課程設(shè)計(jì)先擴(kuò)頻后調(diào)制的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)matlab設(shè)計(jì)與分析

1、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱： 通信系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 題 目： 先擴(kuò)頻后調(diào)制的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)Matlab設(shè)計(jì)與分析 學(xué) 院： 信息工程 系： 電子信息工程 專業(yè)班級： 通信工程102班 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 起訖日期： 指導(dǎo)教師： 張文全 職稱： 實(shí)驗(yàn)師 學(xué)院審核簽名： 萬國金 審核日期： 說 明1. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，并經(jīng)專業(yè)學(xué)科組審定，下到達(dá)學(xué)生。2. 學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師下達(dá)的任務(wù)書獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)。3. 本任務(wù)書在課程設(shè)計(jì)完成后，與論文一起交指導(dǎo)教師，作為論文評閱和課程設(shè)計(jì)辯論的主要檔案資料。一、課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和根本要求1、主要內(nèi)容：研究16PSK調(diào)制與解調(diào)的理論與實(shí)現(xiàn)方法。通過對1

2、6PSK調(diào)制與解調(diào)實(shí)現(xiàn)方法的研究，運(yùn)用MATLAB中的simulink工具分別實(shí)現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)的仿真，并觀察記錄各局部波形。通過參數(shù)設(shè)置運(yùn)行模型實(shí)現(xiàn)對16PSK誤碼率，軌跡圖，功率譜圖，眼圖和星座圖等性能的分析。 2 、根本要求：完成16PSK調(diào)制與解調(diào)的MATLAB仿真，得到調(diào)制解調(diào)波形，并對其分析說明。二、課程設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容及張數(shù)由于本設(shè)計(jì)沒有特殊要求的圖紙，為形象介紹仿真的運(yùn)用在文中插入多圖。三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的軟硬件的名稱、內(nèi)容及主要技術(shù)指標(biāo)本設(shè)計(jì)沒有硬件要求。四、主要參考資料1 姚俊. simulink建模與仿真M. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社, 2002.2 樊昌信. 通信原理M.

3、 北京: 國防工業(yè)出版社, 2003.3 徐明遠(yuǎn)，邵玉斌. MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用M. 西安電子科技大學(xué)出版社, 2005.4 郝建華，江修富，許斌. GMSK調(diào)制解調(diào)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法J. 裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2002, 13(6): 91-93.5 鄧華. MATLAB通信仿真及應(yīng)用實(shí)例詳解M. 北京: 人民郵電出版社2003.一、 課題概述：所謂擴(kuò)展頻譜技術(shù)簡稱擴(kuò)頻技術(shù)一般是指用比信號帶寬寬得多的頻帶寬度來傳輸信息的技術(shù)。為了擴(kuò)展發(fā)射信號的頻譜，可能使用不同技術(shù)對所傳的信息進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生了不同的擴(kuò)頻調(diào)制類型。常見的擴(kuò)頻類型有：直接序列擴(kuò)頻DS)、跳頻FH跳時(shí)TH和線

4、性調(diào)頻脈沖Chirp等，另外，這些技術(shù)也常常組合起來使用，形成組合或混合類型的擴(kuò)頻技術(shù)。擴(kuò)頻通信是通信的一個(gè)重要分支和信道通信系統(tǒng)的開展方向。擴(kuò)頻技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、易于實(shí)現(xiàn)多址通信等優(yōu)點(diǎn)，因此該技術(shù)越來越受到人們的重視。近年來，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)、微處理器技術(shù)的飛速開展，以及一些新型元器件的應(yīng)用，擴(kuò)頻通信在技術(shù)上已經(jīng)邁上了一個(gè)新的臺階，不僅在軍事通信中占有重要的地位，而且正迅速地滲透到個(gè)人通信和計(jì)算機(jī)通信等民用領(lǐng)域，成為新世紀(jì)最有潛力的通信技術(shù)之一。2、 課題設(shè)計(jì)原理：（1） 擴(kuò)頻技術(shù)的理論根底：為了將要發(fā)射的信號擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上，擴(kuò)頻系統(tǒng)需要在頻帶和技術(shù)復(fù)雜性方面付

5、出昂貴的代價(jià)，這樣做有什么好處呢？著名的香農(nóng)定理中可以找到我們需要的答案。香農(nóng)定理指出：在高斯白噪聲干擾條件下，通信系統(tǒng)的極限傳輸速率信道容量為： 上式說明：1增加系統(tǒng)的信息傳輸速率，即增加信道容量，可以通過增加傳輸信號的帶寬W或增加信噪比S/N來實(shí)現(xiàn)。2信道容量C為常數(shù)時(shí)，帶寬W與信噪比之間可以互換，即可以通過增加帶寬來降低系統(tǒng)對信噪比S/N的要求，也可以通過增加信號功率來降低信號的帶寬。 2直接序列擴(kuò)頻原理圖： 圖11 直接序列擴(kuò)頻原理圖 3原理圖說明： 在圖11的發(fā)射機(jī)端，要傳送的信息先轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)或符號，與偽隨機(jī)碼PN碼進(jìn)行模2和運(yùn)算后形成符合碼，再用該復(fù)合碼去直接調(diào)制載波。通常為

6、提高發(fā)射機(jī)的工作效率和發(fā)射功率，擴(kuò)頻系統(tǒng)中一般采用平衡調(diào)制器。抑制載波的平衡調(diào)制對提高擴(kuò)頻信號的抗偵破能力也十分有利。在接收機(jī)端，用與發(fā)射機(jī)端完全同步的PN碼對接收信號進(jìn)行解擴(kuò)后經(jīng)解調(diào)器復(fù)原輸出原始數(shù)聚。4PN偽隨機(jī)的特點(diǎn)3、 設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1） 設(shè)計(jì)思路：將需要傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù)Random-Integer Generator(隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器)產(chǎn)生的二進(jìn)制隨機(jī)信號，采樣周期為1，和PN偽隨機(jī)碼通過單極性二進(jìn)制碼元用異或進(jìn)行擴(kuò)頻。但是0的結(jié)果有時(shí)處理起來有一定的困難；當(dāng)信號疊加了噪聲信號后已經(jīng)不是二進(jìn)制碼時(shí)，所以在此根底上加上一個(gè)相乘器與一想乘，使得他的參數(shù)能和后面的調(diào)制解調(diào)器相匹

7、配。然后讓擴(kuò)頻的信號通過信號饋入載頻為3000HZ的M-PSK Modulator Passband通帶 M-PSK調(diào)制，調(diào)制后的信號進(jìn)入AWGN加性高斯白噪聲SNR為10dB的傳輸環(huán)境以后進(jìn)入接收局部。信號首先進(jìn)入M-PSK Demodulator Passband (通帶M-PSK解調(diào)器)進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)后的信號通過解擴(kuò)直接輸入誤碼表。22PSK先擴(kuò)頻后調(diào)制的simulation框圖： 圖12 2PSK先擴(kuò)頻后調(diào)制的simulation框圖22PSK基帶調(diào)制器simulation框圖： 圖13 2PSK基帶調(diào)制器simulation框圖4、 運(yùn)行結(jié)果：12PSK基帶頻譜圖： 圖14 2PSK

8、基帶功率譜圖圖形說明：垂直通道顯示功率，水平通道顯示輸入信號的頻率，功率譜圖說明了輸入信號功率隨著頻率的變化曲線。此圖是2PSK和PN偽隨機(jī)碼通過擴(kuò)頻后的功率譜圖。由圖可知當(dāng)頻率為0時(shí)，此時(shí)的功率是最大的，頻帶為20HZ。功率密度集中在-10HZ到10HZ。原始信號的頻率為1HZ，通過異或擴(kuò)頻后，信號的頻率變?yōu)?0HZ，隨著兩邊的頻譜的擴(kuò)展頻率密度越來越小。(2)2PSK頻帶調(diào)制頻譜圖： 圖15 2PSK頻帶調(diào)制頻譜圖圖形說明：垂直通道顯示功率，水平通道顯示輸入信號的頻率，功率譜圖說明了輸入信號功率隨著頻率的變化曲線。此圖是擴(kuò)頻信號通過調(diào)制器得到的頻譜圖，由圖可知在-3000HZ和3000HZ

9、兩個(gè)地方的功率密度是最大的，由圖162PSK調(diào)制器參數(shù)設(shè)置可知調(diào)制器的平移頻率為3000HZ，所以信號在-3000HZ和3000HZ兩處的功率密度是最大的。32PSK調(diào)制器參數(shù)設(shè)置： 圖16 2PSK調(diào)制器參數(shù)設(shè)置（4） 眼圖： 圖17 眼圖圖形說明：眼圖是數(shù)字基帶信號在信道中傳輸，參加了信道噪聲，在接收端，使用示波器采用位同步所產(chǎn)生的圖形。之所以有眼是因?yàn)椴捎玫氖俏煌?，碼字的不確定。眼皮厚度是參加噪聲幅度。再從接收原理講，收端要通過抽樣判決來重現(xiàn)基帶信號。當(dāng)噪聲過大時(shí)，抽樣判決就會產(chǎn)生錯(cuò)誤，產(chǎn)生誤碼。（5） 星座圖： 圖18 星座圖 圖形說明：此圖是2PSK的星座圖，星座圖可以在信號空間展

10、示信號所處的位置，為系統(tǒng)的傳輸特性分析提供了直觀的，具體的顯示結(jié)果。使系統(tǒng)的功率利用率，頻帶利用率得到充分的利用。由于是二進(jìn)制的調(diào)制所以只在-1和1處出現(xiàn)信號。（6） 軌跡圖： 圖19 軌跡圖圖形說明：離散時(shí)間軌跡圖就是將星座的每個(gè)點(diǎn)按時(shí)間順序連接起來，展示了信號在星座圖上的變化軌跡。從圖18 星座圖可以看出只有在-1和1上有信號，所以在軌跡圖中也只有-1到1上有軌跡。（7） 示波器：Scope: 圖110 擴(kuò)頻信號波形圖形說明：第一條為原始信號擴(kuò)頻得到的波形，第二條為擴(kuò)頻信號經(jīng)過相乘器乘1得到的波形。兩個(gè)波形是一樣的，經(jīng)過相乘器是為了改變數(shù)據(jù)類型，使之和后面的儀器相匹配。Scope6: 圖111 三個(gè)信號波形 圖形說明：第一條是原始信號，第二條是初始狀態(tài)為00100的111101PN序列，第三條是擴(kuò)頻信號。Scope5： 圖112 擴(kuò)頻和解調(diào)后的波形圖形說明：第一條是擴(kuò)頻信號的波形，第二條是擴(kuò)頻信號調(diào)制解調(diào)后的波形。Scope2: 圖113 原始信號波形圖形說明：第一條是原始信號的波形，第二條是原始信號經(jīng)過擴(kuò)