直接序列扩频

1、综合性设计性实验报告专 业 班 级： 姓名 （学号）： 实 验 名 称： 通信系统仿真 实验室(中心)： 软件与通信实验中心 指 导 教 师 ： 实验完成时间： 2011 年 12 月 15 日序号项目标准评分1系统演示（功能）（30%）按要求完成系统功能且界面友好容错能力强（2730）按要求完成系统功能界面一般有较好的容错能力（2426）基本完成系统功能有一定的容错能力（2123）基本完成系统功能（1820分）未完成系统功能或他人代做或抄袭（15）2课程设计说明书（30%）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（2730）课程设计书各项目认真填写，具有较为清晰的设计思

2、路并对软件测试结果进行了较为清晰的分析（2426）课程设计书各项目认真填写，设计思路正确（2123）课程设计书进行为较为认真的填写（1821）课程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）3口头答辩(对知识点掌握程度、应变及口头表达等)（20%）能熟练回答老师所提问题，口头表达流利，应变能力强（1820）能较为熟练地回答老师所提问题，口头表达流利，应变能力强（1617）能回答老师所提问题，口头表达较流利（1415）在经提示后能回答老师提出的问题，课程内容掌握不太熟练（1213）经提问发现课程设计是他人代做或抄袭的（10）4纪律遵守、群体协作等（20%）20教师签字总分一、设计题目

3、通信系统仿真对比不编码，汉明码，循环码，卷积码的误码率曲线二、设计要求1.学会matlab的基本使用2.学会模块化设计思想3.了解通信系统具体流程4.理解汉明码编码，译码及其如何纠正错误5.理解循环码编码，译码及其如何纠正错误6.理解循环码编码，译码及其如何纠正错误7.学会BPSK调制与解调7.学会对比分析噪声与误码率曲线三、实验相关基本理论1本实验整个系统模型如下：2.关于信道使用的编码部分 a.（n，k）汉明码.它是一种线性分组码，纠错能力为1，监督元个数 nk=m；H 阵中每列有 m个元素，至多可构成 2m1种互不相同的非0列，码长： n=2m1，信息位数：k=2mm1，监督位数：nk=

4、m，码的最小距离：dmin=3(t=1)编码：(n,k) 线性码的编码就是根据线性码的监督矩阵或生成矩阵将长为 k 的信息组变换成长为 n(n>k) 的码字。C=m·G；译码：先得到监督矩阵H，E=H·R，若E=0则与判断与监督矩阵的哪一列相同，则将R对应位取反，最后得出k位码字。b.循环码它也是一种线性分组码，如果 (n,k) 线性分组码的任意码矢C=(Cn1,Cn2,C0) 的 i 次循环移位，所得矢量C(i)=(Cn1i,Cn2i,C0,Cn1,Cni)仍是一个码矢，则称此线性码为 (n,k) 循环码。编码：设信息向量 m=(mk1,mk2,m0)信息多项式 m

5、(x)=mk1xk1+mk2 xk2+m0 码多项式的高次幂部分等于m(x)，即 C(x)=cn1xn1+ cnkxnk+ cnk1xnk1 +c1x +c0 =xnk m(x)+q(x) q(x)的次数<nkC(x)= xnkm(x)+ (xnkm(x) mod g(x)译码：先得到监督矩阵H，E=H·R，若E=0则与判断与监督矩阵的哪一列相同，则将R对应位取反，最后得出k位码字。C.卷积码卷积码与分组码的不同之处：在任意给定单元时刻，编码器输出的 n 个码元中，每一个码元不仅和此时刻输入的 k 个信息元有关，还与前连续 m 个时刻输入的信息元有关。在同样的编码效率 R 下，

6、卷积码的性能优于分组码，至少不低于分组码。(n,k,m) 码完全由 (n·k) 个生成序列所生成，每个生成序列中含有 (N =m+1)个元素。码序列 C=C0(1)C0(2)C0(n)C1(1)C1(2)C1(n)Cl(1)Cl(2) Cl(n) 任一子码可以由待编码的信息序列M=m0(1)m0(2) m0(k)m1(1) m1(2) m1(k) ml(1) ml(2)ml(k)按如下卷积关系求出编码：信息序列 M=m0(1)m1(1)；ml(1)表示第 l 个时刻的第 k=1个信息元g(1,1)=g0(1,1) g1(1,1) g2(1,1) g3(1,1)=1011 g(1,2)

7、=g0(1,2) g1(1,2) g2(1,2) g3(1,2)=1111译码：卷积码的译码可分为代数译码和概率译码。代数译码：从码的代数结构出发，以一个约束度的接收序列为单位，对该接收序列的信息码组进行译码。大数逻辑译码是代数译码的主要方法。概率译码：从信道的统计特性出发，以远大于约束度的接收序列为单位，对信息码组进行最大似然的判决。维特比译码和序列译码是其最主要的方法在维特比译码中，用篱笆图来描述码的译码更为方便3.BPSK调制与解调调制即乘以一个载波，解调即再乘以这个载波，滤去高频（2fc）部分，既可恢复出原信号。四、各模块（函数）详细设计1.信号源产生%产生随机信源，N个0，1func

8、tion signal=genration( N)signal=rand(1,N)>0.5;end2.信道编码与解码部分（1）（255,247）汉明码a.给出生成矩阵function hanming=creatM()%生成（255，247）的汉明码的生成矩阵，返回到hanming中%先生成8*255监督矩阵Hnum=1;H=;ey=eye(8,8);for i=2:255 str=dec2bin(i,8); for j=1:8 num8(j)=str2num(str(j); end for k=1:7 x =num8; y= ey(k,:) ; % if sum(num8=ey(k,:)

9、=0 ww= (sum(x=y); if ww=0 break; end if k=7 znum8=num8' H=H znum8; end endend %将监督矩阵转化成生成矩阵hanming（255，247） G=H'； ey=eye(247,247); hanming=ey G;endb编码function codesignal=xcode(signal)%信道编码，如果不足247位则后面的不编码Ls=length(signal);mo=mod(Ls,247);%Ls=length(signal);codesignal=;hanming=creatM() ;%调用生成矩

10、阵函数for i=1:fix(Ls/247); temp=signal(1,(i-1)*247+1:i*247); codesignal=codesignal temp*hanming;endif mo>0 last=signal(1,fix(Ls/247)*247+1:Ls); %未编码部分 codesignal=codesignal last;endcodesignal=mod(codesignal,2); %对结果进行模2运算,即转化成0，1endc.译码function decodesign=xdecode(outsignal)%译码,将outsignal中的码子译为codesi

11、gn中hanming=creatM() ; %得到汉明码的生成矩阵%将生成矩阵转化成监督矩阵H%H=hanming(:,248:255)'ey=eye(8,8);H=H ey;Ls=length(outsignal); %译码的码字长度%Ls=length(outsignal); %需要译码的码字长度decodesign=; %定义译码后的码子存放矩阵for i=1:fix(Ls/255) x=(i-1)*255+1:i*255; R=outsignal(1,x); %取出255个码子，并且转化成255*1的矩阵 RT=R' S=mod(H*RT,2); if sum(S)=0

12、 for j=1:255 if sum(S=H(:,j)=0 R(j)=R(j); break; end end end decodesign=decodesign R(1,1:247); endmo=mod(Ls,255); %判断输出的码子是否是255的倍数，如果不是则最后几位未编码if mo>0 % outsignal=outsignal zeros(1,255-mo); last=outsignal(1,fix(Ls/255)*255+1:Ls); decodesign=decodesign last;endend（2）（15,11）系统循环码a编码function Cout=s

13、yscode15(M,N,Cin,g)%循环编码 (系统码) 输入参数（15,11）即（m,n）的循环编码，g为生成码多项式，Cin为输入码子，%Cout为编码后的输出码子，如果输入码字的长度不是N的整数倍，则后面的不编码%生成(M,N)的循环码生成矩阵码字Cout,g为生成多项式,如果Cin不是N的倍数，则最后几位不编码Ls=length(Cin); %计算出输入码子的长度Cout=; %初始化码子输出for i=1:fix(Ls/N) %将Cin分成Ls/N个N位码 in=Cin(1,(i-1)*N+1:i*N); %取出每一组需要编码的电平 yin=in zeros(1,M-N); %在

14、需要编码的电平往高位移动M-N位，即在后面添0 divi=yin(1:M-N+1); %divi为每一步的除数 for j=M-N+1:M %模拟做除法的过程，共循环N次 if divi(1)=0 %如果除数的高位为0则去掉，同时将in相应为补在后面 if j=M %判断是否余数已经出来，若未出来再补，否则继续补 for k=2:M-N+1 %移位 divi(k-1)=divi(k); end divi(k)=yin(j+1); %将in的下一位补上 end continue; else divi=divi+g; %模2运算 divi=mod(divi,2); if j=M %判断是否余数已经

15、出来，若未出来再补，否则继续补 for k=2:M-N+1 %移位 divi(k-1)=divi(k); end divi(k)=yin(j+1); %将in的下一位补上 end end end r=divi(2:M-N+1); %余式，即监督位 out=in r; %系统循环码字 Cout=Cout out; %编出的码字endif mod(Ls,N)=0 %如若不是整数倍，后面的不编码 Cout=Cout Cin(1,N*fix(Ls/N)+1:Ls);endendb生成监督矩阵function G=creatG15(M,N,g)%生成（15，11）的生成矩阵GG=; %存储生成矩阵%首先

16、生成(15,11)的生成矩阵ey=eye(N);for i=1:N G=G;syscode15(M,N,ey(i,:),g);endendc译码function decodesign=decode15(M,N,outsignal,g)%译码，Cout为需要译码的码子，g为码多项式，decod为译码后的码子G=creatG15(M,N,g) ; %得到生成矩阵%将生成矩阵转化成监督矩阵H Q=G(:,N+1:M)' H=Q eye(M-N);Ls=length(outsignal); %需要译码的码字长度decodesign=; %定义译码后的码子存放矩阵for i=1:fix(Ls/M

17、) x=(i-1)*M+1:i*M; R=outsignal(1,x); %取出M个码子，并且转化成M*1的矩阵 RT=R' S=mod(H*RT,2); if sum(S)=0 for j=1:M if sum(S=H(:,j)=0 R(j)=R(j); break; end end end decodesign=decodesign R(1,1:N); endmo=mod(Ls,M); %判断输出的码子是否是M的倍数，如果不是则最后几位未编码if mo>0 % outsignal=outsignal zeros(1,M-mo); last=outsignal(1,fix(Ls

18、/M)*M+1:Ls); decodesign=decodesign last;endend（3）.卷积码（2,1,2）a编码function cout=convcode(cin)%本函数实现（2，1，2）卷积编码，输入为cin%编码后输出为cout%其中生成多项式g11=g(1,1)=1 1 1,g11=1 1 1; %定义生成多项式g12=1 0 1;cout=; %定义输出矩阵regist=zeros(1,length(g11); %初始化寄存器为0,长度与生成多项式矩阵长度一样for i=1:length(cin) %控制循环编码 for j=length(regist):-1:2 %

19、寄存器循环移位 regist(j)=regist(j-1); end regist(1)=cin(i); %将需要编码的码子一位一位的移至寄存器 c1=sum(regist.*g11); %输出码字c1 c2=sum(regist.*g12); %输出码字c2 cout=cout c1 c2; %将码字保存至输出码字中endcout=mod(cout,2) ; %求模2运算end b译码function desiganl=convdecode(signal)%本函数实现（2，1，2）卷积译码，需要译码的信号signal%译码后输出为designal%其中生成多项式g11=g(1,1)=1 1

20、1,%g12=g(1,2)=1 0 1;%signal=0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1; Ls=fix(length(signal)/2); %求出原来需要解码的长度，恢复原信号% signal=signal zeros(1,6*2); % 为了让解码路径归并到一条上%初始化每一个的前2个状态（因为前2个不需要比较，判断）%state表示经过的路径，code表示译出得相应码子，diff表示与接收到码字的不同个数s(1).state=0 0 0 0;s(1).code=0 0;s(2).state=0 0 1 1;s(2).code=0 1;s(3

21、).state=1 1 1 0;s(3).code=1 0;s(4).state=1 1 0 1;s(4).code=1 1;for i=1:4 s(i).diff=sum(signal(1:4)=s(i).state);endfor i=3:fix(length(signal)/2) %对3以后的状态处理 %以下是对s(1)的处理，后面的类似 temp1=s(1).state 0 0; %2个变量分别存放到这个状态的2条路径 temp2=s(3).state 1 1; diff1=sum(signal(1:i*2)=temp1); %分别就算这2条路径接收到的码字的不同个数 diff2=su

22、m(signal(1:i*2)=temp2); if diff1<diff2 %判断哪条路径最短，并处理，存放至diff临时变量 fs(1).state=temp1; %为了不影响后面s2,s3,s4的处理 fs(1).code=s(1).code 0; fs(1).diff=diff1; else fs(1).state=temp2; fs(1).code=s(3).code 0; fs(1).diff=diff2; % fs(1).diff=diff2; end %以下是对s(2)的处理，同s（1） temp1=s(1).state 1 1; %2个变量分别存放到这个状态的2条路径

23、temp2=s(3).state 0 0; diff1=sum(signal(1:i*2)=temp1); %分别就算这2条路径接收到的码字的不同个数 diff2=sum(signal(1:i*2)=temp2); if diff1<diff2 %判断哪条路径最短，并处理，存放至diff临时变量 fs(2).state=temp1; %为了不影响后面s2,s3,s4的处理 fs(2).code=s(1).code 1; fs(2).diff=diff1; else fs(2).state=temp2; fs(2).code=s(3).code 1; fs(2).diff=diff2; e

24、nd %以下是对s(3)的处理，同s（1） temp1=s(2).state 1 0; %2个变量分别存放到这个状态的2条路径 temp2=s(4).state 0 1; diff1=sum(signal(1:i*2)=temp1); %分别就算这2条路径接收到的码字的不同个数 diff2=sum(signal(1:i*2)=temp2); if diff1<diff2 %判断哪条路径最短，并处理，存放至diff临时变量 fs(3).state=temp1; %为了不影响后面s2,s3,s4的处理 fs(3).code=s(2).code 0; fs(3).diff=diff1; els

25、e fs(3).state=temp2; fs(3).code=s(4).code 0; fs(3).diff=diff2; end %以下是对s(4)的处理，同s（1） temp1=s(2).state 0 1; %2个变量分别存放到这个状态的2条路径 temp2=s(4).state 1 0; diff1=sum(signal(1:i*2)=temp1); %分别就算这2条路径接收到的码字的不同个数 diff2=sum(signal(1:i*2)=temp2); if diff1<diff2 %判断哪条路径最短，并处理，存放至diff临时变量 fs(4).state=temp1; %

26、为了不影响后面s2,s3,s4的处理 fs(4).code=s(2).code 1; fs(4).diff=diff1; else fs(4).state=temp2; fs(4).code=s(4).code 1; fs(4).diff=diff2; end s=fs;enddiff=s(1).diff s(2).diff s(3).diff s(4).diff; %存储4条路径的状态与码字不同个数Min=min(diff); %找到最小值i=find(Min=diff); %找到最小值的下标na=s(min(i).code; %译出码字，若有2条以上的选择i较小的desiganl=na(1

27、:Ls); %因为后面补了0，现在去掉end3.调制与解调（1）调制%BPSK调制，signal代表信号，modsignal调制后的信号，datarate：数据传输比特率，%fc：载波频率 fs:抽样频率function modsignal=BPSK(signal,datarate,fc,fs)signal=signal*2-1; t=linspace(0,1/datarate,fs/datarate);carrier=cos(2*pi*fc*t); modsignal=; for i=1:length(signal) modsignal=modsignal,signal(i)*carrier; endend（2）解调%deBPSK解调并译码，signal代表输入信号，designal解调后的信号，译码后deout为输出码字，datarate：数据传输比特率，%fc：载波频率 fs:抽样频率function deout=deBPSK(signal,datarate,fc,fs)t=linspace(0,1/datarate,fs/datarate);carrier=cos(2*pi*fc*t);Lc=length(carrier);Ls=length(signal);