据，实现了多址通信。(4)抗多径干扰在无线通信中，抗多径干扰问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性；在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。3. 直序扩频通信系统3.1 基本原理扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)简称扩频通信。扩频通信的基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。香农(Shannon)在信息论的研究中得出了信道容量的公式：C=Blog2(1+S/N) （2-1）这个公式指示出：如果信息传输速率C不变，则带宽B和信噪比S/N是可以互换的，就是说增加带宽就可以在较低的信噪比的情况下以相同的信息率来可靠的传输信息，甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要相应的增加信号带宽，仍然保持可靠的通信，也就是可以用扩频方法以宽带传输信息来换取信噪比上的好处。这就是扩频通信的基本思想和理论依据。3.2 扩频通信系统的主要特点扩频通信技术在发端以扩频编码进行扩频调制，在收端以相关解调技术收信，这一过程使其具有诸多优良特性：(1)抗干扰性强表示扩频通信特性的一个重要参数是扩频增益G(Spreading Gain),其定义为扩频前的信号带宽B1与扩频后的信号带宽B2之比。G=B2/B1扩频通信中，接收端对接收到的信号做扩频解调，只提取扩频编码相关处理后带宽为B1的信号成份，而排除了扩展到宽带B2中的干扰、噪声和其他用户通信的影响，相当于把接收信噪比提高了G倍。考虑到输出端的信噪比和接收系统损耗，可以认为实际的扩频增益带来的信噪比的改善为：M=G-输出端信噪比一系统损耗公式中的M叫做抗干扰容限。(2)隐蔽性强、干扰小因信号在很宽的频带上被扩展，则单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低。信号淹没在白噪声之中，别人难于发现信号的存在，再加之不知扩频编码，就更难拾取有用信号。而极低的功率谱密度，也很少对其他电讯设备构成干扰。(3)易于实现码分多址扩频通信占用宽带频谱资源通信，改善了抗干扰能力，由于扩频通信要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码之间的相关解扩才能得到，这就给频率复用和多址通信提供了基础。充分利用不同码型的扩频编码之间的相关特性，分配给不同用户不同的扩频编码，就可以区别不同的用户的信号，众多用户，只要配对使用自己的扩频编码，就可以互不干扰地同时使用同一频率通信，从而实现了频率复用，使拥挤的频谱得到充分利用。发送者可用不同的扩频编码，分别向不同接收者发送数据；同样，接收者用不同的扩频编码，就可以收到不同的发送者送来的数据，实现了多址通信。(4)抗多径干扰在无线通信中，抗多径干扰问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性；在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。3.3 直接序列扩频通信系统直接序列扩频系统简称直接扩频（DSS）系统或叫直接序列（DS）系统，是目前使用最多，最典型的扩频工作方式，直扩方式是在发端直接用具有高码率的扩频编码去扩展信号的频谱，而在收端用相同的扩频编码进行解扩使扩频信号还原为原始信号。直接序列系统中用的编码序列通常是伪随机序列或叫伪噪声（PN）码。要传送的信息经数字化后变成二元数字序列，它和伪随机序列模二相加后变成复合码去调制载波。在直接序列系统中通常对载波进行相依键控调制。当扩频调制后由天线发射出去。在接收机中要有一个和发射机中的伪随机码同步的本地码，对接收信号进行解扩，解扩后的信号送到解调器取出传送的信息。3.4 直接序列扩频通信系统性能的分析3.4.1 抗干扰能力直接扩频通信系统具有较强的抗干扰能力，通常工作在强干扰环境，这些干扰可分为自然干扰和人为干扰。自然干扰主要有多路径干扰、雨雪干扰、信道衰落和多用户干扰等。接收机内部噪声也归于自然干扰。人为干扰是敌方故意施放的干扰，例如部分频带干扰、脉冲干扰、单频连续波干扰等。比较常见的是噪声干扰，可以用高斯白噪声作为其模型,其功率谱密度覆盖扩频系统频带。本小节只讨论这种情况。接收信号u(t)为：u(t)=Ad(t)pn(t)cos0t+n(t) （2-2）设n(t)是独立的、0均值带限f平稳随机过程,功率谱密度为S(f),噪声功率为：E(|n(t)|)=P （2-3）在系统同步后，基带滤波器滤除0 及以上的高频分量，噪声输出成分为：N(t)= (2-4)其中h(t)为基带滤波器的传输函数。由于扩频码pn(t)和噪声n(t)相互独立，n(t)为0均值的随机过程，所以噪声输出成分的均值为0。而噪声输出成分的方差，即噪声输出成分的平均功率为：= （2-5）式中，R(-)=En()n(),是噪声的自相关函数，等于它的功率谱密度S(f)的付氏变换。而Rpn=EPn(t-)Pn(t- ，是扩频编码的自相关函数，为扩频编码功率谱密度S(f)付氏变换。因此式2-4-4写成付氏变换形式为：= （2-6）这里，H(f)是理想基带滤波器的频率特性，h(t)付氏变换。因此，|H(f)|在基带滤波器的通带(-f,f)内为1，其他频带范围均为0。f为基带信息的速率，这样，式2-5可写为：= （2-7） 我们定义反映扩频通信特征的重要参数-扩频增益G，在扩频通信中，接收机作解扩解调后，只提取伪随机编码相关处理后的带宽为B1的信号成分，而排除掉扩展到宽频带B2中的外部干扰、噪声等其他影响。扩频增益G准确反映了扩频通信的这种能力。所以根据G的定义，系统噪声输出功率可表示为： PP= P/G （2-8）由上式可知，噪声输出功率与扩频增益成反比。因此系统扩频增益越大，对噪声干扰的抑制能力越强。对于式2-4-5，扩频码pn(t)对噪声n(t)在频域上做卷积，实际上是扩频码对基带噪声干扰作频谱扩展，扩展后的噪声功率谱密度既然明显降低，为原谱密度的1/G，而能经基带滤波器输出的噪声功率也就仅为原噪声功率的1/G，实现了对噪声干扰的抑制，体现了扩频通信系统的抗干扰能力。需要指出的是，上述结果是在噪声干扰为基带B1的广义平稳随机过程，即噪声功率谱分布在(-f,f)内的情况下得出的。可以证明，当噪声带宽非常宽时，扩频通信系统对噪声功率不再有明显的抑制能力。因此，扩频通信系统对象热噪声这样的带宽无限宽的干扰是无能为力的。3.4.2 信噪比和误码率信噪比和误码率是数据通信最重要的性能指标，它充分反映了数据通信的抗噪声能力和传输数据的准确性，这里开始分析直接扩频系统的信噪比和误码率。基带滤波器是0-T的积分器和在T时刻的门限判决，载波信号和本地载波信号幅值在这里都用来表示，P是信号功率，T时刻为判决时刻。扩频通信系统的发射信号：S(t)= d(t)pn(t)cos0t （2-9）忽略传输时延和衰减，其接收信号为： u(t)=S(t)+n(t) （2-10）这里，n(t)是0均值的高斯白噪声，在扩频通信的整个频带上有N/2的双边功率谱密度。在系统收发两端已完全同步的情况下，并且积分器在积分期间，d(t)是不变的，要么是+1，要么是-1，仍用d表示，那么经解调后的接收信号送往积分器输出为：v(t)=PT*d+ （2-11）式中第一项是有用信号，PT为在信息数据脉宽T内的信号能量，d是信息数据的正、负状态，即发送来的信息数据。式中第二项为噪声，在T时刻积分器的噪声输出为： n(T)= （2-12）它的准确积分结果很难给出，但n(t)是与pn(t)独立的0均值高斯白噪声，因此n(T)的统计特性为：均值： En(T)=0 （2-13）方差： = （2-14）式中R(0)是噪声自相关，对N/2的双边功率谱密度的白噪声，则R(0)= N/2。R(0)是扩频码的自相关, R(0)=1,R(0)是信号功率为P的载波自相关,有R(0)=P。作为通信技术标准参量的信噪比,是有用信号功率与噪声功率之比。对随机变量检测的场合，信噪比也是该随机变量的均值的平方与它的方差之比。因此，扩频通信系统的接收机对发送来的扩频信号作相关解调处理时，当与发送来的信号的扩频码完全同步的情况下，积分器输出的有用信号功率为(PT*d)=(PT),这也就是把v(t)作为随机变量时，它的均值的平方。积分器输出的噪声信号功率为，即v(t)的方差。因此，扩频通信的输出信噪比为： （2-15）式中，P为接收的有用信号功率，T为信息数据脉码宽度，PT=E为bit信息数据的信号能量。由于信道和接收机中的高斯白噪声和通常来自信到外部的窄带随机过程是完全独立的，在这两种噪声干扰存在的情况下，扩频通信的输出信噪比为： （2-16）4. 直扩系统SystemView仿真4.1 直接序列扩频通信系统直接序列扩频系统简称直接扩频（DSS）系统或叫直接序列（DS）系统，是目前使用最多，最典型的扩频工作方式，直扩方式是在发端直接用具有高码率的扩频编码去扩展信号的频谱，而在收端用相同的扩频编码进行解扩使扩频信号还原为原始信号。直接序列系统中用的编码序列通常是伪随机序列或叫伪噪声（PN）码。要传送的信息经数字化后变成二元数字序列，它和伪随机序列模二相加后变成复合码去调制载波。在直接序列系统中通常对载波进行相依键控调制。当扩频调制后由天线发射出去。在接收机中要有一个和发射机中的伪随机码同步的本地码，对接收信号进行解扩，解扩后的信号送到解调器取出传送的信息。直接序列调制就是载波直接被伪随机码序列调制。在发射机端, 要传送的信息先转换成二进制数据或符号, 与伪随机码( PN 码)进行模2 和运算后形成复合码，再用该复合码去直接调制载波。在接收机端, 用与发射机端完全同步的PN 码对接收信号进行解扩后经解调器还原输出原始数据信息。调制方式可以是调幅、调频、调相和其他任何形式的振幅或角度调制。因PSK性能最佳, 现代DS -SS中载波调制一般都采用BPSK 或DPSK。其基本原理如图1所示。（b）接收机模2和加法器PN码发生器功率放大器载波发生器调制器调制器调制器（a）发射机混频器调频器调解调器数据输出本振中放时钟PN码发生器同步图1 直序扩频系统原理图4.2 直序扩频通信系统仿真Systemview是一个信号级的系统仿真软件,主要用于电路与通信系统的设计和仿真,是一个强有力的动态系统分析工具,能满足从数字信号处理,滤波器设计,到复杂的通信系统等不同层次的设计仿真要求。利用Systemview建立的直扩系统的仿真原理图,如图2所示。图2 直扩系统仿真原理图4.3 设计模型为了对扩频通信有一个初步认识,直接序列扩频系统为例来进行仿真,并进一步说明扩频通信的优点。直接序列扩频是目前应用最广的一种扩频技术,图3是直序扩频系统的仿真模型图。图3 直序扩频系统仿真模型图部分参数设置：采样点：16384个 ， 采样频率：1000MHz图4Token0：基带信号PN码序列（频率=1KHz，电平=2Level，振幅=1V，偏移=0V）图5 图符0参数设置Token 1、7、11、14：乘法器Token 2：基带信号PN码序列（频率=10KHz，电平=2Level，振幅=1V，偏移=0V）图6 图符2参数设置Token 3：模拟低通滤波器（频率=1000Hz，极点个数=3）图7 图符3参数设置Token 4、5、9、15：观察窗Token 6：加法器Token 8：扫频信号（幅度=1.5V，开始频率=90KHz, 终值频率120KHz，扫频周期0.015s）图8 图符8参数设置Token 10：模拟低通滤波器（频率=1000Hz，极点个数=3）图9 图符10参数设置Token 12：正弦波（幅度=1V，频率=100KHz，相位=0）图10 图符12参数设置Token 13：正弦波（幅度=1V，频率=100KHz，相位=0）图11 图符13参数设置4.4 仿真结果仿真图如下，可以十分明显的观察到，在100kHz附近有较强的干扰存在，而解扩后的信号与输入的原信号波形基本一致，完全未受干扰影响。不断加大噪声或干扰的幅度，当达到系统的干扰门限时，则不断准确地恢复原始波形。图2输入信号波形图3扩频后的信号波形图4调制后信号波形图5加干扰后的波形图6解扩后的波形图7解调后的波形图8整形后的输出波形5. 结论及心得体会直接序列扩频通信系统是一个复杂的通信系统，凭个人能力无法完成如此繁重的工作，从本设计目的出发，只是从实验的角度完成了一个功能实现演示系统。直接扩频系统，在发送端的设计一般都采用先扩频后调制，既先用扩频码和信息码进行模2运算，产生扩频信号，然后用此信号去调制载波，采用二相移频键控（BPSK）方式。而在接收端为了恢复出原信号，也要分两步进行，可以先解扩后解调，也可以先解调后解扩。但为了和发送端相对应，本设计采用后者，但在解扩之前不能把解调器输出信号恢复成数字信号。通过这次课程设计，收益颇丰。首先对直接序列扩频通信系统的原理有了比较深刻的理解，因为一个完整的通信系统包括了很多方面的知识，充分利用和巩固了以前所学的各种知识和相关理论。在软件方面，学会了用System View仿真并分析系统。总之，这次课程设计使自己获得了很大的锻炼。参考资料1 童成意扩频通信技术应用研究J湘潭师范学院学报（自然科学版）, 20032 许丽艳，李雪梅，于瑞涛扩展频谱通信系统的仿真J青岛大学学报（工程技术版）, 20003 白木，周洁扩频通信的原理、工作方式、特点和应用J电力系统通信，20004 罗卫兵，张捷.System View 动态系统分析及通信系统仿真设计M西安：西安电子科技大学出版社，20005 孙鹏勇直接序列扩频通信处理增益的分析J辽宁工程技术大学学报（自然科学版）,20006 曾兴雯.乃安.献璞.扩展频谱通信及其多址技术M.西安：西安电子科技大学出版社，20007 Marvin K.Simon,Kim K.Omura,Robert A.Scholtz,Barry K.Levitt.SPREAD SPECTRU.Communications Handbook.McGraw-Hill Companies,Inc.2002 .8 查光明，熊贤祚.扩频通信.西安：西安电子科技大学出版社，2002 .9 青松，程岱松，武建华数字通信系统的SystemView 仿真与分析M北京：北京航空航天大学出版社，2000 .10 吴明捷，马景兰，王伟直接系列扩频通信中的伪随机码J 工矿自动化，2002 .11 Byrne A J . 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