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福州大学阳光学院
本科毕业论文、毕业设计
题 目 基于MATLAB数字匹配滤波器的仿真设计 系 别 电子信息工程系 专 业 电子信息工程 年 级 2009 学 号 240999162 姓 名 石伟杰 指导教师 林忠
年 月 日
基于MATLAB数字匹配滤波器的仿真设计
摘要
在信息时代，数字滤波器被广泛地应用在扩频通信中，其中数字匹配滤波器是最典型的代表之一。在扩频通信系统中同步伪随机码序列（PN码）的捕获一般采用数字匹配滤波法，是因为数字匹配滤波器具有实现简单、捕获速度快和不受采样点限制的良好的性质，所以研究数字匹配滤波器具有一定的实用价值。
本设计采用的是匹配滤波器法来实现扩频通信系统的同步解扩，采用的是15位的本地PN码，很好地完成了伪随机码的同步捕获。数字匹配滤波器的验证与调试方面是通过在MATLAB/Simulink设计一个直接序列扩频通信系统来进行调试其相关处理功能，在解扩模块中添加一个数字匹配滤波器模块从而更有效地实现相关解扩。本文设计的直接序列扩频通信系统分发送端、信道和接收端三个部分，发送端和接收端分别采用的是BPSK调制和BPSK解调。本设计主要把重点放在了接收端的数字匹配滤波器模块，采用扩频通信系统仿真设计来验证数字匹配滤波器的相关功能，利用解扩后的信号与原基带信号仿真结果进行分析对比来反映了数字匹配滤波器的捕获效果，最终达到了预期的结果。
关键词：数字匹配滤波器 滤波器 MATLAB Simulink 扩频通信
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目 录
1绪论 ...................................................................... 1 1.1 课题来源及研究意义 .................................................... 1 1.2 数字匹配滤波器的发展及研究现状 ........................................ 1 1.3 研究思路与方法 ........................................................ 2 2 扩频通信系统相关理论 ...................................................... 3 2.1扩频通信系统概念 ...................................................... 3 2.2扩频通信的分类 ........................................................ 3 2.3数字匹配滤波器的概念 .................................................. 4 3数字匹配滤波器的设计与MATLAB仿真 ......................................... 5 3.1 MATLAB软件与Simulink简介 ............................................ 5 3.2 数字匹配滤波器的设计 .................................................. 6 3.3 数字匹配滤波器的MATLAB仿真 ........................................... 8 4直接扩频通信系统的设计与MATLAB仿真 ...................................... 13 4.1直接扩频通信系统的设计 ............................................... 13 4.2直接序列扩系统的MATLAB仿真 .......................................... 14 结论 ....................................................................... 18 参考文献 ................................................................... 19 附录一 ..................................................................... 20 附录二 ..................................................................... 23 致谢 ....................................................................... 24
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基于MATLAB数字匹配滤波器的仿真设计
1绪论
1.1 课题来源及研究意义
数字滤波器在生活中的运用很广泛，数字滤波器主要用来处理信号，通过信号的滤波，从而获得有用的信号。现在是信息时代，数字滤波器被广泛地应用在扩频通信中，其中数字匹配滤波器是最典型的代表之一。扩频通信系统采用的是扩展频谱技术，将基带信号扩展到频带宽的信号上，再将扩频后的基带信号发送到信道去，然后在接收端，通过各种滤波器，解扩恢复成原基带信号[1]。因为噪声信号与扩频信号不相关，在被扩频后，原噪声信号干扰频率也随之下降，相应增加了接收端的信噪比，所以更容易地恢复出原来的信号。在扩频通信系统中，数字匹配滤波器是扩频通信系统接收端的核心部分，能快速地实现接收端解调后信号解扩的相关处理[2]。扩频通信系统中本地伪码机码序列（PN码）的搜捕与捕获过程是接收端信号解扩实现的关键，所以同步捕获本地伪码机码序列（PN码）是个非常重要的一步。在扩频通信系统中同步伪随机码序列（PN码）的捕获一般采用数字匹配滤波法，是因为数字匹配滤波器具有实现简单、捕获速度快和不受采样点限制的良好的性质，所以研究数字匹配滤波器具有一定的实用价值。本课题是基于MATLAB仿真软件的数字匹配滤波器的设计，在理论上对数字匹配滤波器进行仿真与验证，对于实际应用也是很有用的。
1.2 数字匹配滤波器的发展及研究现状
在上个世纪初，欧美国家已经相继地发明出LC滤波器。直到上个世纪50年代，数字滤波器正式开始提出。在20世纪60年代起，滤波器开始走向新的台阶。在60年代后期，数字滤波器、LC滤波器等各种滤波器就已经开始陆续被广泛地应用。直到现在，滤波器还是不断地在研究和发展。在第二代移动通信技术中，数字匹配滤波法技术作为一项关键的同步处理技术，逐渐被各个国家与公司关注与应用[3]。在第三代移动通信技术当中，数字匹配滤波法和扩频技术仍然是其中的一项关键技术。
正是因为扩频通信系统利用数字匹配滤波器能快速捕获同步伪随机码序列的功能，所以其具有很强的抗干扰性,广泛应用于生活的各个领域中。信道同步就是要实现本地产生的伪随机码序列与接收端的解调信号同步[4],即频率与相位一致。信道同步分两个过程：搜捕和捕获。搜捕方法都是用本地PN码序列与收到的信号同或(相关运算)，将各个值相加得到一个相关值，并与门限值相比较,来判断是否是有用信号，以此用来捕获有用信号。本文采用的是数字匹配滤波器来完成这个同步过程。
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