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基于simulink的扩频测距电路研究 　　摘要：本文以扩频通信系统为基础，利用matlab可视化工具simulink，搭建了直扩通信系统测距模型，在给定的仿真环境下，对各仿真模块进行了运行测试。测试结果在恶劣信道中，该系统误比特率低，测量精度高，结果表明在信道噪声和相关干扰下，该系统抗干扰能力强，抗噪声能力稳定，具有很好的抗窄带单音干扰的能力。 　　关键词：扩频测距 simulink 测量精度 测量距离 　　中图分类号：TN914.42 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0107-02 　　1 引言 　　?U频通信是现代通信的一个重要分支和发展方向，信息在传输过程利用伪随机序列对被传输信息进行频谱扩展，使其具有远远大于信号自身传输过程中所需要的带宽，在接收过程中使用相同的序列进行解扩并恢复原始数据信息。它在抗噪声干扰、抗多径衰落、码分多址等方面同传统无线通信相比具有无可比拟的优势。其自诞生之日起，就得到了广泛重视，现逐步发展成为前景极为广阔的一种通信方式。扩频测距是利用扩频通信来进行测距的一种测距方式，一般采用一个较长周期的pn码序列做为发射信号，在接收端通过该pn码与目标反射回来的pn码序列的相位进行比较，通过两个码序列的码片差，得出时间差，进而换算出所要测量的距离。 　　本文利用matlab的可视化工具simulink对扩频测距系统进行了仿真，对该系统的扩频增益、干扰噪声与抑制及伪随机码的跟踪与捕获比进行了研究，为扩频测距系统在实际环境下的应用提供了依据。 　　2 理论基础 　　2.1 直接扩频系统 　　2.1.1 直接扩频系统的理论基础及基本原理 　　直扩的基本工作原理是在发送端信源加入高速的伪随机序列使得信号的频谱得以扩宽，展宽后的信号再经过调制发送出去。在接收端使用相同的本地伪随机序列对接收到的信号进行解扩并解调，恢复出原有信号。其理论基础源于香农定理：在高斯白噪声干扰条件下，系统的传输最大速率或信道容量为： 　　式中：C为信道容量；B为信号带宽；S为信号平均功率；N为噪声功率。 　　由香农公式可看出： 　　（1）可以通过增加传输信号的带宽或增加信噪比的方式，来实现系统信息传输速率的增加，使系统信道容量增加。 　　（2）针对一个指定的信道容量，可以通过信噪比和带宽的适当互换来保证信道容量不变。 　　（3）当带宽展宽时系统噪声功率也会变大，信道容量不能通过增加带宽而无限制增大。 　　由此可知在信道容量一定的条件下，信号功率和信号带宽可以形成互换。当然并不是任意系统随意扩展其传输带宽后就一定会得到信噪比的互换，我们在实际通信系统的设计中，应选择最有效的方式来实现这种信噪比和带宽的互换，扩频技术就是一种有效的方法，在强干扰的环境下它仍然可以保证良好的通信质量。 　　2.1.2 伪随机序列 　　扩频系统的扩频是通过伪随机序列乘上原信号来实现的，因此随机序列具有良好的随机特性和相关特性。本文选用的m序列是由移位寄存器加上反馈后产生的一种常用的伪随机序列，其具有产生容易，自相关性好，互相关值小等优点，m序列特有的尖锐的自相关特性，正是码捕获时可选用滑动相关法进行捕获。 　　2.2 直接扩频测距的基本原理 　　直接扩频测距系统利用目标反射回来的pn码与接收端原pn码的相位进行比较，得到两个码序列的相位差，进而得出与待测物体间的距离。直接扩频测距系统包括发送端、信道、及接收端，发送端对信源出来的原始数据信号依次进行信道编码、直接序列扩频调制、BPSK调制，而后进入信道，在信道中加入了噪声和干扰，在接收端进行码同步后完成解扩及解调。其中在PN码捕获的时候，利用PN码的自相关性而产生的峰峰值得到两个码同步所需要的时间，进而得到所测的距离。 　　3 系统设计 　　3.1 发送端 　　直接扩频测距系统的发送端包括扩频调制和bpsk调制。扩频调制通常是将待传输的基带数字信号与扩频码在时域相乘，源信号经过扩频后，得到远大于源信号带宽的宽带信号。本文选用n为8的m序列，周期为 。 　　载波调制是用基带信号去改变载波信号的幅度、频率等参数，进行信息传送。这里使用的是BPSK调制。调制后输出为，其中 　　3.2 信道 　　信道是通信传输的媒介，在无线电通信传输中存在许多干扰。信号传输过程中要尽量消除和减少干扰。本论文在信道中加入了单频窄带干扰，这种干扰在频率上与通信频率相同，可形成同频干扰，且频带很窄，使得干扰信号的能量全部落入有用信号频带内，对有用信号形成干扰。同时在系统加入干扰抑制模块，干扰抑制的核心思想就是在直扩信号解扩前把强干扰能量消除，避免干扰进入接收端进而超过直扩系统的干扰容限。使其信噪比降低到直扩系统干扰容限范围内，实现对信号的正确接收。其理论基础是利用信