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1、合肥工业大学毕业论文基于SystemView的扩频通信系统设计与仿真学 院 信息电子技术专 业 通信工程班 级 07级1班学 籍 号 姓 名 指导教师 2011年6月10日摘 要扩频通信系统与常规的通信系统相比，具有很强的抗干扰能力，如抗人为干扰、抗窄带干扰、抗多径干扰等，并具有信息隐蔽、多址保密通信等特点，已从军事应用向民用通信应用迅速发展。利用Systemview软件作为平台，对扩频通信中最典型的扩频工作方式直接序列扩频系统(DSSS)进行了仿真分析；通过时域波形对比发送端和接收终端两个波形图，可明显观察到，解扩后的信号与输入的原始信号波形基本一致，并注意到接收端有一些毛刺， 这是由于时间
2、脉冲信号的脉宽有误差而造成的。通过对频谱波形的分析可知，扩频系统抗噪声能力很强，当不断加大噪声的幅度，达到系统的干扰门限时， 则不能准确地恢复原始信息。结果证明随着扩频增益的增大，系统的误码率越小，同时扩频系统性能的好坏很大程度上还取决于扩频码的特性。关键词：扩频通信；仿真；SystemView AbstractThe spread spectrum communication system and the conventional communication system, have very strong compared the anti-interference ability, su
3、ch as HIV human interference, fight narrowband interference, fight multipath interference, etc, and has the information hiding, multiple address secret communication and other characteristics, already from military application to civil communication application developing rapidly. Use Systemview sof
4、tware platform to spread spectrum communication, as the most typical spread spectrum work-way direct sequence spread spectrum system (DSSS) are analyzed; Through the time domain waveform contrast the sending end and receiving terminal two waveform figure, can obviously observed after the expansion,
5、solution and the input signal of the original signal waveform, and pay attention to the same at the receiving end has some burr, this is due to the time pulse signal pulse width is caused by the error. Through the analysis of the waveform of frequency spectrum, it is known that spread spectrum syste
6、m anti-noise ability is very strong, when rising of the amplitude, achieve system noise interference threshold, it cant accurately restored the original message. Results show that with the increase of spread spectrum gain, the system ber is smaller, and spread spectrum system the performance to a la
7、rge extent depends on the characteristics of the code is spread spectrum. Key words：Spread spectrum communication; Simulation; SystemView 目 录摘 要iAbstractii第1章 绪论1第2章 直序扩频通信系统22.1 基本原理22.2 扩频通信系统的主要特点22.3 直接序列扩频通信系统32.4 直接序列扩频通信系统性能的分析42.4.1 抗干扰能力42.4.2 信噪比和误码率62.5 论文主要研究内容与思路9第3章 SYSTEMVIEW简介103.1 S
8、ystemView 软件介绍103.2 SystemView 主要特点11第4章 直扩系统SystemView仿真134.1 直扩系统的原理框图134.2直序扩频通信系统仿真（无噪声情况）144.2.1 系统模块及主要模块参数144.2.1 主要输出点波形164.3 直接扩频通信系统抗干扰性分析184.3.1 加入高斯白噪声后系统模型184.3.2 系统误码率的理论值与测量值的比较18结 论22致 谢23参考文献24附 录25附录1 直扩系统仿真模型图（无噪声）25附录2 直扩系统仿真模型图（有噪声）26附录3 外文参考资料翻译（原文、译文）27 第1章 绪论扩频通信(spread spect
9、rum communication)是近几年内迅速发展起来的一种通信技术。在早期研究这种技术的主要目的是为提高军事通信的保密和抗干扰的性能，因此这种技术的开发和应用一直是处于保密状态。美国在20世纪50 年代中期，就开始了对扩频通信的研究，当时主要侧重在空间探测、卫星侦察和军用通信等方面。以后，随着民用通信的频带拥挤日益严重，又由于近代微电子技术、信号处理技术、大规模集成电路和计算机技术的快速发展，与扩频通信有关的器件的成本大大地降低，从而进一步推动了扩频通信在民用领域的发展金额应用，而且也使扩频通信的理论和技术也得到了进一步的发展。1990年1月，国际无线电咨询委员会(CCIR,现为ITUR
10、)在研究未来民用陆地移动通信系统的计划报告中已明确地建议采用扩频通信技术。扩频技术由于其本身具备的优良性能而得到广泛应用，到目前为止，其最主要的两个应用领域仍是军事抗干扰通信和移动通信系统，而跳频系统与直扩系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。一般而言，跳频系统主要在军事通信中对抗故意干扰，在卫星通信中也用于保密通信，而直扩系统则主要是一种民用技术。从扩频技术的历史可以看出，每一次技术上的大发展都是由巨大的需求驱动的。军事通信抗干扰的驱动以及个人通信业务的驱动使得扩频技术的抗干扰性能和码分多址能力得到最大限度的挖掘。展望未来，第四代移动通信系统(4G)的驱动无疑会使扩频技术传输高速数据的
11、能力得到更大的拓展。第2章 直序扩频通信系统2.1 基本原理扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)简称扩频通信。扩频通信的基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。香农(Shannon)在信息论的研究中得出了信道容量的公式：C=Blog2(1+S/N) （2-1）这个公式指示出：如果信息传输速率C不变，则带宽B和信噪比S/N是可以互换的，就是说增加带宽就可以在较低的信噪比的情况下以相同的信息率来可靠的传输信息，甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要相应的增加信号带宽，仍然保持可
12、靠的通信，也就是可以用扩频方法以宽带传输信息来换取信噪比上的好处。这就是扩频通信的基本思想和理论依据。2.2 扩频通信系统的主要特点扩频通信技术在发端以扩频编码进行扩频调制，在收端以相关解调技术收信，这一过程使其具有诸多优良特性：(1)抗干扰性强表示扩频通信特性的一个重要参数是扩频增益G(Spreading Gain),其定义为扩频前的信号带宽B1与扩频后的信号带宽B2之比。G=B2/B1扩频通信中，接收端对接收到的信号做扩频解调，只提取扩频编码相关处理后带宽为B1的信号成份，而排除了扩展到宽带B2中的干扰、噪声和其他用户通信的影响，相当于把接收信噪比提高了G倍。考虑到输出端的信噪比和接收系统
13、损耗，可以认为实际的扩频增益带来的信噪比的改善为：M=G-输出端信噪比一系统损耗公式中的M叫做抗干扰容限。(2)隐蔽性强、干扰小因信号在很宽的频带上被扩展，则单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低。信号淹没在白噪声之中，别人难于发现信号的存在，再加之不知扩频编码，就更难拾取有用信号。而极低的功率谱密度，也很少对其他电讯设备构成干扰。(3)易于实现码分多址扩频通信占用宽带频谱资源通信，改善了抗干扰能力，由于扩频通信要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码之间的相关解扩才能得到，这就给频率复用和多址通信提供了基础。充分利用不同码型的扩频编码之间的相关特性，分配给不同用户不同
14、的扩频编码，就可以区别不同的用户的信号，众多用户，只要配对使用自己的扩频编码，就可以互不干扰地同时使用同一频率通信，从而实现了频率复用，使拥挤的频谱得到充分利用。发送者可用不同的扩频编码，分别向不同接收者发送数据；同样，接收者用不同的扩频编码，就可以收到不同的发送者送来的数据，实现了多址通信。(4)抗多径干扰在无线通信中，抗多径干扰问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性；在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。2.3 直接序列扩频通信系统直接序列扩频系统简称直接扩频（DSS）系统或叫
15、直接序列（DS）系统，是目前使用最多，最典型的扩频工作方式，直扩方式是在发端直接用具有高码率的扩频编码去扩展信号的频谱，而在收端用相同的扩频编码进行解扩使扩频信号还原为原始信号。直接序列系统中用的编码序列通常是伪随机序列或叫伪噪声（PN）码。要传送的信息经数字化后变成二元数字序列，它和伪随机序列模二相加后变成复合码去调制载波。在直接序列系统中通常对载波进行相依键控调制。当扩频调制后由天线发射出去。在接收机中要有一个和发射机中的伪随机码同步的本地码，对接收信号进行解扩，解扩后的信号送到解调器取出传送的信息。2.4 直接序列扩频通信系统性能的分析2.4.1 抗干扰能力直接扩频通信系统具有较强的抗干
16、扰能力，通常工作在强干扰环境，这些干扰可分为自然干扰和人为干扰。自然干扰主要有多路径干扰、雨雪干扰、信道衰落和多用户干扰等。接收机内部噪声也归于自然干扰。人为干扰是敌方故意施放的干扰，例如部分频带干扰、脉冲干扰、单频连续波干扰等。比较常见的是噪声干扰，可以用高斯白噪声作为其模型,其功率谱密度覆盖扩频系统频带。本小节只讨论这种情况。接收信号u(t)为：u(t)=Ad(t)pn(t)cos0t+n(t) （2-2）设n(t)是独立的、0均值带限f平稳随机过程,功率谱密度为S(f),噪声功率为：E(|n(t)|)=P （2-3）在系统同步后，基带滤波器滤除0 及以上的高频分量，噪声输出成分为：N(t
17、)= (2-4)其中h(t)为基带滤波器的传输函数。由于扩频码pn(t)和噪声n(t)相互独立，n(t)为0均值的随机过程，所以噪声输出成分的均值为0。而噪声输出成分的方差，即噪声输出成分的平均功率为：= （2-5）式中，R(-)=En()n(),是噪声的自相关函数，等于它的功率谱密度S(f)的付氏变换。而Rpn=EPn(t-)Pn(t- ，是扩频编码的自相关函数，为扩频编码功率谱密度S(f)付氏变换。因此式2-4-4写成付氏变换形式为：= （2-6）这里，H(f)是理想基带滤波器的频率特性，h(t)付氏变换。因此，|H(f)|在基带滤波器的通带(-f,f)内为1，其他频带范围均为0。f为基带
18、信息的速率，这样，式2-5可写为：= （2-7） 我们定义反映扩频通信特征的重要参数-扩频增益G，在扩频通信中，接收机作解扩解调后，只提取伪随机编码相关处理后的带宽为B1的信号成分，而排除掉扩展到宽频带B2中的外部干扰、噪声等其他影响。扩频增益G准确反映了扩频通信的这种能力。所以根据G的定义，系统噪声输出功率可表示为： PP= P/G （2-8）由上式可知，噪声输出功率与扩频增益成反比。因此系统扩频增益越大，对噪声干扰的抑制能力越强。对于式2-4-5，扩频码pn(t)对噪声n(t)在频域上做卷积，实际上是扩频码对基带噪声干扰作频谱扩展，扩展后的噪声功率谱密度既然明显降低，为原谱密度的1/G，而
19、能经基带滤波器输出的噪声功率也就仅为原噪声功率的1/G，实现了对噪声干扰的抑制，体现了扩频通信系统的抗干扰能力。需要指出的是，上述结果是在噪声干扰为基带B1的广义平稳随机过程，即噪声功率谱分布在(-f,f)内的情况下得出的。可以证明，当噪声带宽非常宽时，扩频通信系统对噪声功率不再有明显的抑制能力。因此，扩频通信系统对象热噪声这样的带宽无限宽的干扰是无能为力的。2.4.2 信噪比和误码率信噪比和误码率是数据通信最重要的性能指标，它充分反映了数据通信的抗噪声能力和传输数据的准确性，这里开始分析直接扩频系统的信噪比和误码率。基带滤波器是0-T的积分器和在T时刻的门限判决，载波信号和本地载波信号幅值在
20、这里都用来表示，P是信号功率，T时刻为判决时刻。扩频通信系统的发射信号：S(t)= d(t)pn(t)cos0t （2-9）忽略传输时延和衰减，其接收信号为： u(t)=S(t)+n(t) （2-10）这里，n(t)是0均值的高斯白噪声，在扩频通信的整个频带上有N/2的双边功率谱密度。在系统收发两端已完全同步的情况下，并且积分器在积分期间，d(t)是不变的，要么是+1，要么是-1，仍用d表示，那么经解调后的接收信号送往积分器输出为：v(t)=PT*d+ （2-11）式中第一项是有用信号，PT为在信息数据脉宽T内的信号能量，d是信息数据的正、负状态，即发送来的信息数据。式中第二项为噪声，在T时刻
21、积分器的噪声输出为： n(T)= （2-12）它的准确积分结果很难给出，但n(t)是与pn(t)独立的0均值高斯白噪声，因此n(T)的统计特性为：均值： En(T)=0 （2-13）方差： = （2-14）式中R(0)是噪声自相关，对N/2的双边功率谱密度的白噪声，则R(0)= N/2。R(0)是扩频码的自相关, R(0)=1,R(0)是信号功率为P的载波自相关,有R(0)=P。作为通信技术标准参量的信噪比,是有用信号功率与噪声功率之比。对随机变量检测的场合，信噪比也是该随机变量的均值的平方与它的方差之比。因此，扩频通信系统的接收机对发送来的扩频信号作相关解调处理时，当与发送来的信号的扩频码完
22、全同步的情况下，积分器输出的有用信号功率为(PT*d)=(PT),这也就是把v(t)作为随机变量时，它的均值的平方。积分器输出的噪声信号功率为，即v(t)的方差。因此，扩频通信的输出信噪比为： （2-15）式中，P为接收的有用信号功率，T为信息数据脉码宽度，PT=E为bit信息数据的信号能量。由于信道和接收机中的高斯白噪声和通常来自信到外部的窄带随机过程是完全独立的，在这两种噪声干扰存在的情况下，扩频通信的输出信噪比为： （2-16）那么此时，误码率为:P=erfc （2-17） P 10 10 10 10 -10 0 10 20图2-1 扩频通信系统误码率特性曲线2.5 论文主要研究内容与思
23、路本论文主要讨论和实现基于SystemView的扩频通信系统设计与仿真,主要内容如下：(1)介绍扩频通信所涉及的一些理论背景极其主要技术，重点研究现在广泛使用的直序扩频通信系统。(2)以系统框图形式介绍系统构成以及系统的工作原理。(3)根据工作原理设计仿真模型, 在设置好系统、模块参数后运行上述电路,借助SystemView分析视窗和接收计算器可直接给出各点信号的时域波形、功率谱等, 并分析系统的抗噪声能力。第3章 SYSTEMVIEW简介通信技术的发展日新月异，通信系统也日趋复杂，因此，在通信系统的设计开发过程中，在进行实际硬件系统试验之前，软件仿真己成为必不可少的一部分。目前，电子设计自动
24、化 EDA(Electronic Design Automatic)技术已经成为电子设计的潮流。为了使繁杂的电子设计过程更加便捷，出现了许多针对不同层次应用的EDA 软件。美国 Elanix公司推出的基于 PC 机 Windwos 平台的 SystemView 动态系统仿真软件，是其中一个非常优秀的 EDA 软件。3.1 SystemView 软件介绍SystemView 是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。Systemview 以模块化和交互式的界面，在
25、大家熟悉的 Windows 窗口环境下，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。使用SystemView 你只需要关心项目的设计思想和过程，而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。用户只需使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试，而不会花费过多的时间和精力通过编程来建立系统的仿真模型,也不必担心程序中是否存在编程错误.SystemView 是一个完整的动态系统设计、分析和仿真的可视化开发环境它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合及多速率系统，可用于各种线性、非线性控制系统的设计和仿真。尤具特色的是，它可以很方便地进行各种滤波器的设计。系统备有通信、逻辑、数字信号处理(DSP)、射频
26、/模拟、码分多址个人通信系统(CDMA/PCS)、数字视频广播(DVB)系统、自适应滤波器、第三代无线移动通信系统等专业库可供选择，适合于各种专业设计人员。该系统支持外部数据的输入和输出，支持用户自己编写代码(C/C+)，兼容 Matlab软件。同时，提供了与硬件设计工具的接口，支持 Xilinx 公司的 FPGA 芯片和 TI 公司的 DSP 芯片，它已大量地应用于现代数字信号处理、通信系统及控制系统设计与仿真等领域。3.2 SystemView 主要特点SystemView 仿真软件相对于其它软件来说,具有如下主要优点:(1)能仿真大量的应用系统。能在 DSP、通讯和控制系统应用中构造复杂
27、的模拟、数字、混合和多速率系统。具有大量可选择的库，允许用户有选择地增加通讯、逻辑、DSP和射频/模拟功能模块。特别适合无线电话(GSM、CDMA、FDMA、TDMA、DSSS)、无绳电话、寻呼机和调制解调器以及卫星通信系统(GPS、DVBS、LEOS)等的设计;能够仿真 DSP 结构;各种系统时域/频域分析和谱分析;对射频/模拟电路(混合器，放大器，RLC 电路和运放电路)进行理论分析和失真分析。(2)快速方便的动态系统设计与仿真。使用熟悉的 Windows 界面和功能键，SystemView 可以快速建立和修改系统，并在对话框内快速访问和调整参数，实时修改实时显示。不用写一行代码即可建立用
28、户习惯的子系统库(MetaSystem)。SystemView 图标库包括几百种信号源、接收端、操作符和功能块。信号源和接收端图标允许在 SystemView 内部生成和分析信号，并提供可外部处理的各种文件格式和输入/输出数据接口。(3)在报告中方便地加入 SystemView 的结论。SystemView 通过 Notes(注解)很容易在屏幕上描述系统;生成的SystemView系统和输出的波形图可以很方便地使用复制和粘贴命令插入 word 等文字处理器。(4)提供基于组织结构图方式的设计。通过利用 SystemView 中的图符和MetaSystem(子系统)对象的无限制分层结构功能，Sy
29、stemView 能很容易地建立复杂的系统。首先可以定义一些简单的功能组，再通过对这些简单功能组的连接进而实现一个大系统。这样，单一的图符就可以代表一个复杂系统。MetaSystem 的连接使用也与系统提供的其他图符同样简单，它可以在另一窗口中单独显示，也可以展开到主窗口中。(5)多速率系统和并行系统。SystemView 允许合并多种数据采样率输入的系统，以简化 FIR 滤波器的执行。这种特性尤其适合于同时具有低频和高频部分的通信系统的设计与仿真，有利于提高整个系统的仿真速度，而在局部又不会降低仿真的精度。同时还可降低对计算机硬件配置的要求。（6)完备的滤波器和线性系统设计。SystemVi
30、ew 包含一个功能强大的、很容易使用的图形模板设计模拟和数字以及离散和连续时间系统的环境，包含大量的FIR滤波类型和 FFT 类型，并提供易于用 DSP 实现滤波器或线性系统的参数。(7)先进的信号分析和数据块处理。SystemView 提供的分析窗口是一个能够提供系统波形详细检查的交互式可视环境。分析窗口还提供一个能对仿真生成数据进行先进的块处理操作的接收计算器。SystemView 还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查系统波形。(8)可扩展性。SystemView 允许用户插入自己用 C/C+写的用户代码库，插入的用户库自动集成到 SystemView 中，如同系统内建的库一样使用。同时，
31、它兼容 Matlab 可以与 Matlab 进行数据交换。(9)完善的自我诊断功能。SystemView 能自动执行系统连接检查，通知用户连接出错并通过显示指出出错的图符。这个特点对用户系统的诊断是十分有效。第4章 直扩系统SystemView仿真4.1 直扩系统的原理框图直接序列调制就是载波直接被伪随机码序列调制。在发射机端, 要传送的信息先转换成二进制数据或符号, 与伪随机码( PN 码)进行模2 和运算后形成复合码，再用该复合码去直接调制载波。在接收机端, 用与发射机端完全同步的PN 码对接收信号进行解扩后经解调器还原输出原始数据信息。调制方式可以是调幅、调频、调相和其他任何形式的振幅或
32、角度调制。因PSK性能最佳, 现代DS -SS中载波调制一般都采用BPSK 或DPSK。其基本原理如图2-1所示。（b）接收机模2和加法器PN码发生器功率放大器载波发生器调制器调制器调制器（a）发射机混频器调频器调解调器数据输出本振中放时钟PN码发生器同步图4-1 直序扩频系统原理图4.2 直序扩频通信系统仿真（无噪声情况）4.2.1 系统模块及主要模块参数Systemview是一个信号级的系统仿真软件,主要用于电路与通信系统的设计和仿真,是一个强有力的动态系统分析工具,能满足从数字信号处理,滤波器设计,到复杂的通信系统等不同层次的设计仿真要求。利用Systemview建立的直扩系统的仿真原理
33、图,如4-2-1图所示。图4-2 直扩系统仿真原理图为了对扩频通信有一个初步认识,直接序列扩频系统为例来进行仿真,并进一步说明扩频通信的优点。直接序列扩频是目前应用最广的一种扩频技术,图4-2-2是直序扩频系统的仿真模型图。作为一个仿真来说明直序扩频在抗干扰方面的优越性,所以直接采用了简单而直接的方式来构造模型。数据信号源使用了一个低频率(1KHz)的随机序列(图符0),通过一个1kHz的低通滤波器(图符3)来代替。扩频用的PN码采用10kHz的PN码(图符2),这样,理论上可获得10倍的扩频增益。扩频调制在本例中未使用通常的模2和加法运算,而是通过乘法直接用PN码调制数据信号,合成后的扩频复
34、合信号同样也是直接用更高的载波(图符12,100kHz)调制发射。为了观察扩频系统的抗干扰性能,使用了一个干扰信号源。该干扰信号可以是单频率窄带干扰,也可以是宽带的扫频信号,或是高斯噪声。接收端,通过本地载波解调后的复合信号直接原扩频PN码相乘后解扩,中间省略了有关本地PN发生器和相关的码同步电路。因为直接使用原PN码,所以理论上可认为收发2端完全同步。需要说明的是,实际工程中的码同步是一个十分复杂的问题,其复杂程度以及在此问题上付出的代价往往比扩频本身要多得多。图4-3 直序扩频系统的仿真模型图部分主要参数设置：采样点：16384个 ， 采样频率：1000MHzToken 0：基带信号PN
35、码序列（频率=1KHz，电平=2Level，振幅=1V，偏移=0V）Token 1：乘法器Token 2：基带信号PN码序列（频率=10KHz，电平=2Level，振幅=1V，偏移=0V）Token 3：模拟低通滤波器（频率=1000Hz，极点个数=3）Token 4：观察窗Token 5：观察窗Token 7：乘法器Token 8：扫频信号（幅度=1.5V，开始频率=90KHz,终值频率120KHz，扫频周期0.015s）Token 9：观察窗Token 10：模拟低通滤波器（频率=1000Hz，极点个数=3）Token 11：乘法器Token 12：正弦波（幅度=1V，频率=100KHz，
36、相位=0）Token 13：正弦波（幅度=1V，频率=100KHz，相位=0）Token 14：乘法器4.2.1 主要输出点波形根据以上仿真模型, 在设置好系统、模块参数后运行电路, 借助SystemView 分析视窗和接收计算器可直接给出各点信号的时域波形、功率谱等, 并分析系统的抗噪声能力。1、 调制以前的信号与调制以后波形信号比较：图4-4 调制前后信号如上图所示，上面的波形为调制前即扩频后的信号，下面的波形为解调后即解扩前的信号。2调制后的信号功率谱密度。图4-5 调制后信号功率谱密度3发送波形、低通滤波输出波形、接收波形比较：图4-6 发送波形、接收波形、低通滤波器输出波形如上图所示
37、，第一个波形为发送信号（sink5），第二个波形为恢复出的信号（sink9），第三个波形为接收端低通滤波器输出信号（sink19）。恢复出的信号和发送信号有一段时延。4.3 直接扩频通信系统抗干扰性分析4.3.1 加入高斯白噪声后系统模型图4-7 直接扩频通信系统（加入白噪声后）如上图所示，(Token 21)为高斯白噪声，(Token 24和26)是计算误码率的模块。当发送信息码元和接收到的信息码元对齐时，(Token 24)模块统计在设定的时间内的错误的比特数和总比特数的比率，(Token 24和26)模块把所计算的误码率显示出来。其他模块与图4-3对应模块相同。4.3.2 系统误码率的理
38、论值与测量值的比较直接扩频系统在高斯白噪声的情况下的误码率为P=Q=Q，其中为系统输出信噪比，P为信号功率，T为信息码元的周期。N0/2为高斯白噪声双边带功率谱密度。 对于本设计的系统来说，接收端收到的信号幅度为1，所以信号功率为P=1/2，信息码的速率为2K，所以T=1/2K。通过修改(Token 21)模块的参数来修改N0，计算误码率的理论值并运行系统得到测量值。下表即为在不同高斯白噪声的情况下的各参数：表4-1 参数表N0/2(S/N)out10log(S/N)outPe1logPe1Pe2logPe20.000012514.02.87e-7-6.53.69e-5-4.40.000021
39、2.5111.84e-4-3.78.76e-4-3.10.000038.339.21.93e-3-2.75.84e-3-2.20.000046.258.06.21e-3-2.20.0112-1.950.000055.007.00.0125-1.90.0266-1.60.000064.176.20.0207-1.70.0333-1.50.000073.535.50.0294-1.50.0412-1.40.000083.134.90.0384-1.40.0499-1.30.000092.784.40.0480-1.30.0627-1.20.00012.504.00.0571-1.20.0758-1
40、.10.00021.250.970.1314-0.880.1429-0.840.00030.833-0.800.1814-0.740.1923-0.710.00040.625-2.00.2148-0.670.2208-0.660.00050.500-3.00.2389-0.620.2459-0.610.00060.416-3.80.2588-0.590.2643-0.580.00070.357-4.50.2743-0.560.2832-0.550.00080.313-5.10.2877-0.540.2966-0.530.00090.278-5.60.2981-0.530.3130-0.500.
41、0010.250-6.00.3085-0.510.3200-0.49 如上表所示，第一列N0/2为高斯白噪声的双边带功率谱密度。(S/N)out为系统输出信噪比，由前面的讨论可知(S/N)out=2PT/N0，Pe1为对应高斯白噪声的系统误码率的理论值，logPe1为其对数值。Pe2为运行系统后的测量值，logPe2为其对数值。根据表4-1可得误码率的理论值和测量值同系统输出信噪比的关系如下：图4-8 系统误码率的理论值和测量值如图4-8所示，横坐标为系统输出信噪比分贝数，其值从-6.0db到14.0db，纵坐标为误码率的对数值。下面的曲线为误码率理论值和输出信噪比的关系，上面的曲线为误码率测
42、量值和输出信噪比的关系。由两条曲线的分布可以得出，当误码率比较高的时候，两曲线基本重合，说明测量值和理论值很接近；当误码率比较低的时候，两曲线差别很大。因为理论值是码元错误接收的概率值，而测量值只是一个统计值，而仿真系统只是在所设定的时间内计算误码率，这个设定时间包含的码元周期是有限的，只有在取无限长的周期的情况下，计算出来的误码率才是理论值，由于计算机内存容量的限制，这样做是不可能的。当误码率越低的时候，系统所要求的取样周期就越长，计算出的误码率和理论值差别就越大，但从两曲线的走向是大致相同的，总体来说测量值要比理论值要大一些，这是因为系统设计的不完整性造成的，所以仿真得出的数据和理论值有差
43、别是难免的。结 论直接序列扩频通信系统是一个复杂的通信系统，凭个人能力无法完成如此繁重的工作，从本设计目的出发，只是从实验的角度完成了一个功能实现演示系统。直接扩频系统，在发送端的设计一般都采用先扩频后调制，既先用扩频码和信息码进行模2运算，产生扩频信号，然后用此信号去调制载波，采用二相移频键控（BPSK）方式。而在接收端为了恢复出原信号，也要分两步进行，可以先解扩后解调，也可以先解调后解扩。但为了和发送端相对应，本设计采用后者，但在解扩之前不能把解调器输出信号恢复成数字信号。用System View仿真了设计的系统，比较详细的分析了系统的误码性能，并与理论值进行了比较，同时简单分析了系统的多
44、址能力。通过这次毕业设计，收益颇丰。首先对直接序列扩频通信系统的原理有了比较深刻的理解，因为一个完整的通信系统包括了很多方面的知识，充分利用和巩固了以前所学的各种知识和相关理论。在软件方面，学会了用System View仿真并分析系统。总之，这次毕业设计使自己获得了很大的锻炼。致 谢本项研究工作是在我的导师XXX教授的悉心指导下完成的，在四年的学习中，特别是在我进行课题选择和课题实验阶段中，史老师用其深厚的专业理论知识和丰富的实践经验给了我多方面的指导，使我能够顺利的完成课题相关工作；在论文写作过程中，史老师又从繁忙的教学工作和日常管理工作中抽出宝贵的时间来认真审阅和修改论文；同时在日常生活中，史老师又给我热情的关心和照顾，使我减轻了学习的压力。史老师严于律己、宽于待人的生活作风、认真勤奋、孜孜不倦的敬业精神和一丝不苟、严谨务实的治学态度，深深影响和感动了我，使我感受到一个从事几十年高校教学工作的教师对工作的认真负责、对学习的不
