开题报告 基于SYSTEM VIEW的直序扩频通信系统仿真

北京邮电大学世纪学院

毕业设计（论文）开题报告

题 目 基于System View 的直序扩频通信系

统仿真

学生姓名 贺 龙

学 号 08020126

专业名称 信息工程 年 级 2008级 所在系(院) 通信与信息工程系 指导教师 门爱东

2012 年 3 月 8 日

说 明

1、根据北京邮电大学世纪学院《毕业设计(论文)工作管理规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、各教学单位审查批准后实施。

2、开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。

3、毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。

4、本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解，拼凑而成的开题报告按不合格论。

5、开题报告检查原则上在毕业设计（论文）工作开始3周内完成，各教学单位完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。

(包括选题背景、意义、国内外研究现状等) 1.选题背景、意义 扩频通信(spread spectrum communication)是近几年内迅速发展起来的一种通信技 术。在早期研究这种技术的主要目的是为提高军事通信的保密和抗干扰的性能，因此 这种技术的开发和应用一直是处于保密状态。美国在 20 世纪 50 年代中期，就开始 了对扩频通信的研究， 当时主要侧重在空间探测、 卫星侦察和军用通信等方面。 以后， 随着民用通信的频带拥挤日益严重，又由于近代微电子技术、信号处理技术、大规模 集成电路和计算机技术的快速发展，与扩频通信有关的器件的成本大大地降低，从而

毕 业 设 计 ( 论 文 ) 的 意 义 和 选 题 背 景

进一步推动了扩频通信在民用领域的发展金额应用， 而且也使扩频通信的理论和技术 也得到了进一步的发展。 1990 年 1 月， 国际无线电咨询委员会(CCIR,现为 ITUR)在研 究未来民用陆地移动通信系统的计划报告中已明确地建议采用扩频通信技术。 从扩频技术的历史可以看出，每一次技术上的大发展都是由巨大的需求驱动的。 军事通信抗干扰的驱动以及个人通信业务的驱动使得扩频技术的抗干扰性能和码分 多址能力得到最大限度的挖掘。展望未来，第四代移动通信系统(4G)的驱动无疑会使 扩频技术传输高速数据的能力得到更大的拓展。 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication),它与光纤通信、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。扩频通信是将待传送 的信息数据被伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)调制，实现频谱扩展后再传输； 接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。这种通信方式与 常规的窄道通信方式是有区别的： 一是信息的频谱扩展后形成宽带传输； 二是相关 处理后恢复成窄带信息数据。正是由于这两大持点，使扩频通信有如下的优点： 1.1.较强的抗干扰能力 扩频信号在空间传输时所占有的频率带宽相对较宽， 而接收器采用码相关检测的 办法来进行解扩，把有用的宽带信息信号恢复成窄带信号，而把噪声信号扩展为宽带 信号，然后通过窄带滤波技术提取有用的信息信号。这样对于干扰信号来说，由于其 与扩频的伪随机码不相关，则调制到一个很宽的频带上，使之在信号通频带内的干扰 功率大大降低，相应的增加了系统的抗干扰性能。 1.2.较强的安全保密性 扩频信号的频谱结构基本与待传输的信息信号并无关，主要由扩频码来决，甚

至可以将信号淹没在噪声中，因此其保密性很强，要截取或窃听这样的信号是非常困 难的，除非准确地知道所用的伪随机码的种类、码长和相位，对非线性码序列情况就 更为复杂了。 1.3.可抗多径干扰 在移动通信、卫星通信等现代通信环境下，多径干扰是常见的且非常严重的，通 信系统必须具有很强的抗于扰的能力才能保证通信系统的顺畅[2]。扩频技术具有抗多 径干扰的能力，其利用扩频所用的伪随机码的相关特性来达到抗多径干扰，甚至可以

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利用抗多径干扰能力来提高系统的性能。

2.国内外研究现状扩频通信技术诞生得较早，从 20 世纪 40 年代起，人们就开始了对扩频技术的 研究，其抗干扰性、抗窃听、抗测向等方面的能力早己被人们熟知。但由于扩频系统 的设备复杂等多方面的原因，致使扩频通信技术一直都发展得较为缓慢。自 50 年代 中期美国军方开始研究， 扩频通信技术一直为军事通信所独占， 广泛应用于军事通信、 电子对抗以及导航、测量等各个领域。进入 20 世纪 60 年代后，随着科学技术的迅猛 发展，许多新型器件的出现，特别是大规模、超大规模集成电路、微处理器、数字信 号处理(DSP)器件、扩频专用集成电路(ASIC)以及 FPGA 等这样的新型器件的问世，使 扩频通信技术有了重大的突破和发展。到本世纪 80 年代初扩频通信技术开始被应用 于民用通信领域。为了满足目益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源， 各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信

、 卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技 术，扩频技术已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、 监控、报警等系统中。 从国内来看，近十多年来，出于民用通信特别是陆地移动通信的迅速发展，扩频 通信的研究也在不断深入。各大高校及一些科研机构都在进行这方面的工作，如清华 大学、天津大学、北京邮电大学、西安电子科技大学、南京邮电大学等都在积极地开 展扩频通信系统的研究。 从国外来看，军事通信技术的进步和发展，军工产品向民用产品的转化，直接推 动了扩频通信理论、方法、技术等方面的研究发展和应用普及。

(参考文献参考文献不少于 10 篇，参考文献目录按 GB/T7714—2005 的要求填写)

参考文献[1] 童成意.扩频通信技术应用研究〔J〕.湘潭师范学院学报(自然科学版), 2003 . [2] 许丽艳，李雪梅，于瑞涛.扩展频谱通信系统的仿真[J].青岛大学学报(工 程技术版), 2000 . [3] 白木，周洁.扩频通信的原理、工作方式、特点和应用[J].电力系统通信，2002 . [4] 罗卫兵，孙烨，张捷.SystemView 动态系统分析及通信系统仿真设计[M].西 安：西安电子科技大学出版社，2001 . [5] 孙鹏勇.直接序列扩频通信处理增益的分析[J].辽宁工程技术大学学报(自

文 献 综 述 或 参 考 文 献 目 录

然科学版), 2000 . [6] 曾兴雯，刘乃安，孙献璞.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安：西安电子科 技大学出版社，2004 . [7] 查光明，熊贤祚.扩频通信[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002 . [8] 青松，程岱松，武建华.数字通信系统的 SystemView 仿真与分析[M].北京： 北京航空航天大学出版社，2000 . [9] 吴明捷， 马景兰， 王伟. 直接系列扩频通信中的伪随机码[J] . 工矿自动化， 2002 . [10] Byrne A J . The virtual corporation [J] .Business week , 1993 . [11] 李东生.SystemView 系统设计及仿真入门与应用[M].北京：电子工业出版

社,2002 .

(包括研究方法、手段、技术路线、论文的框架结构和主要内容 、遇到的问题以及 解决的方法和措施等，根据各专业特点，自行确定) 1.研究方法、手段、技术路线 (1)以系统框图形式介绍系统构成以及系统的工作原理。 (2)根据工作原理设计仿真模型, 在设置好系统、模块参数后运行上述电路,借助 SystemView 分析视窗和接收计算器可直接给出各点信号的时域波形、 功率谱等, 并分 析系统的抗噪声能力。 2. 论文的框架结构 第 1 章 绪论 第 2 章 直序扩频通信系统 2.1 基本原理。

研 究 主 要 内 容

2.2 扩频通信系统的主要特点。 2.3 直接序列扩频通信系统。 2.4 直接序列扩

频通信系统性能的分析。 2.4.1 抗干扰能力。 2.4.2 信噪比和误码率。 第3章 System View 简介

3.1 System View 软件介绍 3.2 System View 主要特点 第 4 章 直扩系统 System View 仿真 4.1 直扩系统的原理构图 4.2 直序扩频通信系统仿真(无噪声情况) 4.3 直接扩频通信系统干扰性分析。 3.论文的主要内容。 本论文主要讨论和实现基于 SystemView 的扩频通信系统设计与仿真,其主要内容如下 3.1.介绍扩频通信所涉及的一些理论背景极其主要技术，重点研究现在广泛使用 的直序扩频通信系统。 3.2.通信技术的发展日新月异，通信系统也日趋复杂，因此，在通信系统的设计 开发过程中，在进行实际硬件系统试验之前，软件仿真己成为必不可少的一部分。目 前，电子设计自动化 EDA(Electronic Design Automatic)技术已经成为电子设计潮流,

为了使繁杂的电子设计过程更加便捷，出现了许多针对不同层次应用的 EDA 软件。 美国 Elanix 公司推出的基于 PC 机 Windwos 平台的 SystemView 动态系统仿真软 件， 是其中一个非常优秀的 EDA 软件。 根据工作原理设计仿真模型, 在设置好系统、 模块参数后运行上述电路,借助 SystemView 分析视窗和接收计算器可直接给出各点信 号的时域波形、功率谱等, 并分析系统的抗噪声能力。 3.3扩频通信系统与常规的通信系统相比，具有很强的抗干扰能力，如抗人为干 扰、抗窄带干扰、抗多径干扰等，并具有信息隐蔽、多址保密通信等特点，已从军事 应用向民用通信应用迅速发展。 利用Systemview软件作为平台， 对扩频通信中最典型的扩频工作方式———直接 序列扩频系统(DSSS)进行了仿真分析； 通过时域波形对比发送端和接收终端两个波形 图，可明显观察到，解扩后的信号与输入的原始信号波形基本一致，并注意到接收端 有一些毛刺， 这是由于时间脉冲信号的脉宽有误差而造成的。通过对频谱波形的分 析可知， 扩频系统抗噪声能力很强， 当不断加大噪声的幅度， 达到系统的干扰门限时， 则不能准确地恢复原始信息。结果证明随着扩频增益的增大，系统的误码率越小，同 时扩频系统性能的好坏很大程度上还取决于扩频码的特性。 直接扩频系统，在发送端的设计一般都采用先扩频后调制，既先用扩频码和信息 码进行模 2 运算，产生扩频信号，然后用此信号去调制载波，采用二相移频键控 (BPSK)方式。而在接收端为了恢复出原信号，也要分两步进行，可以先解扩后解 调，也可以先解调后解扩。但为了和发送端相对应，本设计采用后者，但在解扩之前 不能把解调器输出信号恢复成数字信号。用 System View 仿真了设计的系统，比较详 细的分析了系统的误

码性能，并与理论值进行了比较，同时简单分析了系统的多址能 力。 4. 遇到的问题 中文文献少，课题比较实际化缺乏实践工作经验，理论性强数学基础差。需要大 量的计算 5. 解决的方法和措施 查阅参考书，问指导老师。自己动手操作.

注：空间不够可另加附页。

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