《MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用》課件第8章

第8章擴(kuò)頻通信的仿真試驗(yàn)8.1擴(kuò)頻碼相關(guān)性的討論8.2擴(kuò)頻通信原理

8.3擴(kuò)頻通信系統(tǒng)8.4跳頻通信系統(tǒng)

8.1擴(kuò)頻碼相關(guān)性的討論

香農(nóng)編碼定理指出：只要信息速率Rb小于信道容量C，則總可以找到某種編碼方法，在碼周期相當(dāng)長(zhǎng)的條件下，能夠幾乎無(wú)差錯(cuò)地從受到高斯噪聲干擾的信號(hào)中恢復(fù)出原始發(fā)送的基帶信息。要真正達(dá)到上述結(jié)果必須滿足兩個(gè)條件：一是Rb≤C，二是編碼的周期足夠長(zhǎng)。香農(nóng)在證明編碼定理的時(shí)候，提出了用具有白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的信號(hào)來(lái)編碼。白噪聲是一種隨機(jī)過(guò)程，它的瞬時(shí)值服從正態(tài)分布，功率譜在很寬的頻帶內(nèi)都是均勻的，有著極其良好的相關(guān)特性（尖銳的自相關(guān)值和近似為零的互相關(guān)值）。工程上是用具有類(lèi)似于帶限白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的偽隨機(jī)碼信號(hào)來(lái)逼近它并作為擴(kuò)頻系統(tǒng)的擴(kuò)頻調(diào)制碼的。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(chēng)。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。考慮圖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(chēng)為線性反饋邏輯式，它全面描述了線性反饋移位寄存器的反饋邏輯連接。圖8-1反饋移位寄存器原理框圖(8-1）序列生成函數(shù)(亦稱(chēng)序列多項(xiàng)式)可以表示為如下形式[3]：(8-2）將線性反饋邏輯代入后，選擇初始狀態(tài)為(8-3）可以得到(8-4）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(chēng)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)，所以每個(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)的移位寄存器將會(huì)終止于該狀態(tài)。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。

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(chēng)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。因此，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)式的問(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軟件來(lái)求解本原多項(xiàng)式的方法（用編程的方法得到）。

程序8-1

n=4;

x=gfprimfd（n，′all′）;%求出n=4時(shí)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：而本原多項(xiàng)式的系數(shù)序列ci是: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(chēng)的，即

c0=ci

c1=cr－1

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)式為()(8-5）則有(8-6）

f*(x)稱(chēng)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。

（1）構(gòu)建反饋移位寄存器來(lái)得到m序列。

圖8-2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。圖8-2反饋移位寄存器產(chǎn)生m序列的仿真系統(tǒng)圖8-3反饋移位寄存器產(chǎn)生m序列的時(shí)域波形圖8-4反饋移位寄存器產(chǎn)生m序列的頻域波形（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。生成的多項(xiàng)式［1000011］就是本原多項(xiàng)式的系數(shù)。

表8-2~表8-4是得到m序列仿真模塊的主要參數(shù)。

當(dāng)ToWorkspace模塊dcl4n的設(shè)置如表8-2所示時(shí)，dcl4n是如下的序列:

001111010110010001111010110010圖8-5PNSequenceGenerator(偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器)模塊對(duì)話框

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)選對(duì)請(qǐng)參閱參考文獻(xiàn)［4］的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，那么由它們構(gòu)成的Gold序列將得到n2個(gè)地址。

下面提供產(chǎn)生周期為63的一種Gold碼的程序與方法。

（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)果為當(dāng)中僅有3個(gè)是獨(dú)立的，因?yàn)樯厦媪谐龅?個(gè)是兩兩對(duì)稱(chēng)的：第1行與第3行；第2行與第5行；第4行與第6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。圖8-6應(yīng)用反饋移位寄存器產(chǎn)生Gold碼（3）應(yīng)用GoldSequenceGenerator（Gold碼序列產(chǎn)生器）模塊產(chǎn)生Gold碼。

圖8-7所示是應(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和［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所示是Gold序列的時(shí)域圖，可以看出它是以63為周期的序列。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，取代了以1/15為間隔的譜線。因?yàn)镚old碼的周期為63，所以圖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，但由于參數(shù)設(shè)置是一樣的，因此只要把它們搬過(guò)去即可。結(jié)果是相同的，讀者可以自己驗(yàn)證。圖8-7應(yīng)用Gold序列產(chǎn)生器產(chǎn)生Gold碼圖8-8Gold碼序列產(chǎn)生器模塊的參數(shù)設(shè)置對(duì)話框圖8-9Gold碼時(shí)域圖圖8-10Gold碼頻域圖表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所示時(shí),s1是如下的

序列：

1001110000110111111001001100111100110000100000000111100011111018.1.2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的游程數(shù)約占1/4；長(zhǎng)度為3的游程數(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。

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)圖

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。圖8-11m序列的互相關(guān)函數(shù)特性程序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g(shù)old63a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。圖8-12Gold序列的互相關(guān)函數(shù)特性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)）定理可描述為(8-7）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，如將帶寬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。

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）的主要參數(shù)見(jiàn)表8-10，其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。此系統(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。PulseGenerator（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。圖8-13擴(kuò)頻通信原理仿真系統(tǒng)圖8-14DiscreteTimeIntegrator（離散時(shí)間積分器）對(duì)話框下面我們通過(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5個(gè)顯示的波形，下面我們分別介紹這5個(gè)波形。圖8-15示波器顯示的5個(gè)波形（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”的序列，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)，取反與否的結(jié)果是一樣的。（4）圖中的波形表示波形3序列積分后的結(jié)果（積分區(qū)間長(zhǎng)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。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。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)值越大。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)操作與用其他序列作解擴(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。

8.3擴(kuò)頻通信系統(tǒng)

8.3.1先擴(kuò)頻后調(diào)制

圖8-16所示是一個(gè)先擴(kuò)頻后調(diào)制的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)框圖。Subsystem_source(子系統(tǒng)）是用戶(hù)自己封裝的復(fù)合信號(hào)源，用于產(chǎn)生二進(jìn)制隨機(jī)信號(hào)，采樣周期為1，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31，生成多項(xiàng)式為［1000011］），采樣周期為0.01，從Out2口輸出。信源Out1輸出的二進(jìn)制序列（速率為1b/s）進(jìn)入ConvolutionalEncoder（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，卷積編碼器在子系統(tǒng)Subsystem2中實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)卷積編碼的兩列信號(hào)經(jīng)過(guò)Buffer（緩存器）后變?yōu)橐涣校俾蕿?b/s，從Subsystem2的Out1口輸出。擴(kuò)頻的運(yùn)算是：將上述兩個(gè)二進(jìn)制序列（速率為2b/s的編碼輸出序列和碼片速率

為100chips/s的PN碼序列）直接進(jìn)行異或操作。注意，模型中采用了速率變換模塊進(jìn)行速率匹配。擴(kuò)頻后的輸出序列碼片速率為100chips/s，因此，直接擴(kuò)頻的處理增益為50倍

（17dB）。擴(kuò)頻后的輸出序列進(jìn)入調(diào)制，將異或操作輸出的布爾類(lèi)型轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)，以適應(yīng)M-DPSK（基帶差分移相鍵控調(diào)制器）的要求，調(diào)制器元數(shù)設(shè)置為2。圖8-16先擴(kuò)頻后調(diào)制的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)入AWGN（加性高斯白噪聲）的SNR（信噪比）設(shè)置為-5dB的傳輸環(huán)境。然后進(jìn)入接收部分，經(jīng)過(guò)基帶差分移頻鍵控解調(diào)器后信號(hào)進(jìn)入解擴(kuò)處理，模塊LogicalOperator1完成解擴(kuò)異或操作。仿真模型中調(diào)制、信道以及解調(diào)處理沒(méi)有引入信號(hào)延遲，故解擴(kuò)所用的PN碼從發(fā)送端PN引入，兩者的相位相同。解擴(kuò)異或輸出進(jìn)入積分環(huán)節(jié)，每50個(gè)碼片時(shí)間段（即一個(gè)編碼輸出比特時(shí)間0.5s）進(jìn)行數(shù)據(jù)累加，當(dāng)輸出大于25時(shí)判決為1，否則判決為0。該功能在子系統(tǒng)Subsystem模塊中實(shí)現(xiàn)，用緩存長(zhǎng)度為50的Buffer和數(shù)學(xué)函數(shù)Sum以及判決器Relay共同實(shí)現(xiàn)。解擴(kuò)序列從子系統(tǒng)Subsystem模塊的Out2口輸出。另外，子系統(tǒng)Subsystem模塊中還有對(duì)應(yīng)卷積編碼的維特比解碼器，解碼延遲為50bit，解碼輸出序列速率為1b/s，從子系統(tǒng)Subsystem模塊的Out1口輸出。連同解擴(kuò)積分操作的延遲，解碼輸出序列相對(duì)于發(fā)送信號(hào)序列共延遲53bit。系統(tǒng)測(cè)試設(shè)置了3個(gè)誤碼儀和1個(gè)示波器。其中，示波器和誤碼儀Display用于監(jiān)視信源序列的波形和誤碼率；誤碼儀Display2用于檢測(cè)編碼輸出（未擴(kuò)頻之前的）序列傳輸?shù)恼`碼率；而誤碼儀Display1用于檢測(cè)擴(kuò)頻碼片的錯(cuò)誤率。

圖8-17所示是信源子系統(tǒng)Subsystem_source和信道編碼子系統(tǒng)Subsystem2打開(kāi)后展示的原理框圖。圖8-18所示是解擴(kuò)和解碼子系統(tǒng)Subsystem打開(kāi)后展示的原理框圖。表8-13~表8-17所示分別是仿真系統(tǒng)中各模塊的主要參數(shù)。圖8-17先擴(kuò)頻后調(diào)制的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的信號(hào)源子系統(tǒng)和信道編碼子系統(tǒng)圖8-18解擴(kuò)和解碼子系統(tǒng)仿真結(jié)果參見(jiàn)圖8-17誤碼儀顯示，在信道SNR（信噪比）-5dB的傳輸條件下,信道誤碼片率高達(dá)36%，解擴(kuò)后（解碼之前）的信息序列誤碼率下降到了3.7%，這是擴(kuò)頻處理增益的結(jié)果。進(jìn)一步，經(jīng)過(guò)維特比解碼后的信息序列誤碼率接近0，這是卷積碼編碼增益帶來(lái)的好處。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M-PSK調(diào)制器）調(diào)制，調(diào)制后的單列雙極性的實(shí)信號(hào)與周期為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）直接相乘后進(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）的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M-PSKDemodulatorPassband（通帶M-PSK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。圖8-19先調(diào)制后擴(kuò)頻的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)框圖擴(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)有一定的困難；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8-18~表8-24所示分別是仿真系統(tǒng)中各模塊的主要參數(shù)。

此系統(tǒng)在沒(méi)有差錯(cuò)控制的情況下，通過(guò)Es/No(信噪比）為－20dB的傳輸環(huán)境可以達(dá)到誤碼率為0.75%的通信質(zhì)量。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。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M-PSKModulator（調(diào)制)子系統(tǒng)的展開(kāi)圖。圖8-22所示是仿真系統(tǒng)中M-PSKDemodulator（解調(diào)）子系統(tǒng)的展開(kāi)圖。以上兩模塊是在原有的MPSKModulator（調(diào)制)子系統(tǒng)、MPSKDemodulator（解調(diào)）子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改造完成的。具體方法是：

（1）打開(kāi)模塊M-PSKModulator、M-PSKDemodulator，激活模塊，在Edit菜單下點(diǎn)擊Lookundermask。（2）打開(kāi)模塊FrequencyUp-convert、FrequencyDown-convert，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）。圖8-20跳頻通信的仿真系統(tǒng)圖8-21跳頻系統(tǒng)中的調(diào)制模塊圖8-22跳頻系統(tǒng)中的解調(diào)模