扩频通信系统仿真移动通信实验报告

1、综合性设计性实验报告实验项E名称:序号项目标准评分1系统演示（功能）（40%按要求完成系统功能且界面友好容错能力强（36-40）按要求完成系统功能界面一般有较好的容错能力（32-35）基本完成系统功能有一定的容错能力（28-31）基本完成系统功能（24-27分）:未完成系统功能或他人代做或抄袭（15）2设计说明书（50%）课程设计书各项目认真填写，具有清晰的设计思路及软件测试结果分析（45-50）课程设计书各项目认真填写，具有较为清晰的设计思路并对软件测试结果进行J较为清晰的分析（40-44）课程设计书各项目认真填写，设计思路正确（35-39）:课程设计书进行为较为认真的填写（30-34）课程

2、设计书有未完成项或各项填写不属实或他人代做或抄袭（15）4纪律遵守、群体协作等（10%10教师签字总分、题目（设计题目）扩频通信系统仿真、功能描述（对系统要实现的功能进行描述）系统将基带信号（即信息）的频谱扩展至很宽的频带上，然后再进行传输，即将欲传输的信息数据用伪随机序列编码调制，实现频谱扩展，然后通过信道编码发送出去；接收端采用与发送端完全相同的伪随机序列作为本地解扩信号进行相关处理，以恢复信息，最后进行解调，完成整个系统的接收。系统可以在信噪比snr大于-10dB的条件下实现无差错传输。三、概要设计（根据功能描述，建立系统的体系结构，即将整个系统分解成若干子功能模块,并用框图表示各功能模

3、块之间的衔接关系，并简要说明各模块的功能。1,系统体系结构:PNCodeos(2*t*fc*t)awgn()PNCodecos(2*t*fc*t)2,模块工程描述：信号生成器functionsignal=signalsource(N)随机生成长度为N的-1、1比特流signal;扩频functionPNCode,signal_spread=SpreadSpectrum(signal)生成长度为31的扩频码而列PNCodq实现随机序列的signal的序列扩频，生成扩频序列signal_spread;BPSK调制functionsignal_bpsk=BPSKModulation(signal_s

4、pread,fb,fc)实现扩频序列signal_spread的BPS侬制，生成调制信号signal_bpsk;信道functionsignal_awgn=channel(signal_bpsk,snr)实现对信号signal_bpsk加载信噪比为snr的高斯白噪声;解扩functionsignal_reverseSpread=ReverseSpread(signal_awgn,PNCode,fc,fb,N)实现对信号signal_awgn的直接序列扩频的解扩过程；BPSK单调functionsignal_demodulation=BPSKDemodulation(signal_reverse

5、Spread,fb,fc,N)实现解扩信号signal_reverseSpread的BPSK军调，且恢复欲传送的比特流signal_demodulation四、详细设计(详细说明各功能模块的实现过程，包括用流程图对算法进行描述，所用到的数据结构等)1，信号生成器 代码：functionsignal=signalsource(N)signal=2*(rand(1,N)>0.5)-1; 函数输出signal为生成的欲传送的1、-1信息流函数输入N为欲生成的信息流的比特个数2，扩频 代码：functionPNCode,signal_spread=SpreadSpectrum(signal)%生

6、成扩频码%PNCodea=1,1,1,1,1;m=0,0,1,0,1;PNCode=;fori=1:31R=mod(sum(a.*m),2);PNCode=PNCode,a(5);a=R,a(1:4);endPNCode=2*PNCode-1;%行序列扩频signal_spread=;fori=1:length(signal)signal_spread=signal_spread,signal(i)*PNCode;end 函数输入为随机生成的-1、1信息流，函数输出PNCode为长度为31位的扩频码；函数输出signal_spread为扩频序列。m序列：m序列是最长线性移位寄存器序列，由一位寄

7、存器加上反馈信号产生的。n位线性反馈移位寄存器结构图：3, BPSKM制代码：functionsignal_bpsk=BPSKModulation(signal_spread,fb,fc)t=1/(fc*16):1/(fc*16):1/fc;carrier1=;carrier2=;fori=1:(fc/fb);carrier1=carrier1,cos(2*pi*fc*t+pi/2);carrier2=carrier2,cos(2*pi*fc*t-pi/2);endsignal_bpsk=;fori=1:length(signal_spread)ifsignal_spread(i)=1sign

8、al_bpsk=signal_bpsk,carrier1;elsesignal_bpsk=signal_bpsk,carrier2;endend函数输出signal_bpsk为BPSK制后的信号函数输入signal_spread为序列扩频后的信号函数输入fb为调制信号的比特速率函数输入fc为载波信号的频率BPSK言号的调制原理框图：开关电路0Signal4,信道代码：functionsignal_awgn=channel(signal_bpsk,snr)signal_awgn=awgn(signal_bpsk,snr);函数输出signal_awgn为加载了高斯白噪声后的信号函数输入snr为噪

9、声信噪比5,解扩代码：functionsignal_reverseSpread=ReverseSpread(signal_awgn,PNCode,fc,fb,N)PNCode_spreading=;fori=1:length(PNCode)forj=1:16*fc/fbPNCode_spreading=PNCode_spreading,PNCode(i);endendPNCode_spread=;fori=1:NPNCode_spread=PNCode_spread,PNCode_spreading;endy=PNCode_spread.*signal_awgn;%fs=59520hzfsto

10、p1=2120hzfpass1=3600hzfpass2=3820hzfstop2=5320hzloadBandpass;den=1;y=y,zeros(1,length(BandNum)/2);signal_reverseSpread=filter(BandNum,den,y);signal_reverseSpread=signal_reverseSpread(length(BandNum)/2+1:end);函数输出signal_reverseSpread为解扩后的信号函数输入PNCode为扩频码，fc为载波频率,fb信息的比特率,N信息流长度直接式解扩相关波形参考图：6,BPS解调代码：

11、functionsignal_demodulation=BPSKDemodulation(signal_reverseSpread,fb,fc,N)carrier=;t=1/(fc*16):1/(fc*16):1/fc;fori=1:length(signal_reverseSpread)/16carrier=carrier,cos(2*pi*fc*t+pi/2);endx=signal_reverseSpread.*carrier;%fs=59520hzfpass1=1240fstop1=2400loadLowpass;den=1;signal_demo=filter(LowNum,den,

12、x);signal_demodulation=;fo门=(16*3*31/2):(16*3*31):(length(signal_demo)-16*3*31/2)ifsignal_demo(i)>0signal_demodulation=signal_demodulation,1;elsesignal_demodulation=signal_demodulation,-1;endend函数输出signal_demodulation为恢复的1、-1比特流；函数输入signal_reverseSpread为解扩后信号，fb为生成的信息流的比特速率fc为载波频率，N生成的信息流的个数BPSK言

13、号的解调原理框图：Cos（2*fc*Tt*t）定时脉冲与发送端载波同频同相五、测试结果及存在的问题（说明系统的运行效果（附上运行界面图片）、存在哪些不足以及预期的解决办法）1,测试结果：图1欲传送的比特信息流signal与扩展后的信号signal_spread图2BPSK调制后的信号signal_bpsk全图与局部图图3加载高斯白噪声的信号signal_awgn全图与局部图Snr=20dB;Snr=5dB;图4与PNCode目乘的信号与经过带通滤波器的信号signal_reverseSpreadnM.mj.4fpfrniitV靠，丁.T.til图5相干相乘之后的信号与过低通滤波的信号与恢复的原

14、始信号signal_reverse图6程序运行后的workspace2，本次设计的改进：代码繁琐：例子1：在实现序列扩频的时候，开始的代码写的很复杂：signal_spreading=;PNCode_spreading=;fori=1:length(signal)forj=1:31signal_spreading=signal_spreading,signal(i);endPNCode_spreading=PNCode_spreading,PNCode;endsignal_spreading=2*signal_spreading-1;PNCode_spreading=2*PNCode_spre

15、ading-1;signal_spread=signal_spreading.*PNCode_spreading;改进如下(已在代码中使用)：PNCode=2*PNCode-1;signal_spread=;fori=1:length(signal)signal_spread=signal_spread,signal(i)*PNCode;end；例子2:在实现BPSK军调模块时，进行了2次抽样恢复原信号fori=(16*3/2):(16*3):(length(signal_demo)-16*3/2)ifsignal_demo(i)>0signal_demodulation=signal_

16、demodulation,1;elsesignal_demodulation=signal_demodulation,-1;endendsignal_reverse=;i=1;forj=16:31:31*Nsignal_reverse(i)=signal_demodulation(j);i=i+1;end改进：可以改为1次抽样即可，如下(代码中已使用)：fori=(16*3*31/2):(16*3):(length(signal_demo)-16*3*31/2)ifsignal_demo(i)>0signal_demodulation=signal_demodulation,1;else

17、signal_demodulation=signal_demodulation,-1;endend本次试验可以使用信号的频谱进行分析，也便能更深的扩频系统中信号的传输；序列扩频码可以使用而列，也可以使用哈达码，复合码，Gold序列等实现；哈达码的生成：H=1；fori=1:5H=H,H;H,-H;end过多的使用了for语句的嵌套；实验在解扩模块中并没有将31位码元解扩为1位码元，从而没有实现真正的解扩，而是在进行BPS调制的时候进行抽中钞J决时才实现311的码元的转变；但是还没想到解决的方法？六、课程设计心得体会（谈谈自己在课程设计过程中的心得体会）对扩频系统的理解：因为之前有过课程设计的经

18、验，于是刚开始的时候没有急于编写代码，而是仔细认真研究书本上的知识，进行消化和理解。定性了分析了整个扩频系统；了解了扩频系统研究的意义；更加熟悉和掌握BPSK制的过程；了解了扩频码的产生方法；熟悉和掌握了在matlab上设计滤波器以及函数的调用方式。课程设计的收获：本次课程设计结束了，受益良多。它带来不仅是知识上的收获，而且精神上的收获也是无尽的。本次课程设计是我在大学寥寥可数的几次设计性实验之一，是和同学们一起奋斗的一场经历。看到同学们的努力，看到老师的辛勤，自己也都不敢懈怠了。实验开始的那一刻，告诫自己没有失败，老师既然出了设计项目，既然已经选择的这个设计项目，就不许中途退出，这不是游戏，我想那一刻要的是勇气，是决心吧！实验成功的那一刻，收获的是信心，是对自己对于matlab学习的一个肯定，也是对于移动通信原理中扩频系统的学习的一种肯定，更是对以后的学习的一种督促，也是对自己的未来大学校门外的生活的一个鼓励。还有就是在设计肯定会有不甚理解的地方，这就需要我们自己动手查找资料，增加的不仅是查找的资料上面的知识，更多的搜索的能力。编程