基于MATLAB的扩频通信系统仿真(07950221).doc
### 基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真 #### 一、概述 本文档详细介绍了一项基于MATLAB的直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)通信系统仿真实验的设计与实现过程。该实验由重庆交通大学信息科学与工程学院的邬红玲同学在2010年完成,旨在深入理解并实践DSSS技术的基本原理及其在通信系统中的应用。 #### 二、直接序列扩频通信系统简介 **扩频通信技术**是一种将信号的频谱扩展到较宽带宽上的传输方法,可以显著提高通信系统的抗干扰能力和保密性。DSSS是扩频技术的一种形式,它通过将待传输的信息与伪随机码(Pseudo-random Noise, PN码)相乘来实现频谱扩展。这种方式不仅能够提高系统的抗干扰性能,还支持码分多址(Code Division Multiple Access, CDMA)的应用,使得多个用户可以在同一频段内同时传输数据而不会互相干扰。 #### 三、系统组成与工作原理 ##### 1. 系统组成 直接序列扩频系统主要由以下几个部分组成: - **信源**: 输出原始信息流a(t),其码元持续时间为Ta。 - **伪随机码产生器**: 生成用于扩展频谱的伪随机码c(t),每个码元宽度为Tc (Tc << Ta)。 - **调制器**: 将信息码与伪随机码相乘或进行模二加操作,生成扩频序列。 - **载波调制**: 使用扩频序列调制载波,将信号频谱搬移到射频上。 - **接收机**: 包括天线、高放、混频器、本地伪随机码产生器、解扩器和解调器等部件。 ##### 2. 工作原理 - 在发送端,原始信息a(t)与伪随机码c(t)相乘或模二加后,形成扩频信号。扩频过程实质上是对信息流进行频谱扩展的过程。 - 在接收端,接收的信号包括有用信号、信道噪声、干扰信号等。本地伪随机码产生器生成的伪随机码与接收到的信号进行相关处理,恢复出原始信息a(t)。 - 对于干扰信号,因为与伪随机码不相关,所以在接收端会被进一步扩展,从而降低其功率谱密度,提高系统的抗干扰能力。 #### 四、MATLAB仿真实现 ##### 1. 信息码序列生成 - 定义信息码x(N),假设信息码速率Rf为100Hz,采样频率fs为31kHz,扩频增益ZY为31,信息码长度为20。这意味着每个信息码包含310个采样点。 - 随机生成20个用1、-1表示的信息码,并对其进行采样,共生成6200个采样点s(i)。 ##### 2. 伪随机码序列生成 - 设伪随机码频率为31kHz,每个信息码内包含31个伪码。因此,生成的伪随机码序列包含20×31个码元。 - 可以利用MATLAB中的线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register, LFSR)原理,通过一个五元序列生成所需的包含20×31个码元的伪随机码序列。 ##### 3. 调制与解调 - **调制**: 将生成的信息码序列与伪随机码序列相乘或进行模二加操作,得到扩频序列。 - **解调**: 在接收端,使用与发送端相同的伪随机码序列对接收的信号进行相关处理,恢复出原始信息码。 #### 五、结论 本实验通过MATLAB平台实现了直接序列扩频通信系统的仿真,验证了该技术在提高抗干扰能力方面的有效性。通过对信息码序列和伪随机码序列的生成、调制与解调过程的模拟,加深了对DSSS原理的理解,并为进一步研究扩频通信技术提供了基础。 #### 六、参考文献与进一步研究方向 - 该实验为后续的研究奠定了坚实的基础,特别是针对DSSS系统性能优化、多址技术的实现等方面的研究。 - 未来可以考虑增加更多的实际应用场景模拟,如移动通信环境下的DSSS系统性能评估,以及与其他扩频技术的比较分析等。