題目：直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真與性能分析頁(yè)引言擴(kuò)展頻譜通信與光纖通信、衛(wèi)星通信一同被譽(yù)為進(jìn)入信息時(shí)代的三大高技術(shù)通信傳輸方式[1]。擴(kuò)頻通信分為直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)、跳頻系統(tǒng)和跳時(shí)系統(tǒng)。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)作為起步最早的擴(kuò)頻技術(shù)目前仍作為眾多通信技術(shù)的基石,具有抗干擾能力強(qiáng)、隱秘性好、保密性高和抗多路徑干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其主要思想就是采用高碼率的PN序列去調(diào)制信號(hào)，擴(kuò)展信號(hào)的頻譜。本文通過MATLAB中的Simulink工具箱對(duì)于直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真，分析直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的性能。第1章緒論1.1擴(kuò)頻通信的研究背景及意義通信按照目前傳統(tǒng)意義來(lái)說就是信息的傳輸與交換。在當(dāng)今社會(huì)，通信與傳感、計(jì)算、人工智能等技術(shù)緊密結(jié)合，成為整個(gè)社會(huì)的大腦。沒有通信，人類社會(huì)是不可想象的[2]。隨著時(shí)代和科技的進(jìn)步，我們使用的通信工具發(fā)生了很大的變化，推動(dòng)其變化的原因是通信技術(shù)的變化[3]。當(dāng)移動(dòng)通信到了第三代后，擴(kuò)頻通信已成為移動(dòng)通信的主流技術(shù)，贏得眾多運(yùn)營(yíng)商及廠商的支持。以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)的各種設(shè)備也被陸續(xù)研發(fā)出來(lái)[4]。目前正被大家積極討論和發(fā)展的5G技術(shù)，其本質(zhì)上也是一種通信的傳輸方式。通信在社會(huì)生活中有著十分重要的作用。積極地進(jìn)行通信相關(guān)方面地研究，實(shí)現(xiàn)通信的多元化和穩(wěn)定性，對(duì)于提升通信的質(zhì)量、效率以及安全性有著重要的意義。從目前的分析來(lái)看，隨著市場(chǎng)的不斷發(fā)展與經(jīng)濟(jì)高速的進(jìn)步，社會(huì)對(duì)通信的要求也越來(lái)越高，因此在通信的建設(shè)和研究中就需要積極的利用新技術(shù)、新方法，只有不斷的創(chuàng)新才能滿足社會(huì)對(duì)通信的更高要求。擴(kuò)頻通信技術(shù)作為通信建設(shè)中被廣泛利用的技術(shù)，對(duì)于通信效率和質(zhì)量的提升有著重要的意義，尤其是直接序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻技術(shù)又被廣泛用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)碼分多址[5]。所以對(duì)該技術(shù)的具體利用進(jìn)行分析現(xiàn)實(shí)意義顯著[6]。擴(kuò)頻通信技術(shù)最早起源于軍事抗干擾通信，為了防止敵對(duì)部隊(duì)竊聽信息和提高信息傳輸效率而產(chǎn)生。之后隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人民對(duì)于信息通信的需求也逐漸提高，擴(kuò)頻通信技術(shù)在移動(dòng)通信中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。擴(kuò)頻通信在應(yīng)用過程中表現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢(shì),如信號(hào)質(zhì)量高、抗干擾性強(qiáng)、保密性好、系統(tǒng)容量大等優(yōu)點(diǎn)[7]。因此擴(kuò)頻技術(shù)的歷史發(fā)展主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：軍事和民用。而目前它仍在這兩個(gè)領(lǐng)域中占據(jù)不可或缺的位置。軍事上：擴(kuò)頻通信系統(tǒng)最早產(chǎn)生于上個(gè)世紀(jì)50年代中期，其最早主要應(yīng)用于軍事抗干擾通信、導(dǎo)航系統(tǒng)、抗多徑實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等方面。擴(kuò)頻通信技術(shù)的設(shè)計(jì)思想是在第二次世界大戰(zhàn)期間形成的。到了戰(zhàn)爭(zhēng)后期，干擾和抗干擾技術(shù)逐漸成為決定勝負(fù)的重要因素。往往能先搜集和破壞敵人通信的軍隊(duì)能夠獲得最終的勝利。因此，美國(guó)二戰(zhàn)后得出了“最好的抗干擾措施就是好的工程設(shè)計(jì)和擴(kuò)展工作頻率”的結(jié)論。擴(kuò)頻通信也因此在軍事上被人重視。而真正實(shí)用的擴(kuò)頻通信技術(shù)則是在50年代末期才產(chǎn)生，第一個(gè)完整的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在麻省理工大學(xué)的林肯實(shí)驗(yàn)室被開發(fā)出來(lái)，同時(shí)提出RAKE接收的概念，并成功地將其實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，此系統(tǒng)也是第一個(gè)真正實(shí)用的寬帶通信系統(tǒng)。在之后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，擴(kuò)頻通信技術(shù)被不斷地重視和應(yīng)用發(fā)展起來(lái)，但由于硬件的需求跟不上、應(yīng)用范圍的狹小導(dǎo)致始終沒有發(fā)生質(zhì)的改變。這種情況一直延續(xù)到個(gè)人通信業(yè)務(wù)的產(chǎn)生和發(fā)展，讓本來(lái)發(fā)展速度平緩的擴(kuò)頻通信迎來(lái)了一次巨大的提升。民用：從擴(kuò)頻通信最初的需求以及擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的產(chǎn)生，甚至是到早期擴(kuò)頻通信技術(shù)的發(fā)展都只是在軍事上得到相應(yīng)的體現(xiàn)。這種情況一直延續(xù)到1975年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)發(fā)布了一份改變整個(gè)擴(kuò)頻通信技術(shù)發(fā)展的報(bào)告，報(bào)告上明確指出同意并且支持將擴(kuò)頻通信引入到民用上。從此，擴(kuò)頻通信得到了更為廣泛的應(yīng)用空間，擴(kuò)頻通信技術(shù)也開始了質(zhì)的變化。擴(kuò)頻技術(shù)是在無(wú)繩電話中被首次成功應(yīng)用，當(dāng)時(shí)可被用來(lái)傳輸?shù)念l段幾乎已經(jīng)被分配完畢，沒有多余的頻段使其能夠在上面進(jìn)行信息的傳輸和交流。而擴(kuò)頻通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)則體現(xiàn)了出來(lái)。其允許多個(gè)不同的通信系統(tǒng)共用同一段通信頻段，因此，擴(kuò)頻通信技術(shù)在無(wú)繩電話中被大量的推廣和應(yīng)用。而碼分多址技術(shù)的出現(xiàn)則真正意義上的讓擴(kuò)頻通信技術(shù)成為當(dāng)前通信領(lǐng)域一直被研究的熱點(diǎn)。碼分多址是使多個(gè)不同的發(fā)送端各自采取不同的傳輸?shù)刂反a對(duì)其各自需要傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行調(diào)制使其能夠同時(shí)在同一頻段上進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)，是一種提供多路訪問的方法，其中發(fā)送器可以同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，單個(gè)時(shí)鐘通道可以獨(dú)立完成[8]。是一種更高效地利用頻段的技術(shù)手段，發(fā)送端可以同時(shí)或者不同時(shí)間地發(fā)送各自的信息。相互之間沒有影響。碼分多址的產(chǎn)生進(jìn)一步推動(dòng)整個(gè)通信的發(fā)展。上世紀(jì)90年代，美國(guó)掀起了一陣個(gè)人通信業(yè)務(wù)發(fā)展的潮流。當(dāng)時(shí)美國(guó)的頻譜資源分配和使用率已趨于飽和，沒有更多的頻譜資源來(lái)給與正處于高速發(fā)展的個(gè)人通信業(yè)務(wù)。而個(gè)人通信業(yè)務(wù)至少需求100MHz的帶寬需求。在當(dāng)時(shí)的頻譜資源使用和分配的情況，單獨(dú)為個(gè)人通信業(yè)務(wù)分配特定的頻譜同時(shí)讓原本在這一頻譜上的企業(yè)或用戶更換到其他的頻譜幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的方法。因此，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)不得不提出共享頻譜的方案。擴(kuò)頻通信技術(shù)由于其滿足共用頻譜的特點(diǎn)，因此被用來(lái)解決當(dāng)時(shí)有限的頻譜資源和大量的頻譜需求直接的矛盾。每個(gè)用戶同時(shí)使用不同的擴(kuò)頻偽碼在同一頻譜上進(jìn)行各自信息的傳輸。盡管擴(kuò)頻通信技術(shù)已發(fā)展了很長(zhǎng)的時(shí)間，但直到現(xiàn)在擴(kuò)頻通信技術(shù)仍是一種傳統(tǒng)且實(shí)用的信息傳輸技術(shù),在國(guó)外依然有著十分廣泛的應(yīng)用。而相對(duì)于我國(guó)來(lái)說，擴(kuò)頻通信技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用較晚[9]。在過去很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，美國(guó)在衛(wèi)星通信和戰(zhàn)術(shù)通信等領(lǐng)域一直大力發(fā)展擴(kuò)頻通信技術(shù)。在軍事作戰(zhàn)當(dāng)中，無(wú)線通信的干擾及抗干擾專項(xiàng)技術(shù)往往直接影響著作戰(zhàn)成果，重要性較為突出[10]。1991年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，擴(kuò)頻通信技術(shù)甚至可以說是美國(guó)等國(guó)家贏得勝利的重要因素之一。美國(guó)軍隊(duì)使用的戰(zhàn)術(shù)通信設(shè)備都采用了擴(kuò)頻通信技術(shù)。此后，美國(guó)進(jìn)一步吸取了海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中擴(kuò)頻通信技術(shù)的成功和不足，加強(qiáng)發(fā)展力度，研究各種保密抗干擾的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)[11]。如今，擴(kuò)頻通信由于本身具備的抗干擾能力強(qiáng)、隱秘性好、保密性高、抗多路徑干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，依然得到廣泛應(yīng)用并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展。正是由于擴(kuò)頻通信長(zhǎng)期以來(lái)在通信領(lǐng)域所處的特殊地位,就更加值得我們?nèi)ド钊胙芯亢吞接?以便在原有基礎(chǔ)上尋求更大的突破[12]。在移動(dòng)通信中，數(shù)字蜂房是現(xiàn)如今新一代通信系統(tǒng)，該新型通信系統(tǒng)恰好以擴(kuò)頻通信技術(shù)為支撐得以廣泛應(yīng)用，大大提高了頻譜利用效率，使共信道受到干擾的可能性大為減少。各移動(dòng)臺(tái)借助于碼分多址系統(tǒng)對(duì)隨機(jī)形式的碼序列進(jìn)行分配，移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間具有不相關(guān)的關(guān)系，為每個(gè)臺(tái)之間不同形式的信號(hào)區(qū)分提供了方便，也實(shí)現(xiàn)了同一信道中對(duì)多數(shù)量用戶的容納，對(duì)頻譜效率來(lái)說在利用中也大為增強(qiáng)。過去在移動(dòng)通信過程中由于多徑效率而出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的衰落問題，借助于擴(kuò)頻技術(shù)有效避免了多徑效應(yīng)帶來(lái)的消極影響，通信質(zhì)量得以保證。在民用衛(wèi)星中，對(duì)于碼分多址系統(tǒng)而言，在承受過載能力方面能力強(qiáng)，在組網(wǎng)方面具有靈活性，因此在民用衛(wèi)星通信領(lǐng)域有一定范圍的應(yīng)用，效果較為明顯。應(yīng)用偽隨機(jī)形式的序列對(duì)頻譜進(jìn)行擴(kuò)展，與對(duì)碼分多址技術(shù)的應(yīng)用，使能量得到有效的擴(kuò)散，衛(wèi)星系統(tǒng)受到干擾的發(fā)生率大為降低。直接序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻技術(shù)被廣泛用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)碼分多址。在在測(cè)距定位方面的應(yīng)用，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于地理、國(guó)情普查等方面，具有“多星兩用”的特征，“多星”是指多個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)，“兩用”是指多個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)共同運(yùn)用載波頻率且共用的載波頻率數(shù)量為兩個(gè)，需采取CDMA技術(shù)區(qū)分衛(wèi)星地址，將偽隨機(jī)形式的序列碼型分配給每個(gè)衛(wèi)星，對(duì)衛(wèi)星地址的精確要求碼片寬度達(dá)到要求，寬度越窄越好。還有在測(cè)距中通過使用直接序列擴(kuò)頻通信的技術(shù)能夠使抵抗干擾的能力得到增強(qiáng)，再加上無(wú)源定位的配合，對(duì)用戶容納的數(shù)量不會(huì)達(dá)到上限。當(dāng)前在軍事領(lǐng)域與民用部門中將全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)當(dāng)作是接收設(shè)備來(lái)普及推廣，在定位工作中借助擴(kuò)頻技術(shù)，采用全球定位系統(tǒng)，為測(cè)距定位工作提供了極大的方便，使其工作精確度更高。我國(guó)的信息通信技術(shù)要想在未來(lái)取得更廣闊的市場(chǎng)，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下站穩(wěn)腳跟，就要求在通信技術(shù)上讓用戶獲得更好的體驗(yàn)感覺，在信息傳輸上達(dá)到更高的效率。通過以上內(nèi)容，我們就更應(yīng)該重視通信、發(fā)展通信。1.2MATLAB的相關(guān)介紹說明隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，通信技術(shù)的研究也更加深入，通信系統(tǒng)也更加復(fù)雜，對(duì)于通信的設(shè)備需求也越來(lái)越高。對(duì)于大多數(shù)學(xué)者而言，往往沒有完整的通信設(shè)備去進(jìn)行實(shí)際的研究。因此，采取仿真的手段是必不可少的，建立完整的通信仿真系統(tǒng)，人為的引入一些干擾源使仿真更加真實(shí)，結(jié)果更加準(zhǔn)確?，F(xiàn)如今，許多學(xué)習(xí)或是企業(yè)都采取仿真的模式進(jìn)行學(xué)習(xí)和初期的參考，即解決了因?yàn)閷?shí)驗(yàn)器材而引起的問題，同時(shí)也節(jié)省了許多時(shí)間。

MATLAB作為一款數(shù)字化應(yīng)用軟件，目前已成為科學(xué)研究和工程應(yīng)用最為廣泛的軟件包之一。其具有完善的圖形處理和顯示功能，能將原本復(fù)雜的計(jì)算機(jī)程序編程和結(jié)果簡(jiǎn)單地圖示化。使得原本復(fù)雜的內(nèi)容理解起來(lái)更為簡(jiǎn)單。同時(shí)軟件內(nèi)本身自帶的一些程序和算法也使用戶在許多復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算變得更加簡(jiǎn)單。而MATLAB中也開發(fā)了許多額外的功能強(qiáng)大的工具箱，例如：控制系統(tǒng)工具箱、通訊工具箱、模糊邏輯控制箱、圖像處理工具箱等。為眾多學(xué)生和科研者創(chuàng)造了更多的可能性。許多通信系統(tǒng)上的問題都可以利用MATLAB中的工具箱進(jìn)行解決。Simulink是MATLAB眾多仿真工具中被最為廣泛應(yīng)用的工具之一，是一種在MATLAB環(huán)境下的框圖設(shè)計(jì)工具。是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)建立與仿真的一個(gè)重要助手。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。在MATLAB中輸入Simulink或直接點(diǎn)擊Simulink工具箱就可以使用。其具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。目前已被學(xué)者們廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。在Simulink環(huán)境下，可以不用大量的書寫程序就可以制造出一個(gè)復(fù)雜的通信系統(tǒng)。Simulink不止支持離散時(shí)間采樣，也可以支持連續(xù)時(shí)間采樣。不僅如此，你也可以使用它在一個(gè)系統(tǒng)的多個(gè)部分同時(shí)采用不同的采樣方法,也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率［13］。同時(shí)，Simulink也與MATLAB緊密結(jié)合，可以直接將MATLAB中的算法等應(yīng)用在其中。并且，它的操作界面和使用方法也十分簡(jiǎn)單和靈活，在模型建立時(shí)只需要點(diǎn)擊或者拖動(dòng)就可以完成，其中所有的元器件都可以直接拖入操作界面。

第2章實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)2.1擴(kuò)頻通信的相關(guān)原理擴(kuò)頻通信技術(shù)是英文SSC技術(shù)的簡(jiǎn)稱，從字面上簡(jiǎn)單理解為在通信領(lǐng)域中將頻率擴(kuò)充的一種技術(shù)，具體來(lái)講是一種傳輸信息射頻信號(hào)帶寬比信息本身帶寬還要大很多的通信方式[14]。常用的擴(kuò)頻技術(shù)有直接序列擴(kuò)頻技術(shù)、跳頻擴(kuò)頻技術(shù)、跳時(shí)擴(kuò)頻技術(shù)、線性調(diào)頻擴(kuò)頻技術(shù)幾種,在實(shí)際的應(yīng)用過程中,因?yàn)椴煌夹g(shù)具有不同的抗干擾的原理,各自有優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),因此在使用過程中通常會(huì)根據(jù)不同的使用要求進(jìn)行組合應(yīng)用[15]。香農(nóng)三大定理是信息論的基礎(chǔ)理論。被譽(yù)為“信息論之父”的克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)在他著名的信息論理論中提到，擴(kuò)頻通信可以被當(dāng)成是一種有效的抗干擾通信方法。其在1945年、1948年、1949年發(fā)表了一系列重要文獻(xiàn)，這些文獻(xiàn)中的理論被當(dāng)作擴(kuò)頻技術(shù)的理論依據(jù)。在提出的眾多通信方面的公式中，最著名的則是香農(nóng)公式。香農(nóng)公式提出，在充滿高斯白噪聲干擾的信道中，假設(shè)信道的帶寬為B，信噪比為S/N，信道容量為C，它們之間的關(guān)系可以由下述公式2-1表示：C=B*Log2（1+S/N）（2-1）從公式可以看出：信道容量C是由信道的帶寬B和信噪比S/N所共同確定。在確定信道容量C為不變值的情況下，如果要使帶寬B減小就必須同時(shí)增加信噪比S/N的大小。相反，如果要使信噪比S/N減小就必須同時(shí)增加帶寬B的大小。這就是擴(kuò)頻通信的基本思想，將原信號(hào)的頻譜擴(kuò)展數(shù)十倍甚至數(shù)百倍再進(jìn)行信號(hào)的傳輸，從而提高整個(gè)通信系統(tǒng)的抗干擾能力，保證通信系統(tǒng)在強(qiáng)干擾環(huán)境下的有效性和可靠性。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想目前很多擴(kuò)頻技術(shù)雖然實(shí)現(xiàn)了通信目的，但所呈現(xiàn)出的效果卻低于人們的期望值[16]。因此，科研者們不斷地進(jìn)行研究和創(chuàng)新，追求達(dá)到更好的傳輸效果。在本次系統(tǒng)仿真的設(shè)計(jì)中，我們要根據(jù)任務(wù)書上的各項(xiàng)要求來(lái)進(jìn)行具體問題的分析和解決，做出合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。同時(shí)，在達(dá)到要求的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)的處理和優(yōu)化。增加多個(gè)示波器和功率密度譜檢測(cè)器作為創(chuàng)新實(shí)時(shí)地觀察信號(hào)在傳輸過程中的變化。充分利用學(xué)習(xí)的內(nèi)容，在MATLAB中的Simulink工具箱中實(shí)現(xiàn)。以下為普通通信系統(tǒng)和擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的相關(guān)介紹和區(qū)別。2.2.1普通通信系統(tǒng)目前，大部分普通通信系統(tǒng)的模型如圖2-1所示，系統(tǒng)主要包含了通信信道、發(fā)送端的信源、信道編碼、調(diào)制以及接收端的信宿、解調(diào)和信道譯碼。同時(shí)，在系統(tǒng)中引入了噪聲源作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的干擾條件。從信源端開始，到信宿端結(jié)束。發(fā)送端的模擬信號(hào)先進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，隨后進(jìn)行編碼和調(diào)制再送入通信信道進(jìn)行傳輸。接收端接收到信息后先進(jìn)行解調(diào)，將傳輸信號(hào)還原成調(diào)制前的基帶信號(hào)，再通過譯碼還原成最初的模擬信號(hào)。圖2-1普通通信系統(tǒng)1．通信信道：簡(jiǎn)單理解為數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?，廣泛來(lái)說是對(duì)傳輸信息完成一系列處理的過程。例如，調(diào)制到解調(diào)的過程可稱為一個(gè)調(diào)制信道。編碼到解碼的過程可稱為編碼信道。其中編碼信道包括調(diào)制信道。從狹義的定義來(lái)看，通信信道則是指發(fā)送端到接收端兩者之間信息交流的一個(gè)傳輸通道。在實(shí)際系統(tǒng)中，由于來(lái)自設(shè)備的因素、環(huán)境的影響又或者是人為的操作等通信信道通常會(huì)有各種的噪聲與干擾，使得通信的傳輸存在錯(cuò)誤、延時(shí)、丟失或者是泄露等問題。所以，如何更安全更高效的傳輸是目前眾多科學(xué)家都在解決的問題。2．信源：信息的發(fā)布者，輸出結(jié)果為數(shù)字信息序列，可以用二進(jìn)制或多進(jìn)制表示。在仿真模擬系統(tǒng)中通常采用輸出模擬信號(hào)再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。整個(gè)仿真系統(tǒng)的開始。3．信宿：信息的接收者，到此完成整個(gè)信息的傳輸。理想情況下得到信源最初發(fā)布的完整信息，4.信源編碼：信源編碼是一種對(duì)信源符號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的技術(shù)，其目的是提高通信系統(tǒng)的有效性，減少甚至消除信源冗余度帶來(lái)的干擾影響。通常來(lái)說，信源編碼具有兩個(gè)作用，一是進(jìn)行數(shù)據(jù)的壓縮；其二則是將信源發(fā)出的初始模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便更好地進(jìn)行傳輸。5.信源譯碼：信源譯碼則是信源編碼的逆過程，根據(jù)信源編碼采取的方法采用與之對(duì)應(yīng)的方法進(jìn)行，將信號(hào)恢復(fù)成初始信號(hào)。6.調(diào)制：信號(hào)調(diào)制就是用一個(gè)調(diào)制信號(hào)去控制另一作為載體的信號(hào)（載波信號(hào)），讓后者的某一參數(shù)（幅值、頻率、相位、脈沖寬度等）值發(fā)生需要的變化。使其滿足信道傳輸?shù)哪承┨刭|(zhì)，更好地在通信信道里傳輸。7.解調(diào):解調(diào)是調(diào)制的逆過程，從攜帶信息的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)出調(diào)制前的消息。不同的調(diào)制方法對(duì)應(yīng)不同的解調(diào)方法。8．噪聲源：一般為高斯白噪聲。通過在通信信道加入高斯白噪聲來(lái)作為干擾源，使模擬通信系統(tǒng)在有干擾的情況下進(jìn)行，使仿真更具真實(shí)性和參考性。研究者們可以根據(jù)仿真系統(tǒng)在不同干擾的情況下信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化和升級(jí)。在實(shí)際應(yīng)用中，為了系統(tǒng)維修的方便。往往硬件內(nèi)部都會(huì)增加相應(yīng)的一些自檢措施，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)問題第一時(shí)間就能發(fā)現(xiàn)問題具體是由哪個(gè)硬件或者哪個(gè)模塊導(dǎo)致。大大地提高了維修的速度與檢測(cè)時(shí)間，避免了出現(xiàn)故障全體檢測(cè)的問題。直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制后使信號(hào)的帶寬增加、功率譜密度降低，往往通過檢測(cè)功率譜密度就能檢驗(yàn)擴(kuò)頻調(diào)制的效果。因此相應(yīng)地在本次直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真中，增加了多個(gè)示波器和功率密度譜檢測(cè)器。能夠在系統(tǒng)的運(yùn)行在實(shí)時(shí)地顯示同一時(shí)刻不同模塊中信號(hào)的波形和功率譜密度。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)可以通過顯示的波形等分析信號(hào)在傳輸過程中在系統(tǒng)中的變化。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)也能用來(lái)進(jìn)行故障的檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)。2.2.2擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，與之前的普通數(shù)字通信系統(tǒng)模型相比，增加了擴(kuò)頻調(diào)制部分和解擴(kuò)部分。在發(fā)送端的模擬信號(hào)先進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制來(lái)展開數(shù)字信號(hào)的頻譜，然后再進(jìn)行載波調(diào)制送入通信信道進(jìn)行傳輸。接收端接收到信息后先進(jìn)行解擴(kuò)隨后再解調(diào)還原，最后通過譯碼還原成最初的模擬信號(hào)。圖2-2擴(kuò)頻通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1．?dāng)U頻調(diào)制：擴(kuò)頻過程就是用一個(gè)高速率的偽碼與要傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行相乘，使信號(hào)的頻譜寬度大大展寬。增加了系統(tǒng)傳輸中的抗干擾能力，提高了傳輸?shù)目煽啃院陀行浴?．解擴(kuò)：擴(kuò)頻調(diào)制的逆過程，使用相同的擴(kuò)頻碼對(duì)接收端收到的擴(kuò)頻調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行再還原。目前，由于擴(kuò)展頻譜方式的不同可以將擴(kuò)頻通信系統(tǒng)主要分為直接序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻兩種方法。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)由于其更容易實(shí)現(xiàn)被更多地使用于民間。直接序列擴(kuò)頻又可以簡(jiǎn)稱為直擴(kuò)（DS），就是在發(fā)端直接使用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列對(duì)信息比特流進(jìn)行調(diào)制,從而使信號(hào)的頻譜擴(kuò)展。在接收端,用與發(fā)送端相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò),把展寬的擴(kuò)頻信號(hào)恢復(fù)成原始信息。這種系統(tǒng)具有信號(hào)發(fā)射功率小、抗干擾能力強(qiáng)、抑制遠(yuǎn)近效應(yīng)和抗多徑、多址能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中對(duì)于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)化通常使用二進(jìn)制相移鍵控，即BPSK。利用偏離相位的復(fù)數(shù)波浪組合來(lái)表現(xiàn)信息鍵控移相方式。使一方為1，另一方為0，從而可以同時(shí)傳送接受2值(1比特)的信息。直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的關(guān)鍵是通過利用編碼序列對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，被用來(lái)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制的編碼序列又可以稱為偽噪聲（PN）碼或偽隨機(jī)序列。被傳送的信息經(jīng)數(shù)字化處理后變成二元數(shù)字序列，在發(fā)送端與偽隨機(jī)序列相乘后在通信信道中進(jìn)行傳輸；在接收端用一個(gè)與發(fā)送端所用的偽隨機(jī)碼相同的本地碼，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)，解擴(kuò)后的信號(hào)再經(jīng)解調(diào)最后得到最初的原始信息。同時(shí)，在直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中還應(yīng)該注意的就是抗干擾能力。直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)其本身的特點(diǎn)就是利用擴(kuò)頻碼的相關(guān)性，把需要的有用的信號(hào)能量進(jìn)行聚集，將信號(hào)傳輸過程中的各種無(wú)關(guān)的干擾信號(hào)的能量進(jìn)行擴(kuò)散，其本身就具有一定程度的抗干擾能力。但是由于實(shí)際生活中的情況復(fù)雜或者是軍事上的故意干擾，系統(tǒng)本身自帶的抗干擾程度還是達(dá)不到這么高的要求。因此，通常在實(shí)際的直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，往往還需要采取其它的技術(shù)手段來(lái)進(jìn)行抗干擾。第3章系統(tǒng)仿真及分析3.1系統(tǒng)仿真MATLAB是一款已經(jīng)商業(yè)化的數(shù)學(xué)計(jì)算軟件，在現(xiàn)下使用人數(shù)及范圍較為寬廣，對(duì)專業(yè)人員而言有重要作用。在數(shù)字信號(hào)處理工作中，使用MATLAB科學(xué)計(jì)算軟件，能有十分大的效用[17]。擴(kuò)頻通信的規(guī)劃優(yōu)化及建設(shè)需要大面積的場(chǎng)地,若實(shí)地地學(xué)習(xí)和研究需要耗費(fèi)大量的人力物力[18]。本章節(jié)根據(jù)上述設(shè)計(jì)思想和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過MATLAB工具箱中的Simulink進(jìn)行建模與仿真分析。在原本的系統(tǒng)上增加了多個(gè)示波器和功率密度譜檢測(cè)器，使我們能夠更加全面地了解直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。同時(shí)引入誤碼率的概念，通過設(shè)置不同的信噪比來(lái)作為干擾源來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)性能。圖3-1給出了直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真的框圖。圖3-1直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真圖3.1.1直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真構(gòu)成直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真分為三大部分：發(fā)送部分，信道，接收部分。發(fā)送部分首先產(chǎn)生初始模擬信號(hào)，在BPSK模塊中進(jìn)行調(diào)制變成方便傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)與PN序列擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制送入高斯白噪聲通信信道。接收部分從通信信道中接收到傳輸?shù)男盘?hào)，在解擴(kuò)模塊中采用相同的PN序列擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò)。隨后送入BPSK解調(diào)模塊將解擴(kuò)后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，還原成初始模擬信號(hào)。系統(tǒng)仿真的主要參數(shù)設(shè)置：采樣時(shí)間為0.01秒，BPSK調(diào)制方式，擴(kuò)頻調(diào)制PN碼碼長(zhǎng)31bit，信噪比為5dB，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間50秒。此外，在本次直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真中，還添加了多個(gè)示波器和功率密度譜檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行不同位置信號(hào)波形和功率密度的比較，用來(lái)檢測(cè)仿真系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)更于進(jìn)行性能分析。直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真的主要模塊和相關(guān)介紹介紹：1．發(fā)送端信源產(chǎn)生模塊（圖3-2示），根據(jù)不同的需要，對(duì)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)來(lái)產(chǎn)生預(yù)期的信號(hào)。擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真的開始，連接BPSK調(diào)制模塊，用于產(chǎn)生初始信號(hào)送入調(diào)制模塊。圖3-2信源產(chǎn)生模塊BPSK調(diào)制模塊（圖3-3示），根據(jù)設(shè)置對(duì)于接收到的信號(hào)進(jìn)行不同的調(diào)制。例如可以設(shè)置信號(hào)進(jìn)制數(shù)、輸出方式、星座圖排列的進(jìn)制方式和初始相位頻移等。接收信源產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的信號(hào)，將其產(chǎn)生的初始信號(hào)進(jìn)行2PSK調(diào)制，轉(zhuǎn)化為方便傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。圖3-3BPSK調(diào)制模塊PN序列生成模塊（圖3-4示），可以根據(jù)參數(shù)設(shè)置產(chǎn)生不同長(zhǎng)度不同進(jìn)制的PN序列。對(duì)于初始項(xiàng)和多項(xiàng)式也可以進(jìn)行設(shè)置。產(chǎn)生與BPSK調(diào)制后的數(shù)字信號(hào)相乘的PN序列，也稱擴(kuò)頻碼。圖3-4PN序列生成模塊擴(kuò)頻模塊（圖3-5示），也可稱為算法模塊。根據(jù)不同的設(shè)置可以使用不同的算法來(lái)計(jì)算接收到的信號(hào)。同時(shí)接入BPSK調(diào)制模塊和PN序列生成模塊，對(duì)于兩者的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)輸后送入高斯白噪聲通信信道。圖3-5擴(kuò)頻模塊2．傳輸信道高斯白噪聲信道模塊（圖3-6示），發(fā)送端將調(diào)制后的信號(hào)送入的傳輸通道。模塊兩端分別為發(fā)送端和接收端。模塊內(nèi)可增加高斯白噪聲等干擾，可以通過手動(dòng)改變模塊的信噪比來(lái)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)于不同大小噪聲的受影響程度，即系統(tǒng)的抗干擾能力。圖3-6高斯白噪聲信道模塊3．接收端解擴(kuò)模塊（圖3-7示），和擴(kuò)頻模塊相同。同時(shí)接入通信信道傳輸?shù)男盘?hào)和PN模塊產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼。通過計(jì)算將信道傳輸后的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)還原成擴(kuò)頻前的信號(hào)。圖3-7解擴(kuò)模塊BPSK解調(diào)模塊（圖3-8示），與BPSK調(diào)制模塊相似。信號(hào)進(jìn)制數(shù)、輸出方式和星座圖排列的順序和BPSK調(diào)制模塊相同。接入解擴(kuò)模塊，接受其解擴(kuò)后的信號(hào)，將解擴(kuò)模塊傳送的信號(hào)還原成初始信號(hào)。圖3-8BPSK解調(diào)模塊誤碼率計(jì)算模塊（圖3-9示），通過設(shè)置接收端分別接入經(jīng)BPSK調(diào)制、擴(kuò)頻調(diào)制、信道傳輸、信道傳輸、解擴(kuò)、BPSK解調(diào)后的信號(hào)和由信源產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的初始信號(hào)。通過對(duì)二者的比較計(jì)算出丟失的比特?cái)?shù)和誤碼率，是判斷整個(gè)通信系統(tǒng)性能的參照。圖3-9誤碼率計(jì)算模塊顯示模塊（圖3-10示），用于顯示系統(tǒng)仿真中需要的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的設(shè)置進(jìn)行不同的顯示。接入誤碼率計(jì)算模塊，通過設(shè)置將仿真中的信號(hào)比特?cái)?shù)、出錯(cuò)比特?cái)?shù)和誤碼率的數(shù)值顯示出來(lái)。圖3-10顯示模塊3.1.2直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真步驟在上述已經(jīng)設(shè)置完成的系統(tǒng)仿真下進(jìn)行每個(gè)模塊的參數(shù)設(shè)置。主要模塊參數(shù)設(shè)置如下：1．發(fā)送端：在信源模塊中，將進(jìn)制數(shù)數(shù)值設(shè)為2，采樣時(shí)間設(shè)為0.01秒，初始種子數(shù)值在此仿真系統(tǒng)中無(wú)影響，可隨意設(shè)置，此設(shè)為12345。即產(chǎn)生頻率為100Hz二進(jìn)制數(shù)比特流信號(hào)。同樣在BPSK模塊中，將進(jìn)制數(shù)數(shù)值設(shè)為2，表示使用的是BPSK中的2PSK調(diào)制方法。輸入方式設(shè)置為比特方式。選擇二進(jìn)制的星座圖順序，初始相位設(shè)置為0。PN序列生成模塊，多項(xiàng)式設(shè)置為1000011，初始狀態(tài)也可隨意設(shè)置，這里設(shè)置為000011，因此產(chǎn)生的PN序列長(zhǎng)度為2的初始狀態(tài)項(xiàng)位數(shù)減一次放減1，即25減1共31，采樣時(shí)間則相應(yīng)的為0.01/31。因此，每產(chǎn)生一個(gè)發(fā)送符號(hào)，就會(huì)相應(yīng)有31個(gè)擴(kuò)頻碼片與之結(jié)合。擴(kuò)頻調(diào)制模塊中選擇逐個(gè)參數(shù)依次相乘的計(jì)算方法，對(duì)BPSK調(diào)制后的信號(hào)和擴(kuò)頻碼進(jìn)行相乘計(jì)算。注意，擴(kuò)頻時(shí)使用的擴(kuò)頻序列與解擴(kuò)時(shí)使用的應(yīng)為同一擴(kuò)頻序列。2．傳輸信道：高斯白噪聲信道的初始種子同樣對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)影響，可隨機(jī)設(shè)置，在此設(shè)置為12345。信噪比又稱為訊噪比，一般用SNR或S/N表示，單位大多用分貝，即dB。通常是指系統(tǒng)中信號(hào)和噪聲之間的數(shù)值比例。一般來(lái)說，信噪比數(shù)值越大，也就是信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多比噪聲，系統(tǒng)的性能也隨之提高。當(dāng)信噪比的數(shù)值越小時(shí)，也就是信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于噪聲，系統(tǒng)的性能往往比較低甚至是無(wú)法獲得正常的狀態(tài)。國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)信噪比的最低要求是前置放大器大于等于63dB，后級(jí)放大器大于等于86dB，合并式放大器大于等于63dB。合并式放大器信噪比的最佳值應(yīng)大于90dB，CD機(jī)的信噪比可達(dá)90dB以上，高檔的更可達(dá)110dB以上。而在通信領(lǐng)域中來(lái)，一般對(duì)于通信系統(tǒng)的信噪比的要求是不低于26dB。人們常常通過技術(shù)手段來(lái)改善傳輸環(huán)境和設(shè)備的硬件能力來(lái)提高信噪比以追求更好的通信效果。這里將信噪比設(shè)置為5dB作為一個(gè)干擾條件，之后可以根據(jù)具體的需要對(duì)于信噪比進(jìn)行增加或減小來(lái)查看系統(tǒng)的性能變化和抗干擾能力。3.接受端:在解擴(kuò)模塊里的設(shè)置與擴(kuò)頻模塊相同，都是將兩路輸入相乘，即接收到的信號(hào)與擴(kuò)頻序列相乘，得到解擴(kuò)信號(hào)送入BPSK解調(diào)模塊。在BPSK解調(diào)模塊中，進(jìn)制數(shù)設(shè)置為2，選擇比特輸出方式和二進(jìn)制的星座圖排列方式。判決方法同樣采取硬判決。收到的解擴(kuò)信號(hào)轉(zhuǎn)化為初始信號(hào)。此外，在發(fā)送端增加了一個(gè)誤碼率計(jì)算模塊，將模塊中的延時(shí)等均設(shè)為0。通過將接受到的經(jīng)過BPSK調(diào)制、擴(kuò)頻調(diào)制、信道傳輸、解調(diào)、BPSK解擴(kuò)的信號(hào)與發(fā)送端發(fā)出的初始信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，得出丟失的比特?cái)?shù)和誤碼率的數(shù)值。通過這個(gè)數(shù)值對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行一個(gè)分析判斷。圖3-11分別為擴(kuò)頻序列、初始發(fā)送信號(hào)和最終接受信號(hào)的波形圖。通過仔細(xì)觀察和比較初始發(fā)送信號(hào)和最終接受信號(hào)的波形圖的輪廓及特征，發(fā)現(xiàn)初始發(fā)送信號(hào)和最終接收信號(hào)完全一致，驗(yàn)證了直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真的有效性和準(zhǔn)確性。圖3-11擴(kuò)頻序列、發(fā)送信號(hào)及接收信號(hào)波形圖比較圖3-12是當(dāng)信噪比為5dB時(shí)錯(cuò)誤碼的個(gè)數(shù)和誤碼率的數(shù)值。第一行是誤碼率，第二行是錯(cuò)誤比特?cái)?shù)，第三行是信號(hào)總比特?cái)?shù)。圖3-12誤碼率模塊顯示通過上圖可以看出，系統(tǒng)在運(yùn)行的50秒內(nèi)一共發(fā)出5001個(gè)比特的數(shù)據(jù)，其中31個(gè)發(fā)生了誤差。誤碼率為百分之0.6199。即當(dāng)前擴(kuò)頻系統(tǒng)在信噪比為5dB的情況下，誤碼率為百分之0.6199。3.2性能分析直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)其主要原理是通過具有高碼率的擴(kuò)頻碼采用各種調(diào)制方式使其在信道傳輸時(shí)滿足與其要求。本次系統(tǒng)仿真的主要誤差來(lái)自于通信信道傳輸時(shí)的高斯白噪聲。如圖3-13和3-14所示，分別是通信信道兩端信號(hào)的星座圖和通信信道兩端信號(hào)波形圖。對(duì)比通信信道兩端的星座圖可以發(fā)現(xiàn)，在信道左側(cè)由于沒有高斯白噪聲的影響，經(jīng)BPSK調(diào)制后的信號(hào)星座圖圖像在Y軸兩側(cè)均為沒有擴(kuò)散的圓點(diǎn)。而經(jīng)過信道傳輸后，在高斯白噪聲的影響下，星座圖上明顯可以看出發(fā)生了擴(kuò)散。對(duì)于通信信道兩端的信號(hào)波形圖同樣也能看出，在高斯白噪聲的影響下，經(jīng)過信道傳輸后的信號(hào)波形發(fā)生明顯地抖動(dòng)。圖3-13通信信道兩端信號(hào)星座圖圖3-14通信信道兩端信號(hào)波形圖圖3-15所示為初始信號(hào)經(jīng)過BPSK調(diào)制后的功率頻譜密度和經(jīng)擴(kuò)頻調(diào)制后的功率譜密度比較圖。圖3-16所示為經(jīng)擴(kuò)頻調(diào)制后的信號(hào)功率譜密度和解擴(kuò)后的功率譜密度比較。通過兩圖之間的對(duì)比可以看出，基帶信號(hào)經(jīng)過擴(kuò)頻調(diào)制后，信號(hào)的頻譜發(fā)生明顯的拓展，信號(hào)淹沒在噪聲之中。當(dāng)信號(hào)經(jīng)過解擴(kuò)后，又從噪聲中恢復(fù)出來(lái)。較低的功率譜密度可以有效的防止竊聽，同時(shí)對(duì)于同樣級(jí)別的干擾，也需要進(jìn)行成數(shù)十倍或百倍的擴(kuò)大才能對(duì)擴(kuò)頻系統(tǒng)造成和原來(lái)同樣的干擾。保證通信系統(tǒng)的安全性和可靠性。同時(shí)也提高了頻譜帶寬的利用率。證明了直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有一定的安全性和抗干擾能力。圖3-15BPSK調(diào)制和擴(kuò)頻后功率譜密度比較圖3-16BPSK調(diào)制和解擴(kuò)后功率譜密度比較當(dāng)前，誤碼率一直是通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的詞語(yǔ)，它可以用來(lái)初步評(píng)判一個(gè)系統(tǒng)是否正確，同時(shí)也可以判斷系統(tǒng)的效率高低，被常常用來(lái)作為通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)。因此，下述仿真采用誤碼率來(lái)作為判斷系統(tǒng)性能好壞的參照。通過改變通信仿真系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，主要是信噪比的取值來(lái)觀察直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的性能。分別將高斯白噪聲通信信道的信噪比設(shè)置為0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10觀察誤碼率的變化。通過多次的修改高斯白噪聲信道模塊中的信噪比進(jìn)行仿真，得到的誤碼率如表3-1所示，為了方便結(jié)果取四位有效數(shù)字。表3-1不同信噪比與相對(duì)應(yīng)誤碼率表信噪比/dB012345678910誤碼率/%7.6185.5793.6392.4391.3390.61990.23990.79980.399900通過上圖可以看出，在信噪比等于9dB和等于10dB的時(shí)候，擴(kuò)頻仿真系統(tǒng)的誤碼率為0。由此可以推斷該直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)仿真在信噪比大于等于9dB時(shí)信號(hào)傳輸完全正常。不受噪聲影響。為了更直觀地分析特性，下圖3-17是表3-1中不同信噪比和誤碼率數(shù)值的曲線圖。（信噪比為9dB和10dB的點(diǎn)因?yàn)榈扔?，所以在圖上不顯示。）圖3-17不同信噪比對(duì)應(yīng)誤碼率的曲線圖圖像隨著信噪比的增加呈現(xiàn)一條向下的曲線，由此可以得出以下結(jié)論：隨著信噪比的增大，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的誤碼率隨之降低。同時(shí)，由信噪比的定義（系統(tǒng)中信號(hào)與噪聲的比例）可以證實(shí)這一結(jié)論。隨著信噪比的增大，在通信信號(hào)不變的情況下信道中的噪聲越來(lái)越小。整個(gè)通信系統(tǒng)的干擾因素也就越少，通信系統(tǒng)的質(zhì)量和效率也就更高。當(dāng)通信信道中的噪聲小于一定的數(shù)值時(shí)（即信噪比大于某個(gè)值時(shí)），誤碼率減小到0。當(dāng)信噪比再增加時(shí)誤碼率的值不改變。通過進(jìn)一步的仿真，將高斯白噪聲信道的信噪比從8dB依次增加0.1dB，最后得出該直接序列通信系統(tǒng)在信噪比為8.6dB至8.7dB的區(qū)間內(nèi)，存在一個(gè)數(shù)值，使整個(gè)擴(kuò)頻仿真系統(tǒng)的誤碼率為0，并且信噪比繼續(xù)增大誤碼率均不發(fā)生變化。第4章總結(jié)與展望4.1總結(jié)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)1.直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)本身對(duì)與寬帶干擾和窄帶干擾有一定的抗干擾能力。信號(hào)在傳輸過程中進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制等過程展寬頻譜寬帶的同時(shí)也降低了通頻帶內(nèi)的干擾功率。提高了系統(tǒng)的信噪比，使系統(tǒng)具有一定的抗干擾能力。2.從理論上分析，足夠低的信號(hào)功率譜密度和足夠?qū)挼念l帶寬度是不容易被其他信號(hào)檢測(cè)出來(lái)的兩個(gè)條件[19]。直接擴(kuò)頻序列系統(tǒng)本身自帶的擴(kuò)頻特點(diǎn)使信號(hào)功率譜密度降低、頻帶寬度增加剛好滿足這兩個(gè)要求。同時(shí)，也可以人為的去進(jìn)行擴(kuò)頻碼的復(fù)雜程度設(shè)置。進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制后的信號(hào)即使被他人竊聽，沒有相應(yīng)的PN序列也無(wú)法得到原來(lái)的信息。因此，直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)具有較強(qiáng)的安全性。在早期的軍事上幾乎全部采用擴(kuò)頻通信技術(shù)來(lái)進(jìn)行信息的傳輸，直到目前擴(kuò)頻通信技術(shù)也依然為軍事上很多信息傳輸問題服務(wù)。3.直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)可以很好的應(yīng)用與碼分多址技術(shù)，隨著社會(huì)的日益發(fā)展。通信技術(shù)也被更多的企業(yè)和個(gè)人所了解，對(duì)于通信頻段的需求也隨之增加。而現(xiàn)實(shí)中往往沒有足夠多的頻段來(lái)滿足所有人的需求，因此合理的采用擴(kuò)頻技術(shù)可以很好的解決這一問題。只要采取不同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行調(diào)制，信號(hào)就可以同時(shí)在頻段上進(jìn)行傳輸。大大提高了頻段的使用率，同時(shí)信號(hào)相互之間的也比較小，保證了信息的可靠性。4.2擴(kuò)頻通信如今的應(yīng)用和展望目前，擴(kuò)頻通信技術(shù)仍作為通信領(lǐng)域上的一塊重要基石，許多新型的通信技術(shù)都是根據(jù)擴(kuò)頻通信技術(shù)作為基礎(chǔ)進(jìn)行創(chuàng)新升級(jí)。第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5thgenerationmobilenetworks）簡(jiǎn)稱5G技術(shù)被人們所熱議。作為最新一代的蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，其性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。而為了支持海量終端的并發(fā)接入、提高頻譜的利用效率，同時(shí)最大程度地減少系統(tǒng)的信令等開銷，5G網(wǎng)絡(luò)引入了多址接入技術(shù)，類似于此前的CDMA（碼分多址）技術(shù)，在相同的時(shí)域、頻域并行發(fā)送多個(gè)用戶經(jīng)調(diào)制后的數(shù)據(jù)，接收側(cè)對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)。目前的多址接入技術(shù)主要包括：PNMA（功率域非正交多址接入）、華為的SCMA（稀疏碼本多址接入技術(shù)）、高通的RSMA（資源擴(kuò)展多址接入）、中興的MUSA（多用戶共享接入技術(shù)）等[20]。5G作為一項(xiàng)新的移動(dòng)通信技術(shù)，其不斷升級(jí)換代的本質(zhì)就是利用擴(kuò)頻技術(shù)和頻率復(fù)用技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)降價(jià)和提速。2008年5月12日四川省發(fā)生了一次重大事件，汶川地震。當(dāng)時(shí)的通信技術(shù)還不算發(fā)達(dá)，市面上正流行著第二代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)（即2G）。面對(duì)第一時(shí)間大量的通信需求，當(dāng)時(shí)的技術(shù)無(wú)法滿足。許多人第一時(shí)間無(wú)法進(jìn)行通信。2020年1月新型冠狀病毒事件發(fā)生，湖北移動(dòng)聯(lián)通與華為和設(shè)計(jì)院僅花三天時(shí)間就為火神山醫(yī)院建立好5G網(wǎng)絡(luò)。既能夠高速數(shù)據(jù)上網(wǎng)，也能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診等，為疫情的防控提供了極大的便利。醫(yī)生們能夠通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程坐診，這就是通信技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的好處。未來(lái)也許醫(yī)生通過通信手段遠(yuǎn)程就能進(jìn)行手術(shù)，當(dāng)然這依賴于優(yōu)秀的通信條件。11月3日，科技部會(huì)同國(guó)家發(fā)展改革委、教育部、工業(yè)和信息化部、中科院、自然科學(xué)基金委在北京組織召開6G技術(shù)研發(fā)工作啟動(dòng)會(huì)。會(huì)議宣布成立國(guó)家6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組和總體專家組，其中，推進(jìn)工作組由相關(guān)政府部門組成，職責(zé)是推動(dòng)6G技術(shù)研發(fā)工作實(shí)施。而擴(kuò)頻通信作為傳輸?shù)幕瑯颖夭豢缮?。?章結(jié)束語(yǔ)MATLAB作為一款優(yōu)秀的開發(fā)軟件，為許多工程的仿真設(shè)計(jì)節(jié)省時(shí)間、提高效率。因此，使用MATLAB軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真是有意義的。本文使用Simulink工具箱進(jìn)行直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真

，通過擴(kuò)頻序列，發(fā)送信號(hào)和接受信號(hào)的比較驗(yàn)證了仿真的有效性和準(zhǔn)確性。通過高斯白噪聲信道兩端信號(hào)的星座圖和波形圖比較，驗(yàn)證噪聲對(duì)信號(hào)的傳輸產(chǎn)生了影響。通過功率譜的比較驗(yàn)證了系統(tǒng)具有一定的安全性和抗干擾能力。同時(shí)采用不同的信噪比設(shè)置進(jìn)行性能分析，通過得到的信噪比得出該系統(tǒng)信噪比越高，誤碼率越低，系統(tǒng)傳輸性能越好，信噪比達(dá)到某一值后，信噪比繼續(xù)增加對(duì)系統(tǒng)無(wú)影響。參考文獻(xiàn)[1]張威,邱秀榮.論擴(kuò)頻通信與擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)[J].湖北農(nóng)機(jī)化,2019（06）：25.[2]樊昌信,曹麗娜.通信原理（第7版）[M].國(guó)防工業(yè)出版社,2013.[3]王騰飛,王亞楠.無(wú)線通信中的抗干擾技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2019年,18期.[4]李東健,郭梯云,鄔國(guó)揚(yáng).移動(dòng)通信[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2006.[5]MIKhalil.ANewSchemeforSpreading&De-spreadingintheDirect