Matlab 기금

위범채천 윤전 흥군.

(상하이 교통대학 전자정보전기공학대학, 200030, 상하이)

확산 스펙트럼 통신 기술의 이론적 근거와 구현 방법을 설명하고 MATLAB 에서 제공하는 시각화를 활용합니다.

Simulink 를 사용하여 확산 스펙트럼 통신 시스템의 시뮬레이션 모델을 구축하고, 각 모듈의 설계를 상세히 설명하며, 시뮬레이션 모델링의 요점을 지적합니다.

에서 주의해야 할 문제. 주어진 시뮬레이션 조건에서 시뮬레이션 프로그램을 실행하여 원하는 시뮬레이션 결과를 얻습니다. 동시에,

확립 된 시뮬레이션 시스템을 사용하여 확산 스펙트럼 이득과 출력 신호 대 잡음비 간의 관계를 연구했습니다. 결과는 동일한 비트 오류율에서,

확산 스펙트럼 게인을 높이면 시스템 출력의 신호 대 잡음비가 향상되어 통신 시스템의 간섭 방지 기능이 향상됩니다.

확산 스펙트럼 통신, 신호 대 잡음비, 비트 오류율, 확산 스펙트럼 이득

중국 도서관 분류 번호: TN9 14.42 문헌 식별 번호: A.

확산 스펙트럼 통신 시스템 시뮬레이션

MATLAB 기반

범위, 윤전, 자흥군

(상하이 교통대학 전자정보전기공학대학, 200030, 상하이)

초록: 확산 스펙트럼 통신의 이론적 근거와 구현 방법

이 연구는 기술을 소개했다. 확산 스펙트럼 시뮬레이션 모델

MATLAB 에서 제공하는 SIMULINK 를 이용하여 통신 시스템을 구축했다. 안에 ...

또한, 시뮬레이션 모형의 각 모듈에 대해 자세히 설명하고

시스템 시뮬레이션에서 주의해야 할 문제. 잘 설계된 기초 위에

시뮬레이션 조건, 시뮬레이션 프로그램 실행, 원하는 결과를 얻었습니다.

또한, 확산 스펙트럼 이득과 팬 아웃 비트 오류율 사이의 관계도 연구된다.

시뮬레이션 시스템을 이용하여 연구를 진행하다. 그 결과, 같은 오류율을 기준으로

확장 스펙트럼 게인이 증가하면 시스템 팬아웃의 신호 대 잡음비는 다음과 같습니다

통신 시스템의 간섭 방지 능력을 강화하다.

키워드: 확산 스펙트럼 통신, 신호 대 잡음비, 비트 오류율, 확산 스펙트럼 이득

1 소개

확산 스펙트럼 통신 (확산 스펙트럼 통신이라고 함), 광섬유 통신 및 위성 통신은 함께 정보화 시대의 세 번째 유형이라고합니다.

하이테크 통신 전송 모드, 즉 전송된 정보가 넓은 밴드로 확대되어 수신측과 관련이 있음을 의미합니다.

신호를 수신하여 정보 대역폭으로 복구하는 시스템입니다. 확산 스펙트럼 신호를 사용하여 통신하는 장점은 확산 스펙트럼을 사용하는 것입니다.

이 방법은 수신기 출력의 신호 대 잡음비가 입력의 신호 대 잡음비에 비해 크게 높아지는 신호 대 잡음비의 이점을 교환할 수 있습니다.

시스템의 간섭 방지 능력을 향상시킵니다. 이 문서에서는 확산 스펙트럼 통신의 원리에 따라 MATALB 에서 제공하는 시각화 시뮬레이터를 사용합니다.

Simulink 를 사용하여 확산 스펙트럼 통신 시스템의 시뮬레이션 모델을 구축하고 확산 스펙트럼 통신 특성, 확산 스펙트럼 게인 및 출력 신호 노이즈를 연구했습니다.

이 글의 목적은 확산 스펙트럼 통신을 기반으로 한 현대 통신의 연구와 설계의 근거를 제공하는 것이다.

2 확산 스펙트럼 통신 기술

2. 1 이론적 근거

확산 스펙트럼 통신의 기본 이론은 정보론의 향농 공식, 즉

로그 (1/) 2c = b+s n (1)

여기서 c 는 시스템의 채널 용량 (비트/초) 입니다. B 는 시스템 채널 대역폭 (Hz) 입니다. S 는 신호의 평균 전력입니다. N 은 소음입니다

사운드 파워.

향농공식은 시스템 채널의 무오류 전송 능력이 채널의 신호 대 잡음비와 관련이 있음을 보여준다.

(신호 대 잡음비) 및 정보 전송에 사용되는 시스템 채널 대역폭 (B) 입니다. 이 수식은 가장 중요한 두 가지 요약을 설명합니다.

읽기: 하나는 채널 용량이 일정한 경우 송신 신호 전력을 줄여 채널 대역폭을 늘리는 것입니다.

채널 용량 요구 사항 향상 하나는 대역폭을 줄이고 신호 전력을 증가시켜 실현할 수 있다는 것이다.

확산 스펙트럼 이득은 확산 스펙트럼 통신의 중요한 매개변수이며 확산 스펙트럼 통신 시스템의 간섭 방지 기능을 반영합니다. 다음과 같이 정의됩니다

수신기 상관기의 출력 SNR 과 수신기 상관기의 입력 SNR 의 비율, 즉

D

S

D

S

I I B

B

희귀하다

희귀하다

S N

S N

G = = = =

/

/0 0 0 (2)

여기서 Si 와 S0 은 각각 수신기 관련자 입력 및 출력의 신호 전력입니다. Ni 와 N0 은 각각 상관기의 입력과 출력이다.

끝 간섭 전력 Rs 는 의사 랜덤 코드의 정보 속도이고 Rd 는 기저대역 신호의 정보 속도입니다. Bs 는 확산 스펙트럼 후의 신호 밴드입니다.

폭, Bd 스펙트럼 확장 전의 신호 대역폭.

2.2 구현 방법

일반 통신 시스템에 비해 확산 스펙트럼 통신은 주로 송신측에서 확산 스펙트럼 변조를 늘리고 수신측에서 늘리는 것이다.

확산 스펙트럼 조정 과정에서 확산 스펙트럼 통신은 주로 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 시스템, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 시스템,

점프할 때 스프레드 시스템, 선형 주파수 시스템 및 혼합 주파수 시스템. 이제 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 시스템을 예로 들어 확산 스펙트럼 통신을 설명하십시오

실현 방법. 그림 1 은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 시스템의 원리 상자 그림입니다.

그림 1 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 시스템 다이어그램

직접 시퀀스 확산 스펙트럼 시스템의 구조도에서 볼 수 있듯이 송신기에서 소스 출력의 신호는 의사 랜덤 코드 발생기에서 생성된 신호와 동일합니다.

생성된 의사 랜덤 코드는 모듈 2 에 추가되어 의사 랜덤 코드 속도와 동일한 확산 스펙트럼 시퀀스를 생성한 다음 다시 사용합니다.

반송파를 복조하여 확산 스펙트럼 변조 무선 주파수 신호를 얻다. 수신측에서 수신된 확산 스펙트럼 신호가 확대되어 혼합됩니다.

그런 다음 송신기와 동기화되는 의사 랜덤 시퀀스를 사용하여 확산 스펙트럼 변조 신호를 적절히 확장하여 신호의 밴드를 정보로 복원합니다.

그런 다음 전송된 정보를 복구하기 위해 시퀀스의 밴드를 조정합니다.

시스템 시뮬레이션 모델의 수립

3.1시뮬링크 소개

MATLAB 은 원래 Mathworks 가 내놓은 수학 앱이었다. 다년간의 발전을 거쳐, 그것은 이미 다음과 같은 내용을 개발하였다

과학 연구 및 엔지니어링 응용 프로그램에서 가장 인기 있는 패키지 중 하나가 되는 통신 시스템입니다.

Simulink 는 동적 시스템 모델링, 시뮬레이션 및 분석을 통합하는 MATLAB 의 시각적 시뮬레이션 도구입니다.

선형 시스템, 비선형 시스템, 디지털 제어 및 디지털 신호 처리 모델링 및 시뮬레이션에 널리 사용되는 환경입니다. 타부르크

수신기, 신호 소스, 선형 및 비선형 구성요소 및 커넥터로 구성된 복잡한 모듈 라이브러리를 포함하며 다음을 수행할 수 있습니다

필요에 따라 자체 모듈을 사용자 정의하거나 만듭니다. Simulink 의 주요 특징은 사용자가 간단한 마우스로 조작할 수 있다는 것이다.

Make 및 copy 명령은 사용자가 모형의 매개변수를 자유롭게 변경할 수 있는 직관적인 시스템 상자 모형을 작성합니다

매개변수를 변경한 결과를 즉시 보고 모델링 시뮬레이션 목적을 빠르고 쉽게 달성할 수 있습니다.

3.2 모델 구축 및 주요 모듈 설계

MATLAB /Simulink 기반 확산 스펙트럼 통신 시스템 시뮬레이션 모델은 확산 스펙트럼 통신 시스템의 특성을 반영할 수 있습니다.

연구 및 설계의 필요에 따라 파형 관찰, 스펙트럼 분석 및 성능 분석과 같은 동적 작업 프로세스를 확장할 수 있습니다.

시뮬레이션 모델을 개발하여 확산 스펙트럼 통신을 기반으로 한 현대 통신 시뮬레이션을 실현하여 시스템 연구 및 설계에 대한 강력한 근거를 제공합니다.

무력의 플랫폼. 그림 2 는 MATLAB/Simulink 기반 확산 스펙트럼 통신 시스템의 시뮬레이션 모델입니다.

그림 2 시스템 시뮬레이션 모델

출처: 시뮬레이션 시스템의 소스로서 임의 정수 생성기가 임의 정수를 전송합니다.

이 생성기는 샘플링 시간과 초기 상태를 자유롭게 설정하여 확산 스펙트럼 통신 시스템의 요구 사항을 충족하는 이진 임의 신호를 생성합니다.

수신

고 증폭기 하이브리드 디퓨저 복조

로컬 발진기 PN 코드 동기화

소스 확산 스펙트럼 변조

PN 코드 발진기

발포하다

출처의 요구 사항.

확산 스펙트럼 및 확장: PN 시퀀스 생성기는 의사 랜덤 코드 생성기로 확산 스펙트럼을 수행합니다.

주파수 처리는 양극변환 후의 정보 코드와 PN 코드를 곱하여 수행됩니다. 확장 해제 프로세스는 확산 스펙트럼 프로세스와 동일합니다.

PN 코드를 사용하여 수신 신호의 두 번째 확산 스펙트럼을 수행하십시오.

변조 및 복조: 변조 및 복조는 2 상 위상 시프트 키잉 PSK 를 사용합니다. 변조는 정현파 캐리어와 바이폴라 확장으로 구성됩니다

주파수 코드를 직접 곱하고 코 히어 런트 복조 방법으로 복조한다.

채널: 전송 채널은 가산 가우스 백색 잡음 채널입니다. 가산 가우스 백색 잡음 채널 모듈에서 신호 작업을 수행할 수 있습니다.

속도 및 신호 대 잡음비를 설정합니다.

오류 계산: 오류 코드 계산은 통신 시스템에서 오류 측정기의 주요 임무는 전송 시스템을 평가하는 것입니다.

비트 오류율, 두 개의 입력 포트: 첫 번째 포트 (Tx) 수신 발신자의 입력 신호, 두 번째 포트 (Rx).

수신기의 입력 신호를 수신하다.

3.3 몇 가지 설명

Simulink 에서는 통계를 구현하는 별도의 카운터 모듈이 없으므로 직접 만들어야 합니다. 카운트 모델의 설계는 그림과 같습니다.

3. 카운트 모델에서는 소스와 동일한 주파수의 펄스 모듈 및 의사 랜덤 코드를 사용하여 기호 동기화 및 코드 슬라이스 동기화를 수행합니다.

가산기의 누적 기능을 이용하여 각 기호에 대한 관련 피크 통계를 실현하였다.

그림 3 카운트 모델 구현 블록 다이어그램

확산 스펙트럼 통신의 모델링에서 확산 스펙트럼 및 확장에 사용되는 PN 코드와 변조 및 조정에 사용되는 반송파는 동일해야 합니다.

단계, 따라서 의사 랜덤 코드 모듈과 캐리어 모듈의 매개변수 설정에 주의해야 합니다.

오류율 계산에서 수신 신호는 확산 스펙트럼 확장, 변조 조정, 관련 통계 등을 통해 처리됩니다.

지연이 있으므로 오류 미터 모듈의 대화상자에서 적절한 지연을 설정해야 합니다.

4 시뮬레이션 결과 분석

4. 1 시뮬레이션 시스템 운영 분석

다음 시뮬레이션 조건에서 시뮬레이션 작업을 관찰합니다. 정보 속도는 20b/s 이고 범위는1입니다. 의사 랜덤 시퀀스

열은 10 레벨 m 시퀀스, 전송 속도 200b/s 를 사용합니다. 캐리어 주파수/10 kHz；; 신호 전력 1W, 신호 대 잡음비 30dB.

시뮬레이션 시간은 2s 로 설정됩니다. 이러한 시뮬레이션 조건에서는 이론적으로 10 배의 확산 스펙트럼 이득을 얻을 수 있습니다. 그림 4 는 시스템 확장 스펙트럼입니다

시뮬레이션 결과를 확장합니다. 위 그림은 소스, 가운데 그림은 확산 스펙트럼 코드, 아래 그림은 신주쿠입니다. 그림 4 에서 볼 수 있듯이 소스와 목적지는 동일합니다.

오류율은 0 이며, MATLAB/Simulink 기반 시뮬레이션 시스템은 스프레드 통신 시스템의 소프트웨어 시뮬레이션 요구 사항을 충족합니다.

그림 4 시스템 확산 스펙트럼 및 확장 시뮬레이션 결과

4.2 확산 스펙트럼 이득과 출력 신호 대 잡음비 사이의 관계

정보 속도와 의사 랜덤 시퀀스 전송 속도를 설정하여 10 및 50 의 확산 스펙트럼 게인으로 신호 대 잡음비를 지속적으로 변경합니다.

확산 스펙트럼 게인, 오류율 및 신호 대 잡음비 간의 관계는 그림 5 에 나와 있습니다. 그림 5 에서 볼 수 있듯이, 같은 오류율에서

속도, 확산 스펙트럼 게인이 클수록 출력 측 신호 대 잡음비가 커지고 시스템 요구 사항이 증가함에 따라 확산 스펙트럼 게인과 출력이 증가합니다.

최종 신호 대 잡음비는 더 큰 이점을 얻을 것입니다.

그림 5 다른 확산 스펙트럼 이득에서의 비트 오류율 시뮬레이션 곡선

5 결론

확산 스펙트럼 통신은 강력한 간섭 방지, 쇠퇴 방지 및 다중 경로 성능을 통해 3 세대 통신의 핵심 기술이 되었습니다. 이 논문

확산 스펙트럼 통신의 이론적 근거와 구현 방법을 설명하고 MATLAB 에서 제공하는 시각화 도구 상자인 Simulink 를 사용하여 구축했습니다.

확산 스펙트럼 통신 시스템의 시뮬레이션 모델은 각 모듈의 설계를 상세히 설명하고 시뮬레이션 모델링에서 주의해야 할 문제를 제공합니다. 존재

주어진 시뮬레이션 조건에서 시뮬레이션 시스템을 실행하여 시뮬레이션 모형의 정확성을 확인합니다. 시뮬레이션을 통해 확산 스펙트럼 이득을 연구했다.

그 결과, 오류율이 같은 경우 확산 스펙트럼 게인을 높이면 시스템 출력이 향상될 수 있음을 알 수 있습니다.

터미널의 신호 대 잡음비를 높여 시스템의 간섭 방지 기능을 향상시킵니다. 저자의 혁신점: MATLAB/Simulink 로 만들었습니다.

시뮬레이션 플랫폼은 확산 스펙트럼 게인, 오류율 및 신호 대 잡음비 관계를 연구하며 확산 스펙트럼 통신을 기반으로 하는 위성 신호입니다.

디자인은 기초를 제공합니다.

참고 자료:

1 증흥문, 유나이안, 손. 확산 스펙트럼 통신 및 다중 접속 기술 [m]. xian: 서안 전자 기술 대학

출판사, 2004 년.

2 서명원 소옥빈. MATLAB 시뮬레이션 통신 및 전자 공학 응용 프로그램 [M].Xi 안: Xi 안 전자 기술 대학

설출판사, 2005 년.

이건신, 유나이 안, 유계평. 현대 통신 시스템의 분석 및 시뮬레이션-MATALAB 통신 도구 상자 [M]. 서안:

서안 전자과학기술대학 출판사, 200 1.

4 쑤, 사람. MATLAB 직렬 통신을 기반으로 한 데이터 수집 시스템 설계 컴퓨터 정보,

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5, 완료. 의사 랜덤 코드 생성 및 시뮬레이션에 MATLAB 적용 컴퓨터 시뮬레이션, 2 1(3), 2004 년 3 월.

기금 프로젝트: 상하이 과학 기술 중점 프로젝트, 프로젝트 번호 45 1 1503 1.

저자 소개: 위범 (1973-), 남자, 한족, 석사 대학원생, 주로 위성항법과 CDMA 확산 스펙트럼을 연구한다.

교류. 이메일: weifan@sjtu.edu.cn

우편 주소 및 우편 번호: 상하이 장녕구 안순로 220 호 18 호 402 호, 20005 1.

윤전 (1972-), 남자, 한족, 박사, 부교수, 주로 위성 항법 및 측정 기술을 연구하고 있습니다.

자흥군 (1970-), 남자, 한족, 박사, 교수, 주요 연구 방향은 위성 항법 및 신형 제어 이론과 응용이다.

작성자 소개:

위휘는 1973, 남자, 한족, 석사 대학원생에서 태어났습니다. 그의 연구 과제는 다음과 같다

위성 항법 및 CDMA 확산 스펙트럼 통신.

전윤은 1972, 남자, 한족, 박사, 부교수에서 태어났다. 그의

연구 주제에는 위성 항법 및 측정 및 제어 기술이 포함됩니다.

자흥군, 1970, 남자, 한족, 박사, 교수에서 태어났습니다. 그의 연구 취미

위성 항법, 새로운 제어 이론 및 응용이 포함됩니다.