基于MATLAB 的擴頻通信系統仿真研究
摘要 本文闡述了擴充頻譜通信技術的理論基礎和實作方法，利用MATLAB 提供的可視化工具Simulink 建立了擴頻通信系統仿真模型，詳細講述了各子產品的設計，并指出了仿真模組化中要注意的問題。在給定仿真條件下，運作了仿真程式，得到了預期的仿真結果。同時，利用建立的仿真系統，研究了擴頻增益與輸出端信噪比的關系，結果表明，在相同誤碼率下，增大擴頻增益，可以提高系統輸出端的信噪比，進而提高通信系統的抗幹擾能力。 關鍵詞 擴頻通信, 信噪比， 誤碼率， 擴頻增益
Simulation of the Spread Spectrum Communication System
Based on MATLAB
Abstract: The theory base and realizing methods of the spread spectrum communication technology was presented in this study. The simulation model of the spread spectrum communication system was built by using SIMULINK, which is provided by MATLAB. In addition, each module of the simulation model was introduced in detail ，and pointed out the problems that must be pay attention to in the system simulation. On the basis of the designed simulation conditions, the simulation program was run and the anticipant results were gained. Moreover, the relationship between the spread spectrum gain and the fan-out error rate was also studied by use of the simulation system. The results showed that on the base of the same error rate, if the spread spectrum gain was enlarged, the Signal-to-Noise of the system fan-out would be enhanced and the anti-jamming capability of the communication system would also be enhanced. Keywords : spread spectrum communication, Signal-to-Noise, error rate, spread spectrum gain 1 引言
擴充頻譜通信(簡稱擴頻通信)與光纖通信、衛星通信，一同被譽為進入資訊時代的三大高技術通信傳輸方式，它是指發送的資訊被展寬到一個很寬的頻帶上，在接收端通過相關接收，将信号恢複到資訊帶寬的一種系統。采用擴頻信号進行通信的優越性在于用擴充頻譜的方法可以換取信噪比上的好處，即接收機輸出的信噪比相對于輸入的信噪比有很大改善，進而提高了系統的抗幹擾能力。本文根據擴頻通信的原理，利用MATALB 提供的可視化仿真工具Simulink 建立了擴頻通信系統仿真模型，研究了擴頻通信的特性和擴頻增益與輸出端信噪比的關系，目的是為以擴頻通信為基礎的現代通信的研究和設計提供依據。 2 擴充頻譜通信技術
2.1 理論基礎
擴頻通信的基本理論是根據資訊論中的Shannon 公式，即
)/1(log 2N S B C += (1)
式中：C 為系統的信道容量(bit/s )；B 為系統信道帶寬(Hz )；S 為信号的平均功率；N 為噪聲功率。
Shannon 公式表明了一個系統信道無誤差地傳輸資訊的能力跟存在于信道中的信噪比(S/N )以及用于傳輸資訊的系統信道帶寬(B )之間的關系。該公式說明了兩個最重要的概念：一個是在一定的信道容量的條件下，可以用減少發送信号功率、增加信道帶寬的辦法達到提高信道容量的要求；一個是可以采用減少帶寬而增加信号功率的辦法來達到。
擴頻增益是擴頻通信的重要參數，它反應了擴頻通信系統抗幹擾能力的強弱，其定義為接收機相關器輸出信噪比和接收機相關器輸入信噪比之比，即
d
s d s i i B B R R N S N S G ===//00 (2) 式中，S i 和S 0分别為接收機相關器輸入、輸出端信号功率；N i 和N 0分别為相關器的輸入、輸出端幹擾功率；R s 為僞随機碼的資訊速率，R d 為基帶信号的資訊速率；B s 為頻譜擴充後的信号帶寬，B d 頻譜擴充前的信号帶寬。
2.2 實作方法
擴頻通信與一般的通信系統相比，主要是在發射端增加了擴頻調制，而在接收端增加了擴頻解調的過程，擴頻通信按其工作方式不同主要分為直接序列擴頻系統、跳頻擴頻系統、跳時擴頻系統、線性調頻系統和混合調頻系統。現以直接序列擴頻系統為例說明擴頻通信的實作方法。圖1為直接序列擴頻系統的原理框圖。