基于matlab的直序列和跳频扩频通信系统仿真

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1、基于Matlab的直序列和跳频扩频通信系统仿真一、实验目的根据通信理论知识熟练的运用MATLAB进行直序列扩频和跳频扩频的仿真研究。二、实验内容1.Matlab/simulink通信系统仿真。2.用matlab实现直序列扩频和跳频扩频。三、实验平台硬件平台：笔记本电脑软件平台：windowsXP操作系统、MatlabR2014a四、扩频通信（一）理论基础通信技术和通信理论的研究，是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题开展的。所以，有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。有效性，是指通信系统传输信息效率的高低。这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法传输最大

2、数量的信息。在模拟通信系统中，多路复用技术可提高系统的有效性。显然，信道复用程度越高，系统传输信息的有效性就越好。在数字通信系统中，由于传输的是数字信号，因此传输的有效性是用传输速率来衡量的。可靠性，是指通信系统可靠地传输信息。由于信息在传输过程中受到干扰，收到的与发出的信息并不完全相同。可靠性就是用来衡量收到信息与发出信息的符合程度。因此，可靠性决定于系统抵抗干扰的性能，也就是说，决定于通信系统的抗干扰性。在模拟通信系统中，传输可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。在数字通信系统中，传输可靠性是用差错率来衡量的。扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力，首先在军用通信系统中得到

3、了应用。近年来，扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速。扩频通信是扩展频谱通信的简称。我们知道，频谱是电信号的频域描述。承载各种信息(如语音、图象、数据等)的信号一般都是以时域来表示的，即表示为一个时间的函数。信号的时域表示式可以用傅立叶变换得到其频域表示式。频域和时域的关系由式(1-1)确定：(1-1)函数的傅立叶变换存在的充分条件是满足狄里赫莱(Dirichlet)条件，或在区间(-∞，+∞)绝对可积，即必须为有限值。19扩展频谱通信系统是指待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数（与待传输的信息码无关）扩展后成为宽频带信号，送入信道中传输，再利用相应的手段将其压缩，从而获取

4、传输信息的通信系统。也就是说在传输同样信息时所需要的射频带宽，远远超过被传输信息所必需的最小的带宽。扩频后射频信号的带宽至少是信息带宽的几十倍、几百倍甚至几万倍。信息已不再是决定射频信号带宽的一个重要因素，射频信号的带宽主要由扩频函数来决定。由上述可知，扩频通信系统有以下两个特点：①传输信号的带宽远远大于被传输的原始信息信号的带宽；②传输信号的带宽主要由扩频函数决定，此扩频函数通常是伪随机(伪噪声)编码信号。以上两个特点有时也称为判断扩频通信系统的准则。扩频通信系统最大的特点是其具有很强的抗人为干扰、抗窄带干扰、抗多径干扰的能力。这里我们先定性地说明一下扩频通信系统具有抗干扰能

5、力的理论依据。扩频通信的理论基础是香农公式，即信道的理论容量公式为：(1-2)式（1-2）中，为信道容量，单位为bps；W微信道带宽；为信噪比。扩频通信将信道上带宽扩展许多倍以换取信噪比上的好处，增强了系统的抗干扰能力。假设是希望具有的信道容量，即要求的信息速率，对(1-2)式进行变换(1-3)对于干扰环境中的典型情况，当时，对式(1-3)用幂级数展开，并略去高次项得或(1-4)由式(1-4)可看出，对于任意给定的噪声信号功率比，只要增加用于传输信息的带宽，理论上就可以增加在信道中无误差地传输的信息率。或者说在信道中当传输系统的信号噪声功率比下降时，可以用增加系统传输带宽的办法

6、来保持信道容量不变。对于任意给定的信号噪声功率比，可以用增大系统的传输带宽来获得较低的信息差错率。扩频通信系统正是利用这一原理，用高速率的扩频码来达到扩展待传输的数字信息带宽的目的。扩频通信系统的带宽比常规通信体制大几百倍乃至几万倍，所以在相同信噪比的条件下，具有较强的抗干扰的能力。香农公式指出，在高斯噪声的干扰下，在限平均功率的信道上，实现有效和可靠通信的最佳信号是具有白噪声统计特性的信号。这是因为高斯白噪声信号具有理想的自相关特性，其功率谱为19(1-5)它的自相关函数为：(1-6)其中：为时延，当时趋于无穷，当时。白噪声的自相关函数具有函数的特点，说明它具有尖锐的自相关特

7、性。但是对于白噪声信号的产生、加工和复制，迄今为止仍存在着许多技术问题和困难。然而人们已经找到一些易于产生又便于加工和控制的伪噪声码序列，它们的统计特性逼近于高斯白噪声的统计特性。假设某种伪噪声序列的周期为，且码元都是二元域上的元素。一个周期为，码元为的伪噪声二元序列的归一化自相关函数为(1-7)式中，1，2，3，…当伪噪声序列周期取足够长或→∞时，式(1-7)可简化为(1-8)比较式(1-6)和式(1-8)，看出它们比较接近，当序列周期(长度)足够长时，式(1-8)就逼近式(1-6)。伪噪