基于MATLAB 的扩频通信系统仿真研究

摘要 本文阐述了扩展频谱通信技术的理论基础和实现方法，利用MATLAB 提供的可视化工具Simulink 建立了扩频通信系统仿真模型，详细讲述了各模块的设计，并指出了仿真建模中要注意的问题。在给定仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。同时，利用建立的仿真系统，研究了扩频增益与输出端信噪比的关系，结果表明，在相同误码率下，增大扩频增益，可以提高系统输出端的信噪比，从而提高通信系统的抗干扰能力。 关键词 扩频通信, 信噪比， 误码率， 扩频增益

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

扩展频谱通信(简称扩频通信)与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式，它是指发送的信息被展宽到一个很宽的频带上，在接收端通过相关接收，将信号恢复到信息带宽的一种系统。采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱的方法可以换取信噪比上的好处，即接收机输出的信噪比相对于输入的信噪比有很大改善，从而提高了系统的抗干扰能力。本文根据扩频通信的原理，利用MATALB 提供的可视化仿真工具Simulink 建立了扩频通信系统仿真模型，研究了扩频通信的特性和扩频增益与输出端信噪比的关系，目的是为以扩频通信为基础的现代通信的研究和设计提供依据。 2 扩展频谱通信技术

2.1 理论基础

扩频通信的基本理论是根据信息论中的Shannon 公式，即

)/1(log 2N S B C += (1)

式中：C 为系统的信道容量(bit/s )；B 为系统信道带宽(Hz )；S 为信号的平均功率；N 为噪声功率。

Shannon 公式表明了一个系统信道无误差地传输信息的能力跟存在于信道中的信噪比(S/N )以及用于传输信息的系统信道带宽(B )之间的关系。该公式说明了两个最重要的概念：一个是在一定的信道容量的条件下，可以用减少发送信号功率、增加信道带宽的办法达到提高信道容量的要求；一个是可以采用减少带宽而增加信号功率的办法来达到。

扩频增益是扩频通信的重要参数，它反应了扩频通信系统抗干扰能力的强弱，其定义为接收机相关器输出信噪比和接收机相关器输入信噪比之比，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分别为接收机相关器输入、输出端信号功率；N i 和N 0分别为相关器的输入、输出端干扰功率；R s 为伪随机码的信息速率，R d 为基带信号的信息速率；B s 为频谱扩展后的信号带宽，B d 频谱扩展前的信号带宽。

2.2 实现方法

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、线性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。图1为直接序列扩频系统的原理框图。