【《对扩频通信系统的仿真分析案例》2700字】

对扩频通信系统的仿真分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u30764对扩频通信系统的仿真分析案例 123191.1SIMULINK软件程序的模型建立 1270591.2模型中所需的部分模块 3199131.3基于SIMULINK的扩频通信仿真结果 440171.4M文件 9SIMULINK软件程序的模型建立（1）进入Simulink软件界面的方式有两种：a.如图4.1所示在MATLABR2019a软件界面中直接点击Simulink键即可开始建立新的系统相关模型。图4.1matlab界面b.如图4.2中鼠标在MATLABR2019a界面中所在位置点击新建，点击位于最后一位的SimulinkModel，然后就可以开始建立新的系统相关模型。图4.2新建方式（2）如图4.3所示，在点开Simulink以后出现一个新的界面，在新界面点击Createmodel就可以重新创建一个叫做untitled的界面。随后即可新建一个新的窗口以方便建立模型，在新窗口建立完成后可按照用户个人意愿和自身需求创建并添加自己所需要的模块从而建立模型。图4.3建立界面（3）如图4.4所示，在空白模块上点击view键选择LibraryBrowser即可查看模块库里的所有模块，用户即可在模块库里选择所需要的相关模块。图4.4模块库（4）模块与模块之间的连接用户依照自身需求开始选择模块进行建立，模块的连接要使鼠标的箭头从一个模块的输出口开始点击不松手，当鼠标的箭头变为“+”号的时候，沿着用户所需要的方向向另一个需要连接的器件的输入口开始移动，这时候屏幕上就会显示一条包含箭头并且表示位置的线段代表连接成功。如图4.5所示。图4.5模块连接示范（5）本文根据对扩频通信技术的了解和认识，通过使用Simulink软件建立出扩频通信系统的仿真模型，这种方式可以将扩频通信的工作路径以非静态的形式表现出来，通过对该系统的仿真可以对产生的频谱进行分析，也可以适当的对性能进行分析。同时能够根据用户本身的需求进行研究和设计来对建立的模型进行扩宽，使现代的通信技术通过模拟仿真的方式运行，也可以使扩频通信系统的研究和设计在使用过程中不断改善和提高，同时也为模型仿真的设计及研究提供了可发挥的空间。扩频通信的仿真模型如图4.6所示。图4.6基于Simulink的扩频通信仿真模型模型中所需的部分模块（1）图4.7是一个低通滤波器，作用是将乘法器输出的低频分量消除。如图4.8所示AWGN代表通信信道模型。此通道模型中唯一的信号损伤是带宽或白噪声的线性相加，具有稳定的频谱密度（表示为每Hz的带宽）和高斯分布幅度。图4.7低通滤波器图4.8AWGN信道（2）图4.9表示的是对输出的误码值进行计算，图4.10是用来确定信号的采样。图4.11的作用是用来输出正弦信号。图4.9误码率计算图4.10信号图4.11正弦信号（3）图4.12的作用是用来显示信号的波形，适当调整参数使波形呈现更完整。图4.13用来展示信号频谱，适当调整参数能够使频谱更清晰。图4.12波形显示图4.13显示信号频谱（4）如图4.14所示表示的是零阶保持，它是一个保持电路。只有一个参数可以设置采样时间。也就是说，以采样时间间隔收集数据。模型中存在的零阶保持中，编号为3的采样时间设置为1/（1×103）s，编号为7的采样时间设置为1/（2×104）s，其他设置为1/(5.1×106）s。图4.14零阶保持基于SIMULINK的扩频通信仿真结果没有经过调制的原始信号（信源）频谱如图4.15所示。图4.15信源频谱频谱在扩频条件下的仿真结果如图4.16所示。图4.16扩频频谱频谱在PN序列发生器的条件下产生的仿真结果如图4.17所示。图4.17PN序列如上三张图所示，在经PN序列发生器的作用下，扩频后，源信号的频率大约等于扩频码的速率。在PN序列的作用下信号所进行的扩频调制后的频谱得到了明显的扩展。从信道仿真图中可以观察到信号在经历信道过后，由于受到噪声影响，使原本光滑平整的信号变成了形状不规则的信号。如图4.18所示为频谱在信道的仿真图像。图4.18信道由扩频后的频谱和图4.19对比能够观察到经过BPSK调制后的信号频率几乎接近于510kb/s（载波频率），频谱由BPSK调制后形成的仿真结果如图4.19所示。图4.19BPSK调制后频谱由图4.20和图4.21可以发现在信号输出后进行解调解扩得出来的信号频谱图形变得杂乱无章，没有规则，说明信号在扩频通信系统中的保密性极强。在军事中也可通过该系统来防止窃听。频谱在解调后和解扩后形成的仿真结果如图4.20和图4.21所示。图4.20解调图4.21解扩后频谱经过信道后的信号生成的频谱与信号在PN序列的作用下进行扩频后生成的频谱几乎一致。输出信号在接收位置得到的仿真结果如图4.22所示。图4.22输出根据以上的仿真结果图可以看出，没有经过调制的原始信号（信源）频谱主要分布在-100hz到100hz的范围内，频谱信号通过和PN码进行乘运算并扩展频谱以后，对生成的频谱进行观察可以得出正向的频谱主要集中在0到20hz的这一范围内，之后信号会经过AWGN模块，随后就到达接收端口。在解扩的条件下生成解扩后的信号，最后在解调的条件下将信号还原成原始信号。对还原后的原始信号进行观察，与信源经PN序列作用处的信号基本一致。扩频通信系统误码率计算结果显示如图4.23所示。图4.23误码率计算结果M文件（1）Gold序列的扩频序列的长度是31，经过BPSK的调制以后，每信息比特进行310次抽样，31是每比特的码片数目，对每个码片进行10次抽样。首先把所有的图形窗口都关掉，然后把MATLAB工作空间的所有变量都清除并且把当前命令行也都删除，定义user_data=rand（1,2000），这表示会产生0-1的随机数，为用户1的数据。然后将二进制序列转换成双极性非归零形式。随后的代码如下图4.24，目的是将user_data转换为双极性码。然后将user转换为单极性码，用于最后计算误比特率。如图4.25所示为原始数据和原始数据幅频特性的代码，其目的是检查是否因采样率过低而看不出信号的频谱。生成的仿真效果图如图4.26所示。图4.24转换二极性非归零图4.25原始数据代码图4.26原始数据和原始数据幅频特性代码效果图（2）将用分贝表示的功率显性表示，将噪声的标准方差设置为固定值，使其达到设定信噪比所需的信号幅度，从而得到每码片的能量，将载波频率和chip周期均设为1，即可得到码片的周期。将正弦干扰幅度设为7，正弦信号干扰频率（以弧度表达）为7，可以进行数据的BPSK调制。对其先进行载波调制，代码如图4.27所示，对其还未进行扩频所设计的代码及仿真结果图如图4.28和图4.29所示。图4.27BPSK调制图4.28未扩频代码图4.29未扩频的信号频谱的代码效果图（3）对下列指令实现PN码中每码片的10次抽样（重复），也就相当于对数据进行重复100次，然后产生扩频码。接下来对扩频后的信号频谱，滤波后的扩频信号频谱进行编码，最后在AWGN信道通过后，在信号和正弦干扰叠加后对其进行解扩，需要的代码如图4.30所示，生成的仿真图如图4.31所示。图4.30扩频代码图4.31原始数据过采样后的幅频特性、扩频后的信号频谱、滤波后的扩频信号频谱的仿真效果图（4）将解扩后的信号频谱对其进行BPSK解调，可以看出信噪比越高，系统的误码率越小