基于matlab的直接序列擴頻通信系統(tǒng)仿真

1、僅供個人參考不得用于商業(yè)用途基于MATLA的宜接序列擴頻通信系統(tǒng)仿真08211107 班 12號 李帥 學(xué)號0821019614號 瞿歡 學(xué)號082101981 .實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)擴頻通信系統(tǒng)技術(shù)理論基礎(chǔ)及直接序列 DS擴頻系統(tǒng)基本原理， 并設(shè)計出直擴通信系統(tǒng)模型。此基帶通信系統(tǒng)具體包括信源模塊、數(shù)據(jù)調(diào)制模 塊、擴頻碼產(chǎn)生模塊、擴頻模塊、信道模塊、解擴模塊、解調(diào)模塊，并在AWGN 信道下對系統(tǒng)進行性能仿真研究。For personal use only in study and research; not for commercial use2 .實驗要求：輸出結(jié)果：1、調(diào)通鏈路，能夠按照要求實

2、現(xiàn)各項基本功能。2、給出誤碼率曲線并進行分析。課設(shè)報告：1、目的與意義。2、直接序列擴頻通信系統(tǒng)基本原理。3、詳細(xì)介紹仿真平臺結(jié)構(gòu)；研究過程中遇到的問題以及解決方法。4、給出分析結(jié)果、有待解決的問題以及自己的心得體會。5、參考資料。給出要求的 DSSS （Direct Sequence Spread System 配置：%+ 仿真參數(shù) +%調(diào)制方式：QPSK符號速率：256ksps符號數(shù)：100%+擴頻碼初值設(shè)定 +%用戶數(shù)：1擴頻序列：m序列/Gold序歹1/正交Gold序列 選其一或做成可配序列階數(shù)：3第一個線性移位寄存器的系數(shù)：13;第二個線性移位寄存器的系數(shù)：2 3;第一個線性移位寄存

3、器的初始化：1 1 1第二個線性移位寄存器的初始化：1 1 1%+%信道：加性高斯白噪聲（AWGN）另外本題是設(shè)計型題目，最好能自己設(shè)計一個可支持多種配置的基帶通信系統(tǒng)： 平臺的一些關(guān)鍵參數(shù)應(yīng)該能夠可供配置（比如配置不同的擴頻序列），并對比分 析其對系統(tǒng)性能的影響。3 .實驗原理：直接序列擴頻系統(tǒng)又稱為直接序列調(diào)制系統(tǒng)或偽噪聲系統(tǒng)（PN系統(tǒng)），簡稱為直擴系統(tǒng)，是目前應(yīng)用較為廣泛的一種擴展頻譜系統(tǒng)。人們對直擴系統(tǒng)的研究最早，如美軍的國防衛(wèi)星通信系統(tǒng) （AN-VSC-28）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、航天飛機通信用的跟蹤和數(shù) 據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（TDRSS）等都是直擴技術(shù)應(yīng)用的實例。3.1 直擴系統(tǒng)模型

4、直接序列擴頻系統(tǒng)是將要發(fā)送的信息用偽隨機碼(PN碼)擴展到一個很寬的頻帶上去，在接收端用與發(fā)送端相同的偽隨機碼對接收到的擴頻信號進行相關(guān)處理，恢復(fù)出發(fā)送的信 號。對干擾信號而言，與偽隨機碼不相關(guān)，在接收端被擴展，使落入信號通頻帶內(nèi)的干擾信號功率大大降低，從而提高了相關(guān)的輸出信噪比，達(dá)到了抗干擾的目的。 直擴系統(tǒng)一般采用頻率調(diào)制或相位調(diào)制的方式來進行數(shù)據(jù)調(diào)制，在碼分多址通信中，其調(diào)制多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK 等方式。直擴系統(tǒng)的組成如圖1所示，與信源輸出的信號 a是碼元持續(xù)時間為 Ta的信息流， 偽隨機碼產(chǎn)生器產(chǎn)生偽隨機碼 c(t),每個偽隨機碼的碼元寬度為 Tc (Tc<

5、;<Ta)。將信息碼與偽 隨機碼進行相乘或模二加， 產(chǎn)生一速率與偽隨機碼速率相同的擴頻序列，這時信息帶寬已經(jīng)被展寬(如圖2b),然后用擴頻序列去調(diào)制載波，則信號頻譜被搬移到射頻上(如圖2c )。在接收端，接收到的信號經(jīng)混頻后，用與發(fā)射同步的偽隨機碼對中頻信號進行相關(guān)解擴，將信號的頻帶恢復(fù)為信息的頻帶，然后再進行解調(diào)，恢復(fù)出所傳送的信息a(t)。對信道中的干擾，這些干擾包括：窄帶干擾、多徑干擾、多址干擾等。由于這些干擾與偽隨機碼不 相關(guān)，接收機的相關(guān)解擴對它們相當(dāng)于一次擴頻，將干擾和噪聲的頻譜展寬，降低了功率譜密度，經(jīng)濾波后就大大降低了進入信號通頻帶內(nèi)的干擾功率，使解調(diào)器的輸入信噪比得到提

6、高，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。圖 2給出了直擴系統(tǒng)的頻譜圖。1圖1直擴系統(tǒng)組成框圖3.2 擴頻通信常用的偽隨機碼碼和OVSF碼，其中最常見的是常用的偽隨機碼主要有 m序列、GOLD序列、WALSH m序列。GOLD碼是m序列的復(fù)合碼，是由 2個碼長相等，碼時鐘速率相同的序列優(yōu)選對模2加構(gòu)成，每改變2個序列相對位移就可得到一個新的GOLD序列。GOLD序列具有良好的自、互相關(guān)特性，且地址數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于m序列地址數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，在工程上得到較為廣泛的應(yīng)用。 WALSH函數(shù)是一種非正弦的完備正交函數(shù)系，具有理想的互相關(guān)特性，兩兩之間的互相關(guān)函數(shù)為 0,亦即它們是正交的，因而在碼分多址通信中，W

7、ALSH函數(shù)可以作為地址碼使用，在 IS-95中，正向傳輸信道就使用了 64階WALSH函數(shù)。OVSF 碼是一種正交可變擴頻因子碼， 保證在不同時隙上的不同擴頻因子的擴頻碼正交，而在每個時隙上可使用的碼的數(shù)目不固定， 與每個物理信道的數(shù)據(jù)速率和擴頻因子有關(guān)，OVSF碼在TD-SCDMA系統(tǒng)中得到了廣泛使用。23.3 擴頻通信技術(shù)的優(yōu)點擴頻通信之所以得到重視和發(fā)展，并成為近代通信主要研究和發(fā)展的方向，是因為它具 有其它通信系統(tǒng)不能與之相比的獨特性能。僅供個人參考1) 抗同頻干擾性能好。接收機采用相關(guān)運算只接收PN 碼相同的擴頻信號，對所有載波頻率相同的信號或干擾具有很強的抑制能力。2) 良好的抗

8、衰落性能。一般信道中的衰落是有頻率選擇性的，不會對寬頻帶的擴頻信號接收產(chǎn)生太大的影響。3) 抗多徑干擾能力強。由于擴頻系統(tǒng)中采用的PN 碼具有很好的自相關(guān)性，互相關(guān)性很弱， 不同的路徑傳輸來的信號能容易地被分離開，并在時間和相位上重新對齊，形成幾路信號功率的疊加，從而改善了接收系統(tǒng)的性能，增加了系統(tǒng)的可靠性。34 程序仿真及結(jié)果%D?Z ?a？ 6 6 6 ?a100kHz £?2e?u?|_L?eee ?a40MHz£ ? 士？ u ?心？ 6 6 6 ?a5MHzclose allclear all%D? ?£ ?eSNR=1:1:15Rb=0.25;%?a?

9、d ? e 0.25Mb/sTb=1/Rb;%?a?M=100;%D?Z ? 6 yL=400；%?a?u 心？2 6?立心？6yN=M*L;%X u2e?U|,L?eydt=Tb/L;%6± o o 2e ?u ?df=1/(N*dt);%?a 6 o 2e ?u ?Bs=N*df/2;%?心 i 3' ? iT=N*dt; %?i e ± ?t=linspace(-T/2,T/2,N);%6± o o o&x?±6x=sign(rand(1,M)-0.5);%2u e u ?D?2?1 e ? ?t0=linspace(0,T,M);

10、for i=1:100;d(1+(i-1)*400):i*400)=x(i);%?D?0 ?a? u o?400?2 e ?uendfigure(1)plot(t,d)xlabel( 't(ms)');ylabel( 's(t)(V)');title( 'D? ' / );axis(0,200,-1.5,1.5);grid on %6 y?Y 尸？ £ ? 6fs=4000;%?2一？心？ 6 kHzz=reshape(d,2,N/2);% ?2 0 士？?Q=z(1,:);%sa ?e y?,? ' Q(t)I=z(2,:);

11、%sa ?e y?,? ' I(t)tq=linspace(-T/2,T/2,length(I);QPSK=(I.*cos(2*fs*pi*tq)-Q.*sin(2*fs*pi*tq)/sqrt(2);%QPS K + ?figure(2)plot(tq,QPSK)xlabel( 't(ms)');ylabel( 'QPSK(t)(V)' );title( 'QPSKa + ?D?o?');axis(0,200,-1.5,1.5);grid on%d ?心？2 u 6 u ?£?e%d ? ii ?3? ii e e ?&quo

12、t;user=1;%6 ? § 6 yseq=1;%1£ omD)a D 2 £ oGoldD o a D 3 £ o?y?GoldD o aDstage=3;%D)a D?x e yptap1=1 3;%心 u o ?D?o ?' ?一 心？心 6 y £ o1 3ptap2=2 3;%心 u ?t?D? o ? ' ?一 心？心 6 y £ o2 3regi1=1 1 1;%心 u o ?D?o ?' ?+?3? e ? £ o1 1 1regi2=1 1 1;%心 u ?t?D? o ? 

13、9; ?一 心？3? 6 ? £ o1 1 1 switch seqcase 1 %mD D Dcode=mseq(stage,ptap1,regi1,user);case 2 %GoldDo D Dm1= mseq(stage,ptap1,regi1);m2= mseq(stage,ptap2,regi2);code=goldseq(m1,m2,user);case 3 %?y?GoldDo D Dm1=mseq(stage,ptap1,regi1);m2=mseq(stage,ptap2,regi2);code=goldseq(m1,m2,user),zeros(user,1);

14、endxxx=codeclen=length(code);xlength=100*50;%?D?R 心 + ? u o?50? 士 ?x_code=zeros(1,xlength);for i=1:xlength % ?0,1D o D D?± ?a-1,1 心 + ?if mod(i,7)=0%mod(a,b)? i e ? o ? e ?a3y o ?b ? o a e yx_code(i)=sign(code(mod(i,7)-0.5);elseif mod(i,7)=0x_code(i)=sign(code(7)-0.5);endendk_code=zeros(1,lengt

15、h(QPSK);for i=1:5000k_code(1+(i-1)*4):i*4)=x_code(i);%?士 ？a? u o?4?2 e ?uendfigure(3)plot(tq,k_code)xlabel( 't(ms)');ylabel( 'k_code(t)(V)' );title( ' d ?心?');axis(20,25,-1.5,1.5);grid on%d ?+?£? 6 b=QPSK.*k_code;%6 ?+?£? 6fc=4e4;%?2一 ？心？ 6 kHztd=linspace(0,T,length

16、(b);%b6 ? d ?心 L ?D?o?£ linspace6?6?d' e u 3 e o ?心 6 2? e y a ?lin e ?linear 心？D' x=linspace(a,b,n)? i e ? e u 3 e o ? o ?ao i b?a?心？ 12? ?an? ? o a ?s=b.*cos(2*fc*pi*td);figure(4)plot(td,s)xlabel( 't(ms)');ylabel( 's(t)(V)');title( ' 6 ?+ ?D?o?);axis(20,31,-1.5,1.5

17、);grid on%D?a a ?£?er= awgn(s,SNR(10), 'measured' ); %?1° x ? e u o o ?-? o ? e ? o ? e ? e ?3?%6 ?心？a 尸？ £ ? 6 rs=r.*cos(2*fc*pi*td);figure(5)plot(td,rs)xlabel( ylabel( title( ''t(ms)');'rs(t)(V)');6 ?心？a 尸 D?o?'axis(20,28,-1.5,1.5);grid on%?ad ?£

18、 ?ejk_code=rs.*k_code;figure(6)plot(td,jk_code)xlabel( 't(ms)');ylabel( 'rk(t)(V)');title( ' d ?心？a 尸 D?o?：axis(20,33,-1.5,1.5);grid onf,rf=T2F(td,jk_code);%6 ?心？a 尸？ 6 6 ? o otl,l=lpf(f,rf,fc/10000);%?-1ya i i 一 ？2 一不得用于商業(yè)用途%?aa + ?£?e liremod=cos(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l; fi

19、,lif=T2F(tq,liremod); tji,iremod=lpf(fi,lif,fs/10000); iremodo=sign(iremod);%2一 DD?D?lqremod=(-1)*sin(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l; fq,lqf=T2F(tq,lqremod); tjq,qremod=lpf(fq,lqf,fs/10000); qremodo=sign(qremod); zl=qremodo,iremodo; figure(7) plot(t,zl) xlabel( 't(ms)');ylabel( 'zl(t)(V)');t

20、itle( '?a 心 + o 6 心？ 6 ?3?D?o?' axis(0,200,-1.5,1.5); grid on%Ia d ?a 尸%?-1y 心 i?2 '%Q - ad ?aL%?-1y 心 i?2 '%2一 D?D?%20 ' ?± ?z2=0;xo=zeros(size(x);for i=1:100z2=0for j=1+(i-1)*400:i*400z2=z2+zl(j);endif z2>=0xo(i)=1;elsexo(i)=-1;endend figure(8)plot(t0,xo)xlabel( 't(

21、ms)');ylabel( 'xo(t)(V)');title( ' e ?3?D?o?');axis(0,400,-1.5,1.5);grid on for a=1:15 r= awgn(s,SNR(a), 'measured' ); %?rs=r.*cos(2*fc*pi*td);jk_code=rs.*k_code;f,rf=T2F(td,jk_code);%6 ?心？a 尸？ 6 6 ?心 6 6tl,l=lpf(f,rf,fc/10000);%?-1y a i i ' ?2 %Ia d ?a 尸%?-1y 心 i?2 &

22、#39;%Q - ad ?aL%?-1y 心 i?2 'liremod=cos(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l;fi,lif=T2F(tq,liremod);tji,iremod=lpf(fi,lif,fs/10000);iremodo=sign(iremod);%2- DD?D?lqremod=(-1)*sin(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l; fq,lqf=T2F(tq,lqremod); tjq,qremod=lpf(fq,lqf,fs/10000);qremodo=sign(qremod);%2- D?D?zl=qremodo,iremodo;%20

23、 ' ?± ?z2=0;xo=zeros(size(x);for i=1:100z2=0for j=1+(i-1)*400:i*400z2=z2+zl(j); endif z2>=0 xo(i)=1;elsexo(i)=-1; endend僅供個人參考z=0;for i=1:100if (x(i)=xo(i)z=z+1;endendz1(a)=z/100endfigure(8)plot(SNR,z1)xlabel('SNR');ylabel('z1');title( '?6?");axis(0,15,10A(-4),1)

24、;grid on不得用于商業(yè)用途白1«重 f |nwrt 1口口h祖now Ualpk , -v® M-2 Id G V罰碼程序運行結(jié)果：gj Figm 2" 仁I 0 I 回Eik輯ew Insert TddIi QHop 齒高dovv H?lp， ed.)濟|、入門。通厘，昌|口目|口信源僅供個人參考不得用于商業(yè)用途“ 工二小等田 Edit 手vw (jiwri: ddJi 口klpp 通1induw |4p5遇到的問題與解決方法：在實驗過程中遇到許多，開始時高斯白噪聲的問題，一開始是不知道如何加載噪 聲，后來發(fā)現(xiàn)MATLA沖有專門的函數(shù)來解決這一問題，他是我認(rèn)識到了，對軟 件本身之中軟件包與函數(shù)熟練了解的重要性。6