课程设计任务书。
课程名称： 通信系统课程设计。
题目： 先扩频后调制的扩频通信系统matlab设计与分析。
学院： 信息工程系： 电子信息工程
专业班级。学号。
学生姓名。起讫日期。
指导教师： 职称：
学院审核（签名。
审核日期。说明。
1. 课程设计任务书由指导教师填写，并经专业学科组审定，下达到学生。
2. 学生根据指导教师下达的任务书独立完成课程设计。
3. 本任务书在课程设计完成后，与**一起交指导教师，作为**评阅和课程设计答辩的主要档案资料。
一、 课题概述：
所谓扩展频谱技术（简称扩频技术）一般是指用比信号带宽宽得多的频带宽度来传输信息的技术。为了扩展发射信号的频谱，可能使用不同技术对所传的信息进行处理，从而产生了不同的扩频调制类型。常见的扩频类型有：
直接序列扩频（ds)、跳频（fh）跳时（th）和线性调频脉冲（chirp）等，另外，这些技术也常常组合起来使用，形成组合或混合类型的扩频技术。
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经迈上了一个新的台阶，不仅在军事通信中占有重要的地位，而且正迅速地渗透到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。
2、课题设计原理：
1） 扩频技术的理论基础：
为了将要发射的信号扩展到一个很宽的频带上，扩频系统需要在频带和技术复杂性方面付出昂贵的代价，这样做有什么好处呢？著名的香农定理中可以找到我们需要的答案。
香农定理指出：在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率（信道容量）为：
上式说明：[1]增加系统的信息传输速率，即增加信道容量，可以通过增加传输信号的带宽（w）或增加信噪比（s/n）来实现。
2]信道容量c为常数时，带宽w与信噪比之间可以互换，即可以通过增加带宽来降低系统对信噪比（s/n）的要求，也可以通过增加信号功率来降低信号的带宽。
（2）直接序列扩频原理图：
图1—1 直接序列扩频原理图。
3）原理图说明：
在图1—1的发射机端，要传送的信息先转换成二进制数据或符号，与伪随机码（pn码）进行模2和运算后形成符合码，再用该复合码去直接调制载波。通常为提高发射机的工作效率和发射功率，扩频系统中一般采用平衡调制器。抑制载波的平衡调制对提高扩频信号的抗侦破能力也十分有利。
在接收机端，用与发射机端完全同步的pn码对接收信号进行解扩后经解调器还原输出原始数聚。
4）pn伪随机的特点。
3、设计内容：
1） 设计思路：
将需要传送的具有一定信号带宽的信息数据random-integer generator(随机整数发生器)产生的二进制随机信号，采样周期为1，和pn伪随机码通过单极性二进制码元用异或进行扩频。但是0的结果有时处理起来有一定的困难；当信号叠加了噪声信号后已经不是二进制码时，所以在此基础上加上一个相乘器与一想乘，使得他的参数能和后面的调制解调器相匹配。然后让扩频的信号通过信号馈入载频为3000hz的m-psk modulator passband通带 m-psk）调制，调制后的信号进入awgn（加性高斯白噪声snr为10db的传输环境以后进入接收部分。
信号首先进入m-psk demodulator passband (通带m-psk解调器)进行解调，解调后的信号通过解扩直接输入误码表。
2）2psk先扩频后调制的simulation框图：
图1—2 2psk先扩频后调制的simulation框图。
2）2psk基带调制器simulation框图：
图1—3 2psk基带调制器simulation框图。
4、运行结果：
1）2psk基带频谱图：
图1—4 2psk基带功率谱图。
图形说明：垂直通道显示功率，水平通道显示输入信号的频率，功率谱图说明了输入信号功率随着频率的变化曲线。此图是2psk和pn伪随机码通过扩频后的功率谱图。
由图可知当频率为0时，此时的功率是最大的，频带为20hz。功率密度集中在-10hz到10hz。原始信号的频率为1hz，通过异或扩频后，信号的频率变为10hz，随着两边的频谱的扩展频率密度越来越小。
2)2psk频带调制频谱图：
图1—5 2psk频带调制频谱图。
图形说明：垂直通道显示功率，水平通道显示输入信号的频率，功率谱图说明了输入信号功率随着频率的变化曲线。此图是扩频信号通过调制器得到的频谱图，由图可知在-3000hz和3000hz两个地方的功率密度是最大的，由图1—62psk调制器参数设置可知调制器的平移频率为3000hz，所以信号在-3000hz和3000hz两处的功率密度是最大的。
3）2psk调制器参数设置：
图1—6 2psk调制器参数设置。
4）眼图：图1—7 眼图。
图形说明：眼图是数字基带信号在信道中传输，加入了信道噪声，在接收端，使用示波器采用位同步所产生的图形。之所以有眼是因为采用的是位同步，码字的不确定。
眼皮厚度是加入噪声幅度。再从接收原理讲，收端要通过抽样判决来重现基带信号。当噪声过大时，抽样判决就会产生错误，产生误码。
5）星座图：
图1—8 星座图。
图形说明：此图是2psk的星座图，星座图可以在信号空间展示信号所处的位置，为系统的传输特性分析提供了直观的，具体的显示结果。使系统的功率利用率，频带利用率得到充分的利用。
由于是二进制的调制所以只在-1和1处出现信号。
6）轨迹图：
图1—9 轨迹图。
图形说明：离散时间轨迹图就是将星座的每个点按时间顺序连接起来，展示了信号在星座图上的变化轨迹。从图1—8 星座图可以看出只有在-1和1上有信号，所以在轨迹图中也只有-1到1上有轨迹。
7）示波器：
scope:
图1—10 扩频信号波形。
图形说明：第一条为原始信号扩频得到的波形，第二条为扩频信号经过相乘器乘1得到的波形。两个波形是一样的，经过相乘器是为了改变数据类型，使之和后面的仪器相匹配。
scope6:
图1—11 三个信号波形
图形说明：第一条是原始信号，第二条是初始状态为00100的111101pn序列，第三条是扩频信号。
scope5：
图1—12 扩频和解调后的波形。
图形说明：第一条是扩频信号的波形，第二条是扩频信号调制解调后的波形。
scope2:
图1—13 原始信号波形。
图形说明：第一条是原始信号的波形，第二条是原始信号经过扩频调制解调后的波形。
五、实验心得。
在这次实验中，我学会了用matlab中simulink模块来进行通信**，更加熟悉对matlab的使用。同时，我对2psk先扩频后调制的扩频通信调制方式更加了解，对信号的调制解调做了更深入的分析。
通过这次通信设计实验，培养了我的独立思考和分析问题的能力，这样的设计实对我以后的毕业设计会有很大的帮助。
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