實(shí)驗(yàn)四 BPSK擴(kuò)頻導(dǎo)頻matlab仿真

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆誃PSK信號(hào)調(diào)制、相干解調(diào)方法；掌握擴(kuò)頻、解擴(kuò)的方法；插入導(dǎo)頻，進(jìn)行定時(shí)同步掌握BPSK擴(kuò)頻信號(hào)誤碼率計(jì)算。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容BPSK信號(hào)的調(diào)制；BPSK信號(hào)擴(kuò)頻；BPSK信號(hào)延時(shí)并且插入導(dǎo)頻，檢測(cè)信息位置；不同信噪比環(huán)境下BPSK擴(kuò)頻信號(hào)誤碼率計(jì)算，并與理論誤碼率曲線對(duì)比。實(shí)驗(yàn)原理BPSK信號(hào)調(diào)制原理系統(tǒng)原理高斯白噪聲圖1 BPSK調(diào)制系統(tǒng)原理框圖BPSK調(diào)制系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示，其中脈沖成形的作用是抑制旁瓣，減少鄰道干擾，通常選用升余弦濾波器；加性高斯白噪聲模擬信道特性，這是一 種簡(jiǎn)單的模擬；帶通濾波器BPF可以濾除有效信號(hào)頻帶以外的噪聲，提高信噪 比；在實(shí)際通信系統(tǒng)中相十載

2、波需要使用鎖相環(huán)從接收到的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)，這 一過程增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時(shí)恢復(fù)的載波可能與調(diào)制時(shí)的載波存在180度的 相位偏差，即180相位反轉(zhuǎn)問題，這使得BPSK系統(tǒng)在實(shí)際中無(wú)法使用；低通 濾波器LPF用于濾除高頻分量，提高信噪比；抽樣判決所需的同步時(shí)鐘需要從 接收到的信號(hào)中恢復(fù)，即碼元同步，判決門限跟碼元的統(tǒng)計(jì)特性有關(guān)，但一般情 況下都為0。參數(shù)要求碼元速率1000波特，載波頻率4KHz，采樣頻率為16KHz。定時(shí)同步在數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)端按照確定的時(shí)間順序，逐個(gè)傳輸數(shù)字信號(hào)中的每個(gè) 碼元。而在接收端必須有準(zhǔn)確的抽樣判決時(shí)刻才能正確判決所發(fā)送的碼元，因此， 接收端必須提供一個(gè)確定抽樣判決

3、時(shí)刻的定時(shí)脈沖序列。這個(gè)定時(shí)脈沖序列的重 復(fù)頻率必須與發(fā)送的數(shù)碼脈沖序列的碼元速率相同，同時(shí)在最佳判決時(shí)刻（或稱 為最佳相位時(shí)刻）對(duì)接收碼元進(jìn)行抽樣判決。在接收端產(chǎn)生這樣一個(gè)定時(shí)脈沖序 列就是碼元同步，或稱位同步。實(shí)現(xiàn)位同步的方法和載波同步類似，也有直接法（自同步法）和插入導(dǎo)頻法 （外同步法）兩種，而在直接法中分為濾波法和鎖相法。為了得到碼元同步的定時(shí)信號(hào)，首先要確定接收到的信息數(shù)據(jù)流中是否包含 有位定時(shí)的頻率分量。如果存在此分量，就可以利用濾波器從信息數(shù)據(jù)流中把位 定時(shí)信號(hào)提取出來(lái)。若基帶信號(hào)為隨機(jī)二進(jìn)制不歸零碼序列，這種信號(hào)本身不包含位同步信號(hào)， 為了獲得位同步信號(hào)需在基帶信號(hào)中插入位同步

4、的導(dǎo)頻信號(hào)，或者對(duì)該基帶信號(hào) 進(jìn)行某種碼型變換以得到位同步信息。BPSK信號(hào)解調(diào)原理BPSK信號(hào)的解調(diào)方法是相干解調(diào)法。由于PSK信號(hào)本身就是利用相位傳遞 信息的，所以在接收端必須利用信號(hào)的相位信息來(lái)解調(diào)信號(hào)。圖2中給出了一種 2PSK信號(hào)相干接收設(shè)備的原理框圖。圖中經(jīng)過帶通濾波的信號(hào)在相乘器中與本 地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進(jìn)行抽樣判決。判決器是按極性來(lái)判決的。即正抽樣值判為1,負(fù)抽樣值判為0。eBP圖2 BPSK解調(diào)系統(tǒng)原理框圖BPSK信號(hào)誤碼率在AWGN信道下BPSK信號(hào)相十解調(diào)的理論誤碼率為：P = 1 erfc5)，其 e 2中r為信噪比r = %2c 2n在大信噪

5、比(r 1)條件下，上式可近似為：P =- e - r e 2寸兀r實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析BPSK信號(hào)產(chǎn)生與擴(kuò)頻BPSK信號(hào)產(chǎn)生與擴(kuò)頻碼產(chǎn)生、進(jìn)行擴(kuò)頻的過程與上個(gè)實(shí)驗(yàn)過程相同，不在 贅述。導(dǎo)頻信號(hào)隨機(jī)產(chǎn)生一段導(dǎo)頻信號(hào)，長(zhǎng)度設(shè)定為信號(hào)長(zhǎng)度的5，并且+1,-1均勻分布。信號(hào)時(shí)延假定信號(hào)傳輸過程產(chǎn)生時(shí)延，而且時(shí)延較隨機(jī)。任意設(shè)定為34個(gè)碼元的時(shí) 延。即在導(dǎo)頻信號(hào)前面加入34個(gè)隨機(jī)數(shù)。查找導(dǎo)頻信號(hào)將導(dǎo)頻信號(hào)與接收到的信號(hào)做相關(guān)運(yùn)算，找到相關(guān)最大值，即為導(dǎo)頻信號(hào)。得出最大值所在的位置，則截去導(dǎo)頻信號(hào)后就是要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。解擴(kuò)與誤碼率計(jì)算解擴(kuò)與誤碼率計(jì)算過程與上一個(gè)實(shí)驗(yàn)相同。信噪比以0.5dB間隔從-5dB變 化到

6、10dB，觀察仿真誤碼率與理論誤碼率。得到結(jié)果如圖3所示。可以看出仿 真結(jié)果較好。圖3仿真誤碼率與理論誤碼率誤碼率+仿真誤瑪率:理論誤碼率-實(shí)驗(yàn)代碼%BPSK擴(kuò)頻、插入導(dǎo)頻、實(shí)現(xiàn)定時(shí)同步、統(tǒng)計(jì)誤碼率 clearall;closeall;clc;%383 科 %產(chǎn)生隨機(jī)比特流作為傳輸信息 bit_len=100000;bits=randint(1,bit_len);%初始各碼元對(duì)應(yīng)的基帶波形s(t) RB=1000;%符號(hào)速率Fs=16000;% 采用率Fd=Fs/RB;%每個(gè)碼元的采樣點(diǎn)數(shù)%16 階 walsh 碼產(chǎn)生%B=walsh(16);%定義walsh函數(shù)產(chǎn)生16階walsh矩陣Bwa

7、l=B(4,:); %walsh 碼調(diào)制 wal=sign(wal-0.5);%walsh碼與原碼相力口%sig_len=Fd*bit_len; s=zeros(1,sig_len);% 基帶信號(hào)fori=1:bit_len if bits(i)=1s(i-1)*Fd+1:i*Fd)=ones(1,Fd).*wal;% 擴(kuò)頻else s(i-1)*Fd+1:i*Fd)=-1*ones(1,Fd).*wal; end enddaopin=sign(randint(1,1/5*length(s)-0.5);%插入全 1 的一段導(dǎo)頻,長(zhǎng)度為 1/10sy_cd=34;%時(shí)延長(zhǎng)度任意shiyan=1/

8、5*sign(randint(1,sy_cd)-0.5);% 產(chǎn)生一段任意時(shí)延信號(hào)lilun=zeros(1,length(-5:0.5:13);wumalv=zeros(1,length(-5:0.5:13);for j=-5:0.5:13sig1=shiyan,daopin,s;sig1=awgn(sig1,j,0);% 最終接收信號(hào)m=length(sig1);c1,lags=xcorr(daopin,sig1);% 自相關(guān)尋找導(dǎo)頻信號(hào)xx,yy=max(c1);sig2=sig1(m-yy+length(daopin)+1:end);% 得到恢復(fù)數(shù)據(jù)z=sign(sig2); %抽樣判

9、決解擴(kuò)fori=1:bit_lenz(i-1)*Fd+1:i*Fd)= z(i-1)*Fd+1:i*Fd).*wal;endz(z=0)=1;%判決z(z0)=0;z=z(Fd/2:Fd:sig_len);%抽樣wuma=z-bits;c=find(wuma=0);wumalv(j+5)/0.5+1)=length(c)/bit_len;k=sqrt(10氣/10);lilun(j+5)/0.5+1)=0.5*erfc(k);endfiguresemilogy(-8:0.5:10,wumalv,r*);hold on;semilogy(-5:0.5:13,lilun(1:length(-5:0.5:13);hold off;grid on;title(誤碼率);legend(仿真誤碼率,理論誤碼率)其中Walsh函數(shù)如下:%產(chǎn)生