通信抗干扰技术工程与实践课程设计报告.docx

直接序列扩频通信系统抗干扰性能仿真
一.直接扩频发射机系统
信源速率为10kbps,因为扩频因子（扩频后chip速率和扩频前信号速率的比值）为64, 所以扩频码片速率为640kchip/s,采用m序列作为扩频序列，以BPSK为调制方式。试建立 扩频系统仿真模型并仿真观察其数据波形、扩频输出波形以及扩频调制输出的频谱。
仿真模型如图1T所示。Bernoulli Binary Generator用于产生数据流，其采样时间 设置为0.0001s,这样输出的数据速率为lOkbpSo PN Sequence Generator用于产生伪随机 扩频序列，其采样时间设置为1/640000S,这样输出的码片速率为640kchip/s。为了使扩频 模块（乘法器）上的数据采样速率相同，需要对数据流进行升速率处理。Unipolar yo Bipolar Converter用于完成数据和扩频序列的双极性变换。乘法器输出就是扩频输出，其码速率等 于采样速率，即每个采样点代表一个码片。扩频输出信号以BPSK方式进行调制。模型中采 用了调制的等效低通模型来实现，调制输出信号是复信号，采样率为10000次/s。调制也可 采用通带模型来实现。为了使频谱观察范围到达640kHz,需要被观察信号的采样率到达 4000000次/s,为此，以升速率模块配合采样保持模块将调制输出信号采样率提高到4000000 次/s。

a⑴
图1-1直接扩频发射机仿真系统模型
仿真执行后，两个频谱仪将分别显示扩频前后的信号频谱，采用BPSK调制的等效低通 模型时，调制前后的功率频谱相同，如图1-2和1-3所示。可见，数据信号的带宽约10kHz, 其功率峰值约为26dB处，而扩频输出信号带宽展宽了 64倍，为640kHz,而功率峰值下降 到约UdB处。仿真输出的时域波形结果如图5-4所示，图中显示了数据流、PN序列以及扩 频输出信号的波形，当数据为+1时，扩频输出就是对应的PN序列，当数据为-1时，扩频 输出是PN序列的反相结果。
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图1-2直接扩频发射机扩频前信号频谱仿真结果

图1-3直接扩频发射机扩频后信号频谱仿真结果分析：图1・2和1・3分别为扩频之前与扩频之后的频谱图，由图可知，数据信号的带宽约 10kHz,其功率峰值约为26dB处，而扩频输出信号带宽展宽了 64倍，为640kHz,而功率 峰值下降到约UdB处。

分析：图1・4仿真输出的时域波形结果分别显示了数据流、PN序列以及扩频输出信号的波 形，由图可见当数据为+1时，扩频输出就是对应的PN序列，当数据为-1时，扩频输出是 PN序列的反相结果。
二.直接扩频传输系统
仿真模型如图2-1所示。信道由AWGN Channel模块、采样率为10k次/s的300Hz离散 正弦波源以及加法器模块组成。接收机的本地PN序列由和发射机中完全相同参数的PN Sequence Generator模块和单极性转换模块构成，其同步的双极性伪随机码送入解扩器中与 接收信号相乘进行解扩，然后送入BPSK解调器等效基带模型进行解调和解码。接收机中以 Bernoulli Binary Generator产生与发送数据相同的数据流，并延迟2个数据码元宽度以补偿 接收延时，然后比照解调数据流，显示数据波形并统计误码率。

解如信9X说图2.1直接扩频传输系统仿真模型
执行仿真后得到的信道传输信号频谱、解扩输出信号频谱如图5-5所示。AWGN信道 中信噪比设置为5dB。可见，经过信道传输并添加单频干扰后，扩频信号被淹没在噪声和干 扰中。
10
图2-2 (a)直接扩频系统频谱仿真结果：信道信号频谱

图2-2(b)直接扩频传输系统频谱仿真结果：解扩信号频谱

图2-3 BPSK解调输出信号的频谱图

图2-4直接扩频传输系统收发数据流波形
分析：图2-4图的仿真波形图为发送数据流与接收数据流,从波形图中可以发现误码的位置, 误码出现的位置是随机的。
三.扩频码的自相关性能
图3-1扩频码自相关性能系统框图

图3-2扩频码自相关性能图
四.在高斯信道下的误码率性能表4-1高斯信道下有无扩频码的误码率
SNR(dB)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Datal
0.0828
0.0581
0.0383
0.0247
0.0131
0.0067
0.0028
0.0009
0.0002
0.0001
Data2
0.0808
0.0577
0.0378
0.0232
0.0128
0.0073
0.0031
0.0001
0
0
注：datal为有扩频码得到的误码率，data2为无扩频码得到的误码率
0
SNRdB
图4-1高斯信道下有无扩频码误码率曲线
注：BER为取对数后的数值分析：在无单音干扰下的信道传输，有无扩频码对系统误码率影响不大。
五.在单音干扰下的误码率性能
图5-1有无单音干扰下的直接序列扩频误码率比照系统图'器-C:\Users\jackie\Downloads\test.m
test,m 椒 | +-
1 --
2 一
o -
6 一
7 -
8 -
9 -—
11 --
12 --
13 -
clear all x=0:1:10;□ for i=l: length(x)
xSNR=x (i);sim(，DSSS641，);
y(i)=ErrorVec(l):
yl(i)=ErrorVecl (1) end y2=log(y) y3=log(yl)
plot (x, y2,' go', x, y3,' b一・') axis(L0 10 -10 0Z)； xlabel(，SNR dE') ylabel(,BER,) grid on;图5-2调用的m文件
图5-3有无单音干扰对直接序列扩频系统误码率的影响

六.计算处理增益与干扰容限处理增益：在衡量扩频系统抗干扰能力的优劣时，引入处理增益的概念，也称为扩频增 益，定义为接收机相关器输出信噪比和接收机相关器的输入信噪比之比，即
= 64 = 101og(64) = 18.0618dB
解扩器的输出信噪比_ 5°/% _ w 解扩器的输入信噪比=巧丁 =瓦干扰容限：为了描述扩频系统在干扰环境下的工作性能，引入干扰容限的概念，干扰容 限定义为
% = 6-& + （5。/乂）］
式中，So/n°为输出信噪比；L为系统损耗；G为扩频增益。干扰容限可以解释为当干扰功率超过信号功率叫（dB）时，系统就不能正常工作。
七.讨论如何进一步增强抗干扰性能.增加自适应滤波器
1 .采用QPSK调制方式.采用长伪码序列
2 .采用智能天线技术,采用直扩/跳频混合扩频技术