扩频通信系统的设计Word文档下载推荐.doc
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TN914.42
目次
摘要 I
目次 III
1绪论 1
1.1引言 1
1.2扩频通信的历史背景 2
1.2.1扩频通信的应用 2
1.2.2扩频通信的研究历史 2
1.3扩频通信的基本原理 3
1.4本论文的安排 4
2扩频通信系统的设计方案 5
2.1扩频通信系统的特点 5
2.2扩频方式的选择 5
2.2.1直接序列扩频系统 5
2.2.2跳频扩频系统 7
2.2.3跳时系统 9
2.2.4宽带线性调频 10
2.3典型扩频系统的优缺点比较 10
2.4扩频与解扩模块的实现 11
2.5噪声与干扰模块的选择与实现 13
2.5.1信道噪声的选择与实现 13
2.5.2信道干扰的选择与实现 14
2.6差错计数器模块的实现 15
2.7直扩系统的程序编译 15
3程序仿真过程分析 16
3.1MATLAB仿真软件简介 16
3.2直扩系统的仿真思路 16
3.3.1直扩系统抗正弦干扰仿真 16
3.3.2直扩系统抗窄带干扰仿真 18
4仿真结果及其分析 19
4.1 抗正弦干扰仿真结果及分析 19
4.2抗窄带干扰仿真及结果分析 21
5总结 22
参考文献 23
附录A 25
作者简历 29
学位论文数据集 30
III
中国计量学院本科毕业设计（论文）
1绪论
1.1引言
扩频技术是从20世纪50年代的中期开始发展起来的，但是在80年代初期的时候，军事通信和安全通信仍然是扩频通信的主要应用方向。
随着人与人之间的沟通渠道的高速发展及全球卫星定位系统（GPRS）的应用，扩频通信的使用者人数成指数增长，目前已经突破一亿五千万用户。
无线通信在当今时代已经成为了电信行业用户最多的部门，它历经十几年的发展与演变，已经成为了21世纪中最具有发展潜力的领域［1］。
扩频通信技术在未来的几十年中的应用也成为了群众所关心的内容。
它起初的应用包括军事反干扰、抗多径干扰系统、导航以及其它很多方面。
在第二次世界大战的时候形成了扩频通信技术的最初构想。
在战争开始的阶段，信号的干扰与反干扰战就成为了信息战的主流，信息战可以中断敌方的指挥，使得对方延误战机并可以使得敌方的火力无法精确攻击。
在这次战争之后，使得国家之间渐渐意识到了信息战的重要性并得出了“最好的抗干扰方案就是自己做出好的工程设计并尽可能的扩展信号工作频率”的结论。
在这段时期出现了扩频通信的思路：
假如可以使得传输信号带宽的增大，那么敌方就无法必须也要加大干扰信号的带宽，像窄带信号干扰就无法对我方有用信号实施干扰。
另一方面，导航系统中高精度测距也需要直接序列扩频系统的支持。
直到五十年代的中期，真正实用的扩频通信系统才被开发出来。
位于美国的马萨诸塞州的林肯实验室研发的扩频通信系统F9C-A/Rake被公认为第一个成功的扩频通信系统，该系统的研发过程中第一次提出了瑞克的概念[3]。
与此同时，第一个跳频扩频通信系统BLADES也在这段时期研制成功，在该系统中第一次利用移位寄存序列实现纠错编码。
在此期间，喷气实验室（JPL）在其空间任务中完成了伪码产生器的设计以及跟踪环路的设计。
在早起的年代，人们的眼界比较狭隘，扩频通信都只是用于战争，这种状况到了80年代中期才得到改变。
美国联邦通信委员会（FCC）于1985年5月发布了扩频通信可以被应用于民用之中［6］。
从此，扩频通信技术被广泛应用在大众的生活之中。
直接序列扩频系统是一个基本的扩频通信系统，它多用于移动通讯系统之中，其中包括信源的调制、扩频、解扩、解调、接受，五个模块。
本文将详细说明五个模块的作用并进行模拟实验。
1.2扩频通信的历史背景
1.2.1扩频通信的应用
在集成电路高速发展的背景下，微处理技术被更多的应用在集成电路的研发之中，这使得扩频通信技术被广泛应用于航天、通信、导航、雷达、定位、电子对抗、测试系统及移动通信等各个领域。
扩频通信之所以能在军用和民用中得到迅速地发展，其中最主要的两个原因是扩频信号有利于提高频谱利用率和实现码分多址。
在移动通信中，FDMA、TDMA容易受到带宽的限制，CDMA受干扰限制。
在扩频通信中是以付出牺牲频带带宽的代价，来提高抗干扰性能。
如果让许多用户共用一个频带，频带利用率将被迅速地提高。
在扩频通信中最重要的一环就是扩频码序列的扩频调制，扩频调制就是利用各种码序列的特性进行扩频与解扩，就是利用不同码型的扩频码序列良好的易于分离性，在接受段利用不同码型之间的区别进行解扩处理，这样就可以区别出来自不同用户的有用信号并且可以实现在多位用户在同一频带上进行通话。
这种方法与利用频带实现分割时间或分割实现多址通信的概念是相同的，利用不同的码型进行分割，这种方式成为称为扩频CDMA。
这种方式虽然频带比较宽，如果分配到每个用户头上，实际的频带利用率是非常高的。
除了增加频带利用率之外，采用扩频CDMA技术，组网、增加保密性和解决新用户随机入网也成为了扩频CDMA技术的应用方面。
扩频通信如今的瓶颈在于PN码率的提高，如何用更高的PN码率进行扩频调制是当今扩频通信技术的关键所在，当今使用的CMOS器件最大的时片率可达70Mchip/s，砷化镓器件可以达到惊人2Gchip/s的时片率;
而跳频系统的限制在于频率的高速跳变且没有大量干扰信号的产生。
究竟能有多少用户重叠在同一频带上，通过分配频带或制定法规来提高频带利用率。
扩频通信肯定是蕴藏着无限的潜力的，在未来将会被应用在日常生活的每一个角落。
1.2.2扩频通信的研究历史
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。
美国很早就开始了对扩频通信的研究，当时主要侧重在军用和航天等方面。
以后，随着民用通信的频带拥挤日益加重，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高速发展，与扩频通信有关的器件的成本极大地降低，不但进一步推动了扩频通信在民用领域的发展与应用[4]，而且扩频通信的理论和技术也得到了长足的进步。
目前在军事上，扩频通信已经广泛应用于各种战略和战术通信的系统中，成为电子信息战中干扰对抗的一种重要的手段。
扩频技术在军事应用上的最成功的范例可以说是美国和俄国的全球卫星定位系统（GPS[5]和GLONASS）以及美军的联合战术分布系统（JTIDS）为代表；
GPS和GLONASS在民用上也都得到了广泛的应用，这些系统的技术基础就是扩频技术。
扩频的码分多址技术[6]应用于蜂窝移动通信中时，大大降低了噪声和衰落的影响，同时还避免了复杂的频率分配和时隙划分等技术上的困难，并可以省去保护频带或时隙，极大地提高了蜂窝通信系统中小区的频率复用度，使信号频谱利用率得到提高。
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确凿地建议使用扩频通信技术[7]。
美国已制定出了基于CDMA蜂窝技术的IS-95标准，Samsung、Motorola等公司也已相继推出了各自的CDMA移动通信商用实验网已开通运行，并取得了良好的效果。
1.3扩频通信的基本原理
扩频通信技术可概括如下：
“扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带带宽远大于所传信息传输所需的最小带宽；
扩展频带是通过独立的码序列用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；
在接收端则用编码和调制时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）远大于初始信息本身所需的最小带宽（B），其比值称为处理增益（Gp）。
总之，利用频带展宽来传输信息就是为了防止对方的信号干扰。
以上内容就是扩频通信的理论依据和基本思想。
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。
信息论中信道容量的公式（香农公式）为:
………………………（1.1）
公式1.1中:
C为信道容量（即极限传输速率），B为频带宽度，S为信号功率
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