基于MATLAB的扩频通信仿真.doc
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2022-11-28
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基于 MATLAB 的扩频通信仿真
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1. 仿真原理
扩展频谱通信具有很强的抗干扰性，其多址能力、、抗多径等功能也倍受人们的关注，
被广泛的应用于军事通信和民用通信中。扩频技术，将信号扩展到很宽的频谱上，在接收端
对扩频信号进展相关处理即带宽压缩，恢复成窄带信号。对干扰信号而言，由于与扩频信号
不相关，那么被扩展到一个很宽的频带上，使之进入信号通频带内的干扰功率大大的降低，
具有很强的对抗能力。
MATLAB 是由美国 mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设
计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建
模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必
须进展有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传
统非交互式程序设计语言〔如 C、Fortran〕的编辑模式。使用 MATLAB 进展通信仿真有两种
方式，分别是使用 m 文件编写程序和用 SIMULINK 进展可视化建模。
长期以来,人们总是想法使信号所占频谱尽量的窄,以充分利用十分珍贵的频谱资源。为
什么要用这样宽频带的信号来传送信息呢? 简单的答复就是主要为了通信的平安可靠。扩频
通信的根本特点是传输信号所占用的频带宽度(W )远大于原始信息本身实际所需的最小
(有效)带宽(DF) ,其比值称为处理增益 Gp:
Gp =W /△F (1)
众所周知,任何信息的有效传输都需要一定的频率宽度,如话音为 1. 7kHz～3. 1kHz,电视
图像那么宽到数兆赫。为了充分利用有限的频率资源,增加通路数目,人们广泛选择不同调制
方式,采用宽频信道(同轴电缆、微波和光纤等) ,和压缩频带等措施,同时力求使传输的媒介中
传输的信号占用尽量窄的带宽。因现今使用的、播送系统中,无论是采用调幅、调频或脉冲
编码调制制式, Gp 值一般都在十多倍 X 围内,统称为“窄带通信〞。而扩频通信的 Gp 值,高达
数百、上千,称为“宽带通信〞。
扩频通信的可行性,是从信息论和抗干扰理论的根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 + P /N ) (2)
其中:C——信道容量(用传输速率度量) ,W ——信号频带宽度, ——信号功率, N ——白
噪声功率。式( 2)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 P /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 P /N (S /N)情况下, 传输信息。扩
展频谱换取信噪比要求的降低,是扩频通信的重要特点,并由此为扩频通信的应用奠定了根底。
扩频通信与一般的通信系统相比，主要是在发射端增加了扩频调制，而在接收端增加了
扩频解调的过程，扩频通信按照其工作方式不同主要分为直接序列扩频系统、跳频扩频系统、
跳时扩频系统、现行调频系统和混合调频系统。现以直接序列扩频系统为例说明扩频通信的
实现方法。下列图 1 为直接序列扩频系统的原理框图。
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