实例介绍
【实例简介】
扩频通信即扩展频谱通信,它与光纤通信,卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术 通信传输方式.扩频通信技术自 50 年代中期美国军方开始研究,一直为军事通信所独占, 广泛应用于军事通信,电子对抗以及导航,测量等各个领域,直到 80 年代初才被应用于民 用通信领域. 为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源, 各国都纷纷 提出在数字峰窝移动通信, 卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术, 扩频技术现已 广泛应用于蜂窝电话,无绳电话,微波通信,无线数据通信,遥测,监控,报警等系统中. 本文根据扩频通信的原理, 利用 MATALB 对扩频通信中最常用的直扩通信系统进行了仿真.
好的自、互相关特性,且地址数远远大于m序列地址数,结构简单,易于实现,在工程上 得到较为广泛的应用。 WALSH函数是一种非正弦的完备正交函数系,只有理想的互相关特 性,两两之闻的互相关函数为0,亦即它们是正交的,因而在码分多址通信中, WALSH函 数可以作为地址码使用,在IS-95中,正向传输信道就使用了64阶 WALSH函数。OⅴSF 码是一种正交可变扩频因子码,保证在不同时隙上的不同扩频因子的扩频码正交,而在每个 时隙上可使用的码的数目不固定,与每个物理信道的数据速率和扩频因子有关,OⅤSF码在 TD-SCDMA系统中得到了广泛使用。2 23扩频通信技术的优点 扩频通信之所以得到重视和发展,并成为近代通信主要研究和发展的方向,是因为它具 有其亡通信系统不能与之相比的独特性能。 1)抗同频干扰性能好。接收机采用相关运算只接收PN码相同的扩频信号,对所有载波 频率相同的信号或干扰具有很强的抑制能力 2)良好的抗衰落性能。一般信道中的衰落是有频率选择性的,不会对宽频带的扩频信号 接收产生太大的影响。 3)抗多径干扰能力强。由于扩频系统中采用的FN码具有很好的自相关性,互相关性很 弱,不同的路径传输来的信号能容易地被分离开,并在时间和相位上重新对齐,形成几路信 号功率的叠加,从而改善了接收系统的性能,增加了系统的可靠性。的 3程序仿真及结果 信息码的频率设为50kHz,采样频率设为40MHz。假设信源信息码的总长度为20,则 每个信息码内含40MH/50kHz=800个采样点。通过sign函数,把20个(0,1)区间内的随 机数变成20个只用“1”与“-1”表示的信息码,而后再通过一个循环,对每一个信息码 采样800次,共生成16000个采样点,每个点之间的间隔为0.025μs。伪随机码频率设为 5MHz,信息码频率为50kHz,所以每个信息码为包含5MHz50kHz=100个伪码。通过调用 个产生m序列的于函数 mgen n,与一个长度为20×100的循环,就得到了伪随机序列 PN码。 sign(x):符号函数( Signum function)。 当×<0时,sign(x)=-1 当x=0时,sign(x)=0 当X>0时,sgn(x)=1 程序如下: > code length=20; 信息码元个数 >>N=l: code length > rand('seed,o) >>x=sign(rand(l, code length)-05) %信息码 >>fori=1:20 s(I+(i-1)*800)i*800)=x(i %每个信息码元内含fs/=800个采样点 >>%产生伪随机码 >> length=100*20;%伪码频率5MHz,每个信息码内含5MH/50kHz=100个伪码 >> x code=sign(mgen(19.8 length)0.5);%把0,1序列码变换为-1,1调制码 >>fori=1:200 w_code(1+(i-1)*8)*8)= x code(i);%每个伪码码元内含8个采样点 >>%扩频 >> k code=s.* w code;% k code为扩频码 少>%调制 >>fs=20c6: >>f0=30c6 >>fori=1:2000 Al=2 dt=fs/f0 n=O: dt/7: dt: 个载波周期内采样八个点 cIAI coS(2 pi f0 n/fs) signal(1+(1-)*8)1*8)= k code(1+(1-1)*8)i*8)cl >>%解调 >>AI=1 >>dtefs/f0 >>n=0:dU/7:dt; 一个载波周期内采样八个点 >>cl=AIcoS(2 pi n/fs) >>fori=1:2000 signal h(1+(-1)8)i*8)= signalo(1+(i-1)*8)1*8).cl end >%解扩 >>jk_code=signal_h, w_code %低通滤波 wn=5/100000%截止频率wn=fn/fs/2),这里的n为信息码(扩频码)的带宽5M >>b=firl(16, wn); >>H= fretz(b,1,16000) >>signal_d=filter(b, 1, jk_code mgen. tn function out=mgen(g, state, N) gen=dec2bin(g)-48: M=length(gen cur State=dec bin(state, M-1)-48 for k=l n out(k=cur State(M-1) a=rem(sum(gen2: end). cur State), 2) curTate=[a cur State(1: M-2)] end PN码波形如图3所示,扩频码如图4所示,输入与输出对比如图5所示 - 图3FN码 图4扩频码 信课信息码 解了升键被后的被形 图5输入与输出对比 从图形整体看,解扩出来的信息码与信源信息码基本相同 4结束语 扩频通信以其较强的抗干扰、抗衰落、抗多径性能而成为第三代通信的核心技术,本文 阐述了直接序列扩频通信的理论基础和实现方法,并利用 MATLAB建立了直扩通信系统的 仿真模型。随着社会通信事业的迅猛发展,扩扆频谱技术的应用大有潜力可以挖掘,尤其在 民用中的地位也将越来越显著。 参考文献 「1]邵保华.软件无线电在扩频通信发射中的应用研究D1.哈尔滨工程大学,2004年 2]张蕾,郑实勤.基于 MATLAB的直接序列扩频通信系统性能仿真分析研究[门].电气传动 自动化,2007年第3期 3]査光明,熊贤祚.扩频通信[M.西安电子科技大学出版社,1990年 作者简介:杨晶超(1985),男,汉族,河北唐山人,硕士研究生,研究方向:无线电与通信。 联系地址:山西省太原市中北大学1059信箱邮编:030051 E-mail:yic_085@163.c0m 【实例截图】
【核心代码】
扩频通信即扩展频谱通信,它与光纤通信,卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术 通信传输方式.扩频通信技术自 50 年代中期美国军方开始研究,一直为军事通信所独占, 广泛应用于军事通信,电子对抗以及导航,测量等各个领域,直到 80 年代初才被应用于民 用通信领域. 为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源, 各国都纷纷 提出在数字峰窝移动通信, 卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术, 扩频技术现已 广泛应用于蜂窝电话,无绳电话,微波通信,无线数据通信,遥测,监控,报警等系统中. 本文根据扩频通信的原理, 利用 MATALB 对扩频通信中最常用的直扩通信系统进行了仿真.
好的自、互相关特性,且地址数远远大于m序列地址数,结构简单,易于实现,在工程上 得到较为广泛的应用。 WALSH函数是一种非正弦的完备正交函数系,只有理想的互相关特 性,两两之闻的互相关函数为0,亦即它们是正交的,因而在码分多址通信中, WALSH函 数可以作为地址码使用,在IS-95中,正向传输信道就使用了64阶 WALSH函数。OⅴSF 码是一种正交可变扩频因子码,保证在不同时隙上的不同扩频因子的扩频码正交,而在每个 时隙上可使用的码的数目不固定,与每个物理信道的数据速率和扩频因子有关,OⅤSF码在 TD-SCDMA系统中得到了广泛使用。2 23扩频通信技术的优点 扩频通信之所以得到重视和发展,并成为近代通信主要研究和发展的方向,是因为它具 有其亡通信系统不能与之相比的独特性能。 1)抗同频干扰性能好。接收机采用相关运算只接收PN码相同的扩频信号,对所有载波 频率相同的信号或干扰具有很强的抑制能力 2)良好的抗衰落性能。一般信道中的衰落是有频率选择性的,不会对宽频带的扩频信号 接收产生太大的影响。 3)抗多径干扰能力强。由于扩频系统中采用的FN码具有很好的自相关性,互相关性很 弱,不同的路径传输来的信号能容易地被分离开,并在时间和相位上重新对齐,形成几路信 号功率的叠加,从而改善了接收系统的性能,增加了系统的可靠性。的 3程序仿真及结果 信息码的频率设为50kHz,采样频率设为40MHz。假设信源信息码的总长度为20,则 每个信息码内含40MH/50kHz=800个采样点。通过sign函数,把20个(0,1)区间内的随 机数变成20个只用“1”与“-1”表示的信息码,而后再通过一个循环,对每一个信息码 采样800次,共生成16000个采样点,每个点之间的间隔为0.025μs。伪随机码频率设为 5MHz,信息码频率为50kHz,所以每个信息码为包含5MHz50kHz=100个伪码。通过调用 个产生m序列的于函数 mgen n,与一个长度为20×100的循环,就得到了伪随机序列 PN码。 sign(x):符号函数( Signum function)。 当×<0时,sign(x)=-1 当x=0时,sign(x)=0 当X>0时,sgn(x)=1 程序如下: > code length=20; 信息码元个数 >>N=l: code length > rand('seed,o) >>x=sign(rand(l, code length)-05) %信息码 >>fori=1:20 s(I+(i-1)*800)i*800)=x(i %每个信息码元内含fs/=800个采样点 >>%产生伪随机码 >> length=100*20;%伪码频率5MHz,每个信息码内含5MH/50kHz=100个伪码 >> x code=sign(mgen(19.8 length)0.5);%把0,1序列码变换为-1,1调制码 >>fori=1:200 w_code(1+(i-1)*8)*8)= x code(i);%每个伪码码元内含8个采样点 >>%扩频 >> k code=s.* w code;% k code为扩频码 少>%调制 >>fs=20c6: >>f0=30c6 >>fori=1:2000 Al=2 dt=fs/f0 n=O: dt/7: dt: 个载波周期内采样八个点 cIAI coS(2 pi f0 n/fs) signal(1+(1-)*8)1*8)= k code(1+(1-1)*8)i*8)cl >>%解调 >>AI=1 >>dtefs/f0 >>n=0:dU/7:dt; 一个载波周期内采样八个点 >>cl=AIcoS(2 pi n/fs) >>fori=1:2000 signal h(1+(-1)8)i*8)= signalo(1+(i-1)*8)1*8).cl end >%解扩 >>jk_code=signal_h, w_code %低通滤波 wn=5/100000%截止频率wn=fn/fs/2),这里的n为信息码(扩频码)的带宽5M >>b=firl(16, wn); >>H= fretz(b,1,16000) >>signal_d=filter(b, 1, jk_code mgen. tn function out=mgen(g, state, N) gen=dec2bin(g)-48: M=length(gen cur State=dec bin(state, M-1)-48 for k=l n out(k=cur State(M-1) a=rem(sum(gen2: end). cur State), 2) curTate=[a cur State(1: M-2)] end PN码波形如图3所示,扩频码如图4所示,输入与输出对比如图5所示 - 图3FN码 图4扩频码 信课信息码 解了升键被后的被形 图5输入与输出对比 从图形整体看,解扩出来的信息码与信源信息码基本相同 4结束语 扩频通信以其较强的抗干扰、抗衰落、抗多径性能而成为第三代通信的核心技术,本文 阐述了直接序列扩频通信的理论基础和实现方法,并利用 MATLAB建立了直扩通信系统的 仿真模型。随着社会通信事业的迅猛发展,扩扆频谱技术的应用大有潜力可以挖掘,尤其在 民用中的地位也将越来越显著。 参考文献 「1]邵保华.软件无线电在扩频通信发射中的应用研究D1.哈尔滨工程大学,2004年 2]张蕾,郑实勤.基于 MATLAB的直接序列扩频通信系统性能仿真分析研究[门].电气传动 自动化,2007年第3期 3]査光明,熊贤祚.扩频通信[M.西安电子科技大学出版社,1990年 作者简介:杨晶超(1985),男,汉族,河北唐山人,硕士研究生,研究方向:无线电与通信。 联系地址:山西省太原市中北大学1059信箱邮编:030051 E-mail:yic_085@163.c0m 【实例截图】
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