基于SystemVue的直序扩频通信仿真

陈永红 CHEN Yong-hong；郭莉莉 GUO Li-li

（南通大学杏林学院，南通 226019）

（Nantong University Xinglin College，Nantong 226019，China）

摘要： SystemVue是一个信号级的系统仿真软件，用户可以根据自己所需要研究的系统，构建仿真模型，设置修改系统参数，得到运行结果。本文利用SystemVue 这个仿真软件构造直接序列扩频通信系统的仿真模型，验证其系统的可行性。然后与普通二进制系统进行比较，得到两个系统对比的误码率图，结果表明直接序列扩频通信系统比普通二进制系统具有更强的抗干扰能力，最后通过改变扩频增益G的值来研究其对系统的影响。

Abstract： SystemVue is a system simulation software. Users can build simulation model, set parameters and get running results according to the system to be studied. In this paper, SystemVue is used to build simulation model of direct sequence spread spectrum communication system to verify its feasibility. And then it is compared with the common binary system, and the ber figure of the comparison of the two systems. The results showed that the anti-jamming capability of direct sequence spread spectrum communication system is far greater than that of the ordinary binary system. And finally the effect of the system is studied by changing the spreading gain of G value.

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关键词 ： 直接序列扩频；SystemVue；误码率；增益

Key words： direct sequence spread spectrum；SystemVue；bit error rate；gain

中图分类号：TN914.42 文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2015）06-0236-03

0 引言

扩频通信，即扩展频谱通信技术，通过扩频调制用一个更高频率的伪随机码将基带信号扩展到一个更宽的频带内，使发射信号的能量被扩展到一个更宽的频带内，使信号看起来同噪声一样，使系统更具隐蔽性和抗干扰性。该技术在移动通信、无线数据通信等领域得到越来越广泛的应用[1-2]。按照频谱扩展方式，现有的扩频通信系统可以分为直接序列扩频方式，跳频方式和混合方式，其中直接序列扩频通信是目前使用最典型的扩频工作方式，也是最具有代表性的扩频方式。

SystemVue 是一个信号级的系统仿真软件，主要用于通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。只需点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试，不必学习复杂的计算机程序编制。该软件在通信系统分析和设计领域具有广阔的应用前景[3-5]。本文利用SystemVue软件构建了直接序列扩频通信系统仿真模型，并对系统性能进行了仿真研究。

1 直序扩频的基本原理与系统仿真

直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum-DSSS）是直接利用具有高码率的扩频码序列在发送端扩展信号的频谱。而在接收端，用相同的扩频码序列进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信号。直接扩频系统的原理框图如图1所示。

根据直序扩频系统的框图，可以建立系统的SystemVue仿真图，如图2所示。参数设置见表1。

图符0产生一个伪随机序列，通过巴特沃斯模拟滤波器（图符3产生），允许低于截止频率的信号通过，然后调用随机序列产生模块（图符2产生），产生扩频用的伪随机码，经过相乘器（图符1）得到扩频信号，然后将已扩频信号和正弦信号（图符12产生）相乘，可以得到经BPSK调制的扩频信号；调用扫频信号模块（图符8），设置两个干扰源分别为90kH、120kHz，幅度设置为1.5V，然后把经过BPSK调制的扩频信号和高斯噪声相加（图符5），这个模块是将信号干扰加入系统中。调用相乘器（图符7、14）进行BPSK信号解调与相干解扩，最后巴特沃斯低通滤波器（图符10）和缓冲器模块（图符17），将输出的波形延迟。

图3和图4分别为输入信号源与输出信号的波形图，可以发现接收端的输出波形与数据源的波形，形状一致，只是在时间上有了延迟，可以证明该直接扩频系统能够正常进行工作。

2 两个系统的仿真比较

2.1 直序扩频通信系统误码率仿真 建立SystemVue直序扩频通信系统误码率仿真模型如图5所示，参数设置见表2。

信道中加入高斯白噪声，为了控制信噪比的大小，在噪声源后面加一个增益图符。增益图符需要设置全局关联变量，使得每一个测试循环完成后，系统的参数自动改变，这样就能得到下一个信噪比的值。通过对噪声功率的循环控制，分析其循环运行结果的误码率。系统仿真得到直接序列扩频通信系统的误码率，如图6所示。

2.2 与普通二进制系统误码率的比较 在上个实验的结果基础上，点 ，弹出图7，使用计算器功能“Comm”中的“Theoretical BER Plots”功能，点击“Overlay selected plot window”，选中PSK、FSK、QPSK等，设置起始信噪比为1dB，终止信噪比为10dB，同时选择w2：BER VS SNR for w1，点击“OK”，可以得到直序扩频通信系统和普通二进制系统的误码率比较图，如图8所示。由图可以看出在信噪比相同的情况下，直接序列扩频通信系统的误码率比普通二进制系统的误码率小，即直接序列扩频系统比普通的二进制系统的抗干扰能力强。

2.3 扩频增益G对系统性能的影响分析 在直接序列扩频误码率仿真图的基础上，分析两个不同增益的直扩系统的性能。图9为G=100的误码率曲线图，由图可以看出，增益G=100对应的误码率比G=8（图6）对应的误码率小，表明在相同的误码率的情况下，增益越大，系统输出端的信噪比越大，因此可以通过扩大增益G的方法来提高系统的抗干扰能力。

3 结论

SystemVue是一种基于 Windows 环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具，该软件可方便地完成各种系统的设计与仿真，可以快速建立系统、查看及调整各种参数，系统中还可以加入文字注释，方便解读。本文通过利用SystemVue对直接序列扩频通信系统进行仿真建模，然后对其系统性能进行仿真分析,验证其可行性。从分析结果得知，在相同信噪比下直接序列扩频通信系统的抗干扰能力远远大于普通的二进制系统，并且扩频增益越大，系统的误码率越小。在相同的误码率的情况下，增益越大，系统输出端的信噪比越大，因此可以通过扩大增益G的方法来提高系统的抗干扰能力。

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参考文献：

[1]江腾蛟，廖佐标.扩频通信系统传输语音信号的仿真设计[J].通信技术，2012,45(02):115-118.

[2]张超.一种有效的直扩系统抗干扰算法研究[J].通信技术，2010,43(07):38-40.

[3]张捷，罗卫兵，孙桦.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，2001：1-32.

[4]何世彪，谭晓衡．扩频技术及其实现[M].北京:电子工业出版社，2007: 5-30.

[5]陈显治．现代通信技术[M].北京：电子工业出版社，2001：85-116.