擴(kuò)頻通信的仿真試驗(yàn)

擴(kuò)頻通信的仿真試驗(yàn)第一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日8.1擴(kuò)頻碼相關(guān)性的討論

8.1.1常用的偽隨機(jī)序列

1.m序列

m序列是最大長(zhǎng)度線性反饋移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱。它是帶線性反饋的移位寄存器產(chǎn)生周期最長(zhǎng)的一種序列?？紤]圖8-1所示的二進(jìn)制序列產(chǎn)生器，它由線性反饋移位寄存器構(gòu)成，式中ci為1表示連接，為0表示斷開(kāi)。加法器應(yīng)用的是模2加法。公式（8-1）稱為線性反饋邏輯式。它全面地描述了線性反饋移位寄存器的反饋邏輯連接。第二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-1反饋移位寄存器原理框圖第三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日

序列生成函數(shù)（亦稱序列多項(xiàng)式）可以表示為如下形式［3］：

G(x)=a0+a1x1+a2x2+…=(8-2） 將線性反饋邏輯代入后，選擇初始狀態(tài)為

a-r=1 a-r+1=a-r+2=…=a-1=0(8-3）第四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 可以得到 上式中的F(x)是關(guān)于ci的多項(xiàng)式，因此是表示序列生成器的反饋連線的特征，稱為移位寄存器序列生成器的特征多項(xiàng)式（公式8-4）。 由于r位二進(jìn)制移位寄存器最多可以取2r個(gè)不同狀態(tài)，因此每個(gè)移位寄存器序列{s(t)}最終都是周期序列，并且其周期n≤2r

，有s(t)=s(t+n)，t≥n式中n是某個(gè)整數(shù)。事實(shí)上，一個(gè)線性移位寄存器序列的最大周期為2r-1，因?yàn)橐粋€(gè)進(jìn)入全零狀態(tài)的移位寄存器將終止于該狀態(tài)。(8-4）第五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日

m序列就是具有最大周期的二進(jìn)制移位寄存器序列?，F(xiàn)已證明，對(duì)任何一個(gè)r>1，m序列都存在。在擴(kuò)頻通信中m序列被廣泛地應(yīng)用。這里介紹兩個(gè)重要的結(jié)論。 （1）m序列具有可以擔(dān)任擴(kuò)頻通信相關(guān)要求的特性，即具有很強(qiáng)的自相關(guān)特性和很弱的互相關(guān)特性，周期為2r-1的m序列可以提供2r-1個(gè)擴(kuò)頻地址碼。 （2）只有反饋連線滿足特定要求的序列生成器，才能夠產(chǎn)生m序列。而這個(gè)特定要求可以用特征多項(xiàng)式是本原多項(xiàng)式來(lái)描述。下面是關(guān)于本原多項(xiàng)式的定義。第六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 若一個(gè)n次多項(xiàng)式f(x)滿足下列條件： （1）f(x)為不可約的； （2）f(x)可整除xm+1,m=2n-1;

（3）f(x)除不盡xq+1,q<m， 則稱多項(xiàng)式f(x)為本原多項(xiàng)式。本原多項(xiàng)式的級(jí)次和本原多項(xiàng)式系數(shù)之間的關(guān)系如表8-1所示。 所以，構(gòu)建一個(gè)m序列的主要工作，就變成求解一個(gè)本原多項(xiàng)式的特征多項(xiàng)式問(wèn)題了。 計(jì)算和查表都可以完成，當(dāng)然計(jì)算是比較復(fù)雜的。下面是應(yīng)用MATLAB軟件求解本原多項(xiàng)式的方法（用編程的方法得到）。第七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-1部分本原多項(xiàng)式系數(shù)表第八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日

程序8-1

n=4; x=gfprimfd(n，′all′）;%求出n=4的所有本原多項(xiàng)式的系數(shù)序列

fori=1:size（x）;%將系數(shù)序列寫(xiě)成解析式，循環(huán)語(yǔ)句是依次寫(xiě)出所有的本原多項(xiàng)式

gfpretty（x（i，:））

end

運(yùn)行結(jié)果是 1+x+x4 1+x3+x4第九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 而本原多項(xiàng)式的系數(shù)序列ci是: 11001 10011

可以看出： （1）系數(shù)序列與解析式的表達(dá)是完全對(duì)應(yīng)的。 （2）ci是對(duì)稱的，即

c0=ci

c1=cr-1

第十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 這個(gè)問(wèn)題可以用下面的理論來(lái)解釋?zhuān)涸O(shè)GF(p)上的m次多項(xiàng)式 則有

f*(x)稱為f(x)的互反多項(xiàng)式，所以本原多項(xiàng)式的個(gè)數(shù)總是偶數(shù)。求出了本原多項(xiàng)式，可以通過(guò)兩種方式得到m序列。a0+a1x+…+amxm(am≠0,a0≠0)(8-5）(8-6）第十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 （1）構(gòu)建反饋移位寄存器來(lái)得到m序列。 圖8-2所示是按照上述方法求出本原多項(xiàng)式的系數(shù)10011，也就是用反饋連接的方式構(gòu)建的反饋移位寄存器。它產(chǎn)生的二進(jìn)制序列就是m序列。該序列以文件名為dcl4n存在Workspace(工作空間）中。示波器與頻譜儀顯示了m序列的時(shí)域和頻域的圖形。圖8-2中的頻譜儀參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表8-4，可以看出與第3章中的表3-24一樣。圖8-3所示是時(shí)域圖，圖8-4所示是頻域圖。我們可以看到，它們與第3章中的圖3-26和圖3-27是完全一樣的。這是因?yàn)槲覀冇脙煞N不同的方法，產(chǎn)生完全一樣的m序列。第十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-2反饋移位寄存器產(chǎn)生m序列的仿真系統(tǒng)第十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-3反饋移位寄存器產(chǎn)生m序列的時(shí)域波形第十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-4反饋移位寄存器產(chǎn)生m序列的頻域波形第十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 （2）應(yīng)用PNSequenceGenerator（偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器）模塊產(chǎn)生m序列。 圖8-5所示是偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，它的應(yīng)用是在第3章的圖3-25中，參數(shù)設(shè)置在表3-23里看得更清楚。生成多項(xiàng)式［10011］就是本原多項(xiàng)式的系數(shù)。第十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-5PNSequenceGenerator(偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器)模塊對(duì)話框第十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 表8-2~表8-4是得到m序列仿真模塊的主要參數(shù)。 當(dāng)ToWorkspacetcl4n設(shè)置如表8-2時(shí)，tcl4n是如下的序列：

001111010110010001111010110010第十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-2ToWorkspace（至工作空間）的主要參數(shù)第十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-3Scope（示波器）的主要參數(shù)第二十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-4SpectrumScope（頻譜儀）的主要參數(shù)第二十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日

2.Gold碼

Gold碼是m序列的復(fù)合碼。兩個(gè)碼長(zhǎng)相等、采樣時(shí)間相同的序列優(yōu)選對(duì)(關(guān)于m序列的序列優(yōu)選請(qǐng)參閱文獻(xiàn)［4］p75)模2加以后合成。它的周期與原m序列等長(zhǎng)。從前面的試驗(yàn)可以看到，改變初值的設(shè)定可以得到發(fā)生位移的m序列。 改變兩個(gè)m序列的初值，將會(huì)得到新的Gold序列。如果說(shuō)長(zhǎng)為n的m序列可以得到n個(gè)地址，則由它們構(gòu)成的Gold序列將得到n2個(gè)地址。下面介紹產(chǎn)生周期為63的一種Gold碼的程序與方法。第二十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日

（1）產(chǎn)生本原多項(xiàng)式。 程序8-2 n=6; x=gfprimfd(n，′all′） 運(yùn)行結(jié)果為

1100001 1101101 1000011 1110011 1011011 1100111第二十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 當(dāng)中僅有三個(gè)是獨(dú)立的，因?yàn)樯厦媪谐龅牧鶄€(gè)是兩兩對(duì)稱的：第一行與第三行；第二行與第五行；第四行與第六行。應(yīng)用八進(jìn)制描述，可以寫(xiě)成103；155；147，其中103和147構(gòu)成優(yōu)選對(duì)［4］。 （2）構(gòu)建反饋移位寄存器,如圖8-6所示。 選取103、147作為組成Gold碼的兩個(gè)m序列。初值的設(shè)定是［10000］與［10000］。輸出的Gold碼序列以文件名為gold63a存在Workspace（工作空間）中。第二十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-6應(yīng)用反饋移位寄存器產(chǎn)生Gold碼第二十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 （3）應(yīng)用GoldSequenceGenerator（Gold碼序列產(chǎn)生器）模塊產(chǎn)生Gold碼。

圖8-7是應(yīng)用GoldSequenceGenerator（Gold碼序列產(chǎn)生器）產(chǎn)生Gold碼的系統(tǒng)仿真圖。圖8-8所示是Gold碼序列產(chǎn)生器模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，表8-5是主要參數(shù)設(shè)置。生成多項(xiàng)式［1000011］即103，［1100111］即147就是本原多項(xiàng)式的系數(shù)。初值與反饋移位寄存器的設(shè)置完全一樣。圖8-9顯示了Gold序列的時(shí)域圖，可以看出它是以63為周期的序列。

第二十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 時(shí)窗為126，剛好顯示兩個(gè)周期。圖8-10顯示了Gold序列的頻域圖，它與圖8-4的差別僅在于：以1/63為間隔的譜線，取代了1/15為間隔的譜線。因?yàn)镚old碼的周期為63，圖8-4描述的m序列周期為15。應(yīng)用反饋移位寄存器產(chǎn)生的Gold序列雖然沒(méi)有安排示波器與頻譜儀，由于參數(shù)設(shè)置是一樣的，只要把它們搬過(guò)去即可。結(jié)果是相同的，讀者可以自己驗(yàn)證。第二十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-7應(yīng)用Gold序列產(chǎn)生器產(chǎn)生Gold碼第二十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-8Gold碼序列產(chǎn)生器模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框第二十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-9Gold碼時(shí)域圖第三十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-10Gold碼頻域圖第三十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 表8-5~表8-8是產(chǎn)生Gold碼仿真模塊的主要參數(shù)。 當(dāng)ToWorkspaces1設(shè)置為如表8-5時(shí)s1是如下的序列：

1001110000110111111001001100111100110000 10000000011110001111101第三十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-5ToWorkspace（至工作空間）的主要參數(shù)第三十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-6GoldSequenceGenerator(Gold序列產(chǎn)生器）的主要參數(shù)第三十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-7Scope（示波器）的主要參數(shù)第三十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-8SpectrumScope（頻譜儀）的主要參數(shù)第三十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日

8.1.2常用偽隨機(jī)序列的相關(guān)性討論 上面給出的m序列dcl4n和Gold序列g(shù)old63a有如下的特點(diǎn)： （1）它們是長(zhǎng)度為2n-1的序列，具有以下特性：在每個(gè)周期都存在2n-1個(gè)1和2n-1-1個(gè)0；dcl4n有8個(gè)1，7個(gè)0；gold63a有32個(gè)1，31個(gè)0。 （2）游程分布：隨機(jī)序列中長(zhǎng)度為1的游程數(shù)約占總游程數(shù)的1/2；長(zhǎng)度為2的游程總數(shù)約占1/4；長(zhǎng)度為3的游程總數(shù)約占1/8；其余依次類(lèi)推。 （3）具有類(lèi)似于白噪聲特征的自相關(guān)函數(shù)。對(duì)于m序列與Gold碼，我們更為關(guān)心的是它的相關(guān)性。下面使用兩段小程序，可以將存在工作空間的m序列dcl4n和Gold序列g(shù)old63a，應(yīng)用指令“xcorr”得出它們的相關(guān)特性。第三十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 程序8-3

%求m序列的互相關(guān)特性

sim（′dcl4′）;%啟動(dòng)并運(yùn)行仿真系統(tǒng)dcl4 x1=［（2*dcl4n）-1］′;%將運(yùn)行結(jié)果m序列dcl4n從單極性序列變?yōu)殡p極性序列

y1=xcorr（x1）;%求互相關(guān)性

t=1:29; plot（t，y1（1:29））;axis（［1，30，-5，17］)%繪出信號(hào)的相關(guān)

grid

圖8-11所示是運(yùn)行結(jié)果，可以在周期點(diǎn)15處看到很強(qiáng)的自相關(guān)性，其余的反映了它們的互相關(guān)性。顯然，互相關(guān)性的幅度值越小越好。第三十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-11m序列的互相關(guān)函數(shù)特性第三十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日

程序8-4 %求Gold序列的互相關(guān)特性

sim（′gold6a′）;%啟動(dòng)并運(yùn)行仿真系統(tǒng)gold6a x1=［（2*gold63a）-1］′;%將運(yùn)行結(jié)果m序列dcl4n從單極性序列變?yōu)殡p極性序列

y1=xcorr（x1）;%求互相關(guān)性

t=1:125; plot（t，y1（1:125））;axis（［0，125，-20，70］)%繪出信號(hào)的相關(guān)圖

grid

圖8-12所示是運(yùn)行結(jié)果，可以在周期點(diǎn)63處看到很強(qiáng)的自相關(guān)性，其余的反映了它們的互相關(guān)性。顯然，互相關(guān)性的幅度值越小越好。

第四十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-12Gold序列的互相關(guān)函數(shù)特性第四十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日8.2擴(kuò)頻通信原理

CDMA多址技術(shù)的原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，也就是說(shuō)，將需要傳送的具有一定信號(hào)帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼和它相乘，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展（擴(kuò)頻），再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端則使用完全相同的偽隨機(jī)碼，對(duì)解調(diào)出來(lái)的寬帶信號(hào)做相關(guān)處理，把寬帶信號(hào)變換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)（解擴(kuò)），以實(shí)現(xiàn)信息通信。信息論的Shannon（香農(nóng)）定理描述如下：(8-7）第四十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 其中C為信道容量，B為信號(hào)占用帶寬，S/N為信噪比。 由上式可以看出，信道容量與帶寬成正比，而在一定信道容量下，如果帶寬B擴(kuò)大到一定程度，那么就能在較低信噪比(S/N可以取很小的數(shù)值)要求下得到很高的通信傳輸質(zhì)量。 根據(jù)通信原理，擴(kuò)頻增益可以表示為下式：

(8-8） 式中,bd為擴(kuò)頻以前基帶信號(hào)占用帶寬。由上式可見(jiàn)，B與bd差別越大，G越大，也就是說(shuō)，擴(kuò)頻的增益越大。第四十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日

圖8-13所示是擴(kuò)頻通信仿真系統(tǒng)原理圖。圖中的PNSequenceGenerator(偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器） 與第3章的圖3-25一樣,參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表3-23。頻譜儀的參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表8-4，所顯示的頻譜圖與圖8-4一樣。示波器的主要參數(shù)見(jiàn)表8-9。 系統(tǒng)中使用的Relay（繼電器）主要參數(shù)見(jiàn)表8-10，作用是將單極性二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)變?yōu)殡p極性二進(jìn)制碼。系統(tǒng)中使用的DiscreteTimeIntegrator（離散時(shí)間積分器）的主要參數(shù)見(jiàn)表8-11，其作用是在m序列的周期時(shí)間范圍內(nèi)（15）將輸入信號(hào)積分。

第四十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日

Pulse Gener ator（脈沖產(chǎn)生器）為積分器提供門(mén)控信號(hào)，主要參數(shù)見(jiàn)表8-12。 圖8-14所示是（積分器）的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。第四十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-13擴(kuò)頻通信原理仿真系統(tǒng)第四十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-14DiscreteTimeIntegrator(離散時(shí)間積分器)對(duì)話框第四十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-9Scope（示波器）的主要參數(shù)第四十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-10Relay（繼電器）的主要參數(shù)第四十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-11DiscreteTimeIntegrator（離散時(shí)間積分器）的主要參數(shù)第五十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-12PulseGenerator（脈沖產(chǎn)生器）的主要參數(shù)第五十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 下面我們通過(guò)圖8-13展示的擴(kuò)頻通信原理仿真系統(tǒng)，來(lái)討論擴(kuò)頻通信原理。在圖8-13中，給出了一個(gè)PN序列產(chǎn)生器發(fā)出的m序列，它與自己以及延遲后、取反后的各種m序列進(jìn)行異或操作后，得到不同結(jié)果，并在示波器上顯示出來(lái)。我們通過(guò)對(duì)示波器上的波形進(jìn)行分析來(lái)了解擴(kuò)頻通信的擴(kuò)頻與解擴(kuò)的原理。 觀察示波器顯示的波形圖8-15，從上往下有五個(gè)顯示的波形。下面我們分別對(duì)五個(gè)波形進(jìn)行介紹：第五十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-15示波器顯示的五個(gè)波形第五十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 （1）全“-1”的結(jié)果表示輸出的m序列與自己異或運(yùn)算后得到全“0”序列，經(jīng)過(guò)雙極性變換后得全“-1”序列。 （2）全“1”的結(jié)果表示輸出的m序列與取反以后的m序列異或運(yùn)算后得到全“1”序列，經(jīng)過(guò)雙極性變換后仍得全“1”序列。 （3）圖中的方波表示輸出的m序列與延遲3個(gè)碼元并且取反以后的m序列異或運(yùn)算后得到的序列，它仍然是碼元速率與m序列相同的二進(jìn)制序列。試驗(yàn)證明，當(dāng)延遲數(shù)為1～14時(shí)，取反與否結(jié)果是一樣的碼元寬度為1的雙極性二進(jìn)制碼序列。第五十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 （4）圖中的波形表示波形3序列積分后的 結(jié)果(積分區(qū)間為15個(gè)碼元，即m序列的周期）。因?yàn)椤?”和“-1”頻繁地、概率相等地出現(xiàn)，所以積分結(jié)果在“0”附近徘徊。 （5）圖中的鋸齒波表示輸出的m序列與延遲15個(gè)碼元，的m序列異或運(yùn)算后得到全“0”序列，經(jīng)過(guò)雙極性變換后得全“-1”序列。全“-1”序列在積分15個(gè)碼元周期后得到-15。試驗(yàn)證明，延遲0、15或者15的整數(shù)倍結(jié)果是一樣的，這是m序列的周期性造成的。如果將波形2的序列積分15個(gè)碼元周期后將得到15。第五十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 歸納起來(lái)說(shuō)： 當(dāng)使用一個(gè)周期等于基帶信號(hào)碼元寬度的m序列對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行直接擴(kuò)頻時(shí)，得到的是隨著基帶信號(hào)變化的m序列。比如基帶信號(hào)為0時(shí)，得到一個(gè)周期的m序列；基帶信號(hào)為1時(shí)，得到一個(gè)周期的取反的m序列。 解擴(kuò)時(shí)，m序列與自己異或運(yùn)算后得到全0序列，經(jīng)過(guò)雙極性變換、積分后在判決點(diǎn)得到-15。m序列與取反以后的m序列異或運(yùn)算后得到全1序列，經(jīng)過(guò)雙極性變換、積分后在判決點(diǎn)得到15。第五十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 用其他的m序列，即不同生成多項(xiàng)式產(chǎn)生的或者相同生成多項(xiàng)式產(chǎn)生的但是有非整數(shù)倍周期延遲的m序列擴(kuò)頻的信號(hào)，在解擴(kuò)時(shí)積分的結(jié)果在0附近變化（如第4個(gè)波形所示）。信號(hào)在傳輸過(guò)程中疊加了干擾與噪聲，只會(huì)使積分絕對(duì)值小于15，但是其他的信號(hào)只會(huì)在0附近變化。m序列周期越長(zhǎng)，擴(kuò)頻增益越高，即積分后的絕對(duì)值愈大，錯(cuò)判的概率就愈小。 用與擴(kuò)頻時(shí)完全相同的m序列做解擴(kuò)操作與用其他序列做解擴(kuò)操作的輸出有巨大的差別，這就是擴(kuò)頻通信的基礎(chǔ)，正常解擴(kuò)以后的信號(hào)與其他的擴(kuò)頻信號(hào)在頻譜特性上的巨大差距，是區(qū)分它們的重要依據(jù)。積分是一種方法。第五十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日8.3擴(kuò)頻通信系統(tǒng)

8.3.1先擴(kuò)頻后調(diào)制 圖8-16是一個(gè)先擴(kuò)頻后調(diào)制的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)框圖。Subsystem(子系統(tǒng)）產(chǎn)生的二進(jìn)制隨機(jī)信號(hào)，采樣周期為0.03，從Out1口輸出。產(chǎn)生的二進(jìn)制偽隨機(jī)信號(hào)（PN碼重復(fù)周期為15），采樣周期為0.001，從Out口輸出。子系統(tǒng)是自己封裝的復(fù)合信號(hào)源。在一個(gè)脈沖發(fā)生器的控制下，觸發(fā)產(chǎn)生兩種采樣周期的信號(hào)。第五十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-16先擴(kuò)頻后調(diào)制的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)第五十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 擴(kuò)頻的運(yùn)算是：將上述兩個(gè)二進(jìn)制序列直接進(jìn)行異或操作。擴(kuò)頻后的二進(jìn)制序列進(jìn)入ConvolutinalEncoder（卷積編碼器）。卷積編碼器的Trellisstructure（格型結(jié)構(gòu)）是poly2trellis（9，［753561］），它是IS-95CDMA正向信道卷積編碼的生成多項(xiàng)式。 經(jīng)過(guò)卷積編碼的二列信號(hào)經(jīng)過(guò)Rebuffer（緩存器）后變?yōu)橐涣?，以適應(yīng)MDPSK（頻帶差分相移鍵控調(diào)制器）的要求。調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)入AWGN（加性高斯白噪聲）SNR（信噪比）為-20dB的傳輸環(huán)境。以后進(jìn)入接收部分，經(jīng)過(guò)頻帶差分移頻鍵控解調(diào)器后信號(hào)進(jìn)入Rebuffer1（緩存器），又恢復(fù)為維特比卷積解碼器要求的雙列信號(hào)。第六十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 經(jīng)過(guò)卷積解碼后的二進(jìn)制序列與用以擴(kuò)頻的二進(jìn)制偽隨機(jī)序列經(jīng)異或操作進(jìn)行解擴(kuò)運(yùn)算。解擴(kuò)的PN碼通過(guò)一個(gè)1個(gè)碼元的延遲電路，是因?yàn)閿U(kuò)頻后信號(hào)經(jīng)歷了緩存、卷積、解卷積的運(yùn)算，時(shí)間上帶來(lái)了延遲，如果不加上這個(gè)延遲，將不能進(jìn)行正確的解擴(kuò)。 圖8-17是子系統(tǒng)打開(kāi)后展示的原理框圖。圖8-18是Rebuffer(緩存器)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。表8-13~8-21是仿真系統(tǒng)中各模塊的主要參數(shù)。 本系統(tǒng)可以在SNR（信噪比）為-20dB的傳輸條件下得到0.2%量級(jí)的誤碼率。第六十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-17先擴(kuò)頻后調(diào)制的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基帶與擴(kuò)頻信號(hào)源第六十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-18Rebuffer(緩存器)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框第六十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-13PulseGenerator（脈沖產(chǎn)生器）的主要參數(shù)第六十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-14TriggeredSignalFromWorkspace（來(lái)自工作空間的被觸發(fā)的信號(hào)）的主要參數(shù)第六十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-15MDPSKModulatorPassband（通帶MDPSK調(diào)制器）的主要參數(shù)第六十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 表8-16AWGNChannel（加性高斯白噪聲信道）的主要參數(shù)第六十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-17ConvolutionalEncoder（卷積編碼器）的主要參數(shù)第六十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-18ViterbiDecoder（維特比解碼器）的主要參數(shù)第六十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-19Rebuffer（緩存器）的主要參數(shù)第七十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 表8-20TriggeredSignalFromWorkspace（來(lái)自工作空間的被觸發(fā)的信號(hào)）的主要參數(shù)第七十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-21ErrorRateCalculation（誤碼率計(jì)算）的主要參數(shù)第七十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日

8.3.2先調(diào)制后擴(kuò)頻 圖8-19所示是一個(gè)先調(diào)制后擴(kuò)頻的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)框圖。RandomIntegerGenerator（隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器）產(chǎn)生的二進(jìn)制隨機(jī)信號(hào)，采樣周期為0.01。信號(hào)饋入載頻為3000Hz的MPSKModulatorPassband（通帶MPSK調(diào)制器）調(diào)制，調(diào)制后的單列雙極性的實(shí)信號(hào)被周期為31的m序列（通過(guò)Relay2（繼電器）轉(zhuǎn)換為雙極性二進(jìn)制序列）直接相乘進(jìn)行擴(kuò)頻。擴(kuò)頻后的雙極性二進(jìn)制的信號(hào)進(jìn)入AWGN（加性高斯白噪聲）Es/No（信噪比）為-20dB的傳輸環(huán)境以后進(jìn)入接收部分。信號(hào)首先進(jìn)行解擴(kuò)，然后進(jìn)入MPSKDemodulatorPassband（通帶MPSK解調(diào)器）進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)直接輸入誤碼表。第七十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-19先調(diào)制后擴(kuò)頻的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)框圖第七十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 擴(kuò)頻、解擴(kuò)的方式可以使用單極性二進(jìn)制碼元用異或的方式，但是0的結(jié)果有時(shí)處理起來(lái)有一定困難；當(dāng)信號(hào)疊加了噪聲信號(hào)后已經(jīng)不是二進(jìn)制碼時(shí)，就不能用異或方式處理。使用雙極性二進(jìn)制碼元用相乘的方式同樣可以完成擴(kuò)頻與解擴(kuò)的運(yùn)算，還可以克服上述方法的不足。 表8-22~表8-28分別是仿真系統(tǒng)中各模塊的主要參數(shù)。

第七十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-22PNSequenceGenerator（偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器）的主要參數(shù)第七十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-23RandomIntegerGenerator（隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器）的主要參數(shù)第七十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-24MPSKModulatorPassband（通帶MPSK調(diào)制器）的主要參數(shù)第七十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-25MPSKDemodulatorPassband（通帶MPSK解調(diào)器）的主要參數(shù)第七十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-26Relay（繼電器）的主要參數(shù)第八十頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-27ErrorRateCalculation（誤碼率計(jì)算）的主要參數(shù)第八十一頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日表8-28AWGNChannel（加性高斯白噪聲信道）的主要參數(shù)第八十二頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日8.4跳頻通信系統(tǒng) 跳頻技術(shù)與直序擴(kuò)頻技術(shù)完全不同，是另外一種意義上的擴(kuò)頻。跳頻的載頻受一個(gè)偽隨機(jī)碼的控制，在其工作帶寬范圍內(nèi)，其頻率合成器按PN偽隨機(jī)碼的規(guī)律不斷改變頻率。在接收端，接收機(jī)的頻率合成器受偽隨機(jī)碼的控制，并保持與發(fā)射端的變化規(guī)律一致。 跳頻是載波頻率在一定范圍內(nèi)不斷跳變的一種擴(kuò)頻。跳頻是瞬時(shí)的窄帶通信系統(tǒng)，在通信的全過(guò)程中工作在一個(gè)寬廣的頻率范圍。因此跳頻有著較強(qiáng)的抗干擾性。第八十三頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日

圖8-20所示是跳頻通信的仿真系統(tǒng)。圖8-21所示是仿真系統(tǒng)中MPSKModulator（調(diào)制子系統(tǒng)）的展開(kāi)圖。圖8-22所示是仿真系統(tǒng)中MPSKDemodulator（解調(diào)子系統(tǒng))的展開(kāi)圖。 以上兩模塊是在原有MPSKModulator、MPSKDemodulator的基礎(chǔ)上改造完成的。具體方法是： （1）打開(kāi)模塊MPSKModulator、MPSKDemodulator，激活模塊，在Edit菜單下點(diǎn)擊Lookundermask。 （2）打開(kāi)模塊FrequencyUpconvert、FrequencyDownconvert，方法同上。 （3）刪去Complexcarrier（復(fù)載波）模塊，將斷開(kāi)口接一個(gè)輸入端口（in-2）。第八十四頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-20跳頻通信的仿真系統(tǒng)第八十五頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-21跳頻系統(tǒng)中的調(diào)制模塊第八十六頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-22跳頻系統(tǒng)中的解調(diào)模塊第八十七頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 圖8-23是仿真系統(tǒng)中Hoping（跳頻）子系統(tǒng)的展開(kāi)圖。跳頻信號(hào)輸出就連接到上述的兩個(gè)輸入端口（in-2）之上。跳頻信號(hào)同步地饋送到調(diào)制與解調(diào)電路的載頻輸入端口，從而完成了跳頻系統(tǒng)的發(fā)射與接收任務(wù)。第八十八頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日?qǐng)D8-23仿真系統(tǒng)中Hoping(跳頻)子系統(tǒng)的展開(kāi)圖第八十九頁(yè)，共一百頁(yè)，編輯于2023年，星期日 跳頻信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程：PNSequenceGenerator(偽隨機(jī)序列發(fā)生器）產(chǎn)生采樣周期為1/400、周期為15個(gè)碼元