¿Cómo utilizar matlab para simular interferencias de comunicación por salto de frecuencia? (Esperando en línea, ¡expertos, por favor vengan!)

Palabras clave comunicación de espectro ensanchado, relación señal-ruido, tasa de error de bit, ganancia de espectro ensanchado

Número de clasificación chino: TN914.42 Código de identificación del documento: A

Simulación del sistema de comunicación de espectro ensanchado

Basado en MATLAB

FAN Wei, ZHAI Chuan-run, ZHAN Xing-qun

(Escuela de Electrónica, Ingeniería eléctrica y de la información, Universidad Jiaotong de Shanghai, 200030, Shanghai)

Resumen: En este estudio se presentó la base teórica y los métodos de realización de la tecnología de comunicación de espectro extendido

El modelo de simulación. del sistema de comunicación de espectro extendido

se construyó utilizando SIMULINK, que es proporcionado por MATLAB. Además, cada módulo del modelo de simulación se presentó en detalle y se señaló el.

Problemas a los que se debe prestar atención en la simulación del sistema. Sobre la base de las

condiciones de simulación diseñadas, se ejecutó el programa de simulación y se obtuvieron los resultados previstos. >

Además, la relación entre la ganancia del espectro ensanchado y la tasa de error de distribución también se estudió

mediante el uso del sistema de simulación. Los resultados mostraron que, sobre la base de la misma tasa de error,

Si se ampliara la ganancia del espectro ensanchado, la relación señal-ruido del sistema se mejoraría

y también se mejoraría la capacidad antiinterferencias del sistema de comunicación. mejorado

Palabras clave: comunicación de espectro ensanchado, relación señal-ruido, tasa de error, ganancia de espectro ensanchado

1 Introducción

Comunicación de espectro ensanchado (denominada . comunicación de espectro extendido), junto con la comunicación por fibra óptica y la comunicación por satélite, se conocen como los tres métodos de transmisión de comunicaciones de alta tecnología que ingresan a la era de la información. Esto significa que la información enviada se amplía a una banda de frecuencia muy amplia y en la recepción. terminar por relacionado <

/p>

Recibir, un sistema que restablece la señal al ancho de banda de información. La ventaja de utilizar señales de espectro ensanchado para la comunicación es que el método de espectro ensanchado se puede intercambiar en beneficio de la relación señal-ruido, es decir, la relación señal-ruido de la salida del receptor mejora considerablemente en comparación con la entrada. Relación señal-ruido,

Mejorando así la capacidad antiinterferente del sistema. Basado en el principio de comunicación de espectro ensanchado, este artículo utiliza la herramienta de simulación visual Simulink proporcionada por MATALB para establecer un modelo de simulación del sistema de comunicación de espectro ensanchado y estudia las características de la comunicación de espectro ensanchado, la ganancia de espectro ensanchado y el ruido de la señal de salida. p>

El propósito de la relación ratio es proporcionar una base para la investigación y el diseño de comunicaciones modernas basadas en comunicaciones de espectro ensanchado.

2 Tecnología de comunicación de espectro ensanchado

2.1 Base teórica

La teoría básica de la comunicación de espectro ensanchado se basa en la fórmula de Shannon en la teoría de la información, es decir,

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

Donde: C es la capacidad del canal del sistema (bit/s); B es el ancho de banda del canal del sistema ( Hz); S es la potencia media de la señal; N es la potencia sonora del ruido.

La fórmula de Shannon indica la capacidad de un canal del sistema para transmitir información sin errores y la relación señal-ruido (S/N) presente en el canal, así como el canal del sistema utilizado para transmitir información. relación entre ancho de banda (B). Esta fórmula ilustra los dos conceptos más importantes

: Uno es que bajo ciertas condiciones de capacidad del canal, se puede lograr reduciendo la potencia de la señal de transmisión y aumentando el ancho de banda del canal

Para cumplir con los Los requisitos para mejorar la capacidad del canal se pueden lograr reduciendo el ancho de banda y aumentando la potencia de la señal.

La ganancia de espectro ensanchado es un parámetro importante de la comunicación de espectro ensanchado. Refleja la capacidad antiinterferencia del sistema de comunicación de espectro ensanchado. Se define como

La señal de salida. relación de ruido del correlacionador del receptor La relación con la relación señal-ruido de entrada del correlacionador del receptor, es decir,

d

s

d

s

i i B

B

R

R

S N

S N

G = = =

/

/ 0 0 (2)

En la fórmula, Si y S0 son las señales de entrada y salida del correlador receptor respectivamente; Ni y N0 son las potencias de interferencia de entrada y salida del correlador respectivamente; Rs es la tasa de información del código pseudoaleatorio; señal de banda base; Bs es la banda de señal después de la expansión del espectro.

Wide, el ancho de banda de la señal antes de la expansión del espectro Bd.

2.2 Método de implementación

En comparación con los sistemas de comunicación generales, la comunicación de espectro ensanchado agrega principalmente modulación de espectro ensanchado en el extremo transmisor y agrega modulación adicional en el extremo receptor

El proceso de demodulación de espectro ensanchado, comunicación de espectro ensanchado se divide principalmente en sistema de espectro ensanchado de secuencia directa, sistema de espectro ensanchado por salto de frecuencia, sistema de espectro ensanchado por salto de tiempo, sistema de modulación de frecuencia lineal e híbrido según sus diferentes métodos de trabajo. Ahora tome el sistema de espectro ensanchado de secuencia directa como ejemplo para ilustrar el método de implementación de la comunicación de espectro ensanchado. La Figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de un sistema de espectro ensanchado de secuencia directa.

Figura 1 Diagrama de principio del sistema de espectro ensanchado de secuencia directa

Se puede ver en el diagrama esquemático del sistema de espectro ensanchado de secuencia directa que en el extremo del transmisor, la señal de salida por se generan el código fuente y pseudoaleatorio. El código pseudoaleatorio generado por el dispositivo se agrega módulo 2 para generar una secuencia de ensanchamiento con la misma velocidad que el código pseudoaleatorio, y luego la secuencia de ensanchamiento se usa para modular la portadora. Esto da como resultado una señal de radiofrecuencia modulada de espectro extendido. En el extremo receptor, después de que la señal de espectro ensanchado recibida se amplifica y mezcla en alto nivel

, la señal modulada de espectro ensanchado se desensancha con una secuencia pseudoaleatoria sincronizada con el extremo transmisor y la banda de frecuencia del La señal se restablece a la banda de frecuencia de la información.

La secuencia luego se demodula para recuperar la información transmitida.

3 Establecimiento del modelo de simulación del sistema

3.1 Introducción a Simulik

MATLAB fue originalmente un software de aplicación matemática lanzado por The Mathworks Company, después de años de desarrollo. ha desarrollado múltiples cajas de herramientas, incluidos

sistemas de comunicación, que se han convertido en uno de los paquetes de software más populares para aplicaciones de ingeniería e investigación científica.

Simulink es una herramienta de simulación visual en MATLAB. Es un entorno integrado para el modelado, simulación y análisis de sistemas dinámicos.

Es ampliamente utilizado en sistemas lineales, sistemas no lineales y modelado. Simulación de control digital y procesamiento de señales digitales. Incluye

una biblioteca de módulos compleja de receptores, fuentes de señal, componentes lineales y no lineales y conectores, que los usuarios también pueden

personalizar o crear su propio módulo según sea necesario. La característica principal de Simulink es que permite a los usuarios crear un modelo de diagrama de bloques del sistema intuitivo mediante operaciones simples del mouse y copiar y otros comandos. Los usuarios pueden cambiar los parámetros en el modelo a voluntad y. >

Vea inmediatamente los resultados después de cambiar los parámetros, logrando así el propósito de modelado y simulación de manera conveniente y rápida.

3.2 Establecimiento del modelo y diseño del módulo principal

El modelo de simulación del sistema de comunicación de espectro ensanchado establecido en base a MATLAB/Simulink puede reflejar las características del sistema de comunicación de espectro ensanchado

El proceso de trabajo dinámico puede realizar observación de formas de onda, análisis de espectro y análisis de rendimiento. Al mismo tiempo, el modelo de simulación se puede ampliar según las necesidades de investigación y diseño para realizar la simulación de la comunicación moderna basada en la comunicación de espectro extendido. Proporcionar una plataforma potente para la investigación y el diseño de sistemas. La Figura 2 muestra el modelo de simulación del sistema de comunicación de espectro extendido basado en MATLAB/Simulink.

Figura 2 Modelo de simulación del sistema

Fuente: Generador de enteros aleatorios (generador de enteros aleatorios) Como fuente del sistema de simulación, el generador de enteros aleatorios

Generar binario señales aleatorias, y el tiempo de muestreo y el estado inicial se pueden configurar libremente para cumplir con los requisitos de señal del sistema de comunicación de espectro ensanchado

Recepción

Mezcla de alta amplificación, desensanchamiento y demodulación

Sincronización de código PN del oscilador local

Modulación de espectro ensanchado de fuente

Oscilador de código PN

Transmisión

Requisitos de fuente.

Difusión y desexpansión: el módulo PN Sequence Generator (generador de secuencia PN) sirve como un generador de códigos pseudoaleatorios

realiza bipolaridad a través de códigos de información y códigos PN transformados. y multiplicado para lograrlo. El proceso de desensanchamiento es el mismo que el proceso de ensanchamiento, es decir, la señal recibida se procesa con espectro ensanchado por segunda vez utilizando el código PN.

Modulación y demodulación: utilice el método PSK de manipulación por desplazamiento de fase de dos fases para modulación y demodulación. La modulación se realiza multiplicando directamente la onda portadora sinusoidal y el código de dispersión bipolar, y para la demodulación se utiliza el método de demodulación coherente.

Canal: El canal de transmisión es un canal de ruido blanco gaussiano aditivo. En el módulo aditivo de canal de ruido blanco gaussiano, se pueden configurar la potencia de la señal y la relación señal-ruido.

Cálculo de errores de bits: el cálculo de errores se implementa mediante un medidor de errores de bits. La tarea principal del medidor de errores de bits en el sistema de comunicación es evaluar la tasa de errores de bits del sistema de transmisión.

Tiene dos puertos de entrada: El primer puerto (Tx) recibe la señal de entrada del remitente y el segundo puerto (Rx)

recibe la señal de entrada del receptor.

3.3 Algunas explicaciones

En Simulink, no existe un módulo de contador que implemente estadísticas por separado. Debe crearlo usted mismo. El diseño del modelo de conteo se muestra en la Figura

3. En el modelo de conteo, se utilizan módulos de pulso con la misma frecuencia que los códigos fuente y pseudoaleatorios para realizar la sincronización de símbolos y la sincronización de chips respectivamente, y la función de acumulación del sumador se utiliza para realizar la correlación de las estadísticas máximas de cada símbolo.

Figura 3 Diagrama de bloques de implementación del modelo de conteo

En el modelado de comunicaciones de espectro ensanchado, los códigos PN utilizados para la expansión y desexpansión y las portadoras utilizadas para la modulación y demodulación deben permanecer iguales.

pasos, así que preste atención a la configuración de los parámetros del módulo de código pseudoaleatorio y del módulo portador.

En el cálculo de la tasa de error de bits, habrá un retraso en la señal recibida debido a la desexpansión, modulación y demodulación del espectro ensanchado, estadísticas relacionadas, etc.

Cuando la tasa de error de bits se calcula, habrá un retraso. Se debe configurar un retraso apropiado en el cuadro de diálogo del módulo del instrumento.

4 Análisis de los resultados de la simulación

4.1 Análisis del funcionamiento del sistema de simulación

Bajo las siguientes condiciones de simulación, observe el funcionamiento de la simulación. La velocidad de información es de 20 b/s, la amplitud es 1; la secuencia pseudoaleatoria adopta una secuencia m de 10 niveles con una velocidad de transmisión de 200 b/s, la frecuencia portadora es de 10 KHz y la potencia de la señal es de 1 W; -la relación de ruido es de 30 dB;

El tiempo de simulación se establece en 2 s. En tales condiciones de simulación, teóricamente se puede obtener una ganancia de espectro ensanchado de 10 veces. La Figura 4 es el resultado de la simulación del desensanchamiento del espectro ensanchado del sistema. La imagen superior muestra la fuente de la señal, la imagen del medio muestra el código de dispersión y la imagen inferior muestra el sumidero de la señal. Se puede ver en la Figura 4 que la fuente y el sumidero son los mismos y la tasa de error de bits es 0. El sistema de simulación diseñado en base a MATLAB/Simulink cumple con los requisitos de simulación de software del sistema de comunicación de espectro ensanchado.

Figura 4 Resultados de simulación de expansión y desexpansión del sistema

4.2 Relación entre la ganancia del espectro ensanchado y la relación señal-ruido de salida

Establezca la velocidad de información y pseudo -secuencia aleatoria La velocidad de transmisión, en las condiciones de ganancia de dispersión 10 y 50, cambia continuamente el tamaño de la relación señal-ruido

, para obtener la relación entre la ganancia de dispersión y la tasa de error de bits. y relación señal-ruido como se muestra en la Figura 5. Se puede ver en la Figura 5 que, con la misma tasa de error de bits, cuanto mayor es la ganancia del espectro ensanchado, mayor es la relación señal-ruido en el extremo de salida. A medida que aumentan los requisitos del sistema, mayor es la relación señal-ruido en el extremo de salida. la ganancia del espectro ensanchado aumenta y la salida

Cuanto mayor sea la relación señal-ruido, mejor.

Figura 5 Curva de simulación de la tasa de error de bits con diferentes ganancias de espectro ensanchado

5 Conclusión

La comunicación de espectro ensanchado tiene fuertes propiedades antiinterferencias, antidesvanecimiento y anti -Propiedades de interferencia. El rendimiento de rutas múltiples se ha convertido en la tecnología central de la comunicación de tercera generación. Este artículo

explica la base teórica y el método de implementación de la comunicación de espectro extendido y utiliza la caja de herramientas de visualización Simulink proporcionada por MATLAB para establecer <. /p>

El modelo de simulación del sistema de comunicación de espectro extendido describe el diseño de cada módulo en detalle y brinda cuestiones a las que se debe prestar atención en el modelado de simulación. Bajo determinadas condiciones de simulación, se ejecutó el sistema de simulación para verificar la exactitud del modelo de simulación construido. La relación entre la ganancia del espectro ensanchado

y la relación señal-ruido en la salida se estudió mediante simulación. Los resultados mostraron que bajo la misma tasa de error de bits, aumentar la ganancia del espectro ensanchado puede mejorar el sistema. salida

Fin de la relación señal-ruido, mejorando así la capacidad antiinterferencia del sistema. La innovación del autor en este artículo: a través de la plataforma de simulación establecida por MATLAB/Simulink, se estudió la relación entre la ganancia del espectro ensanchado, la tasa de error de bits y la relación señal-ruido, y la señal satelital basada en la comunicación de espectro ensanchado. >

El diseño proporciona la base.

Referencias:

1 Zeng Xingwen, Liu Naian, Sun Xianpu. Comunicaciones de espectro ensanchado y su tecnología de acceso múltiple [M]. Xi'an: Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de Xi'an

Prensa, 2004.

2 Xu Mingyuan, Shao Yubin. Aplicación de la simulación MATLAB en comunicaciones e ingeniería electrónica[M]. Xi'an: Prensa de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de Xi'an, 2005.

3 Li Jianxin, Liu Naian, Liu Jiping. Análisis y simulación de sistemas de comunicación modernos: caja de herramientas de comunicación MATALAB〔M〕. Xi'an:

Prensa de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de Xi'an, 2001.

4 Xu Mingwei, Li Qian, Tang Wei. Diseño de sistema de adquisición de datos basado en comunicación serie MATLAB. Información de microcomputadoras,

2005, 21(8-1), 89-90.

5 Guo Haiyan, Bi Hongjun. Aplicación de MATLAB en generación y simulación de código pseudoaleatorio. Simulación por computadora, 21 (3), 2004.3.

Proyecto de financiación: Proyecto de Investigación en Ciencia y Tecnología de Shanghai, número de proyecto: 45115031.

Sobre el autor: Fan Wei (1973-), hombre, nacionalidad Han, candidato a maestría. Sus principales áreas de investigación son la navegación por satélite y las comunicaciones de espectro ensanchado CDMA. Correo electrónico: weifan@sjtu.edu.cn

Dirección de correspondencia y código postal: Room 402, No. 18, Lane 220, Anshun Road, Changning District, Shanghai, 200051.

Zhai Chuanrun (1972-), hombre, nacionalidad Han, PhD, profesor asociado. Su principal dirección de investigación es la navegación por satélite y la tecnología de medición y control.

Zhan Xingqun (1970-), hombre, nacionalidad Han, PhD, profesor. Sus principales áreas de investigación son la navegación por satélite y las nuevas teorías y aplicaciones de control.

Breves presentaciones del autor:

Fai Wei, nacido en 1973, hombre, nacionalidad Han, estudiante de maestría. Sus temas de investigación incluyen

la navegación por satélite y la navegación por satélite. Comunicación de espectro ensanchado CDMA.

Zhai Chuan-run, nació en 1972, hombre, nacionalidad Han, Ph.D. Sus temas de investigación incluyen navegación por satélite y pruebas. técnica de control.

Zhan Xing-qun, nació en 1970, hombre, nacionalidad Han, Ph.D, profesor. Sus intereses de investigación

incluyen navegación por satélite, nueva teoría de control y. aplicación.