基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真

1、08211107班 12号 李帅 学号08210196 14号 瞿欢 学号08210198基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真08211107班 12号 李帅 学号08210196 14号 瞿欢 学号082101981.实验目的：学习扩频通信系统技术理论基础及直接序列DS扩频系统基本原理，并设计出直扩通信系统模型。此基带通信系统具体包括信源模块、数据调制模块、扩频码产生模块、扩频模块、信道模块、解扩模块、解调模块，并在AWGN信道下对系统进行性能仿真研究。2.实验要求：输出结果：1、调通链路，能够按照要求实现各项基本功能。2、给出误码率曲线并进行分析。课设报告：1、目的与意义。2、直接序

2、列扩频通信系统基本原理。3、详细介绍仿真平台结构；研究过程中遇到的问题以及解决方法。4、给出分析结果、有待解决的问题以及自己的心得体会。5、参考资料。给出要求的DSSS（Direct Sequence Spread System）配置:%+仿真参数+%调制方式：QPSK符号速率：256ksps符号数：100%+扩频码初值设定+%用户数：1扩频序列：m序列/Gold序列/正交Gold序列 选其一或做成可配序列阶数：3第一个线性移位寄存器的系数：1 3；第二个线性移位寄存器的系数：2 3；第一个线性移位寄存器的初始化：1 1 1第二个线性移位寄存器的初始化：1 1 1%+%信道：加性高斯白噪声（A

3、WGN）另外本题是设计型题目，最好能自己设计一个可支持多种配置的基带通信系统：平台的一些关键参数应该能够可供配置（比如配置不同的扩频序列），并对比分析其对系统性能的影响。3.实验原理：直接序列扩频系统又称为直接序列调制系统或伪噪声系统(PN系统)，简称为直扩系统，是目前应用较为广泛的一种扩展频谱系统。人们对直扩系统的研究最早，如美军的国防卫星通信系统(AN-VSC-28)、全球定位系统(GPS)、航天飞机通信用的跟踪和数据中继卫星系统(TDRSS)等都是直扩技术应用的实例。3.1 直扩系统模型直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机码(PN码)扩展到一个很宽的频带上去，在接收端用与发送端相同的

4、伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信号。对干扰信号而言，与伪随机码不相关，在接收端被扩展，使落入信号通频带内的干扰信号功率大大降低，从而提高了相关的输出信噪比，达到了抗干扰的目的。直扩系统一般采用频率调制或相位调制的方式来进行数据调制，在码分多址通信中，其调制多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等方式。直扩系统的组成如图1所示，与信源输出的信号a(t)是码元持续时间为Ta的信息流，伪随机码产生器产生伪随机码c(t)，每个伪随机码的码元宽度为Tc (Tc<<Ta)。将信息码与伪随机码进行相乘或模二加，产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，这时信息带宽已经被

5、展宽(如图2b)，然后用扩频序列去调制载波，则信号频谱被搬移到射频上(如图2c )。在接收端，接收到的信号经混频后，用与发射同步的伪随机码对中频信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息的频带，然后再进行解调，恢复出所传送的信息a(t)。对信道中的干扰，这些干扰包括：窄带干扰、多径干扰、多址干扰等。由于这些干扰与伪随机码不相关，接收机的相关解扩对它们相当于一次扩频，将干扰和噪声的频谱展宽，降低了功率谱密度，经滤波后就大大降低了进入信号通频带内的干扰功率，使解调器的输入信噪比得到提高，从而提高了系统的抗干扰能力。图2给出了直扩系统的频谱图。1图1 直扩系统组成框图3.2 扩频通信常用的伪随机码常用

6、的伪随机码主要有m序列、GOLD序列、WALSH码和OVSF码，其中最常见的是m序列。GOLD码是m序列的复合码，是由2个码长相等，码时钟速率相同的序列优选对模2加构成，每改变2个序列相对位移就可得到一个新的GOLD序列。GOLD序列具有良好的自、互相关特性，且地址数远远大于m序列地址数，结构简单，易于实现，在工程上得到较为广泛的应用。WALSH函数是一种非正弦的完备正交函数系，具有理想的互相关特性，两两之间的互相关函数为0，亦即它们是正交的，因而在码分多址通信中，WALSH函数可以作为地址码使用，在IS-95中，正向传输信道就使用了64阶WALSH函数。OVSF码是一种正交可变扩频因子码，保

7、证在不同时隙上的不同扩频因子的扩频码正交，而在每个时隙上可使用的码的数目不固定，与每个物理信道的数据速率和扩频因子有关，OVSF码在TD-SCDMA系统中得到了广泛使用。23.3 扩频通信技术的优点扩频通信之所以得到重视和发展，并成为近代通信主要研究和发展的方向，是因为它具有其它通信系统不能与之相比的独特性能。1) 抗同频干扰性能好。接收机采用相关运算只接收PN码相同的扩频信号，对所有载波频率相同的信号或干扰具有很强的抑制能力。2) 良好的抗衰落性能。一般信道中的衰落是有频率选择性的，不会对宽频带的扩频信号接收产生太大的影响。3) 抗多径干扰能力强。由于扩频系统中采用的PN码具有很好的自相关性

8、，互相关性很弱，不同的路径传输来的信号能容易地被分离开，并在时间和相位上重新对齐，形成几路信号功率的叠加，从而改善了接收系统的性能，增加了系统的可靠性。34程序仿真及结果%ÐÅÏ¢ÂëƵÂÊÉèΪ100kHz£¬²ÉÑùƵÂÊÉèΪ40MHz£¬Î±Ëæ

9、;»úÂëƵÂÊÉèΪ5MHzclose allclear all %ÐÅÔ´Ä£¿éSNR=1:1:15Rb=0.25; %ÂëÔªËÙÂÊ0.25Mb/sTb=1/Rb; %ÂëÔª¼ä¸ôM=100; %ÐÅ&

10、#207;¢Âë¸öÊýL=400; %ÿ¸öÂëÔªÄڵIJÉÑùµãÊýN=M*L; %×ܲÉÑùµãÊýdt=Tb/L; %ʱÓò²ÉÑù

11、;¼ä¸ôdf=1/(N*dt); %ƵÓò²ÉÑù¼ä¸ôBs=N*df/2; %ϵͳ´ø¿íT=N*dt; %½Ø¶Ìʱ¼ät=linspace(-T/2,T/2,N); %ʱÓòºá×ø

12、;±ê x=sign(rand(1,M)-0.5); %²úÉúË«¼«ÐÔ²»¹éÁãÂët0=linspace(0,T,M);for i=1:100; d(1+(i-1)*400):i*400)=x(i); %ÿ¸öÐÅÏ¢ÂëÔªÄÚº

13、72;400¸ö²ÉÑùµãendfigure(1)plot(t,d)xlabel('t(ms)');ylabel('s(t)(V)');title('ÐÅÔ´');axis(0,200,-1.5,1.5);grid on %Êý¾Ýµ÷ÖÆÄ£¿éfs=4000; %Ôز

14、68;ƵÂÊkHzz=reshape(d,2,N/2); %´®²¢±ä»»Q=z(1,:); %sµÄÆæÊýλ,¼´Q(t)I=z(2,:); %sµÄżÊýλ,¼´I(t)tq=linspace(-T/2,T/2,length(I);QPSK=(I.*cos(2*f

15、s*pi*tq)-Q.*sin(2*fs*pi*tq)/sqrt(2); %QPSKµ÷ÖÆfigure(2)plot(tq,QPSK)xlabel('t(ms)');ylabel('QPSK(t)(V)');title('QPSKµ÷ÖÆÐźÅ');axis(0,200,-1.5,1.5);grid on %À©ÆµÂë²úÉú

16、;Ä£¿é%À©ÆµÂë³õÖµÉ趨user=1; %Óû§Êýseq=1; %1£ºmÐòÁÐ 2£ºGoldÐòÁÐ 3£ºÕý½»GoldÐò

17、93;Ðstage=3; %ÐòÁн×Êýptap1=1 3; %µÚÒ»¸öÏßÐÔÒÆλ¼Ä´æÆ÷µÄϵÊý£º1 3ptap2=2 3; %µÚ¶þ¸ö&#

18、207;ßÐÔÒÆλ¼Ä´æÆ÷µÄϵÊý£º2 3regi1=1 1 1; %µÚÒ»¸öÏßÐÔÒÆλ¼Ä´æÆ÷µÄ³õÊ

19、88;»¯£º1 1 1regi2=1 1 1; %µÚ¶þ¸öÏßÐÔÒÆλ¼Ä´æÆ÷µÄ³õʼ»¯£º1 1 1switch seq case 1 %mÐòÁÐ code=mseq(stage,ptap1,re

20、gi1,user); case 2 %GoldÐòÁÐ m1= mseq(stage,ptap1,regi1); m2= mseq(stage,ptap2,regi2); code=goldseq(m1,m2,user); case 3 %Õý½»GoldÐòÁÐ m1=mseq(stage,ptap1,regi1); m2=mseq(stage,ptap2,regi2); code=goldseq(m1,m2,user),zeros(user,1); end xxx=cod

21、e clen=length(code);xlength=100*50; %ÿ¸öÐÅÏ¢µ÷ÖÆÂëÄÚº¬50¸öαÂëx_code=zeros(1,xlength);for i=1:xlength %°Ñ0,1ÐòÁÐÂë±ä»»&

22、#206;ª-1,1µ÷ÖÆÂë if mod(i,7)=0 %mod(a,b)¾ÍÊÇÇóµÄÊÇa³ýÒÔbµÄÓàÊý x_code(i)=sign(code(mod(i,7)-0.5); elseif mod(i,7)=0 x_code(i)=sign(code(7)-0.5); endendk_code=zeros(1

23、,length(QPSK);for i=1:5000 k_code(1+(i-1)*4):i*4)=x_code(i); %ÿ¸öαÂëÂëÔªÄÚº¬4¸ö²ÉÑùµãendfigure(3)plot(tq,k_code)xlabel('t(ms)');ylabel('k_code(t)(V)');title('

24、À©ÆµÂë');axis(20,25,-1.5,1.5);grid on %À©Æµµ÷ÖÆÄ£¿éb=QPSK.*k_code; %ÉäƵµ÷ÖÆÄ£¿éfc=4e4; %Ôز¨ÆµÂÊkHztd=lin

25、space(0,T,length(b);%bÊÇÀ©Æµµ÷ÖÆÐźš£linspace ÊÇÓÃÀ´Éú³ÉÒ»¸öµÈ²îÊýÁеÄlinÊÇlinearµ&#

26、196;Ëõдx=linspace(a,b,n)¾ÍÊǽ«Éú³ÉÒ»¸öÒÔaºÍbΪ¶Ïµã ¹²»®·ÖΪn¸öÇø¼äµÄÏò

27、;Á¿s=b.*cos(2*fc*pi*td);figure(4)plot(td,s)xlabel('t(ms)');ylabel('s(t)(V)');title('ÉäƵµ÷ÖÆÐźÅ');axis(20,31,-1.5,1.5);grid on %ÐŵÀÄ£¿ér= awgn(s,SNR(10),'measur

28、ed');%¸ß˹°×ÔëÉù ºóÃæÑ­»·ÒÔʵÏÖÎóÂëÂʵÄÊä³ö %ÉäƵ½âµ÷Ä£¿é

29、;rs=r.*cos(2*fc*pi*td);figure(5)plot(td,rs)xlabel('t(ms)');ylabel('rs(t)(V)');title('ÉäƵ½âµ÷ÐźÅ');axis(20,28,-1.5,1.5);grid on %½âÀ©Ä£¿éjk_code=rs.*k_code;figure(6)plot(td,jk

30、_code)xlabel('t(ms)');ylabel('rk(t)(V)');title('À©Æµ½âµ÷ÐźÅ');axis(20,33,-1.5,1.5);grid onf,rf=T2F(td,jk_code); %ÉäƵ½âµ÷½ÓÊÕƵÓòtl,l=l

31、pf(f,rf,fc/10000); %¾­¹ýµÍͨÂ˲¨ %½âµ÷Ä£¿éliremod=cos(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l; %IͨµÀ½âµ÷fi,lif=T2F(tq,liremod);tji,iremod=lpf(fi,lif,fs/10000); %¾­

32、85;ýµÍͨÂ˲¨iremodo=sign(iremod); %²¨ÐÐÕûÐÎlqremod=(-1)*sin(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l; %QͨµÀ½âµ÷ fq,lqf=T2F(tq,lqremod); tjq,qremod=lpf(fq,lqf,fs/10000); %¾­¹

33、3;µÍͨÂ˲¨qremodo=sign(qremod); %²¨ÐÎÕûÐÎzl=qremodo,iremodo; %²¢´®±ä»»figure(7)plot(t,zl)xlabel('t(ms)');ylabel('zl(t)(V)');title('½âµ÷º

34、;óµÄÊä³öÐźÅ');axis(0,200,-1.5,1.5);grid on z2=0;xo=zeros(size(x);for i=1:100 z2=0 for j=1+(i-1)*400:i*400 z2=z2+zl(j); end if z2>=0 xo(i)=1; else xo(i)=-1; endend figure(8)plot(t0,xo)xlabel('t(ms)');ylabel('xo(t)(V)');tit

35、le('Êä³öÐźÅ');axis(0,400,-1.5,1.5);grid on for a=1:15 r= awgn(s,SNR(a),'measured');%¸Ä¶¯ rs=r.*cos(2*fc*pi*td); jk_code=rs.*k_code; f,rf=T2F(td,jk_code); %ÉäƵ½âµ÷½ÓÊÕƵÓòtl,l=lpf(f,rf,fc/10000); %¾­¹ýµÍͨÂ˲¨liremod=cos(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l; %IͨµÀ½âµ÷fi,lif=T2F(tq,liremod);tji,iremod=lpf(fi,li