重庆交通大学信息科学与工程学院综合性设计性实验报告
专业：通信工程专业10级
学号：
姓名：
实验所属课程：移动通信原理与应用
实验室(中心)：软件与通信实验中心
指导教师：李益才
2013年3月
一、题目
扩频通信系统仿真实验
二、仿真要求（以下两种要求满足其中一种即可）
要求一：扩频通信系统的多用户数据传输
①传输的数据随机产生，要求采用频带传输（DBPSK调制）；
②扩频码要求采用周期为63（或127）的m序列；
③仿真从基站发送数据到三个不同的用户，各不同用户分别进行数据接收；
④设计三种不同的功率延迟分布，从基站到达三个不同的用户分别经过多径衰落（路径数分别为2，3，4）；
⑤三个用户接收端分别解出各自的数据并与发送前的数据进行差错比较。

要求二：利用蒙特卡罗仿真方法对扩频增益进行性能仿真
设计仿真方案，得到在数据传输过程中进行扩频（扩频序列用m序列）和不进行扩频的BER性能结论，要求得到的BER曲线较为平滑，并说明这种结论与理论上的结论是否相符，为什么？
三、仿真方案详细设计
扩频通信的信号带宽与信息带宽之比则高达100～1000，属于宽带通信。

信号的频带宽度与其脉冲宽度近似成反比;如果很窄的脉冲序列被所传信息调制，则可产生很宽频带的信号，这种很窄的脉冲码序列(其码速率是很高的)可作为扩频码序列。

在扩频通信中接收端用与发送端完全相同的扩频码序列与收到的扩
频信号进行相关解扩，恢复所传信息。

DSSS:
直扩系统的特点主要有以下几个方面：
(1) 具有较强的抗干扰能力。

扩频系统通过相关接收，将干扰功率扩展到很宽的频带上去，使进入信号频带内的干扰功率大大降低，提高了解调器输入端的信干比，从而提高了系统的抗干扰能力，这种能力的大小与处理增益成正比。

(2) 具有很强的隐蔽性和抗侦察、抗窃听、抗测向的能力。

扩频信号的谱密度很低，可使信号淹没在噪声之中，不易被敌方截获、侦察、测向和窃听。

直扩系统可在-15～-10dB乃至更低的信噪比条件下工作。

(3)具有选址能力，可实现码分多址。

扩频系统本来就是一种码分多址通信系统。

用不同的码可以组成不同的网，组网能力强，其频谱利用率并不因占用的频带扩展而降低。

采用多址通信后，频带利用率反而比单频单波系统的频带利用率高。

(4) 抗衰落，特别是抗频率选择性能好。

直扩信号的频谱很宽，一小部分衰落对整个信号的影响不大。

5.抗多径干扰。

直扩系统有较强的抗多径干扰的能力，多径信号到达接收端，由于利用了伪随机码的相关特性，只要多径时延超过伪随机码的一个切普(chip)，则通过相关处理后，可消除这种多径干扰的影响，甚至可以利用这些多径干扰
的能量，提高系统的信噪比，改善系统的性能。

6.可进行高分辨率的测向、定位。

利用直扩系统伪随机码的相关特性，可完成精度很高的测距和定位
直扩技术主要用于通信抗干扰、卫星通信、导航、保密通信、测距和定位等方面。

扩频通信,即扩展频谱通信(SpreadSpectrumCommunication),它与光纤通信、卫星通信,一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。

扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列:SpreadSequence)调制,实现频谱扩展后再传输;接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理,恢复原始信息数据。

频谱扩展的方式主要有以下几种:直序扩频(DSSS)使用高速伪随机码对要传输的低速数据进行扩频调制;跳频系统则利用伪随机码控制载波频率在一个更宽的频带内变化;跳时则是数据的传输时隙是伪随机的;线性调频系统中的频率扩展则是一个线性变化的过程。

而本次设计采用的是、、、、、、、C=Wlog(1+S/N) 其中:W为传输带宽;C为信息容量.式(7)含义是在给定信号功率S和噪声功率N的条件下,用一种编码系统,以很小的误码率,接近C的传输速率传送信息数字扩频通信的一般工作原理如图1所示。

图1 数字扩频通信系统基本框图图1所示为一个数字扩频通信系统的基本框图。

其中信道编码器、信道解码器、调制器和解调器是传统数字通信系
统的基本构成单元。

在扩频通信系统中除去了这些单元外,应该用了相同的伪随机序列发生器,分别作用在发送前端的调制器与接收前端的解调器。

这两个序列发生器产生伪随机噪声(PN)二值序列,在调制端将传送信号在频域进行扩展,在解调端解扩该扩频发送信号。

四、仿真结果及结论
五、总结与体会
扩频通信是通信的一个重要分支和信道通信系统的发展方向。

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发展,以及一些新型元器件的应用,扩频通信在技术上已迈上了一个新的台阶,不仅在军事通信中占有重要地位,而且正迅速地渗透到了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。

因此研究扩频通信具有很深远的意义扩频通信系统的特点:抗干扰性强
由于扩频信号的不可预测性,扩频系统具有很高的抗干扰能力。

因为干扰者难以通过观察改善其干扰性能,而只能采用发射同被干扰信号不匹配的干扰技术,因此,干扰起不了太大作用;由于扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至是有用信号功率低于干扰信号功率的情况下仍能够高质量地不受干扰地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。

2.2 低截获性扩频信号的功率相当于均匀地被分布在很宽的频带上,以至于被传输信号的功率密度很低,使侦察接收机难以监测到。

因此,扩频通信系统具有低截获概率性。

2.3 抗多路径干扰性能好
多路径干扰是由于在电波传播过程中,遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起反射或散射。

这些反射或散射信号同直达路径信号在接收端相互干涉造成干扰。

多路径干扰在雷达和通信中都有严重影响。

由于在扩频通信系统中增加了扩频调制与解扩过程,这样可以利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时用相关技术从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可以有效地消除无线通信中多径干涉造成的信号衰落现象,因而扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

2.4 保密性好
在一定的发射功率下,由于扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至是有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,想进一步检测出信号的特征参数就更难了。

所以,扩频系统可实现隐蔽通信;同时,对不同用户使用不同的码,旁人无法窃听他们的通信,因而扩频系统具有高的保密性。

六、主要仿真代码。