论文研究-使用伪随机序列的扩频通信系统的仿真研究 .pdf

所需积分/C币:7 2019-08-23 07:00:52 264KB .PDF

使用伪随机序列的扩频通信系统的仿真研究,朱哲明,刘培植,扩频通信系统具有良好的抗干扰能力和保密性,且易于实现多用户通信。扩频通信用来传输信息的信号带宽远远大于信息自身的带宽;频
国科技论文在线 级序列发生器 码序列 时钟 纵序列发生器 图并联结构码 接收 接收技术是第三代 移动通信系统中的一项重要技术。在 移动通信 系统中,由于信号带宽较宽,存在着复杂的多径无线电信号,通信受到多径衰落的影响。 接收技术实际上是一种多径分集接收技术,它可以在时间上分辨出细微的多径信号, 对这些分辨岀来的多径信号分别进行加权调整、使之复合成加强的信号。移动通信信道是 种多径哀落信道, 接收技术就是分别接收每一路的信号进行解调,然后叠加输出达 到增强接收效果的目的。 系统由于采用了自相关特性良好的扩频序列,只要多径分量的相对时延大于码 片间隔,则多径传播造成的干扰不影响信号的解调,但由于多径分量都携带有相同的信息, 传统的单支路接收杋由于只考虑某一路信号能量,当信号处于深度衰落时接收机容易出现错 误判决,导致系统性能的下降。因而扩频通信系统应采用多径分集的接收技术来提高 系统的性能。 仿真原理 仿真思路 此次例随机序列的扩频通信系统的仿真是在 环境下实现的。本论文所选用的扩 频码是由的长度为的序列形成的一组码。此码由两个长度为的 序列移位模二加得到。这两个序列是一对优选对,利用两个木原多项式生成。发送信号 利用了随机数生成的 码。因为调制解调过程对所究的问题没有太大的影响,因此 本次仿真过程中,省略了复杂的调制解调过程。本论文采用的是基带调制方式,将产生的单 极性序列转化成双极性序列。这样就避免了在传输过程中与函数的再次相乘,从而减少 滤泼器的使用,简化了程序。在信道中分别加入高斯白噪声信号,以及衰落信号。在接受端 加上相应的抗衰落方法后对其进行解扩。之后采取硬判决的方式对即将输出的信号进行判 决。最后与之前的发送信号相比较,计算误码率 伪随杋序列扩频通信的扩频系统选用直接序列扩频通信系统。在发射端输入的二进制信 息码兀码 为发射端发出的随机信号,其码元宽度为,扩频码发生器产生的扩频 马记作,码元宽度为,其中 经位码扩频码序列扩频后,得到凵 扩频信号 由于 ,所以凵扩信号的频谱得到展宽。在上式中之所以使 用乘号,是因为波形采用了士的表示方法。另外,出于简化的目的,此处暂时不考虑载波 的调制对泼形的影响,所以下图的波形均没有受到载波调制的影响。在接收端采用同步的 位码扩频码序列对已打频的信号进行解打: 国科技论文在线 仿真设计 根据扩频通信系统的工作原理,仿真程序设计思路如下: 发送端发送的信号需经过扩频和调制才能进入信道传输,所以首先生成发送信息,发送 信息为双极性码。生成之后生成码,并对其进行相关的操作,把码转变为 、序列,只有这样才能避免信道中传输一大段的现象,从而正常地从接收端恢复出 发送信息。码由两个等长的序列(长度为)移位之后进行模二加运算生成,这 两个序列为一个优选对。上述过程完成之后,对发送信息进行扩频处理,这里需注意的 是,扩频时的信号能量不能改变(令其始终为)。把经过扩频处理的信息送入信道,信道 中存在高斯白噪信号和衰落信号。信息传送到接收端,需要对其进行解扩,解扩所用的码序 列与发端扩频码相冋,其原理与传统的相干解调相冋。此外根据实验要求,程序中需分忻不 同信噪匕条件下以及不同用户数目时的误码率曲线。分析误码率需对接收信息判决,这里采 用硬判决,多用户通过本地产生的不同的扩频码来区别。 经过以上分析,仿真程序由以下几个部分组成: 选择序列优选对; >由序列生成码 将码转化成 的形式; 对发送信息扩频; 启息进入信道传送,加入噪声和衰落信号 接收端解扩 将相应的每个信号相加; 对恢复出的接收信息硬判决 对误码计数以分析比较误码率。 设计思路框图如下 码 序列「模加 转换 码 扩频 信道 解扩 合并相加 发送信号 比较 判决 统计 误码率 图程序设计思路图 国科技论文在线 程序采样点设置为 由于数据量很大,为防止程序运行吋运行负荷过大导致的运 行时间过长,将该程序设成双层循环的形式,将里层循环的码元数设置成个。对每个码 元的采样数设置为,这样码元数即为个。并且设置成三种不同的用户数量, 相对于不加入衰落的信道系统,加入衰落信号的信道系统只考虑到了单用户的情况,在 使用扩频码扩频之后,分別加入复数形式的噪声信号和衰落信号,在多径系统(本次仿真中 采用径)中我们需要将信号进行不同的时延,即加入不同时延衰落伫号,之后加入噪声 信号。信号通过信道后,多径接收机将对接收信号进行多次接受,采用多次与时延不同的扩 频码相乘进行解扩。解扩之后使用最大比合并法将其合并,之后传入判决系统,与发送信号 进行比较,计算误码率。 时延 时延 衰落 解扩 信号 时延 扩频信号 时延 衰落 喋 解打 开 信 声 杲洛 时延 解扩 信号 时延 图多径衰洛接收框图 国科技论文在线 仿真结果及讨论 无衰落用户数增多时的误码率曲线 二二二二二二 二二二二二二 - serun=1日 o serum= usenum=16 10 10 二二 ====E===E====== ⊥ 10 10 Eb/NO 图用户数增多时的误码率曲线(位扩频码 o usernum =8 usernum=16 10 二 匚 10 三三三三E三三三三 二二二二二 E三三三三三三三 10 Eb/No 图用户数增多时的误码率曲线(位扩频码) 国科技论文在线 usemum= 1 usemum=16 usemum=32 10 二 10 10 5 7 Eb/NO 图用户数增多时的误码率曲线(位扩频码) 分析:图至图展示的是误码率在不加入衰落信号并且不同的用户数日情况下的变化 曲线随着信噪比的变化而产生的变化,图中的采样点数设置为 个,置信度符合要求, 图中曲线平滑。程序中设定用三种用户数日(分别为,,),由图中的曲线可以总结 出:一、在信噪比一定的情况下,随着用户数目的不斷増多,系统的误码率逐渐变大;二、 随着信噪比的不断变大,三条用户误码率曲线之间的差距逐渐变大。由此可以看出,多用户 通过信道时,会把米自其他用户的干扰当成加性噪声,由此可见,多用户通过的信道比起单 一用户的信道多了很多来自其他用户造成的噪声,造成系统性能的下降和误码率的增大。且 对于多用户通信系统来说,信噪比的增大就意味着每一个用户的噪声都增大,所以导致了随 着信噪比的不断变大,三条用户误码率曲线之间的差距逐渐变大。 通过比较以上三幅图可以看出:一、当用户数为单用户时,扩频码长度的变化对误码率 响不大;二、当用户数量为多用户时,所使用的扩频码位数越多,扩频系统效果越好,且 用户数量越多效果越明显;三、当用户数量与扩频码的比例相冋时,扩频码位数较多的扩频 系统效果较好 国科技论文在线 单用户加入衰落时的误码率曲线 ------E------二二--二二=-二二=-1======E======二 10 10 10 10 16 17 18 20 222324 Eb/NO 图力入衰落时的误码率曲线 分析:图展示的是误码率在加入衰落信号并且单用户数目情况下的变化曲线随着信噪 比的变化而产生的变化,图中的采样点数设置为 个,置信度符合要求,图中曲线平 滑。由图中的曲线可以总结岀:系统加入衰落信号之后将会造成误码率的增加。由此程序可 以看出,衰落信号对发送信号有着幅度上的衰减以及信号在时域上时延的作用。至使误码率 的增加。 国科技论文在线 单用户加入衰落时采用接收时的误码率曲线 10 ⊥ 10 一-+-一 10 10 10 10 13 1516171819 Eb/NO 图加入相同衰落时使用接收的误码率曲线 二 10 二 三 10°F= 10 12 15 161718 Eb/NO 图加入不同衰落时使用接收的误码率曲线 分析:图和图展示的是单用户误码率在加入衰洛信号并且使用接收情况下的 变化曲线随着信噪比的变化而产生的变化,图中的采样点数设置为 个,置信度符合 要求,图中曲线平滑。由图中的曲线可以总结出: 接收机可以有效地利用多径分量, 把多径能量收集起来,变矢量和为代数和,从而有效减小多径衰落的影晌,降低误比特率。 国科技论文在线 当各烙径的总功率相同吋,不同路径间的衰落变化对接收机的接收效果影响不大。 结论 本文分析了多用户扩频通信系统和多径衰落信道的误码率性能,并与加性髙斯白噪声信 道和衰落信道进行了比较,仿真结果表明用户数量增多误似率增大,并且衰落信道对系统的 淏码率性能影响较大,这将严重影响通信系统的性能。但是信道衰落乂是不可避免的,因此 需要采用各种措施来提扃通信系统的性能。本文采用直接序列扩频系统和接收来提晑 系统的性能,通过仿真结果可以看出釆用直接序列扩频系统和接收后的通信系统能够 大大地减少对信号衰洛的影响,从而提高了系统的通信性能 参考文献 周炯歟通信原理(第版)北京:北京邮电人学出版社, 曾培庆扩频通信中伪随机码的硏究科技创业月刊 纪越峰现代通信技术北京:北京邮电人学出版社, 余江,王春领,沙刘平,张磊扩频通信技术原理及其应用中国无线电,, 吴仹陵,牛凯移动通信原理北京:电子工业出版社 张仪,李振宁,张聪颖 通信系统屮扩频序列的仿真研究计算机工程与设计,

...展开详情
img

关注 私信 TA的资源

上传资源赚积分,得勋章
    最新推荐