通信系统计算机仿真-通信系统计算机仿真-CDMA系统仿真课件.ppt

第10章 CDMA系统仿真 扩扩展展频频谱谱(SS:Spread Spectrum)通通信信技技术术是是一一种种非非常常重重要要的的抗抗干干扰扰通通信信技技术术，目目前前已已被被广广泛泛应应用用在在军军事事与与民民用用通通信信系系统统中中。它它与与光光纤纤通通信信、卫卫星星通通信信一一同同被被誉誉为为信信息息传传输输时时代的三大高技术通信方式。代的三大高技术通信方式。扩扩展展频频谱谱通通信信系系统统是是指指待待传传输输带带基基带带信信号号用用某某个个特特定定的的扩扩频频函函数数(与与基基带带信信号号无无关关)扩扩展展频频谱谱后后成成为为宽宽频频带带信信号号，然然后再进行传输的一种系统。后再进行传输的一种系统。特特定定的的扩扩频频函函数数通通常常选选用用各各种种伪伪随随机机序序列列(扩扩频频码码)，其其码码元元传传输输速速率率远远大大于于基基带带信信号号速速率率，因因而而和和基基带带信信号号相相乘乘后后扩展了基带信号的带宽。扩展了基带信号的带宽。扩频通信还具有如下基本特征扩频通信还具有如下基本特征:1、其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身、其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。的带宽。2、是一种数字传输方式。、是一种数字传输方式。3、带宽的展宽是利用与被传信息无关的函数、带宽的展宽是利用与被传信息无关的函数（扩频函数）（扩频函数）对被传信息进行调制实现的。对被传信息进行调制实现的。4、在接收端使用相同的扩频函数对扩频信号进、在接收端使用相同的扩频函数对扩频信号进行相关解行相关解 调，还原出被传信息。调，还原出被传信息。扩频通信的理论依据是香农定理扩频通信的理论依据是香农定理 式中，式中，C C为信道容量，为信道容量，B B为信道带宽，为信道带宽，S/NS/N为信道输出信为信道输出信噪比噪比(从发射机发出的信号噪声功率比从发射机发出的信号噪声功率比)。当当信信道道容容量量C C一一定定时时，信信号号带带宽宽B B和和信信噪噪比比S/NS/N是是可可以以互互换换的的，即即增增加加信信号号带带宽宽可可以以降降低低对对信信噪噪比比的的要要求求，当当带带宽宽增增加加到到一一定定程程度度，允允许许信信噪噪比比进进一一步步降降低低，有有用用信信号号功功率接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。率接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。扩扩频频通通信信就就是是用用宽宽带带传传输输技技术术来来换换取取信信噪噪比比上上的的好好处处，这这就是扩频通信的基本思想和理论依据。就是扩频通信的基本思想和理论依据。在实际应用中，扩频通信的基本工作方式有四种：在实际应用中，扩频通信的基本工作方式有四种：1.1.直接序列扩频直接序列扩频(Direct Sequence Spreads Spectrum)(Direct Sequence Spreads Spectrum)工作工作方式，简称方式，简称(DS)(DS)方式。方式。2.2.跳变频率跳变频率(Frequency Hopping)(Frequency Hopping)工作方式，简称工作方式，简称(FH)(FH)方式方式3.3.跳变时间跳变时间(Time Hopping)(Time Hopping)工作方式，简称工作方式，简称(TH)(TH)方式。方式。4.4.宽带线性调频宽带线性调频(Chirp Modulation)(Chirp Modulation)工作方式，简称工作方式，简称(Chirp)(Chirp)方式。方式。最最常常用用的的是是直直扩扩方方式式和和调调频频方方式式两两种种。但但在在实实际际通通信信系系统统中中，仅仅仅仅采采用用单单一一工工作作方方式式不不能能达达到到所所希希望望的的性性能能是是，往往往采用两种或两种以上的工作方式的混合形式。往采用两种或两种以上的工作方式的混合形式。本章知识要点本章知识要点 直接序列扩频通信直接序列扩频通信 扩频码的产生与其特性扩频码的产生与其特性 调频扩频通信调频扩频通信 直扩和调频系统的仿真直扩和调频系统的仿真1.直扩系统的组成及工作原理直扩系统的组成及工作原理直直接接序序列列扩扩频频，就就是是直直接接用用高高码码率率的的扩扩频频码码序序列列在在发发端端去去扩扩展展信信号号的的频频谱谱，在在收收端用相同的扩频码去解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的基带信号。端用相同的扩频码去解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的基带信号。图图8-1 直扩系统组成框图直扩系统组成框图 8.1 8.1 直接序列直接序列扩频通信通信 图图8-2 直扩系统信号波形图直扩系统信号波形图 2.直扩系统的调制方式 扩频通信系统信息的传输，是把信源输出的数字信号扩频通信系统信息的传输，是把信源输出的数字信号调制到伪随机码序列中，含有原始信号信息的伪随机序列对调制到伪随机码序列中，含有原始信号信息的伪随机序列对高频载波进行调制后由发射端发出。高频载波进行调制后由发射端发出。在直接序列扩频系统中，对高频载波通常采用的调制在直接序列扩频系统中，对高频载波通常采用的调制方式是对载波进行移相键控。用的最多的是二进制移相键控方式是对载波进行移相键控。用的最多的是二进制移相键控(BPSK)，较为复杂的由四相移相键控，较为复杂的由四相移相键控(QPSK)和最小移频键和最小移频键控控(MSK)等。等。噪声分量n(t)，干扰分量J(t)，和其它网的扩频干扰分量sJ(t)，经过解扩处理后，均被大大些弱。n(t)为高斯带限白噪声，经c(t)处理后，功率谱密度基本不变，但相对带宽变小，故噪声功率降低。J(t)是人为干扰分量，其与伪随机码不相关，因此与c(t)相乘相当于频谱展宽过程，谱密度降低，然后通过滤波器，只有与信号频带相同的那部分可以通过，因而解扩后干扰功率大大降低。sJ(t)其它网的扩频信号，由于所用的扩频序列不同，因此与c(t)相乘相当于再次频谱展宽过程，从而降低了不同网信号的干扰3.直扩信号的解扩扩频信号的解扩扩频信号的解调相关检测法匹配滤波法对解扩后的信号解调相反检测法8.2 扩频码的生成及特性表8.1 部分m序列反馈系数表2.m序列的matlab仿真 clear clc pntaps=0 1 0 0 1;N=length(pntaps)pninitial=0 0 0 0 1;pndata=zeros(1,2N-1);pnregister=pninitial;n=0;kk=0;while kk=0 n=n+1;pndata(1,n)=pnregister(1,1);feedback=rem(pnregister*pntaps),2);pnregister=feedback,pnregister(1,1:N-1);if pnregister=pninitial;kk=1;end end 521)(xxxg+=例8.1:利用MATLAB开发一个n=5的m序列发生器的仿真程序，其本原多项式为pndata=2*pndata-1;Rm(1)=sum(pndata.*pndata)/n for k=1:n-1 Rm(k+1)=sum(pndata.*circshift(pndata,0,k)/n end subplot(2,1,1);x=0:n-1;stem(x,pndata);title(m序列发生器的输出)axis(0 30-1.5 1.5);subplot(2,1,2);plot(x,Rm);title(m序列的自相关函数)axis(0 30 0 1.5);%程序结束 m序列的时域输出及其自相关函数图2、Gold序列长度为31的Gold序列的产生框图3、调频序列图中m序列特征多项式为m序列产生器