简化的DS-CDMA通信系统仿真设计报告.doc

简化的DS-CDMA通信系统仿真设计报告物科院 周*设计要求简化的DS-CDMA通信系统仿真，数据流和时间流均可。码元速率256ksps，调制方式QPSK，扩频码为m序列或GOLD序列，信道为加性高斯信道和瑞利衰落信道两种，其他参数自己设定。要求：给出系统每一个功能块的输出波形和系统的性能曲线。设计原理本次实验使用到了前面三次课的知识，包括：第一次课的GOLD序列的产生，第二次课的QPSK调制，第三次课的纠错编码。本次实验在三次实验的基础上增加了扩频技术。CDMA的关键特性源自于频谱扩展，实现CDMA的条件：1、要有数量足够多、相关特性足够好的地址码。2、必须用地址码对发射信号进行扩频调制，使传输信号所占频带极大地展宽。3、在接收端必须要有与发送端地址码完全一致的本地地址码。CDMA类型包括：1、直接序列码分多址（CDMA/DS）系统，又称伪随机码扩展频谱多址系统；2、跳频码分多址（CDMA/FH）系统。本实验要求仿真简化的DS-CDMA通信系统。以下介绍一下直接序列码分多址（CDMA-DS）系统的基本原理。1、在发端信码与PN码进行相乘(PN码速远大于信码码速频谱扩展)PSK调制上变频发射；2、在收端解调后用与发端码形相同、严格同步的PN码进行解扩得到窄带原信码。3、设二进制信息数据速率是；GOLD序列数据速率是Rc；发送载波为：；接收端解调后信号为：；低通滤波后信号：；与本地产生的地址码相乘（解扩）有：。4、实际系统中，对接收信号先解扩，再解调。设计过程1、简述本次仿真的过程为：发送端：产生信息序列（随机或者给定），对信息序列进行（2，1，3）卷积编码，对编码后序列进行QPSK调制，产生GOLD序列对已调信号进行扩频。接收端：对接收到的信号进行解扩，对解扩后的信号进行解调，对解调后的信号进行译码得到原始序列。仿真方式为在发送端先调制后扩频，在接收端先解扩后解调。2、初始化参数clear;fb=16;fc=16;fs=1024;3、产生信息序列%数据源序列，采用直接给出序列的方法。msg=1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 ;%作出数据源序列图for j=1:16 for i=1:64 tu1(j-1)*64+i)=msg(j); end endt=0:1/1024:1023/1024;figure;plot(t,tu1);title(数据源序列msg);axis(0 1 0 1.2);4、进行（2，1，3）卷积编码%利用（2，1，3）卷积编码方法，产生生成矩阵G,并且进行编码。a=1 1 0 1 0 1;G=zeros(1,8);%*2nfor i=1:2%*n-2G=G;f1(i);endG=G;zeros(1,8-4) 1 1 0 1;%*2nG=G;zeros(1,8-2) 1 1; %*2nG=G(2:5,:)%*n+1msg1=0 0 0 0 0 0 0 0;for i=1:4:16-3%*n-3 msg1=msg1 msg(i:i+3)*G;endmsg2=mod(msg1,2);msg2=msg2(9:32+8);%*2n+8%作出编码后序列图for j=1:32 for i=1:64 tu2(j-1)*64+i)=msg2(j); end endt=0:1/2048:2047/2048;figure;plot(t,tu2);title(编码后的序列msg2);axis(0 1 0 1.2);%函数f1，用于产生生成矩阵。function b=f1(i)a=1 1 0 1 0 1;b=zeros(1,(i-1)*2) a zeros(1,8-(i-1)*2-6);%*2n5、QPSK调制%QPSK调制yy=dmod(msg2,fc,fb,fs,psk,4);figureplot(t,yy);title(已调信号yy);axis(0 1 -1.2 1.2);6、产生GOLD序列%产生GOLD序列K=17;a=0 0 0 0 1;m=length(a);for k=1:K for i=1:2.m-1 s1(k-1)*(2.m-1)+i)=a(5); temp=xor(a(3),a(5); a(5)=a(4); a(4)=a(3); a(3)=a(2); a(2)=a(1); a(1)=temp; endendfor k=1: K for i=1:2.m-1 s2(k-1)*(2.m-1)+i)=a(5); x=xor(a(4),a(5); y=xor(a(3),x); temp=xor(a(2),y); a(5)=a(4); a(4)=a(3); a(3)=a(2); a(2)=a(1); a(1)=temp; endendGold=mod(s1+s2),2);for i=1:512 gold(i)=Gold(i)*2-1;end%作出Gold序列的图for j=1:512 for i=1:4 tu3(j-1)*4+i)=gold(j); end endt=0:1/2048:2047/2048;figure;plot(t,tu3);title(gold码序列);axis(0 1 -1.2 1.2);7、对已调信号进行扩频%扩频y1=yy.*tu3;t=0:1/2048:2047/2048;figure;plot(t,y1);title(扩频后的序列y1);axis(0 1 -1.2 1.2);8、在信道中加高斯噪声%加噪声yy1=awgn(y1,0);t=0:1/2048:2047/2048;figure;plot(t,yy1);title(加噪声后的序列yy1);axis(0 1 -1.2 1.2);9、接收端进行解扩%解扩yy2=yy1.*tu3;t=0:1/2048:2047/2048;figure;plot(t,yy2);title(解扩后的序列yy2);axis(0 1 -1.2 1.2);10、对解扩信号进行解调%解调y2=ddemod(yy2,fc,fb,fs,psk,4);for j=1:32 for i=1:64 tu4(j-1)*64+i)=y2(j); end endt=0:1/2048:2047/2048;figure;plot(t,tu4);title(解调后的序列y2);axis(0 1 0 1.2);11、对解调后的信号进行解码%解码n=0 0 0 0;for i=1:8:32-7%*2n-7 for k=1:8 msg3(k)=y2(i+k-1); end n=n f2(msg3);endn=n(5:16+4);%*n+4for j=1:16 for i=1:64 tu5(j-1)*64+i)=n(j); end endt=0:1/1024:1023/1024;figure;plot(t,tu5);title(接收端序列n);axis(0 1 0 1.2);%函数f2function b=f2(msg)aaaa=0 0 0 0 0 0;abca=1 1 0 1 0 1;aaab=0 0 0 0 1 1;abcb=1 1 0 1 1 0;aabc=0 0 1 1 0 1;abdc=1 1 1 0 0 0;aabd=0 0 1 1 1 0;abdd=1 1 1 0 1 1;msg1=msg(1:6);msg2=msg(7:8);m1=msg1-aaaa;m2=msg1-abca;m3=msg1-aaab;m4=msg1-abcb;m5=msg1-aabc;m6=msg1-abdc;m7=msg1-aabd;m8=msg1-abdd;n1=f3(m1);n2=f3(m2);k1=f3(m3);k2=f3(m4);p1=f3(m5);p2=f3(m6);q1=f3(m7);q2=f3(m8);if n1n2 n=aaaa;else n=abca;%aendif k1k2 k=aaab;else k=abcb;%bendif p1p2 p=aabc;else p=abdc;%cendif q1q2 q=aabd;else q=abdd;%dendaa=0 0;aa0=msg2-aa;t=0;for i=1:2 if(aa0(i)=0) t=t+1; endendz1=min(n1,n2)+2-t;ab=1 1;ab0=msg2-ab;t=0;for i=1:2 if(ab0(i)=0) t=t+1; endendz2=min(n1,n2)+2-t;bc=0 1;bc0=msg2-bc;t=0;for i=1:2 if(bc0(i)=0) t=t+1; endendz3=min(k1,k2)+2-t;bd=1 0;bd0=msg2-bd;t=0;for i=1:2 if(bd0(i)=0) t=t+1; endendz4=min(k1,k2)+2-t;ca=0 1;ca0=msg2-ca;t=0;for i=1:2 if(ca0(i)=0) t=t+1; endendz5=min(p1,p2)+2-t;cb=1 0;cb0=msg2-cb;t=0;for i=1:2 if(cb0(i)=0) t=t+1; endendz6=min(p1,p2)+2-t;dc=0 0;dc0=msg2-dc;t=0;for i=1:2 if(dc0(i)=0) t=t+1; endendz7=min(q1,q2)+2-t;dd=1 1;dd0=msg2-dd;t=0;for i=1:2 if(dd0(i)=0) t=t+1; endendz8=min(q1,q2)+2-t;z=z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8;zuixiao,xulie=min(z);if xulie=1 jieguo=n aa;endif xulie=2 jieguo=n ab;endif xulie=3 jieguo=k bc;endif xulie=4 jieguo=k bd;endif xulie=5 jieguo=p ca;endif xulie=6 jieguo=p cb;endif xulie=7 jieguo=q dc;endif xulie=8 jieguo=q dd;endb=jieguo(1:2:7);%函数f2function b=f3(msg)t=0;for i=1:6 if(msg(i)=0) t=t+1; endendb=6-t;12、计算误码率%误码率num2,ratio2=symerr(msg,n)误码率结果：num2 = 0ratio2 = 0简单分析1、以上仿真是在高斯信道中进行的，加入了高斯噪声。现将信道换成瑞利信道，加入瑞利噪声。将上述程序中yy1=awgn(y1,0);改为yy1=y1+raylrnd(0.01,1,2048);即将高斯噪声改为了瑞利噪声。得到各过程波形如下：num2 = 0ratio2 = 02、根据误码率曲线发现，扩频技术对于抗高斯噪声的干扰能力强于抗瑞利噪声的干扰能力。即当高斯噪声强度增加时误码率的增加小于当瑞利噪声强度增加时误码率