带有参考信号的直接序列扩频系统.docx

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带有参考信号的直接序列扩频系统

实习题目

指导教师

职称

学生姓名

学号

日期

实习题目

指导教师

职称

学生姓名

学号

日期

内蒙古师范大学计算机与信息工程学院

《通信软件综合》课程设计报告

实习题目

指导教师

职称

学生姓名

学号

日期

设计题目

带有参考信号的直接序列扩频系统

指导教师

俞宗佐

职称

讲师

姓名

学号

日期

2014年6月24日

带有参考信号的直接序列扩频系统

计算机与信息工程学院2011级通信工程

指导老师讲师

摘要扩频通信系统中码同步的精度及其电路的复杂程度直接影响系统的性能、体积和成

本。

采用发射参考信号法可以简化接收机端的码同步电路,从而大大减小遥控遥测系统及无线局域网中扩频接收机的体积和成本。

本文通过SystemView软件进行了仿真,结果表明该方法可获得较好的通信性能。

关键词通信系统；发射信号参考法；直接序列扩频；调制解调

1．扩频通信及现代通信仿真手段

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。

目前仿真研究主要是用Matlab和SystemView两种软件，SystemView软件是一种基于Windows平台对系统进行仿真分析的可视化EDA软件，它采用图形编码方式，编程简单，并提供了特别丰富的，包括通信、逻辑、数字信号处理、射频／模拟等专业库，非常适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证。

所以利用SystemView的强大功能设计一个简单实用可靠的直序扩频系统，研究直接序列扩频系统的抗干扰性等特点是非常必要的。

2．扩频通信的理论模型及其实现原理图

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，整个仿真原理如图1和图2所示。

2.1发射端

当接收系统必须尽可能简单时,发射参考信号法（以下简称参考法）可以用于起始同步捕获、跟踪。

参考法接收机既不用码序列发生器,也不用其它的本地参考振荡器,编码参考信号（伪码）由发射机产生,并同载有实际信息的信号同时发射。

跳频和直扩两种系统都可以使用发射参考信号法。

图1表示了一个发射参考信号法直接序列扩频系统的系统模型。

在接收机端,两信号经混频后自然成为去扩频中频信号,再经解调器输出信号。

图1发射部分原理框图

2.2接收端

参考法接收机采用Costa环解调器解调的办法。

参考法接收机的工作过程完全和使用本地参考信号的任何其它接收机一样。

差别在于参考法的本地参考是在发射机中产生,并与要解调的信号一道发送到接收机。

这两个载波频率之间偏离的大小等于接收机的第一级中放频率,当混频时,就产生相关中频信号。

在接收机必须限制成本、重量或尺寸时,参考法有明显的优越性,因为它不需要码序列发生器、码捕获和跟踪电路以及任何码相关电路。

同时,参考法接收机对多普勒频移的影响不敏感,非常适合运动速度较快的目标使用。

参考法的缺点有二:

其一,抗干扰性能降低。

当系统噪声加大时或外界干扰中存在频差为中频的两个干扰信号时,这些能进入接收机高频系统的干扰信号都能对系统造成干扰,而不受扩谱处理增益的抑制;同时,接收机参考信号不是本地产生,而是经传输产生,因而引进了噪声,使接收系统的性能降低,从而使实际的扩频增益小于理论值。

其二,比起一般扩频系统,需要多传一路信号。

图2接收部分原理框图

3．带有参考信号的直接序列扩频通信系统仿真电路

该带有参考信号的直接序列扩频系统共包括五个系统，分别为:

总系统，发射机子系统，一次变频子系统，二次变频子系统，Costas环解调器。

图3带有参考信号的直接序列扩频系统设计图

图4发射机子系统

图5一次变频子系统

图6二次变频子系统

图7Costas环解调器

4．仿真及结果分析

图8系统设置图

仿真系统时间和采样频率设置如图8所示。

仿真结果如下：

图9输入信号

图10发射子系统输出信号

图11一次变频输出信号

图12二次变频上半之路的信号

图13二次变频下半之路的信号

图14Costas环解调器上半支路信号

图15Costas环解调器下半支路信号

从整个系统的仿真可知，信号源经过扩频、调制，然后经有扰（设置了强脉冲干扰、高斯噪声、热噪声、单频干扰等）、衰落信道的传输，最后在接收端进行混频、解扩和解调后仍然能正确恢复出原来数字信号源的信息，误码率极低，可见用SystemView所构建的仿真模型简单、实用，具有强抗干扰的性能，且扩频信号的谱密度很低，可使信号淹没在噪声之中。

具有很强的隐蔽性和抗侦察、抗窃听、抗测向的能力。

因此其广泛以用与保密通信系统之中。

5．结论

实验表明,虽然传输参考信号法牺牲了可用频谱的使用效率（多传了一路参考信号）,但却大大简化了系统中接收机的结构,具有简单、经济的特点,同时,对发射机的伪码发生器的精度要求也大大降低,可以在该类系统中使用更高速的短序列码以获得更高的扩频增益。

因传输参考信号使系统的信噪比下降可通过提高扩频增益来补偿。

该方法适用于跳频电台的起始同步、机顶盒电缆调制解调器的下行调制和解调、无线以太网卡的低层链路等场合。

6．小结

通过本次课程设计，我对SystemView仿真软件有了更深的了解，学会了如何使用SystemView仿真软件。

SystemView仿真软件可以很方便的对通信电路系统进行仿真及分析，便于研究通信系统的各项性能指标。

通信过程中最重要的是在保证通信质量的前提下，尽最大努力的简化电路系统，达到既简单有经济的特点。

带有参考信号的直接序列扩频系统通信系统与常规的通信系统相比，具有很强的抗干扰能力，并具有信息隐蔽、多址保密通信等特点，正从军事应用向民用通信发展。

理论分析了直接序列扩频通信系统的原理，并用功能强大的仿真软件SystemView对直接序列扩频通信系统进行建模，仿真分析了系统的抗干扰和实现保密通信等特点，对现实的扩频通信系统的实现有着重要意义。

在本课程设计中得到了俞老师的悉心指导，在此特别感谢，经过老师的指导，我明白做事要认真，自己多找资料，和同学多讨论，各种资料有不同的版本，有很多器件虽然图标不同，但代表的是同一种器件。

主要参考文献

[1]樊昌信，曹丽娜.《通信原理（第六版）》.国防工业出版社.2006年