化工大学毕业设计文献综述.docx

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1、沈阳化工高校科亚学院毕业论文文献综述扩频通信系统的仿真与性能探讨文献综述姓名：陈军班级：1001.指导老师：张琳琳摘要扩展频谱通信技术最早起源和应用于军事通信，随着IS95标准的颁布，扩频通信技术渐渐广泛地应用在移动通信和室内无线通信等各种商业应用系统，为用户供应牢*通信.它与光纤通信、卫星通信，一向被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式.扩频通信具有如下特点：易于歪发运用频率，提高了无级频谱利用率。抗干扰性强,误码率低，隐藏性好，对各种窄带通信系统的干扰很小。多个用户在同信道内传输信号，即多址通信：适合数字话音和数据传输，以及开展多种通信业务.本文重点探讨了扩频通信中的干脆序列扩频系统。

2、文章首先介绍了扩频系统的发展和理论基础,以扩频通信系统理论为基础，用MAT1.AB工具箱中的SIMU1.INK通信仿其模块和MAT1.AB函数对干脆序列扩频通信统进行了仿或分析，具体地讲解并描述了各模块的设计。利用建立的仿真系统，探讨了扩频增益与输出端信噪比的关系。结果表明，在相I可误码率下，用大扩频增益，可以提高系统输出端的信噪比，从而提高通信系统的抗干扰实力。关键词：扩频通信：信噪比：MAT1.AB仿真：SIMU1.INK模块正文，1 .课题背景与意义扩频通信是在通信中的抗干扰条件下产生的。在军事应用中,敌对的双方为了降低对方的通信效能而人为的样放的强干扰。为了解决这种干扰就不断的发展通信

3、。故，产生了扩频通信。扩频通信发送功率极低(1-65OmW),采纳了相关接收这一高技术，且可工作在信道噪声和热噪声背景中，易丁在同一地区重复运用同一频率，也可与现今各种窄道通信共享同一频率资源。它易于重复运用频率，提而了无线频谱利用率。扩频通信在空间传输时所占仃的带宽相对较宽，而收端乂采纳相关检测的方法来解扩，使有用宽带信息信号笑原成窄带信号，而把非所需信号扩展成宽带信号，然后通过窄带港波技术提取有用的信号。这样，对于各种干扰信号，因其在收端的非相关性，解扩后窄带信号中只有很微弱的成份，信噪比很高，因此抗干扰性强.近年来，随着超大规模集成电路技术、微处理器技术的飞速发展，以及一些新型元器件的应

4、用，扩频通信在技术上已经迈上了一个新的台阶，不仅在军事通信中占有重要的地位，而口正快速地渗透到个人通信和计算机通信等民用领域，成为新世纪最有潜力的通信技术之一.因此探讨扩频通信具有深远的意义。2 .扩频通信的性能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。信息论中关于信息容量的仙农(ShannOn)公式为:C=Bk)g2(1.+SN洪中:C为信道容量(即极限传输速率)，B为信号频带宽度,S为信号功率,N为噪声功率。Shannon公式说明,在给定的传输速率不变的条件下.频带宽度和信噪比P可以互换.即可以通过增加频带宽度.在信噪比较低的状况下传输信息。犷展频谱以换取信噪比要求的降

5、低.正是扩频通信的重要特点,并由此为扩频通信的应用奠定/基础“扩频通信的一个重要参数是扩频增益.反映J系统抗干扰实力的强弱,是对信噪比改善程度的度量,定义为接收机相关涔输出信噪比和输入信噪比之比，即SN)CUr-R：R(SZRjBa其中:RS为扩频码的传输速率,Rd为信息数据的传输速率,BS为扩频码的带宽.Bd为信息数据的带宽.依据扩展频谱的方式不同,现有的扩频通信系统可分为干脆序列(DS)扩频、跳频(FH).跳时(TH)、线性调频(ChirP)以及上述几种方式的组合。扩频通信常用的扩频码主要有PN序列、Go1.D序列、WA1.SH码和OVSF码PN码即伪噪声序列也称之为伪随机序列,是用确定性

6、方法产生的序列,但它却近似具有随机产生.序列所希望的某些关键随机特性。其中最常见的伪随机序列是m序列，而扩频通信调制方式般采纳频率调制(FM)或相位调制(PM)的方式来进行数据调制,在码分多址通信中，其调制多采纳BPSK,DPSKQPSKvMPSK等方式。在码分多址通信中最常用BPSK(二相移相键控)。3 .Mat1.abzsimu1.ink简介MAT1.AB是矩阵试验室(Matrix1.aboraIory)的简称，是由美国MATHWORKS公司于1982年开发的功能强大的科学及工程计算软件，他集数值计算、符号运算、可视化建模、仿真和图形处理等多种功能一体，构造了一个便利的、界面友好的用户环境

7、。它具有强大的数据计算处理和图形绘制功能，是国际上最为流行的软件品牌之目前，随着MAT1.AB版本不断更新，它的很多功能都得到了进一步的改善，包括工具箱（TOoIbOX）的各模块发展。如在数值处理方面，增加了很多新函数，更新了部分函数的功能和算法：在外部接口方面，增加了Java接口，并为二者的数据交换供应/相应的数据库：对部分工具箱的功能进行J改进和加强，增加虚拟现实工具箱，采纳标准的虚拟现实建模语言技术，实现三维动态功能。Simu1.ink”是ma1.ab中的种可视化仿真工具,是实现动态系统建模、仿真和分析的一个集成环境,广泛应用线性系统、非线性系统、数字限制及数字信号处理的建模和仿真中。S

8、imu1.ink一般可以附在mat1.ab上同时安装，也有独立版原来单独运用。但大多数用户都是附在MATSB上，以便能更好地发挥VAT1.AB在科学计算上的优势,进一步扩展S1.MU1.INK的运用领域和功能“它包括一个困难的由接受器、信号源、线性和非线性组件以及连接件组成的模块库,用户也可以依据须要定制或者创建自己的模块。Simu1.ink的主要特点在于运用户可以通过简洁的鼠标操作和拷贝等吩咐建立起直观的系统框图模型,用户可以很随意地变更模型中的参数，并可以立刻看到变更参数后的结果,从而达到便利、快捷地建模和仿我的目的。近几年来，在学术界和工业领域，S1.MU1.1.NK已经成为动态系统建模

9、和仿真领域中应用最为广泛的软件之一。SIMU1.1.NK可以很便利地创建和维护一个完整地模块，评估不同地算法和结构，并验证系统的性能。由于Simu1.ink是采纳模块组合方式来建模，从而可以使得用户能够快速、精确地创建动态系统的计算机仿真模型，特殊是对困难的不确定非线性系统，更为便利。4 .扩频通信基本原理扩频通信的一般工作原理如图1所示：图1扩扬通信的工作原理在放射端输入的信息先经信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。展宽后的信号再调制到射频端发送出去.在接收端收到的宽带射须信号，变频至中频，然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩。

10、再经信息解调、包原成原始信息输出。由此可见，一般的扩频通信系统都要进行三次调制和相应的解调。一次调制为信息调制，二次谢制为扩频调制，三次调制为射频调制，以及相应的信息解谢、解扩和射频解调“5 .BPSK二进制移相键控(BPSK)调制是我波相位按基带脉冲变更的种数字调制方式。BPSK的信号形式一般表示为e(t)=art)(t-nv)cosX(7(6)这里,双。是脉宽为Ti的单个矩形脉冲,而的统计特性为m=+.概率为Pi概率为(I-P)肯定移相BPSK存在相位模糊,因此实际应用中多采纳相对移相2DPSK的调制方式。这只要在信号源后加一个码变换,且在解调端的抽样判决器后加一个码反变换器。BPSK信号

11、产生的方法有调相法和相位选择法两大类。在具体实现时,我们取每码元两个载波,每载波抽样16个点，即每码元抽样32个点.因此,用调相法实现时,我们可以使利地用数字乘法器实现,具体方法见图2：图2调相法6 .干脆序列扩频系统M原理调制器简化方框图：先将两路编码序列模2相加，然后再去进行反相键控。见图我波已扩展信号，C*-信码rgj扩展码E3调制器简化方框示意图上述过程图（八）信码：（b）伪码序列：（c发送序列：（d）发送载波相位：（e）混频用本振相位:（f）中频相位：（g）解调信号；（h汗扰信号相位：混频后干扰信号相位。Ioioii100io100oi100iii100Td_UTn_U1.WIoio

12、ii100ioiii100i100ooii(c)HO1.rOHIrHoOG0O(IifMoOO0cn(d)OHniToOITOiTooo1100*un00(e)00000000000011r11111111111111zit11(f)0I；ITRn00常0-000HROoHnHOO1.TOPH0(力0110011011OEOOiT(100oKOnONOnO图4扩频信号的传输图解信号和干扰信号在频域中的变更，见图5：“去扩RrI的所禽信9S）在接收机中放输出端图5信号和干扰信号在领域中的变更频谱用一组伪码代表信息码元去调制我波。最常用的是2PSK。这种信号的典里功率谱密度曲线见图6：图中所示主瓶

13、带宽（零点至零点）是伪码时钟速率RC的两倍。每个旁溜的带宽等于Rc4主要性能指标处理增益G也称扩频增益（SPreadingGain）它定义为频谱扩展前的信息带宽W与频带扩展后的信号带宽F之比：G=W/F在扩频通信系统中。接收机作扩频解调后，只提取伪随机编码相关处理后的带宽为F的信息，而解除掉宽须带W中的外部干扰、噪音和其地用户的通信影晌。因此,处理增益G反映J扩频通信系统信噪比改善的程度。(2)抗干扰容限是指扩频通信系统能在多大干扰环境下正常工作的实力，定义为：Mj=G-(SN)out+1.s其中：Mj为抗干扰容限；G为处理增益；S/N)out为信息数据被正确解调而要求的最小输出信噪比：1.s

14、为接收系统的工作损耗：例如，一个扩频系统的处理增益为35dB,要求误码率小于10-5的信息数据解调的最小的输出信噪比(SW)OUtVIOdB,系统损耗1.s=3dB,则：干扰容限M=35-(10+3)=22dB,这说明，该系统能在干扰输入功率电平比扩频信号功率电平高22dB的范围内正常工作，也就是该系统能够在接收辘入信噪比大丁或等T-22dB的环境下正常工作.总结从2013年十月份起先，我便投入到了搜集并总结资料的旅途中，我的课题是扩频通信系统的仿真与应用，这段时间，我对扩频通信有了进步的了解，扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向，是扩频技术与通信相结合的产物。扩频通信的强抗干扰性、低截获性

15、、良好的抗多路径干扰性和平安性等特点，使它的应用快速从军用扩展到民用通信中，它的易于实现码分多址的特点，使它能与第三代移动通信系统完备结合,发展前景极为广袤.所以在接下来的毕业设计中，我将深化探讨扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。在本次搜集资料的过程中，我查询了大员的资料，通过相关的资料查询，驾驭了移动通信领域中更多的学问，扩大了学问面。同时，我也慢慢地应识到自己的不足之处，但是我有信念把本次毕业设计做好，这次搜集资料过程中我不但驾驭更多的学问，同时,我发觉学习生活中更多的乐趣.参考文献1郭海燕，毕孔军。MA1.B在伪随机码的生成及仿真中的应用.2004.3。2胡培等。MAT1.AB在数字通信系统仿真中的应用，佛山市高级技工学校2007.7.3许丽艳，李雪梅，丁瑞涛.扩展频谱通信系统的仿班,吉岛高校电气及自动化学院2000.12。4张割，孙海鹏。跳频通信抗干扰性能仿真分析,北京航空工程技术探讨中心2006.95范伟，崔传润，战兴群。基于MAT1.AB的扩频通信系统仿真探讨，上海交通高校2006.6。6席在芳，绯拈跃，唐志军，曾照福。然于Simu1.ink的现代通信系统仿真分析,湖南科技高校信息与电气工程学院2