帶有參考信號(hào)的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)

1、實(shí)習(xí)題目指導(dǎo)教師職 稱學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)日 期實(shí)習(xí)題目指導(dǎo)教師職 稱學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)日 期內(nèi)蒙古師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院通信軟件綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告實(shí)習(xí)題目指導(dǎo)教師職 稱學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)日 期設(shè)計(jì)題目帶有參考信號(hào)的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)指導(dǎo)教師俞宗佐職稱講師姓 名學(xué) 號(hào)日 期2014年6月24日帶有參考信號(hào)的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 2011級(jí)通信工程指導(dǎo)老師 講師 摘要 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中碼同步的精度及其電路的復(fù)雜程度直接影響系統(tǒng)的性能、體積和成本。采用發(fā)射參考信號(hào)法可以簡(jiǎn)化接收機(jī)端的碼同步電路,從而大大減小遙控遙測(cè)系統(tǒng)及無(wú)線局域網(wǎng)中擴(kuò)頻接收機(jī)的體積和成本。本文通過(guò)SystemView 軟件進(jìn)行了

2、仿真,結(jié)果表明該方法可獲得較好的通信性能。關(guān)鍵詞 通信系統(tǒng)；發(fā)射信號(hào)參考法；直接序列擴(kuò)頻；調(diào)制解調(diào)1擴(kuò)頻通信及現(xiàn)代通信仿真手段擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，如抗人為干擾、抗窄帶干擾、抗多徑干擾等，并具有信息隱蔽、多址保密通信等特點(diǎn)，已從軍事應(yīng)用向民用通信應(yīng)用迅速發(fā)展。目前仿真研究主要是用Matlab和SystemView兩種軟件，SystemView軟件是一種基于Windows平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析的可視化EDA軟件，它采用圖形編碼方式，編程簡(jiǎn)單，并提供了特別豐富的，包括通信、邏輯、數(shù)字信號(hào)處理、射頻模擬等專(zhuān)業(yè)庫(kù)，非常適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和方案論證。所以利用

3、SystemView的強(qiáng)大功能設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用可靠的直序擴(kuò)頻系統(tǒng)，研究直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾性等特點(diǎn)是非常必要的。2擴(kuò)頻通信的理論模型及其實(shí)現(xiàn)原理圖擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴(kuò)展是通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的碼序列來(lái)完成，用編碼及調(diào)制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)；在接收端則用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息，整個(gè)仿真原理如圖1和圖2所示。2.1發(fā)射端當(dāng)接收系統(tǒng)必須盡可能簡(jiǎn)單時(shí),發(fā)射參考信號(hào)法(以下簡(jiǎn)稱參考法)可以用于起始同步捕獲、跟蹤。參考法接收機(jī)既不用碼序列發(fā)生器,也不用其它的本地參考振蕩器,編碼參考信號(hào)(偽碼)由發(fā)射機(jī)產(chǎn)

4、生,并同載有實(shí)際信息的信號(hào)同時(shí)發(fā)射。跳頻和直擴(kuò)兩種系統(tǒng)都可以使用發(fā)射參考信號(hào)法。圖1表示了一個(gè)發(fā)射參考信號(hào)法直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。在接收機(jī)端,兩信號(hào)經(jīng)混頻后自然成為去擴(kuò)頻中頻信號(hào),再經(jīng)解調(diào)器輸出信號(hào)。PN碼信 源差分編 碼擴(kuò)頻調(diào) 制成形濾 波正交調(diào) 制射頻調(diào) 制射頻調(diào) 制正交調(diào) 制成形濾 波求和圖1 發(fā)射部分原理框圖2.2 接收端參考法接收機(jī)采用Costa環(huán)解調(diào)器解調(diào)的辦法。參考法接收機(jī)的工作過(guò)程完全和使用本地參考信號(hào)的任何其它接收機(jī)一樣。差別在于參考法的本地參考是在發(fā)射機(jī)中產(chǎn)生,并與要解調(diào)的信號(hào)一道發(fā)送到接收機(jī)。這兩個(gè)載波頻率之間偏離的大小等于接收機(jī)的第一級(jí)中放頻率,當(dāng)混頻時(shí),就產(chǎn)生相

5、關(guān)中頻信號(hào)。在接收機(jī)必須限制成本、重量或尺寸時(shí),參考法有明顯的優(yōu)越性,因?yàn)樗恍枰a序列發(fā)生器、碼捕獲和跟蹤電路以及任何碼相關(guān)電路。同時(shí),參考法接收機(jī)對(duì)多普勒頻移的影響不敏感,非常適合運(yùn)動(dòng)速度較快的目標(biāo)使用。參考法的缺點(diǎn)有二: 其一,抗干擾性能降低。當(dāng)系統(tǒng)噪聲加大時(shí)或外界干擾中存在頻差為中頻的兩個(gè)干擾信號(hào)時(shí),這些能進(jìn)入接收機(jī)高頻系統(tǒng)的干擾信號(hào)都能對(duì)系統(tǒng)造成干擾,而不受擴(kuò)譜處理增益的抑制; 同時(shí),接收機(jī)參考信號(hào)不是本地產(chǎn)生,而是經(jīng)傳輸產(chǎn)生,因而引進(jìn)了噪聲,使接收系統(tǒng)的性能降低,從而使實(shí)際的擴(kuò)頻增益小于理論值。其二,比起一般擴(kuò)頻系統(tǒng),需要多傳一路信號(hào)?；祛l帶通濾波帶通濾波解擴(kuò)Costas環(huán)解 調(diào)抽

6、樣判決差分解碼輸出圖2 接收部分原理框圖3帶有參考信號(hào)的直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真電路該帶有參考信號(hào)的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)共包括五個(gè)系統(tǒng)，分別為:總系統(tǒng)，發(fā)射機(jī)子系統(tǒng)，一次變頻子系統(tǒng)，二次變頻子系統(tǒng)，Costas環(huán)解調(diào)器。圖3 帶有參考信號(hào)的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖圖4 發(fā)射機(jī)子系統(tǒng)圖5 一次變頻子系統(tǒng)圖6 二次變頻子系統(tǒng)圖7 Costas環(huán)解調(diào)器4仿真及結(jié)果分析圖8 系統(tǒng)設(shè)置圖仿真系統(tǒng)時(shí)間和采樣頻率設(shè)置如圖8所示。仿真結(jié)果如下：圖9 輸入信號(hào)圖10 發(fā)射子系統(tǒng)輸出信號(hào)圖11 一次變頻輸出信號(hào)圖12 二次變頻上半之路的信號(hào)圖13 二次變頻下半之路的信號(hào)圖14 Costas環(huán)解調(diào)器上半支路信號(hào)圖15 C

7、ostas環(huán)解調(diào)器下半支路信號(hào)從整個(gè)系統(tǒng)的仿真可知，信號(hào)源經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻、調(diào)制，然后經(jīng)有擾(設(shè)置了強(qiáng)脈沖干擾、高斯噪聲、熱噪聲、單頻干擾等)、衰落信道的傳輸，最后在接收端進(jìn)行混頻、解擴(kuò)和解調(diào)后仍然能正確恢復(fù)出原來(lái)數(shù)字信號(hào)源的信息，誤碼率極低，可見(jiàn)用SystemView所構(gòu)建的仿真模型簡(jiǎn)單、實(shí)用，具有強(qiáng)抗干擾的性能，且擴(kuò)頻信號(hào)的譜密度很低，可使信號(hào)淹沒(méi)在噪聲之中。具有很強(qiáng)的隱蔽性和抗偵察、抗竊聽(tīng)、抗測(cè)向的能力。因此其廣泛以用與保密通信系統(tǒng)之中。5結(jié)論實(shí)驗(yàn)表明,雖然傳輸參考信號(hào)法犧牲了可用頻譜的使用效率(多傳了一路參考信號(hào)) ,但卻大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)中接收機(jī)的結(jié)構(gòu),具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn),同時(shí),對(duì)發(fā)射機(jī)的偽碼

8、發(fā)生器的精度要求也大大降低,可以在該類(lèi)系統(tǒng)中使用更高速的短序列碼以獲得更高的擴(kuò)頻增益。因傳輸參考信號(hào)使系統(tǒng)的信噪比下降可通過(guò)提高擴(kuò)頻增益來(lái)補(bǔ)償。該方法適用于跳頻電臺(tái)的起始同步、機(jī)頂盒電纜調(diào)制解調(diào)器的下行調(diào)制和解調(diào)、無(wú)線以太網(wǎng)卡的低層鏈路等場(chǎng)合。6小結(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)SystemView仿真軟件有了更深的了解，學(xué)會(huì)了如何使用SystemView仿真軟件。SystemView仿真軟件可以很方便的對(duì)通信電路系統(tǒng)進(jìn)行仿真及分析，便于研究通信系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。通信過(guò)程中最重要的是在保證通信質(zhì)量的前提下，盡最大努力的簡(jiǎn)化電路系統(tǒng)，達(dá)到既簡(jiǎn)單有經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。帶有參考信號(hào)的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并具有信息隱蔽、多址保密通信等特點(diǎn)，正從軍事應(yīng)用向民用通信發(fā)展。理論分析了直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的原理，并用功能強(qiáng)大的仿真軟件SystemView對(duì)直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)進(jìn)行建模，仿真分析了系統(tǒng)的抗干擾和實(shí)現(xiàn)保密通信等特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)實(shí)的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有著重要意義。在本