**學(xué)院畢業(yè)論文〔設(shè)計(jì)〕-Ⅱ.z---..--總結(jié)資料目錄第一章緒論...............................................................11.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介......................................................11.2擴(kuò)頻通信開展綜述......................................................1擴(kuò)頻技術(shù)的歷史...................................................1擴(kuò)頻技術(shù)的現(xiàn)狀...................................................2擴(kuò)頻技術(shù)的未來(lái)展望...............................................21.3課題研究意義和研究?jī)?nèi)容................................................2第二章擴(kuò)頻通信系統(tǒng)......................................................32.1擴(kuò)頻通信技術(shù)根本原理..................................................32.2目前常用的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)................................................3直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)原理.............................................32.2.22.2第三章擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真實(shí)現(xiàn)............................................83.1MATLAB軟件的相關(guān)知識(shí).................................................8MATLAB簡(jiǎn)介......................................................8Simulink簡(jiǎn)介....................................................93.2擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真模型...............................................9基于Simulink的直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真........................9基于Simulink的跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真...........................103.3擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真結(jié)果及分析..........................................11直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)................................................11跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)....................................................15第四章擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)和用途.........................................184.1直擴(kuò)系統(tǒng)的特點(diǎn)和用途................................................184.2跳頻系統(tǒng)的特點(diǎn)和用途................................................194.3混合擴(kuò)頻系統(tǒng)的特點(diǎn)和用途............................................19結(jié)論......................................................................20主要參考文獻(xiàn)..............................................................21致謝......................................................................22-.z第一章緒論1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具備3個(gè)主要特征：①載波是一種不可預(yù)測(cè)的，或稱之為偽隨機(jī)的寬帶信號(hào)；②載波的帶寬比調(diào)制數(shù)據(jù)的帶寬要寬得多；③接收過(guò)程是通過(guò)將本地產(chǎn)生的寬帶載波信號(hào)的復(fù)制信號(hào)與接收到的寬帶信號(hào)相關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。頻譜擴(kuò)展的方式主要有以下幾種:直序擴(kuò)頻(DS-SS)使用高速偽隨機(jī)碼對(duì)要傳輸?shù)牡退贁?shù)據(jù)進(jìn)展擴(kuò)頻調(diào)制；跳頻系統(tǒng)則利用偽隨機(jī)碼控制載波頻率在一個(gè)更寬的頻帶內(nèi)變化；跳時(shí)則是數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)隙是偽隨機(jī)的；線性調(diào)頻系統(tǒng)中的頻率擴(kuò)展則是一個(gè)線性變化的過(guò)程。幾種方式組合的混合系統(tǒng)也經(jīng)常得到應(yīng)用衡量擴(kuò)頻系統(tǒng)最重要的一個(gè)指標(biāo)就是擴(kuò)頻增益，又稱為處理增益。正是因?yàn)閿U(kuò)頻系統(tǒng)本身具有的特征使其性能具有一系列的優(yōu)勢(shì)：①低截獲概率；②抗干擾能力強(qiáng)；③高精度測(cè)距；④多址接入；⑤**性強(qiáng)。也正是這些特性使其獲得了廣泛的應(yīng)用。1.2擴(kuò)頻通信開展綜述擴(kuò)頻技術(shù)的歷史擴(kuò)頻通信系統(tǒng)是在50年代中期產(chǎn)生的，其最初的應(yīng)用包括軍事抗干擾通信、導(dǎo)航系統(tǒng)、抗多徑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及其它方面。真正實(shí)用的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)是在50年代中期開展起來(lái)的。麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)F9C-A/Rake系統(tǒng)被公認(rèn)為第一個(gè)成功的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的研制過(guò)程中，首次提出了瑞克(RAKE)接收的概念并成功應(yīng)用，該系統(tǒng)也是第一個(gè)真正實(shí)用的寬帶通信系統(tǒng)。一直到80年代初期，擴(kuò)頻通信的概念都只是在軍事通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用，這種狀況到了80年代中期才得到改變。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)〔FCC〕于1985年5月發(fā)布了一份關(guān)于將擴(kuò)頻技術(shù)應(yīng)用到民用通信的報(bào)告。從此，擴(kuò)頻通信技術(shù)獲得了更加廣闊的應(yīng)用空間。擴(kuò)頻技術(shù)最初在無(wú)繩中獲得成功應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)時(shí)已經(jīng)沒(méi)有可用的頻段供無(wú)繩使用，而擴(kuò)頻通信技術(shù)允許與其它通信系統(tǒng)共用頻段，所以擴(kuò)頻技術(shù)在無(wú)繩的通信系統(tǒng)中獲得了其在民用通信系統(tǒng)中應(yīng)用的第一次成功經(jīng)歷。而真正使擴(kuò)頻通信技術(shù)成為當(dāng)今通信領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的原因是碼分多址〔CDMA〕的應(yīng)用。90年代初，在第一代模擬蜂窩通信系統(tǒng)的根底上，出現(xiàn)了PCS研究的熱潮。隨著PCS以及蜂窩移動(dòng)通信的開展，CDMA技術(shù)已經(jīng)成為不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。擴(kuò)頻通信技術(shù)也在民用通信中找到更為廣闊的應(yīng)用空間,而關(guān)于CDMA技術(shù)的研究熱潮也一直延續(xù)到現(xiàn)在。-.z擴(kuò)頻技術(shù)的現(xiàn)狀擴(kuò)頻技術(shù)由于其本身具備的優(yōu)良性能而得到廣泛應(yīng)用，到目前為止，其最主要的兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域仍是軍事抗干擾通信和移動(dòng)通信系統(tǒng),而跳頻系統(tǒng)與直擴(kuò)系統(tǒng)則分別是在這兩個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用最多的擴(kuò)頻方式。一般而言，跳頻系統(tǒng)主要在軍事通信中對(duì)抗成心干擾，在衛(wèi)星通信中也用于**通信，而直擴(kuò)系統(tǒng)則主要是一種民用技術(shù)。對(duì)跳頻系統(tǒng)的分析，現(xiàn)在仍集中在其對(duì)抗各種干擾的性能方面，如對(duì)抗局部邊帶干擾以及多頻干擾等。而直擴(kuò)系統(tǒng)，即DS-CDMA系統(tǒng)，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用則成為擴(kuò)頻技術(shù)的主流。歐洲的GSM標(biāo)準(zhǔn)和北美的以CDMA技術(shù)為根底的IS-95都在第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)〔2G〕的應(yīng)用中取得了巨大的成功。而在目前所有提議的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)〔3G〕標(biāo)準(zhǔn)中都采用了*種形式的CDMA。因此CDMA技術(shù)成為目前擴(kuò)頻技術(shù)中研究最多的對(duì)象。擴(kuò)頻技術(shù)的未來(lái)展望從擴(kuò)頻技術(shù)的歷史可以看出，每一次技術(shù)上的大開展都是由巨大的需求驅(qū)動(dòng)的。軍事通信抗干擾的驅(qū)動(dòng)以及個(gè)人通信業(yè)務(wù)的驅(qū)動(dòng)使得擴(kuò)頻技術(shù)的抗干擾性能和碼分多址能力得到最大限度的挖掘。展望未來(lái)，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)〔4G〕的驅(qū)動(dòng)無(wú)疑會(huì)使擴(kuò)頻技術(shù)傳輸高速數(shù)據(jù)的能力得到更大的拓展。3G設(shè)計(jì)的目標(biāo)主要是支持多媒體業(yè)務(wù)的高速數(shù)據(jù)傳輸，因此其研究主要集中在新標(biāo)準(zhǔn)和新硬件的開發(fā)。而對(duì)于3G以后的開展，不同的研究者有不同的觀點(diǎn)。但是從用戶的觀點(diǎn)看，4G應(yīng)該具備以下的主要特征：①最大的靈活性,應(yīng)該能夠滿足在任何時(shí)間和地點(diǎn)，通過(guò)任何設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)通信；②降低本錢，4G在實(shí)現(xiàn)比3G的傳輸速率高1~2個(gè)數(shù)量級(jí)的同時(shí)，還應(yīng)該使本錢降為3G時(shí)的1/10或1/100；③個(gè)性化和綜合化的業(yè)務(wù)，不僅僅是保證每個(gè)人都能通過(guò)一個(gè)終端進(jìn)展通信，而要在人周圍的家庭、辦公室以及熱點(diǎn)地區(qū)建立一個(gè)通用的信息環(huán)境，使每個(gè)人都可以根據(jù)需要以各種方式獲得信息。1.3課題研究意義和研究?jī)?nèi)容本課題的研究意義主要在于：在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)開展的越來(lái)越快，也被人們?cè)絹?lái)越認(rèn)可的情況下，我們來(lái)研究基于MATLAB的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的建模仿真與頻譜分析是十分必要的。采用擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，有抑制抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)的功率譜密度低，信號(hào)便于隱蔽和隱藏，可實(shí)現(xiàn)隨意選址能力的碼分多址的通信，可進(jìn)展高分辨率的測(cè)距的優(yōu)勢(shì)。本文先介紹擴(kuò)頻系統(tǒng)的開展?fàn)顩r，得到擴(kuò)頻技術(shù)在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中應(yīng)用是很廣泛的，在目前正高速開展的3G通信中得到應(yīng)有，并且會(huì)受到未來(lái)4G技術(shù)的青睞。用MATLAB/Simulink對(duì)直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)和跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)進(jìn)展仿真，通過(guò)建模仿真和頻譜分析到達(dá)進(jìn)一步了解擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的目的，具有一定的實(shí)用價(jià)值。本論文主要研究擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的分類及各類的建模仿真與頻譜分析，其研究?jī)?nèi)容主要有：進(jìn)展擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)要介紹和兩種具體的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的工作原理的介紹。介紹MATLAB及Simulink模塊的特點(diǎn)，然后對(duì)直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)和跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)進(jìn)展了仿真和結(jié)果分析。簡(jiǎn)要介紹幾種擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)和用途。第二章擴(kuò)頻通信系統(tǒng)2.1擴(kuò)頻通信技術(shù)根本原理擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的理論根底是仙農(nóng)定理:〔公式1〕式中：——信道容量，——傳輸帶寬，——信號(hào)功率/噪聲功率。在信息速率一定時(shí)，可以用不同的信號(hào)帶寬和響應(yīng)的信噪比來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸，即信號(hào)帶寬越寬則傳信噪比可以越低，甚至在信號(hào)被噪聲淹沒(méi)的情況下也可以實(shí)現(xiàn)可靠通信。因此，將信號(hào)的頻譜擴(kuò)展，則可以實(shí)現(xiàn)低信噪比傳輸，并且可以保證信號(hào)傳輸有較好的抗干擾性和較高的**性。2.2目前常用的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)主要有直接序列擴(kuò)頻(DirectSequenceSpreadSpectrum)系統(tǒng)，跳頻擴(kuò)頻〔FH-SS〕系統(tǒng)，跳時(shí)擴(kuò)頻〔TH-SS〕系統(tǒng)，直擴(kuò)/調(diào)頻系統(tǒng)等方式.直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)原理直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)是將要發(fā)送的信息用偽隨機(jī)碼〔PN碼〕擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上去，在接收端，用與發(fā)端擴(kuò)展用的一樣的偽隨機(jī)碼對(duì)接收到的擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)展相關(guān)處理，恢復(fù)出發(fā)送的信息。直擴(kuò)系統(tǒng)的原理框圖如圖2-1所示：信源擴(kuò)頻信源擴(kuò)頻調(diào)制PN碼振蕩)高放高放混頻解擴(kuò)解調(diào)本振PN碼同步(b)接收端圖2-1直擴(kuò)系統(tǒng)組成框圖圖2-1為直擴(kuò)系統(tǒng)的組成原理框圖。在發(fā)送端，由信源輸出的信號(hào)是碼元持續(xù)時(shí)間Ta的信息流，偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼為，每一偽隨機(jī)碼元寬度為Tc，將信碼與偽隨機(jī)碼進(jìn)展模二加，產(chǎn)生一速率與偽隨機(jī)速率一樣的擴(kuò)頻序列，然后再用擴(kuò)頻序列去調(diào)制載波，這樣就得到已擴(kuò)頻調(diào)制的射頻信號(hào)。在接收端，接收到的擴(kuò)頻信號(hào)經(jīng)高放和混頻后，用與發(fā)端同步的偽隨機(jī)序列對(duì)中頻的擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)進(jìn)展相關(guān)解擴(kuò)，將信號(hào)的頻帶恢復(fù)為信息序列的頻帶，即為中頻調(diào)制信號(hào)；然后再進(jìn)展解擴(kuò)，恢復(fù)出所傳輸?shù)男畔?從而完成信息的傳輸。直擴(kuò)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo):直擴(kuò)系統(tǒng)的兩個(gè)重要的抗干擾指標(biāo)是處理增益和干擾容限?！?〕處理增益：在擴(kuò)頻系統(tǒng)中，傳輸信號(hào)在擴(kuò)頻和解擴(kuò)的擴(kuò)頻過(guò)程中，擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾性能得到提高，這種擴(kuò)頻處理得到的好處，就稱之為擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益。其定義為接收機(jī)處理器輸出與輸入信噪比的比值，即輸出信噪比與輸入信噪比的比值,即〔公式1〕一般用分貝表示，為〔公式2〕對(duì)于直擴(kuò)系統(tǒng)，解擴(kuò)器的輸出信號(hào)功率不變，但對(duì)于干擾信號(hào)而言，由于解擴(kuò)過(guò)程相當(dāng)于干擾信號(hào)的擴(kuò)展過(guò)程，干擾功率被分散到很寬的頻帶上，進(jìn)入解調(diào)器輸入端的干擾功率相對(duì)解擴(kuò)器輸入端下降很大，即干擾功率在解擴(kuò)前后發(fā)生了變化。因此，對(duì)于直擴(kuò)系統(tǒng)而言，器處理增益就是干擾功率減小的倍數(shù)?！?〕干擾容限：所謂干擾容限，是指在保證系統(tǒng)正常工作地條件下，接收機(jī)能夠承受的干擾信號(hào)比有用信號(hào)高出的分貝數(shù)，用表示，有〔公式3〕式中，為系統(tǒng)內(nèi)部損耗；為系統(tǒng)工作時(shí)要求的最小輸出信噪比，即相關(guān)器的輸出信噪比或解調(diào)器的輸入信噪比；為系統(tǒng)的處理增益。干擾容限直接反映了擴(kuò)頻系統(tǒng)接收機(jī)可能抵抗的極限干擾強(qiáng)度，即只有當(dāng)干擾機(jī)的干擾功率超過(guò)干擾容限后，才能對(duì)擴(kuò)頻系統(tǒng)形成干擾。因而，干擾容限往往比處理增益能更確切地反映系統(tǒng)的抗干擾能力。2.2跳頻也是一種擴(kuò)頻方式，跳頻系統(tǒng)的載頻受一偽隨機(jī)碼的控制，不斷地、隨機(jī)地跳變，可看成載頻按照一定規(guī)律變化的多頻頻移鍵控〔MFSK〕。與直擴(kuò)系統(tǒng)相比較，跳頻系統(tǒng)中的偽隨機(jī)序列并不直接傳輸，而是用來(lái)選擇信道。跳頻系統(tǒng)從20世紀(jì)60年代后期開場(chǎng)，開展便非常迅速。跳頻系統(tǒng)的原理框圖如圖2-2所示：信息調(diào)制器信息調(diào)制器頻率合成器射頻調(diào)制器擴(kuò)頻碼發(fā)生器射頻發(fā)生器信息(a)發(fā)送端變頻器變頻器中頻帶寬信息調(diào)制頻率合成擴(kuò)頻碼發(fā)生器信息〔b〕接收端圖2-2跳頻系統(tǒng)組成框圖圖2-2所示，在發(fā)送端，用信源產(chǎn)生的信息流a〔t)去調(diào)制頻率合成器產(chǎn)生的載頻，得到射頻信號(hào)。頻率合成器產(chǎn)生的載頻偽隨機(jī)碼的控制，按一定規(guī)律跳變。跳頻系統(tǒng)的解跳多采用非相干解調(diào)，因而調(diào)制方式多用FSK、ASK等可進(jìn)展非相干解調(diào)的調(diào)制方式。在接收端，接收到得信號(hào)與干擾經(jīng)高放濾波后送至混頻器。接收機(jī)的本振信號(hào)也是一頻率跳變信號(hào)，發(fā)端的本振和收端的本振的跳變規(guī)律是一樣的，兩個(gè)合成器產(chǎn)生的頻率相對(duì)應(yīng)，但對(duì)應(yīng)的頻率有一頻率差為f1，正好為接收機(jī)的中頻。只要收發(fā)雙方的偽隨機(jī)碼同步，就可使收發(fā)雙方的跳頻源——頻率合成器產(chǎn)生的跳變頻率同步，經(jīng)混頻器后，就可得到一不變的中頻信號(hào)，然后對(duì)此中頻信號(hào)進(jìn)展解調(diào)，就可恢復(fù)出發(fā)送的信息。而對(duì)于干擾信號(hào)而言，由于不知道跳頻頻率的變化規(guī)律，與本地的頻率合成器產(chǎn)生的頻率不相關(guān)，因此，不進(jìn)入混頻器后面的中頻通道，不能對(duì)跳頻系統(tǒng)形成干擾，這樣就到達(dá)了抗干擾的目的。在這里，混頻器實(shí)際上擔(dān)當(dāng)了解跳器的角色，只要收發(fā)雙方同步，就可將頻率跳變信號(hào)轉(zhuǎn)換成為一固定頻率〔中頻〕的中頻信號(hào)。2.2跳頻和直擴(kuò)系統(tǒng)都具有很強(qiáng)的抗干擾能力，是用得最多的兩種擴(kuò)頻技術(shù)。將兩種有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，可以大大改善系統(tǒng)性能，提高抗干擾能力。直擴(kuò)/跳頻混合系統(tǒng)的組成框圖如圖2-3所示：信源信源擴(kuò)頻調(diào)制PN碼1頻合PN碼2….(a)發(fā)送端高放高放混頻解擴(kuò)解調(diào)頻合PN碼1PN碼2同步……〔b〕接收端圖2-3直擴(kuò)/跳頻系統(tǒng)的組成框圖圖2-3的圖〔a〕中，需要發(fā)送的信號(hào)首先被偽隨機(jī)碼1擴(kuò)頻，然后去調(diào)制偽隨機(jī)碼的2控制的頻率合成器產(chǎn)生的跳變頻率，被放大后發(fā)送出去。接收端首先進(jìn)展解跳，得到一固定中頻的直擴(kuò)信號(hào)，然后進(jìn)展解擴(kuò)，送至解調(diào)器，將傳送的信號(hào)恢復(fù)出來(lái)。在這里用了兩個(gè)偽隨機(jī)碼，一個(gè)用于直擴(kuò)，一個(gè)用于控制頻率合成器。一般用于直擴(kuò)的偽隨機(jī)碼的速率比用于跳頻的偽隨機(jī)碼的速率要高得多。采用直擴(kuò)/跳頻混合擴(kuò)頻技術(shù)，有利于提高系統(tǒng)的抗干擾性能。干擾機(jī)要有效地干擾直擴(kuò)/跳頻系統(tǒng)，需要同時(shí)滿足兩個(gè)條件：①頻率要跟上跳變頻率的變化；②干擾電平必須超過(guò)直擴(kuò)系統(tǒng)的干擾容限。由此可見，采用直擴(kuò)/跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)后，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，更能滿足系統(tǒng)抗干擾的要求，而且將跳頻系統(tǒng)和直擴(kuò)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)集中起來(lái)，克制了單一擴(kuò)頻方式的缺乏。如直擴(kuò)系統(tǒng)對(duì)同步的要求高，“遠(yuǎn)——近〞效應(yīng)影響大，這些缺乏是跳頻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)；跳頻系統(tǒng)在抗選擇性衰落、抗多徑等方面的能力不強(qiáng)，直擴(kuò)系統(tǒng)正好彌補(bǔ)了他的缺乏。這樣，把直擴(kuò)和跳頻相結(jié)合，使系統(tǒng)更加完善、功能更強(qiáng)，提高了系統(tǒng)的**程度，給敵方的竊聽、截獲設(shè)置了更多的障礙。第三章擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真實(shí)現(xiàn)3.1MATLAB軟件的相關(guān)知識(shí)MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB是所有Math-Works公司產(chǎn)品的基石，它包括了數(shù)值計(jì)算，2D和3D圖形，語(yǔ)句以及單一使用環(huán)境下的語(yǔ)言能力。MATLAB具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力，還提供了專業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能。MATLAB的根本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來(lái)解算問(wèn)題要比用C語(yǔ)言完全不同的是簡(jiǎn)捷得多。MATLAB用更直觀的，符合人們思維習(xí)慣的代碼，代替了C語(yǔ)言的冗長(zhǎng)代碼。MATLAB給用戶帶來(lái)的是最直觀，最簡(jiǎn)潔的程序開發(fā)環(huán)境。Matlab語(yǔ)言有如下特點(diǎn)：〔1〕編程效率高它是一種面向科學(xué)與工程計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言，允許用數(shù)學(xué)形式的語(yǔ)言編寫程序，且比Basic、Fortran和C等語(yǔ)言更加接近我們書寫計(jì)算公式的思維方式，用Matlab編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問(wèn)題。因此，Matlab語(yǔ)言也可通俗地稱為演算紙式科學(xué)算法語(yǔ)言由于它編寫簡(jiǎn)單，所以編程效率高，易學(xué)易懂?！?〕用戶使用方便Matlab語(yǔ)言是一種解釋執(zhí)行的語(yǔ)言〔在沒(méi)被專門的工具編譯之前〕，它靈活、方便，其調(diào)試程序手段豐富，調(diào)試速度快，需要學(xué)習(xí)時(shí)間少。人們用任何一種語(yǔ)言編寫程序和調(diào)試程序一般都要經(jīng)過(guò)四個(gè)步驟：編輯、編譯、連接以及執(zhí)行和調(diào)試。各個(gè)步驟之間是順序關(guān)系，編程的過(guò)程就是在它們之間作瀑布型的循環(huán)。Matlab語(yǔ)言與其它語(yǔ)言相比，較好地解決了上述問(wèn)題，把編輯、編譯、連接和執(zhí)行融為一體。它能在同一畫面上進(jìn)展靈活操作快速排除輸入程序中的書寫錯(cuò)誤、語(yǔ)法錯(cuò)誤以至語(yǔ)意錯(cuò)誤，從而加快了用戶編寫、修改和調(diào)試程序的速度，可以說(shuō)在編程和調(diào)試過(guò)程中它是一種比VB還要簡(jiǎn)單的語(yǔ)言?！?〕擴(kuò)大能力強(qiáng)高版本的Matlab語(yǔ)言有豐富的庫(kù)函數(shù)，在進(jìn)展復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)可以直接調(diào)用，而且Matlab的庫(kù)函數(shù)同用戶文件在形成上一樣，所以用戶文件也可作為Matlab的庫(kù)函數(shù)來(lái)調(diào)用。因而，用戶可以根據(jù)自己的需要方便地建立和擴(kuò)大新的庫(kù)函數(shù)，以便提高M(jìn)atlab使用效率和擴(kuò)大它的功能?！?〕語(yǔ)句簡(jiǎn)單，內(nèi)涵豐富Mat1ab語(yǔ)言中最根本最重要的成分是函數(shù)，其一般形式為「a，6，c……]=fun〔d，e，f，……〕，即一個(gè)函數(shù)由函數(shù)名，輸入變量d，e，f,……和輸出變量a，b，c……組成，同一函數(shù)名F，不同數(shù)目的輸入變量〔包括無(wú)輸入變量〕及不同數(shù)目的輸出變量，代表著不同的含義〔有點(diǎn)像面向?qū)ο笾械亩鄳B(tài)性。這不僅使Matlab的庫(kù)函數(shù)功能更豐富，而大大減少了需要的磁盤空間，使得Matlab編寫的M文件簡(jiǎn)單、短小而高效?！?〕高效方便的矩陣和數(shù)組運(yùn)算Matlab語(yǔ)言象Basic、Fortran和C語(yǔ)言一樣規(guī)定了矩陣的算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、條件運(yùn)算符及賦值運(yùn)算符，而且這些運(yùn)算符大局部可以毫無(wú)改變地照搬到數(shù)組間的運(yùn)算，有些如算術(shù)運(yùn)算符只要增加“·〞就可用于數(shù)組間的運(yùn)算，另外，它不需定義數(shù)組的維數(shù)，并給出矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門的庫(kù)函數(shù)，使之在求解諸如信號(hào)處理、建模、系統(tǒng)識(shí)別、控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問(wèn)題時(shí)，顯得大為簡(jiǎn)捷、高效、方便，這是其它高級(jí)語(yǔ)言所不能比較的。在此根底上，高版本的Matlab已逐步擴(kuò)展到科學(xué)及工程計(jì)算的其它領(lǐng)域。因此，不久的將來(lái)，它一定能名符其實(shí)地成為“萬(wàn)能演算紙式的〞科學(xué)算法語(yǔ)言?！?〕方便的繪圖功能Matlab的繪圖是十分方便的，它有一系列繪圖函數(shù)〔命令〕，例如線性坐標(biāo)、對(duì)數(shù)坐標(biāo)，半對(duì)數(shù)坐標(biāo)及極坐標(biāo)，均只需調(diào)用不同的繪圖函數(shù)〔命令〕，在圖上標(biāo)出圖題、*Y軸標(biāo)注，格〔柵〕繪制也只需調(diào)用相應(yīng)的命令，簡(jiǎn)單易行。另外，在調(diào)用繪圖函數(shù)時(shí)調(diào)整自變量可繪出不變顏色的點(diǎn)、線、復(fù)線或多重線。這種為科學(xué)研究著想的設(shè)計(jì)是通用的編程語(yǔ)言所不及的。總之，Matlab語(yǔ)言的設(shè)計(jì)思想可以說(shuō)代表了當(dāng)前計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的開展方向。我們相信，在不斷使用中，讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)它的巨大潛力。Simulink簡(jiǎn)介MATLAB是一種數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件,經(jīng)過(guò)多年的開展,開發(fā)了包括通信系統(tǒng)在內(nèi)的多個(gè)工具箱,成為目前科學(xué)研究和工程應(yīng)用最廣泛的軟件包之一。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具,是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境,是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包,被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)展建模,它也支持多速率系統(tǒng),也就是系統(tǒng)中的不同局部具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型,Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI),這個(gè)創(chuàng)立過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成,它提供了一種更快捷、直接明了的方式,而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。3.2擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真模型基于Simulink的直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真利用Matlab中的Simulink對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)進(jìn)展仿真，直接序列擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)的仿真圖如圖3-1所示。圖3-1直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真模型系統(tǒng)簡(jiǎn)介：圖3-1中，發(fā)射機(jī)子系統(tǒng)“CDMATrans.〞，信道由“AWGNChannel〞模塊、采樣率為2000次/秒的300Hz離散正弦波源以及加法器模塊組成。接收機(jī)的本地PN序列由和發(fā)射機(jī)中完全一樣參數(shù)的“PNSequenceGenerator〞模塊和單雙極性轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成，其同步的雙極性偽隨機(jī)碼送入解擴(kuò)器〔乘法器〕中與接收信號(hào)相乘進(jìn)展解擴(kuò)，然后送入BPSK解調(diào)器等效基帶模型進(jìn)展解調(diào)和解碼。由于解擴(kuò)信號(hào)的采樣率為2000次/秒，而BPSK基帶數(shù)據(jù)信號(hào)速率為100bps，其采樣率亦為100次/秒，故BPSK解調(diào)器中應(yīng)設(shè)置“Samplespersymbol〞參數(shù)為20。BPSK解調(diào)輸出是單極性的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)單雙極性變換并進(jìn)展升速率采樣后送入頻譜儀觀察功率譜。接收機(jī)中以“BernoulliBinaryGenerator〞產(chǎn)生同發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流，并延遲2個(gè)數(shù)據(jù)碼元寬度以補(bǔ)償接收延時(shí)，然后比照接收解調(diào)數(shù)據(jù)流，顯示數(shù)據(jù)波形并統(tǒng)計(jì)誤碼率?；赟imulink的跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真利用Matlab中的Simulink對(duì)跳頻系統(tǒng)進(jìn)展仿真，跳頻擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)的仿真圖如圖3-2所示。圖3-2跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真模型系統(tǒng)簡(jiǎn)介：該系統(tǒng)屬于一個(gè)慢跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)。跳頻輸出信號(hào)帶寬約為50*32=1600Hz，其等效低通信號(hào)頻率變化*圍為-800Hz到800Hz。為了使仿真觀測(cè)頻譜*圍到達(dá)-2000Hz到2000Hz，信號(hào)采樣率應(yīng)設(shè)計(jì)為4000次/秒。所以每一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)碼元的仿真采樣點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)。跳頻速率為50跳/秒，故每跳持續(xù)時(shí)間為0.02秒，對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)數(shù)為80點(diǎn)。偽隨機(jī)碼采用m序列，也可采用Gold序列。將偽隨機(jī)碼中每5bit轉(zhuǎn)換為一個(gè)0到31的隨機(jī)整數(shù)，以控制跳頻載波的輸出頻率。由于假設(shè)接收機(jī)偽隨機(jī)碼是理想同步的，且信道沒(méi)有時(shí)延，在模型中可直接用發(fā)送方的偽隨機(jī)碼作為接收機(jī)恢復(fù)的偽隨機(jī)序列。3.3擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真結(jié)果及分析直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)直接擴(kuò)頻傳輸系統(tǒng)頻譜仿真結(jié)果：圖3-3是原始信息的頻譜，圖3-4是擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜。圖3-3原始信息頻譜圖3-4擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜比照?qǐng)D3-3和圖3-4可知，數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬約100HZ，其功率峰值為20dB,而擴(kuò)頻輸出信號(hào)帶寬為2KHZ，帶寬展寬了約20倍，其功率下降到約7dB處。圖3-5經(jīng)信道傳輸后的頻譜圖3-6解擴(kuò)輸出信號(hào)頻譜圖3-5為信息經(jīng)信道傳輸后的頻譜，比照?qǐng)D3-4和圖3-5可知，信息經(jīng)信道傳輸后，信號(hào)被疊加了噪聲和干擾。圖3-6為解擴(kuò)后的信息頻譜，由圖可知，解擴(kuò)后，原來(lái)被展寬的信號(hào)頻譜將被收縮成帶寬為100Hz的BPSK調(diào)制信號(hào)，而單頻正弦干擾以及噪聲信號(hào)將被解擴(kuò)器進(jìn)展頻譜擴(kuò)展。圖3-7解調(diào)后的信號(hào)頻譜圖3-8原始信息與經(jīng)解調(diào)后的信息比照?qǐng)D3-9直擴(kuò)系統(tǒng)的誤碼率結(jié)果分析：AWGN信道中噪聲方差設(shè)置為10?？梢姡?jīng)過(guò)信道傳輸并添加單頻干擾后，擴(kuò)頻信號(hào)被淹沒(méi)在噪聲和干擾之中。解擴(kuò)后，原來(lái)被展寬的信號(hào)頻譜將被收縮成帶寬為100Hz的BPSK調(diào)制信號(hào)，而單頻正弦干擾以及噪聲信號(hào)將被解擴(kuò)器進(jìn)展頻譜擴(kuò)展。在方差為10的零均值加性高斯白噪聲，以及幅度為1的100Hz單頻干擾下，該擴(kuò)頻系統(tǒng)的傳輸錯(cuò)誤比特率仿真結(jié)果約為0.026。如圖3-9所示。跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)跳頻擴(kuò)頻傳輸系統(tǒng)頻譜仿真結(jié)果：圖3-10是信息經(jīng)調(diào)制后輸出的頻譜，圖3-11是跳頻擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜。圖3-10信息經(jīng)調(diào)制后輸出的頻譜圖3-11跳頻擴(kuò)頻后的信號(hào)頻譜比照?qǐng)D3-10和圖3-11可知，數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬約100HZ，其功率峰值為20dB,而跳頻擴(kuò)頻輸出信號(hào)帶寬為1600HZ左右，帶寬展寬了約15倍，其功率下降到約4dB處。圖3-12經(jīng)信道傳輸后的頻譜圖3-13跳頻解跳輸出信號(hào)的頻譜圖3-12為信息經(jīng)信道傳輸后的頻譜，由圖可知，信息經(jīng)信道傳輸后信號(hào)被疊加了噪聲和干擾。圖3-13為信息經(jīng)解跳輸出的信號(hào)頻譜，信號(hào)被恢復(fù)。圖3-14原始信息與經(jīng)解調(diào)后的信息比照?qǐng)D3-15跳頻系統(tǒng)的誤碼率由圖3-15可知，該系統(tǒng)的誤碼率是很低的。第四章擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)和用途4.1直擴(kuò)系統(tǒng)的特點(diǎn)和用途主要特點(diǎn)：〔1〕具有較強(qiáng)的抗干擾能力。擴(kuò)頻系統(tǒng)通過(guò)相關(guān)接收，將干擾功率擴(kuò)展到很寬的頻帶上去，使進(jìn)入信號(hào)的頻帶內(nèi)的干擾功率大大降低，提高了解調(diào)器輸入端的