中原工学院通信专业方向课程设计报告---参考模板hwzd

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1、摘要 MAATLAAB是一一种用于于科学计计算的高高性能语语言。它它可将计计算、可可视化和和程序设设计集成成在一个个非常容容易使用用的环境境中。MMATLLAB是是一个交交互系统统，它的的基本数数据元素素是数组组，尤其其适合解解决用矩矩阵和向向量组织织数据的的科学技技术计算算问题。此次课设就是利用MATLAB软件编写程序实现卷积编码和Viterbi译码的算法，并且实现扩频通信系统的扩频与解扩，从而得出信噪比与误码率之间的关系。关键词卷积扩频频信噪比比误码率率前 言扩频通信信是现代代通信系系统中新新的通信信方式，它它具有较较强的抗抗干扰、抗抗衰落和和抗多径径性能，频频谱利用用率高。扩扩频信号号是

2、不可可预测的的、伪随随机的宽宽带信号号，其带带宽远大大于要传传输的数数据(信息)带宽，同同时接收收机中必必须有与与宽带载载波同步步的副本本。在发发端输人人的信息息先调制制形成数数字信号号，然后后由扩频频码发生生器产生生的扩频频码序列列去调制制数字信信号以展展宽信号号的频谱谱，展宽宽后的信信号再调调制到射射频发送送出去。在在接收端端收到的的宽带射射频信号号，变频频至中频频，然后后由本地地产生的的与发端端相同的的扩频码码序列去去相关解解扩，再再经信息息解调，恢恢复成原原始信息息输出。通通信系统统都要进进行3次调制制和相应应的解调调。一次次调制为为信息调调制。与与一般通通信系统统比较，多多了扩频频调

3、制和和解扩部部分。扩扩频通信信具备如如下特征征：(11)数字字传输方方式；(2)传传输信号号的带宽宽远大于于被传信信息带宽宽；(33)带宽宽的展宽宽，是利利用与被被传信息息无关的的函数(扩频函函数)对被传传信息的的信元重重新进行行调制实实现的；(4)接收端端用相同同的扩频频函数进进行相关关解调(解扩)，求解解出被传传信息的的数据。用用扩频函函数(也称伪伪随机码码)调制和和对信号号相关处处理是扩扩频通信信有别于于其他通通信的两两大特点点。设计题目目：基于于卷积编编码的扩扩频通信信系统软软件平台台设计一 设计计目的锻炼学生生综合运运用所学学知识设设计实际际通信系系统的能能力，为为学生走走向工作作岗

4、位处处理本专专业方向向的各种种实际问问题打好好基础，做做到学以以致用。具具体到本本次设计计：1、学习习通信中中的纠错错编码技技术及其其主要应应用；2、掌握握扩频通通信原理理技术及及其特点点，了解解其在通通信系统统中特别别是第三三代移动动通信系系统所采采用的码码分多址址（CDDMA）技技术中的的应用；3、学会会用MAATLAAB软件件方法设设计一般般通信系系统；4、学习习CDMMA手机机的信息息处理过过程，掌掌握其基基带电路路主要组组成部分分和工作作原理及及功能；模拟CCDMAA手机的的信息处处理过程程。完成成基带电电路主要要组成部部分的软软件平台台设计并并评估系系统的可可靠性。二 设计计任务

5、1、建建立CDDMA手手机处理理信息的的卷积编编码扩频频通信系系统 2、软软件实现现卷积编编码和VViteerbii译码的的算法 3、软软件实现现扩频通通信系统统的扩频频与解扩扩 4、评评估卷积积编码扩扩频通信信系统的的可靠性性三 设计计内容模拟CDDMA手手机的信信息处理理过程，完完成基带带电路主主要组成成部分的的软件平平台设计计并评估估系统的的可靠性性。1、系统统设计的的总体框框图图1 卷积编编码扩频频通信系系统软件件仿真平平台总体体设计框框图2.、总总体设计计框图中中各模块块的实现现(1) 数据源源：随机机产生1，-1的二进进制数据据(2) 卷积编编码：将数据据源数据据经卷积积编码输输出

6、。选定卷卷积编码码器，如如码率、生生成矩阵阵、约束束长度等等。(3) m序序列发生生器：产产生扩频频中用到到的m序列(4) 扩频频与解扩扩：将编码输输出与扩扩频码相相乘，即即完成扩扩频；将将扩频后后的信号号（叠加加有噪声声）与扩扩频码相相乘，即即为解扩扩。(5) Viiterrbi译译码：为为卷积码码的译码码算法(6) 可靠靠度评估估：用误误码率（BER）指标，计算公式为：判决数据接收端发射端数据源 比较两两个数据据 3，设计计原理3.1 卷积积码概述述数字通信信系统进进行数据据传输时时，不可避避免地会会在接收收端产生生差错，为了降降低误码码率，通常采采用前向向纠错编编码(分分组码或或卷积码码

7、)的方方法来纠纠正在传传输过程程中产生生的误码码。卷积积编码是是现代通通信系统统中最为为常用的的信道编编码方式式，它可可以大大大提高在在加性高高斯白噪噪声情况况下的抗抗噪声能能力，被被广泛用用于卫星星通信和和空间无无线通信信上。3.1.1卷积积编码的的原理卷积码(又称连连环码)，是由伊伊莱亚斯斯(P.Eliis)提提出的一一种非分分组码。它它把k比比特信息息段编成成n比特特的码组组，该码组组不仅同同当前的的k比特特信息段段有关，而且还还同前面面的(NN-1)个信息段段有关联联(N为为大于11的整数数)。通常，把卷积积码记作作(n,k,NN)，其中kk为输入入码元数数，n为输输出码元元数，N为约

8、约束长度度，表示编编码器的的存储器器级数。卷卷积编码码属于信信道编码码，主要用用来纠正正码元的的随机差差错，它是以以牺牲效效率来换换取可靠靠性，利用增增加监督督位，进行检检错和纠纠错。卷积码编编码器是是一个由由k个输入端端、n个个输出端端，且具有有(N-1)或或m节移移位寄存存器构成成的有限限状态记记忆系统统，通常称称为时序序网络，其原理理如图22所示。图2卷卷积码编编码器原原理图 通常卷积积码的编编码器由由K级（每每级K比特）的的移位寄寄存器和和n个线性代代数函数数发生器器（这里里是模22加法器器）组成成。需要要编码的的二进制制数据串串行输入入移位寄寄存器，每每次移入入K比特数数据。每每个K

9、比特的的输入序序列对应应一个nn比特的的输出序序列。因因此卷积积码的编编码效率率定义为为。参数数K被称作作卷积码码的约束束长度，它它表示当当前的nn比特输输出序列列与多少少个K比特输输入序列列有关系系，同时时也是一一个决定定编码复复杂程度度的重要要参数。3.1.2、描描述卷积积码的方方法描述卷积积编码的的方法之之一是给给出其生生成矩阵阵。一般般说来卷卷积码的的生成矩矩阵是一一个半无无限矩阵阵，因为为输入序序列是半半无限长长度的。另一种描描述卷积积码的方方法是用用一组nn个矢量-称为卷卷积码的的生成多多项式来来表示。对对应于nn个代数函函数发生生器（这这里是模模2加法器器）与移移位寄存存器的连连

10、接方式式，我们们得到nn个生成多多项式，这这里是nn个长度为为的矢量量。某个个矢量的的第1个元素素为1，表示示寄存器器相应的的位置与与该矢量量对应的的模2加法器器相连；反之，如如果该元元素为00，则表表示寄存存器相应应的位置置与该矢矢量对应应的模22加法器器不连接接。3.1.3CDDMA手手机卷积积码编码码器CDDMA系系统是在在扩频通通信基础础上发展展起来的的一种新新的无线线通信系系统，其反向向信道(又称上上行信道道)是由由手机发发射，基站接接收。为为了提高高反向信信道信号号的抗干干扰能力力，采用码码率为11/3的的卷积编编码器，即输入入一个码码元,编编码器相相应输出出3个码码元。约约束长度

11、度为9，即前后后9个码码元有关关联。因因此,它它包含88级移位位寄存器器和3个个模2加加法器,电路组组成如图图3所示。 图3CCDMAA手机卷卷积编码码器由图3可可知，该编码器器是一个个(3,1,99)卷积积编码器器,即kk=1(1个输输入端)、n=3(33个输出出端)、NN=9(8级移移位寄存存器)。 若输入入信息序序列为:U=(u0uu1u22),则对应应输出为为3个码码字序列列：C0=(c(00)0cc(0)1c(0)22),CC1=(c(11)0cc(1)1c(11)2),C22=(cc(2)0c(22)1cc(2)2). 其其相应编编码方程程可写为为：C00=U*G(00),C11=

12、U*G(11),C22=U*G(22). 式中“*”表示示卷积运运算,GG(0),G(1)和和G(22)表示示编码器器的3个个冲激响响应。编编码输出出可由输输入信息息序列UU和编码码器的33个脉冲冲冲激响响应的卷卷积得到到,故称称卷积码码。由于于编码器器有8级级寄存器器,所以以冲激响响应至多多可持续续到9位位,图22所示卷卷积码编编码器的的3个冲冲激响应应可写成成：G(0)=(110111011111),G(11)=(110011000111),G(2)=(111100010001)11 若输输入信息息序列为为:U=(1000011)，则C0=(100001)*(110111011111)=(

13、110111110001111111), C1=(1000011)*(110011000111)=(11001011000000111), C22=(1100001)*(111100010001)=(11110110100110001).经过并串串转换,最后输输出的码码字为:C=(1111011110111100101111000011000010111011100011001111)。3.1.4.维特比比译码(1)VViteerbii译码原原理简述述卷积码是是19555年埃埃里亚斯斯(Elliass)最早早提出，1957年伍成克拉夫(Wozencraft)提出了一种有效译码方法，即序列译码。

14、1963年梅西(Massey)提出了一种性能稍差，但比较实用的门限译码方法，由于这一实用性进展使卷积码从理论走向实用化。而后1967年维特比(Viterbi)提出了最大似然译码法。它对存储器级数较小的卷积码的译码很容易实现，人们后来称它为维特比算法或维特比译码，并被广泛地应用于现代通信中。卷积码的的 Viiterrbi 译码是是根据接接收码字字序列寻寻找编码码时通过过网格图图最佳路路径的过过程，找找到最佳佳路径即即完成了了译码过过程，并并可以纠纠正接收收码字中中的错误误比特。所所谓“最最佳”，是是指最大大后验条条件概率率：P( CC/ RR) = maaxj P ( CCj/ R) ，一般来说

15、说，信道道模型并并不使用用后验条条件概率率，因此此利用BBeyees公式式，根据据信道特特性得出出结论mmaxjj PP ( Cj/ R) 与maxxj P ( R/ Cjj) 等价。考考虑到在在系统实实现中往往往采用用对数形形式的运运算，以以求降低低运算量量，并且且为求运运算值为为整数加加入了修修正因子子 a11、 a22。经过过一系列列转化之之后可以以得出得得出，寻寻找最佳佳路径，就就变成寻寻找最大大分支路路径量度度。(2)VViteerbii译码流流程根据接接收码符符号计算算出相应应的分支支量度值值；进入某某一状态态的分支支量度与与其前状状态路径径量度累累加求和和；比较到到达当前前状态的

16、的新的路路径量度度的大小小，选择择最大者者作为新新的状态态路径量量度存储储起来，并并保存与与此路径径对应的的码字；对所有有状态都都实施上上述加、比比、选运运算；在每一一译码时时刻，满满足延时时就从 2566 条留留存路径径中，选选择路径径量度最最大的一一条路径径作为译译码数输输出；进入下下一译码码时刻，重重复以上上步骤，直直至译码码结束。(3) 对译码码算法及及实现的的优化由于卷积积码译码码的复杂杂度随着着约束长长度的增增加以非非线性方方式迅速速增加，在在实际应应用中卷卷积码的的实际应应用性能能往往受受限于存存储器容容量和系系统运算算速度，尤尤其是对对约束长长度比较较大的卷卷积码。为为了在有有

17、限的硬硬件或软软件资源源条件下下保证系系统较高高的译码码性能，需需要对算算法进行行留存路路径更新新算法优优化。3.2 扩频频通信3.2.1 扩扩频通信信的理论论基础扩频通信信的基本本特点是是传输信信号所占占用的频频带宽度度(W)远大于于原始信信息本身身实际所所需的最最小(有效)带宽(DDF)，其其比值称称为处理理增益GGp，其其中Gpp = W/DDF。众所周知知，任何何信息的的有效传传输都需需要一定定的频率率宽度，为为了充分分利用有有限的频频率资源源，增加加通路数数目，人人们广泛泛选择不不同调制制方式，采采用宽频频信道(同轴电电缆、微微波和光光纤等)和压缩缩频带等等措施，同同时力求求使传输输

18、的媒介介中传输输的信号号占用尽尽量窄的的带宽。因因现今使使用的电电话、广广播系统统中，无无论是采采用调幅幅、调频频或脉冲冲编码调调制制式式，Gpp值一般般都在十十多倍范范围内，统统称为“窄带通通信”，而扩扩频通信信的Gpp值，高高达数百百、上千千，称为为 “宽宽带通信信”。而考虑虑到扩频频通信的的可行性性，是从从信息论论和抗干干扰理论论的基本本公式中中引伸而而来的。信息论中中关于信信息容量量的仙农农(Shhannnon)公式为为： CC WLLog22(1十十P/NN) . (1)式中：CC指信道道容量(用传输输速率度度量) ，W指信号号频带宽宽度，P指信号号功率，N指白噪噪声功率率。公式(1

19、1)说明明，在给给定的传传输速率率C不变的的条件下下，频带带宽度WW和信噪噪比PN是可以以互换的的。即可可通过增增加频带带宽度的的方法，在在较低的的信噪比比PN(SSN)情况况下，传传输信息息.扩展频频谱换取取信噪比比要求的的降低，正正是扩频频通信的的重要特特点，并并由此为为扩频通通信的应应用奠定定了基础础。扩频通信信可行性性的另一一理论基基础，为为柯捷尔尔尼可夫夫关于信信息传输输差错概概率的公公式。公公式说明明了对于于一定带带宽 DDF的信信息而言言，用GGp值较较大的宽宽带信号号来传输输，可以以提高通通信抗干干扰能力力，保证证强干扰扰条件下下，通信信的安全全可靠。总之，我我们用信信息带宽宽

20、的1000倍，甚甚至10000倍倍以上的的宽带信信号来传传输信息息，就是是为了提提高通信信的抗干干扰能力力，即在在强干扰扰条件下下保证可可靠安全全地通信信。这就就是扩展展频谱通通信的基基本思想想和理论论依据。扩频通信信主要特特点易于重重复使用用频率，提提高了无无线频谱谱利用率率无线频谱谱十分宝宝贵，虽虽然从长长波到微微波都得得到了开开发利用用，仍然然满足不不了社会会的需求求。在窄窄带通信信中，主主要依靠靠波道划划分来防防止信道道之间发发生干扰扰。为此此，世界界各国都都设立了了频率管管理机构构，用户户只能使使用申请请获准的的频率。扩频通信信发送功功率极低低(1 - 6550mWW)，采采用了相相

21、关接收收这一高高技术，且且可工作作在信道道噪声和和热噪声声背景中中，易于于在同一一地区重重复使用用同一频频率，也也可与现现今各种种窄道通通信共享享同一频频率资源源。所以以，在美美国及世世界绝大大多数国国家，扩扩频通信信不需申申请频率率，任何何个人与与单位可可以无执执照使用用。抗干扰扰性强，误误码率低低扩频通信信在空间间传输时时所占有有的带宽宽相对较较宽，而而收端又又采用相相关检测测的办法法来解扩扩，使有有用宽带带信息信信号恢复复成窄带带信号，而而把非所所需信号号扩展成成宽带信信号，然然后通过过窄带滤滤波技术术提取有有用的信信号。这这祥，对于于各种干干扰信号号，因其其在收端端的非相相关性，解解扩

22、后窄窄带信号号中只有有很微弱弱的成份份，信噪噪比很高高，因此此抗干扰扰性强。隐蔽性性好，对对各种窄窄带通信信系统的的干扰很很小由于扩频频信号在在相对较较宽的频频带上被被扩展了了，单位位频带内内的功率率很小，信信号湮没没在噪声声里，一一般不容容易被发发现，而而想进一一步检测测信号的的参数(如伪随随机编码码序列)就更加加困难，因因此说其其隐蔽性性好。再再者，由由于扩频频信号具具有很低低的功率率谱密度度，它对对目前使使用的各各种窄带带通信系系统的干干扰很小小。易于实实现码分分多址扩频通信信提高了了抗干扰扰性能，但但付出了了占用频频带宽的的代价。如果让许许多用户户共用这这一宽频频带，则则可大为为提高频

23、频带的利利用率。由由于在扩扩频通信信中存在在扩频码码序列的的扩频调调制，充充分利用用各种不不同码型型的扩频频码序列列之间优优良的自自相关特特性和互互相关特特性，在在接收端端利用相相关检测测技术进进行解扩扩，则在在分配给给不同用用户码型型的情况况下可以以区分不不同用户户的信号号，提取取出有用用信号。这这样一来来，在一一宽频带带上许多多对用户户可以同同时通话话而互不不干扰。直扩通信信占用宽宽带频谱谱资源通通信，改改善了抗抗干扰能能力，是是否浪费费了频段段？其实实正相反反，扩频频通信提提高了频频带的利利用率。正正是由于于直扩通通信要用用扩频编编码进行行扩频调调制发送送，而信信号接收收需要用用相同的的

24、扩频编编码作相相关解扩扩才能得得到，这这就给频频率复用用和多址址通信提提供了基基础。充充分利用用不同码码型的扩扩频编码码之间的的相关特特性，分分配给不不同用户户不同的的扩频编编码，就就可以区区别不同同的用户户的信号号，众多多用户，只只要配对对使用自自己的扩扩频编码码，就可可以互不不干扰地地同时使使用同一一频率通通信，从从而实现现了频率率复用，使使拥挤的的频谱得得到充分分利用。发发送者可可用不同同的扩频频编码，分分别向不不同的接接收者发发送数据据；同样样，接收收者用不不同的扩扩频编码码，就可可以收到到不同的的发送者者送来的的数据，实实现了多多址通信信。美国国国家航航天管理理局（NNASAA）的技

25、技术报告告指出：采用扩扩频通信信提高了了频谱利利用率。另另外，扩扩频码分分多址还还易于解解决随时时增加新新用户的的问题。 抗多径径干扰在无线通通信的各各个频段段，长期期以来，多多径干扰扰始终是是一个难难以解决决的问题题之一。在在以往的的窄带通通信中，采采用两种种方法来来提高抗抗多径干干扰的能能力：一是把最最强的有有用信号号分离出出来，排排除其他他路径的的干扰信信号，即即采用分分集接接收技术术；二是是设法把把不同路路径来的的不同延延迟、不不同相位位的倍号在接接收端从从时域上上对齐相相加，合合并成较较强的有有用信号号，即采采用梳状状滤波器器的方法法。这两种技技术在扩扩频通信信中都易易于实现现。利用

26、用扩频码码的自相相关特性性，在接接收端可可以用相相关技术术 从多多径信号号中提取取和分离离出最强强的有用用信号，或或把多个个路径来来的同一一码序列列的波形形相加合合成使之之得到加加强，这这相当于于梳状滤滤波器的的作用。另另外，采采用频率率跳变扩扩频调制制方式的的扩频系系统中，由由于用多多个频率率的信号号传送同同一个信信息，实实际上起起到了频频率分集集的作用用。能精确确地定时时和测距距适合数数字话音音和数据据传输，以以及开展展多种通通信业务务扩频通信信一般都都采用数数字通信信、码分分多址技技术，适适用于计计算机网网络，适适合于数数据和图图象传输输。安装简简便，易易于维护护3.2.2 扩频通通信的

27、实实现方法法一个典型型通信系系统框图图如图44所示：图4 典型型通信系系统框图图图5 扩频通通信系统统一般原原理框图图扩频通信信系统一一般原理理框图如如图5所所示，在在发端输输入的信信息先经经信息调调制形成成数字信信号，然然后由扩扩频码发发生器产产生的扩扩频码序序列去调调制数字字信号以以展宽信信号的频频谱。展展宽后的的信号再再调制到到射频发发送出去去。一、扩频频解扩工工作过程程在接收端端收到的的宽带射射频信号号，变频频至中频频，然后后由本地地产生的的与发端端相同的的扩频码码序列去去相关解解扩。再再经信息息解调、恢恢复成原原始信息息输出。由此可见见，般的扩扩频通信信系统都都要进行行三次调调制和相

28、相应的解解调。一一次调制制为信息息调制，二二次调制制为扩频频调制，三三次调制制为射频频调制，以以及相应应的信息息解调、解解扩和射射频解调调。与一般通通信系统统比较，扩扩频通信信就是多多了扩频频调制和和解扩部部分。二、扩频频通信的的几种工工作方式式按照扩展展频谱的的方式不不同，现现有的扩扩频通信信系统可可为直接序序列扩频频(Diirecct SSequuencce SSpreead Speectrrum) 所谓谓直接序序列(DDS-DDireect Scqquenncy)扩频，就就是直接接用具有有高码率率的扩频频码序列列在发端端去扩展展信号的的频谱。而而在收端端，用相相同的扩扩频码序序列去进进行

29、解扩扩，把展展宽的扩扩频信号号还原成成原始的的信息。跳变频频率(FFreqquenncy Hopppinng)工工作方式式，简称称跳频(FH)方式另外一种种扩展信信号频谱谱的方式式称为跳跳频(FFHFreequeencyy Hooppiing)。所谓谓跳频，比比较确切切的意思思是：用用一定码码序列进进行选择择的多频频率频移移键控。也也就是说说，用扩扩频码序序列去进进行频移移键控调调制，使使载波频频率不断断地跳变变，所以以称为跳跳频。跳变时时间(TTimee Hooppiing)工作方方式，简简称跳时时(THH)方式式与跳频相相似，跳跳时(TTHTimme HHopppingg)是使使发射信信号

30、在时时间轴上上跳变。首首先把时时间轴分分成许多多时片。在在一帧内内哪个时时片发射射信号由由扩频码码序列去去进行控控制。可可以把跳跳时理解解为：用用一定码码序列进进行选择择的多时时片的时时移键控控。由于采用用了窄得得很多的的时片去去发送信信号，相相对说来来，信号号的频谱谱也就展展宽了。在在发端，输输入的数数据先存存储起来来，由扩扩频码发发生器的的扩频码码序列去去控制通通断开开关，经经二相或或四相调调制后再再经射频频调制后后发射。在在收端，由由射频接接收机输输出的中中频信号号经本地地产生的的与发端端相同的的扩频码码序列控控制通断开关关，再经经二相或或四相解解调器，送送到数据据存储器器和再定定时后输

31、输出数据据。只要要收发两两端在时时间上严严格同步步进行，就就能正确确地恢复复原始数数据。宽带线线性调频频(Chhirpp Moodullatiion)工作方方式，简简称Chhirpp方式各种混混合方式式在上述几几种基本本的扩频频方式的的基础上上，可以以组合起起来，构构成各种种混合方方式。本次设计计采用直直接序列列扩频。所谓直接接序列(DS)扩频，就就是直接接用具有有高码率率的扩频频码序列列在发端端去扩展展信号的的频谱。而而在收端端，用相相同的扩扩频码序序列去进进行解扩扩，把展展宽的扩扩频信号号还原成成原始的的信息。信号在射射频信道道传输过过程中必必然受到到各种外外来信号号的干扰扰。因此此，在收

32、收端，进进入接收收机的除除有用信信号外还还存在干干扰信号号。假定定干扰为为功率较较强的窄窄带信号号，宽带带有用信信号与干干扰信号号同时经经变频至至中心频频率为中中频fII输出。不不言而喻喻，对这这一中频频宽带信信号必须须进行解解扩处理理才能进进行信息息解调。解扩实际上就是扩频的反变换，通常也是用与发端相同的调制器，并用与发端完全相同的伪随机码序列对收到的宽带信号再一次进行二相相移键控。再一次的的相移键键控正好好把扩频频信号恢恢复成相相移键控控前的原原始信号号。从频频谱上看看则表现现为宽带带信号被被解扩压压缩还原原成窄带带信号。这这一窄带带信号经经中频窄窄带滤波波器后至至信息解解调器再再恢复成成

33、原始信信息。但但是对于于进入接接收机的的变窄带带干扰信信号，在在收端调调制器中中同样也也受到伪伪随机码码的双相相相移键键控调制制，它反反而使窄窄带干扰扰变成宽宽度干扰扰信号。由由于干扰扰信号频频谱的扩扩展，经经过中频频窄带通通滤波作作用，只只允许通通带内的的干扰通通过，使使干扰功功率大为为减少。由由此可见见，接收收机输入入端的信信号与噪噪声经过过解扩处处理，使使信号功功率集中中起来通通过滤波波器，同同时使干干扰功率率扩散后后被滤波波器大量量滤除，结结果便大大大提高高了输出出端的信信号噪声声功率比比。扩频频解扩过过程可示示意如图图7所示示。图7扩频频解扩过过程示意意图这一过程程说明了了直扩系系统

34、的基基本原理理和它是是怎样通通过对信信号进行行扩频与与解扩处处理从而而获得提提高输出出信噪比比的好处处的。它它体现了了直扩系系统的抗抗干扰能能力。综上所述述，直扩扩系统的的特点是是：a频谱谱的扩展展是直接接由高码码率的扩扩频码序序列进行行调制而而得到的的。b.扩频频码序列列多采用用伪随机机码，也也称为伪伪噪声(PN)码序列列。c.扩频频调制方方式多采采用BPPSK或或QPSSK等幅幅调制。扩扩频和解解扩的调调制解调调器多采采用平衡衡调制器器，制作作简单又又能抑制制载被。d.模拟拟信息调调制多采采用频率率调制(FM)，而数数字信息息调制多多采用脉脉冲编码码调制(PCMM)或增增量调制制(DMM)

35、。e.接收收端多采采用产生生本地伪伪随机码码序列对对接收信信号进行行相关解解扩，或或采用匹匹配滤波波器来解解扩信号号。f.扩频频和解扩扩的伪随随机码序序列应有有严格的的同步，码码的搜捕捕和跟踪踪多采用用匹配滤滤波器或或利用伪伪随机码码的优良良的相关关特性在在延迟锁锁定环中中实现。g.一般般需要用用窄带通通滤波器器来排除除干扰，以以实现其其抗干扰扰能力的的提高。3.2.3.解扩扩(1)概概述正如在一一般的窄窄带通信信中，已已调信号号在接收收端都要要进行解解调来恢恢复所传传的信息息。在扩扩频通信信中接收收端则用用与发送送端相同同的扩频频码序列列与收到到的扩频频信号进进行相关关解调，恢恢复所传传的信

36、息息。换句句话说，这这种相关关解调起起到解扩扩的作用用。即把把扩展以以后的信信号又恢恢复成原原来所传传的信息息。这种种在发端端把窄带带信息扩扩展成宽宽带信号号，而在在收端又又将其解解扩成窄窄带信息息的处理理过程，会会带来一一系列好好处。弄弄清楚扩扩频和解解扩处理理过程的的机制，是是理解扩扩频通信信本质的的关键所所在。(2)原原理分析析在现实应应用中，一一般采用用相关检检测或匹匹配滤波波的方法法来解扩扩。所谓相关关检测，是是指当你你想检测测出所需需要的有有用信号号，有效效的方法法是在本本地产生生一个相相同的信信号，然然后用它它与接收收到的信信号对比比，求其其相似性性。换句句话说，就就是用本本地产

37、生生的相同同的信号号与接收收到的信信号进行行相关运运算，其其中相关关函数最最大的就就最可能能是所要要的有用用信号。基本的扩扩频过程程就是在在收端产产生与发发端完全全相同的的PN码，对对收到的的扩频信信号，在在平衡调调制器中中再一次次进行二二相相移移键控调调制。可可以看出出发端相相移键控控调制后后的信号号在收端端又被恢恢复成原原来的载载波信号号。当然然一个必必要的条条件是本本地的PPN码信信号的相相位必须须和收到到的相移移后的信信号在相相移点对对准，才才能正确确地将相相移后的的信号再再翻转过过来。由由此可见见，收发发两端信信号的同同步十分分重要。(3)解解扩过程程平衡调制制器把收收到的展展宽的信

38、信号解扩扩成信息息调制的的载波。最最后经带带通滤波波器输出出。以上上所述就就是所谓谓的相关关解扩过过程。通通常为了了处理方方便，大大多在中中频进行行。也就就是接收收到的扩扩频信号号，先在在变频器器中先变变换到中中频，再再进入到到平衡调调制器中中解扩。其其后接中中频带通通滤波器器输出。有有时为了了避免强强干扰信信号从平平衡调制制器的输输入端绕绕过它而而泄漏到到输出端端去，可可以来用用外差相相关解扩扩。本地产生生的PNN码先与与本地振振荡器产产生的与与接收信信号差一一个中频频信号的的本地振振荡信号号在下面面一个平平衡调制制器进行行调制，产产生本地地参考信信号。它它是一个个展宽了了的信号号。然后后，

39、此本本地参考考信号与与接收的的信号在在上面一一个平衡衡调制器器调制成成中频输输出信号号。这时时平衡调调制器实实际上起起的是混混频器的的作用。由由于它的的输入信信号与输输出信号号不同，也也就不会会发生强强干扰信信号直接接绕过去去的泄漏漏了。并并且后面面还有一一个中频频带通滤滤波器，可可以起到到滤除干干扰的作作用。(4)效效果分析析及实现现方法相关解扩扩过程对对扩频通通信至关关重要。正正是这一一解扩过过程大大大提高了了系统的的抗扰能能力。相关解扩扩在性能能上固然然很好，但但总是需需要在接接收端产产生本地地PN码。这这一点有有时带来来许多不不方便。例例如，解解决本地地信号与与接收信信号的同同步问题题

40、就很麻麻烦，还还不能做做到实时时把有用用信号检检测出来来。因为为匹配滤滤波和相相关检测测的作用用在本质质上是一一样的，我我们可以以用匹配配滤波器器来解扩扩直扩信信号。所谓匹配配滤波器器，就是是与信号号相匹配配的滤波波器，它它能在多多种信号号或干扰扰中把与与之匹配配的信号号检测出出来。对对于视频频矩形脉脉冲序列列来说，无无源匹配配滤波器器就是抽抽头延迟迟线上加加上加法法累加器器。有时时称为横横向滤波波器。4，心得得体会不知不觉觉已经到到了大四四期末，按按照教学学安排，我我们进行行了最后后一次课课程设计计，此次次课程设设计内容容是用MMATLLAB软软件编写写程序，并并实现卷卷积编码码和Viite

41、rrbi译译码的算算法，并并且实现现扩频通通信系统统的扩频频与解扩扩，从而而得出信信噪比与与误码率率之间的的关系。在在大一时候接接触过MMATLLAB，但但是当时时只是知知道该软软件是一一款相当当强大的的数学语语言，可可以实现现复杂的的数学运运算，经经过为期期三周的的课设让让我们对对MATTLABB有了进进一步的的了解和和认识。在第一周周，刘老老师先讲讲解了课课设的相相关背景景知识。在在接下来来的时间间里，我我们就开开始自己己操作软软件，编编写程序序。说实实话专业业基础知知识不是是很扎实实，而且且之前没没有接触触过MAATLAAB语言言，要用用一门新新语言编编写程序序并实现现仿真很很困难。于于

42、是在老老师的推推荐下去去图书馆馆借阅了了参考书书，请教教老师，编编写模块块.最终课课设有了了一些进进展。在编写过过程中，出出现了一一系列错错误，请请教同学学，咨询询徐老师师，一个个一个解解决，功功夫不负负有心人人，在程程序成功功运行出出结果看看到对比比曲线心心中十分分高兴。在运行程序-提示错误-解决错误总结原因的过程中，再次意识到做工程，各个方面都要考虑到，尤其是那种细节的错误，更要得到重视。最后几天我们更是弄懂了每一个程序，将每个程序进行仿真，分析误码率与信噪比之间的关系，同时将每个仿真结果进行对比，分析性能，得出结论，最后顺利的通过了验收，完成了大学的最后一此课程设计。5，参考考文献【1】

43、兴兴雯等.扩扩展频谱谱通信及及其多址址技术M.西安:西安电电子科技技大学出出版社,20004.【2】蓉蓉,李署署坚. 扩扩频通信信技术J. 无线线电工程程, 220011,(SS1) . 【3】淑淑君,柳柳铎. 浅谈扩扩频通信信技术及及其应用用J. 山山东电子子, 220044,(001) . 【4】孟孟令彪. 无线线扩频通通信技术术述略J. 商场场现代化化, 220044,(115) . 119988,(066) . 【6】徐徐明元，邵邵玉斌.mattlabb仿真在在通信与与电子工工程中的的应用M.西安电电子科技技大学出出版社，220011【7】郭郭海燕，毕毕红军.MATTLABB在伪随随机

44、码的的生成及及仿真中中的应用用J.计算算机仿真真，211(3),20004.36，附录录程序一：本程序序未加卷卷积码，未未加扩频频（文件件名DSS0）EN = innputt( 请输入入信噪比比（用分分贝表示示）: );L= iinpuut( 请输输入数据据帧长度(= 信信息比特特数 + 尾比比特数, 默认认值: 4000) : );ifissemppty(L) LL = 4000;endferrrlimm=innputt(请请输入程程序终止止的帧错错误数,默认值值: 115 : );ifissemppty(ferrrliim)ferrrlimm = 15;endc=-1 -1 -1 11 1

45、 1 11 -11 1 -1 1 11 -11 -11 1;N=leengtth(cc);g=11 0 1;11 1 1;k0=1;for j=11:leengtth(EEN);errss(j) = 0;nferrr(j) = 00;nfraame = 00;whillenfferrr(j)feerrllimnfraame = nnfraame + 11;tem=rannd(11,L);for i=11:Lif ttem(i)=00Db(ii)=11;elseeDb(ii)=00;endenderr=lenngthh(fiind(Db=d);if eerr0nferrr(j)=nfeerr(j

46、)+1;enderrss(j) = errrs(jj) + errr;if rrem(nfrramee,3)=00 | nfeerr(j)=feerrllim% Biit eerroor rrateeber(j) = eerrss(j)/nfframme/(L);% Frramee errrorr raatefer(j) = nnferrr(jj)/nnfraame;% Diispllay inttermmediiatee reesullts in proocesss fpriintff(* Ebb/N00 = % 55.2ffdb *nn, EN(j);fpriintff(Frramee s

47、iize = %d, ratte 11/%dd. n, L, 2);fpriintff(%dd frramees ttrannsmiitteed, %d fraamess inn errrorr.nn, nfrramee, nfferrr(j);fpriintff(%88.4ee , beer(jj); fpriintff(nn); fpriintff(%88.4ee , feer(jj);fpriintff(nn);fpriintff(*nn);end% Saave inttermmediiatee reesullts end%whhileeend%nENNsemiiloggy(EN,ber

48、r,.);end程序二：本程序序无卷积积，扩频频周期LL=155（文件件名为DDS1）EN = innputt( 请输入入信噪比比（用分分贝表示示）: );L=innputt(请请输入数数据帧长度(=信息比比特数+尾比特特数,默认值值: 4400):);ferrrlimm=innputt( 请输入入程序终终止的帧帧错误数数, 默默认值: 155 : );ifissemppty(ferrrliim)ferrrlimm = 15;endifissemppty(L) LL = 4000;endc=-1 -1 -1 11 1 1 11 -11 1 -1 1 11 -11 -11 1;N=leengtt

49、h(cc);g=11 0 1;11 1 1;k0=1;for j=11:leengtth(EEN);errss(j) = 0;nferrr(j) = 00;nfraame = 00;whillenfferrr(j)feerrllimnfraame = nnfraame + 11;tem=rannd(11,L);for i=11:Lif ttem(i)=00Db(ii)=11;elseeDb(ii)=00;endenderr=lenngthh(fiind(Db=d);if eerr0nferrr(j)=nfeerr(j)+1;enderrss(j) = errrs(jj) + errr;if r

50、rem(nfrramee,3)=00 | nfeerr(j)=feerrllim% Biit eerroor rrateeber(j) = eerrss(j)/nfframme/(L);% Frramee errrorr raatefer(j) = nnferrr(jj)/nnfraame;% Diispllay inttermmediiatee reesullts in proocesss fpriintff(*Eb/NN0=%5.22fdbb *n, EEN(jj);fpriintff(Frramee siize = %d, ratte 11/%dd. n, L, 2);fpriintff

51、(%dd frramees ttrannsmiitteed, %d fraamess inn errrorr.nn, nfrramee, nfferrr(j);fpriintff(%88.4ee , beer(jj); fpriintff(nn); fpriintff(%88.4ee , feer(jj);fpriintff(nn);fpriintff(*nn);end% SSavee innterrmeddiatte rresuultss end%whhileeend%nENNsemiiloggy(EN,berr,.);end程序三：本程序序无卷积积，扩频频周期LL=311（文件件名为DDS

52、2）EN = innputt( 请输入入信噪比比（用分分贝表示示）: );L=innputt(请请输入数数据帧长度(=信息比比特数+尾比特特数,默认值值: 4400):);ferrrlimm=innputt( 请输入入程序终终止的帧帧错误数数, 默认认值: 31: );ifissemppty(ferrrliim)ferrrlimm = 31;endifissemppty(L) LL = 4000;endc=-1 11 1 1 -1 -1 -1 -1 11 -11 -11 -11 -11 11 1 -1 -1 1 -1 -1 11 -11 1 1 11 1 -1 -1 -1 -1 -1 ;N=l

53、eengtth(cc);g=11 0 1;11 1 1;k0=1;for j=11:leengtth(EEN);errss(j) = 0;nferrr(j) = 00;nfraame = 00;whillenfferrr(j)feerrllimnfraame = nnfraame + 11;tem=rannd(11,L);for i=11:Lif ttem(i)=00Db(ii)=11;elseeDb(ii)=00;endenderr=lenngthh(fiind(Db=d);if eerr0nferrr(j)=nfeerr(j)+1;enderrss(j) = errrs(jj) + err

54、r;if rrem(nfrramee,3)=00 | nfeerr(j)=feerrllim% Biit eerroor rrateeber(j) = eerrss(j)/nfframme/(L);% Frramee errrorr raatefer(j) = nnferrr(jj)/nnfraame;% Diispllay inttermmediiatee reesullts in proocesss fpriintff(*Eb/NN0=%5.22fdbb *n, EEN(jj);fpriintff(Frramee siize = %d, ratte 11/%dd. n, L, 2);fpr

55、iintff(%dd frramees ttrannsmiitteed, %d fraamess inn errrorr.nn, nfrramee, nfferrr(j);fpriintff(%88.4ee , beer(jj); fpriintff(nn); fpriintff(%88.4ee , feer(jj);fpriintff(nn);fpriintff(*nn);end% SSavee innterrmeddiatte rresuultss end%whhileeend%nENNsemiiloggy(EN,berr,.);end程序四 ：本程程序包含含卷积，扩扩频周期期L=115E

56、N = innputt( 请输入入信噪比比（用分分贝表示示）: );L= iinpuut( 请输输入数据据帧长度(= 信信息比特特数 + 尾比比特数, 默认认值: 4000) : );ifissemppty(L) LL = 4000;endferrrlimm=innputt( 请输入入程序终终止的帧帧错误数数, 默默认值: 155 : );ifissemppty(ferrrliim)ferrrlimm = 15;endc=-1 -1 -1 11 1 1 11 -11 1 -1 1 11 -11 -11 1; % 产生生m序列列N=leengtth(cc);g=11 0 1;11 1 1;k0=

57、1; % 卷积积生成矩矩阵for j=11:leengtth(EEN); eerrss(j) = 0; % 赋初初值 nferrr(j) = 00;nfraame = 00;whillenfferrr(j)feerrllimnfraame = nnfraame + 11;tem=rannd(11,L); forr i=1:LL %判判决生成成单极性性序列dd(t)if ttem(i)=0.5d(i)=0;elseed(i)=1;endend bb1=ccnv_enccd(gg,k00,d); %卷卷积生成成矩阵bb1 LL1=llenggth(b1); nn=(11/100(EEN(jj)/110)*raandnn(1,L1*N); %生生成噪声声 bb=2*b1-1; %通通过公式式计算生生成双极极性的序序列b(t) forr i=1:LL1 %判判决 y(ii)=NN*b(i)+n(i-11)*NN+1:i*NN)*cc; %扩扩频输出出y(