答辩PPT-基于m序列的扩频通信系统的仿真设计 22页

'基于m序列的扩频通信系统的仿真设计学生：朱俊指导老师：何松 论文结构绪论——介绍扩频通信发展的历史、研究及系统的简要介绍。扩频通信的基本原理——介绍扩频通信的基本定义，理论基础，系统及其特点。伪随机编码理论——介绍伪随机码的概念及构造，并重点介绍m序列。m序列仿真设计——介绍MATLAB软件及本次课题的设计方案。总结——总结本次的毕业设计内容心得，并提出一些研究希望。 绪论扩频通信发展阶第一阶段：1977年8月IEEE通信汇刊的扩频通信专集和1978年在日本京都举行的国际无线通信咨询委员会（CCIR）全会对扩频通信的专门研究就集中反映了扩频通信的研究成果，开始了世界性的对扩频通信的全面研究。第二阶段：1982年美国第一次军事通信会议，公开展示了扩频通信在军事通信中的主导作用。IEEE通信汇刊也在1982年5月发表扩频通信专集，系统报告了研究结果。第三阶段：1985年5月美国联邦通信委员会（FCC）制订了民用公共安全、工业、科学与医疗和业余无线电采用扩频通信的标准和规范；世界各国相继行动，组织扩频通信专门研究机构和学术团体，开始了对扩频通信的深入研究和广泛应用。现阶段：以美国Qualcomm(高通)公司为首提出的IS-95CDMA移动通信系统，以W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA为主流的第三代移动通信系统标准化建议，确立了CDMA通信技术在移动通信中的稳固地位，把扩频CDMA通信系统的研究、应用和发展推向了新阶段。 扩频通信的基本原理扩频通信的定义所谓扩展频谱通信，可简单表述如下：“扩频通信技术是一种信息传输方式，在发端采用扩频吗调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必须的带宽；在收端采用相同的扩频码进行相关解扩以恢复所传信息数据”。 扩频通信的可行性，是从信息论和抗干扰理论的基本公式中引伸而来的。信息论中关于信息容量的香农(Shannon)公式为：C=WLog2(1+S/N)式中：C为信道容量(bit/s)，W为信道带宽(Hz)，S为信号功率(W)，N为噪声功率(W)。上式说明，在给定的传输速率C不变的条件下，频带宽度W和信噪比S/N是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法，在较低的信噪比S/N情况下，传输信息。香农公式表明了一个信道无误差地传输信息的能力即信道容量与存在于信道中的信噪比以及用于传输信息的信道带宽之间的关系。扩频通信系统的带宽比常规通信体制大几百倍乃至几万倍，所以在相同信噪比的条件下，具有较强的抗干扰的能力。 扩展频谱通信系统模型扩展频谱通信系统模型二进制数字信号二进制伪噪声码复合信号 解扩前后功率谱密度 扩频通信系统直接序列系统频率跳变系统时间跳变系统线性脉冲调频系统混合扩频通信系统 直接序列系统直接序列调制扩展频谱通信系统DS-SS通常简称为直接序列系统或直扩系统，是用待传输的信息信号与高速率的伪随机码波形相乘后，去直接控制射频信号的某个参量，来扩展传输信号的带宽。在发射端，待传输的数据信号与伪随机码(扩频码)波形相乘，形成的复合码对载波进行调制，然后由天线发射出去。在接收端，要产生一个和发信机中的伪随机码同步的本地参考伪随机码，对接收信号进行相关处理，这一相关处理过程通常被称为解扩。解扩后的信号送到解调器解调，恢复出传送的信息。 跳频扩频通信系统频率跳变扩展频谱通信系统FH-SS它是用二进制伪随机码序列去离散地控制射频载波振荡器的输出频率，使发射信号的频率随伪随机码的变化而跳变。跳频系统可供随机选取的频率数通常是几千到220个离散频率，在如此多的离散频率中，每次输出哪一个是由伪随机码决定的。跳频通信系统发射端的发射频率，在一个预定的频率集内由伪随机码序列控制频率合成器。(伪)随机的由一个跳到另一个。在接收端中的频率合成器也按照相同的顺序跳变，产生一个和接收信号频率只差一个中频频率的参考本振信号，经混频后得到一个频率固定的中频信号，这一过程称为对跳频信号的解跳。解跳后的中频信号经放大后送到解调器解调，恢复出传输的信息。 跳时扩频通信系统时间跳变扩展频谱通信系统TH-SS与跳频系统相似，跳时是使发射信号在时间轴上离散地跳变。先把时间轴分成许多时隙，这些时隙在跳时扩频通信中通常称为时片，若干时片组成一跳时时间帧。在一帧内哪个时隙发射信号由扩频码序列去进行控制。因此，可以把跳时理解为：用一伪随机码序列进行选择的多时隙的时移键控。由于采用了窄得很多的时隙去发送信号，相对来说，信号的频谱也就展宽了。在发送端，输入的数据先存储起来，由扩频码发生器产生的扩频码序列去控制通/断开关经二相或四相调制后再经射频调制后发射。在接收端，当接收机的伪码发生器与发端同步时，所需信号就能每次按时通过开关进入解调器。解调后的数据也经过一缓冲存储器，以便恢复原来的传输速率，不间断地传输数据，提供给用户均匀的数据流。只要收发两端在时间上严格同步进行，就能正确地恢复原始数据。 扩频通信系统的主要特点抗干扰性能好。选择性寻址能力强，可以用码分多址的方式来组成多址通信网。保密性能好，信息隐蔽以防窃取。频谱密度低，对其它通信系统的干扰小。高分辨率测距。 m序列二元m序列是一种伪随机序列，有优良的自相关函数，是狭义伪随机序列。m序列易于产生和复制，在扩频技术中得到了广泛的应用。如，在直接序列扩频系统中用于扩展基带信号，在频率跳变系统中用来控制频率合成器，组成跳频图案。m序列是最长线性移位寄存器序列的简称。顾名思义，m序列是由多级移位寄存器或其延迟原件通过线性反馈产生的最长的码序列。在二进制移位寄存器中，若n为移位寄存器的级数，n级移位寄存器共有2n个状态，除去全0状态外还剩下2n-1种状态，因此它能产生的最大长度的码序列为2n-1位。产生m序列的线性反馈移位寄存器称作最长线性移位寄存器。 m序列仿真设计广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作 利用MATLAB系统设计m序列流程 编程仿真 生成m序列5级移位寄存器m序列相关性 生成m序列图5级移位寄存器m序列相关性结果图 Sumilink仿真生成m序列 总结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CDMA的核心技术，本次毕业设计实现了设计要求，利用Matlab软件实现了m序列的生成，通过本次实践，不但加深了对m序列的了解，而且对Matlab的编程有了较好的掌握，在不断的程序调试纠错中提高了自己的寻错能力。通过Matlab软件对m序列的仿真和分析，可以看出，m序列是具有易于产生的特点并具有良好的自相关特性，同时，还可以看出Matlab作为一种基于Windows平台的对系统进行设计、仿真和分析的软件工具，其功能的强大性和灵活性。 希望与展望从扩频序列设计理论而言，一方面希望得到专业扩频序列设计的理论，从而为具体构造扩频序列族提供理论指导；另一方面，希望设计出相关性能良好的扩频序列族以实现扩频通信系统。从而为实现扩频通信系统，在理论上保证了系统中只有低的或者没有共道干扰，提高系统的性能。目前实现4G技术成为研究主流，其观点主要有两种：一种是开发新的无线接口和技术；另一种则是集成现有的及未来的无线系统。前者关注新技术的应用，例如多载波调制技术，即OFDM，是一种传输高速数据的有效调制方案,被认为有望成为4G的标准调制技术。而另一种观点则认为，更重要的是将现有的和未来的通信系统集成，其中的网络包括无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)以及家庭局域网等，其中，连接的设备则包括便携式移动终端、固定设备、个人电脑以及娱乐设备等。超宽带(UWB)技术以及软件无线电(SDR)技术在无线网络集成方面也起着重要的作用。在4G网络的实现中,有的技术本身就是扩频技术的延伸,有的则能够很好地与扩频技术结合,还有的则能用于扩频系统的实现。因此,这些新技术的发展体现着扩频技术的发展趋势。 结束语毕业设计是大学四年学习的一个总结，是最后一份作业。在此向大学四年里为我们的学习付出辛勤汗水的各位老师表示感谢。在做毕业设计的几个月里，我的导师何松老师不辞辛劳，对我的论文做了详细的指导。在此向何松老师说声“谢谢”。最后感谢所有在场的老师能耐心的听完我的毕业设计汇报。由于本人水平和时间的限制，文中难免有不足，疏漏甚至错误之处，恳请各位老师给予批评指正，以便在今后的学习中进一步修正和完善，并衷心祝愿老师们身体健康，万事如意。学生：朱俊2010年6月5日'