课程设计先扩频后调制的扩频通信系统matlab设计与分析

1、 课程设计任务书课程名称： 通信系统课程设计 题 目： 先扩频后调制的扩频通信系统Matlab设计与分析 学 院： 信息工程 系： 电子信息工程 专业班级： 通信工程102班 学 号： 学生姓名： 起讫日期： 指导教师： 张文全 职称： 实验师 学院审核签名： 万国金 审核日期： 说 明1. 课程设计任务书由指导教师填写，并经专业学科组审定，下到达学生。2. 学生根据指导教师下达的任务书独立完成课程设计。3. 本任务书在课程设计完成后，与论文一起交指导教师，作为论文评阅和课程设计辩论的主要档案资料。一、课程设计的主要内容和根本要求1、主要内容：研究16PSK调制与解调的理论与实现方法。通过对1

2、6PSK调制与解调实现方法的研究，运用MATLAB中的simulink工具分别实现调制与解调的仿真，并观察记录各局部波形。通过参数设置运行模型实现对16PSK误码率，轨迹图，功率谱图，眼图和星座图等性能的分析。 2 、根本要求：完成16PSK调制与解调的MATLAB仿真，得到调制解调波形，并对其分析说明。二、课程设计图纸内容及张数由于本设计没有特殊要求的图纸，为形象介绍仿真的运用在文中插入多图。三、课程设计应完成的软硬件的名称、内容及主要技术指标本设计没有硬件要求。四、主要参考资料1 姚俊. simulink建模与仿真M. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2002.2 樊昌信. 通信原理M.

3、 北京: 国防工业出版社, 2003.3 徐明远，邵玉斌. MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用M. 西安电子科技大学出版社, 2005.4 郝建华，江修富，许斌. GMSK调制解调的数字实现方法J. 装备指挥技术学院学报, 2002, 13(6): 91-93.5 邓华. MATLAB通信仿真及应用实例详解M. 北京: 人民邮电出版社2003.一、 课题概述：所谓扩展频谱技术简称扩频技术一般是指用比信号带宽宽得多的频带宽度来传输信息的技术。为了扩展发射信号的频谱，可能使用不同技术对所传的信息进行处理，从而产生了不同的扩频调制类型。常见的扩频类型有：直接序列扩频DS)、跳频FH跳时TH和线

4、性调频脉冲Chirp等，另外，这些技术也常常组合起来使用，形成组合或混合类型的扩频技术。扩频通信是通信的一个重要分支和信道通信系统的开展方向。扩频技术具有抗干扰能力强、保密性好、易于实现多址通信等优点，因此该技术越来越受到人们的重视。近年来，随着超大规模集成电路技术、微处理器技术的飞速开展，以及一些新型元器件的应用，扩频通信在技术上已经迈上了一个新的台阶，不仅在军事通信中占有重要的地位，而且正迅速地渗透到个人通信和计算机通信等民用领域，成为新世纪最有潜力的通信技术之一。2、 课题设计原理：（1） 扩频技术的理论根底：为了将要发射的信号扩展到一个很宽的频带上，扩频系统需要在频带和技术复杂性方面付

5、出昂贵的代价，这样做有什么好处呢？著名的香农定理中可以找到我们需要的答案。香农定理指出：在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率信道容量为： 上式说明：1增加系统的信息传输速率，即增加信道容量，可以通过增加传输信号的带宽W或增加信噪比S/N来实现。2信道容量C为常数时，带宽W与信噪比之间可以互换，即可以通过增加带宽来降低系统对信噪比S/N的要求，也可以通过增加信号功率来降低信号的带宽。 2直接序列扩频原理图： 图11 直接序列扩频原理图 3原理图说明： 在图11的发射机端，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和运算后形成符合码，再用该复合码去直接调制载波。通常为

6、提高发射机的工作效率和发射功率，扩频系统中一般采用平衡调制器。抑制载波的平衡调制对提高扩频信号的抗侦破能力也十分有利。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复原输出原始数聚。4PN伪随机的特点3、 设计内容：（1） 设计思路：将需要传送的具有一定信号带宽的信息数据Random-Integer Generator(随机整数发生器)产生的二进制随机信号，采样周期为1，和PN伪随机码通过单极性二进制码元用异或进行扩频。但是0的结果有时处理起来有一定的困难；当信号叠加了噪声信号后已经不是二进制码时，所以在此根底上加上一个相乘器与一想乘，使得他的参数能和后面的调制解调器相匹

7、配。然后让扩频的信号通过信号馈入载频为3000HZ的M-PSK Modulator Passband通带 M-PSK调制，调制后的信号进入AWGN加性高斯白噪声SNR为10dB的传输环境以后进入接收局部。信号首先进入M-PSK Demodulator Passband (通带M-PSK解调器)进行解调，解调后的信号通过解扩直接输入误码表。22PSK先扩频后调制的simulation框图： 图12 2PSK先扩频后调制的simulation框图22PSK基带调制器simulation框图： 图13 2PSK基带调制器simulation框图4、 运行结果：12PSK基带频谱图： 图14 2PSK

8、基带功率谱图图形说明：垂直通道显示功率，水平通道显示输入信号的频率，功率谱图说明了输入信号功率随着频率的变化曲线。此图是2PSK和PN伪随机码通过扩频后的功率谱图。由图可知当频率为0时，此时的功率是最大的，频带为20HZ。功率密度集中在-10HZ到10HZ。原始信号的频率为1HZ，通过异或扩频后，信号的频率变为10HZ，随着两边的频谱的扩展频率密度越来越小。(2)2PSK频带调制频谱图： 图15 2PSK频带调制频谱图图形说明：垂直通道显示功率，水平通道显示输入信号的频率，功率谱图说明了输入信号功率随着频率的变化曲线。此图是扩频信号通过调制器得到的频谱图，由图可知在-3000HZ和3000HZ

9、两个地方的功率密度是最大的，由图162PSK调制器参数设置可知调制器的平移频率为3000HZ，所以信号在-3000HZ和3000HZ两处的功率密度是最大的。32PSK调制器参数设置： 图16 2PSK调制器参数设置（4） 眼图： 图17 眼图图形说明：眼图是数字基带信号在信道中传输，参加了信道噪声，在接收端，使用示波器采用位同步所产生的图形。之所以有眼是因为采用的是位同步，码字的不确定。眼皮厚度是参加噪声幅度。再从接收原理讲，收端要通过抽样判决来重现基带信号。当噪声过大时，抽样判决就会产生错误，产生误码。（5） 星座图： 图18 星座图 图形说明：此图是2PSK的星座图，星座图可以在信号空间展

10、示信号所处的位置，为系统的传输特性分析提供了直观的，具体的显示结果。使系统的功率利用率，频带利用率得到充分的利用。由于是二进制的调制所以只在-1和1处出现信号。（6） 轨迹图： 图19 轨迹图图形说明：离散时间轨迹图就是将星座的每个点按时间顺序连接起来，展示了信号在星座图上的变化轨迹。从图18 星座图可以看出只有在-1和1上有信号，所以在轨迹图中也只有-1到1上有轨迹。（7） 示波器：Scope: 图110 扩频信号波形图形说明：第一条为原始信号扩频得到的波形，第二条为扩频信号经过相乘器乘1得到的波形。两个波形是一样的，经过相乘器是为了改变数据类型，使之和后面的仪器相匹配。Scope6: 图111 三个信号波形 图形说明：第一条是原始信号，第二条是初始状态为00100的111101PN序列，第三条是扩频信号。Scope5： 图112 扩频和解调后的波形图形说明：第一条是扩频信号的波形，第二条是扩频信号调制解调后的波形。Scope2: 图113 原始信号波形图形说明：第一条是原始信号的波形，第二条是原始信号经过扩