基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真

1、基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真08211107班12号李帅学号0821019614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。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse2. 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、2、直接序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(DirectSequenceSpreadSystem)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：13；第二个线性移位寄存器的系数：23；第一个线性移位寄存器的初始化：111第二个线性移位寄存器的初始化：111%+%信道：加性高斯白噪声(AWGN)另

3、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伪随机码对接

4、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(TcvvTal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展宽(如图2b),然后用扩频

5、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的伪随机码主要有m序列、GOLD

6、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，保证在不同时隙上的不同扩频因子的扩频

7、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。3.3 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，互相关性很弱，不同的路径传输来的信

8、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%BAiAepAEEeia100kHz£-2ENupAEEeia40MHz£-i±E®»uAepAEEeia5MHzcloseallclearallOzx%EA0'A£z6SNR=1:1:15Rb=0.25;%Ae0aEUAE0.25Mb/sTb=1/Rb;%Ae0aaioM=100;%BAiAei6EyL=400;%AeioAe0aAUpA2ENupaEyN=M*L;%xU2ENupaEydt

9、=Tb/L;%E±6d2ENuaiodf=1/(N*dt);%p6o2ENuaioBs=N*df/2;%Ypi30ziT=N*dt;%0iIE±at=linspace(-T/2,T/2,N);%E±6d°ax0±ex=sign(rand(1,M)-0.5);%2uEuE««B02»1eAaAet0=linspace(0,T,M);fori=1:100;d(1+(i1)*400):i*400)=x(i);%AiibBAiAe0aAU°-400i62ENupaendfigure(1)plot(t,d)xlab

10、el('t(ms)');ylabel('s(t)(V)');title('BA0z');axis(0,200,-1.5,1.5);gridon%EyYpOA£eefs=4000;%002“£yAEkHzz=reshape(d,2,N/2);%z®2±a»»Q=z(1,:);%spA®EyI»,zQ(t)I=z(2,:);%spAAEyI»,zI(t)%QPSKpO£tq=linspace(-T/2,T/2,length(I);QPSK=(I.*co

11、s(2*fs*pi*tq)-Q.*sin(2*fs*pi*tq)/sqrt(2);figure(2)plot(tq,QPSK)xlabel('t(ms)');ylabel('QPSK(t)(V)');title('QPSKpOBA°A');axis(0,200,-1.5,1.5);gridon%A©pAe2uEuA£ee%A©pAe3oOpEeiuser=1;%OA»§Eyseq=1;%1£°mBoAB2£°GoldBoAB3£°

12、;0y»GoldBdABstage=3;%BdABxEyptap1=13;%pUd»ibiB0di»Az®pAIpEy£°13ptap2=23;%pUii6iB0di»Az®pAIpEy£°23regi1=111;%pUd»i6IB0di»Az®pA36E»£°111regi2=111;%pUiibiB0di»Az®pA36E»_£°111switchseqcase1%mBoABcode

13、=mseq(stage,ptap1,regi1,user);case2%GoldBoABm1=mseq(stage,ptap1,regi1);m2=mseq(stage,ptap2,regi2);code=goldseq(m1,m2,user);case3%Oy»GoldBdABm1=mseq(stage,ptap1,regi1);m2=mseq(stage,ptap2,regi2);code=goldseq(m1,m2,user),zeros(user,1);endxxx=codeclen=length(code);xlength=100*50;%Aii6BAipOAeAU

14、6;-50ibi±Aex_code=zeros(1,xlength);fori=1:xlength%°N0,1BdABAe±a»»ia-1,1pOAeifmod(i,7)=0%mod(a,b)%iEcC6卩AECa'ydOb卩AOEyx_code(i)=sign(code(mod(i,7)-0.5);elseifmod(i,7)=0x_code(i)=sign(code(7)-0.5);endendk_code=zeros(1,length(QPSK);fori=1:5000k_code(1+(i-1)*4):i*4)=x_code(i

15、);%Aibi±AeAeOaAU°4io2ENupaendfigure(3)plot(tq,k_code)xlabel('t(ms)');ylabel('k_code(t)(V)');title('A©pAe');axis(20,25,-1.5,1.5);gridon%A©ppOA£eb=QPSK.*k_code;%EappOA£eefc=4e4;%O02pAEkHztd=linspace(O,T,length(b);%bEQA©ppOBA°Aj£linsp

16、aceEcOAA'EbEd，。卩总2Ey瓦EyAlinEciinearyA总5E'x=linspace(a,b,n)%iEc«Eb3Ed'OdOaOibfag了卩吉12»®oianibQ0apAIdAs=b.*cos(2*fc*pi*td);figure(4)plot(td,s)xlabel('t(ms)');ylabel('s(t)(V)');title('EayyOBA°A');axis(20,31,-1.5,1.5);gridon%BAyAA£eer=awgn(s,S

17、NR(10),'measured');%iEi°xQeEu°6A®N-»dOEpIOi6AeAEpAEa36%EayayA£ers=r.*cos(2*fc*pi*td);figure(5)plot(td,rs)xlabel('t(ms)');ylabel('rs(t)(V)');title('EayayBA°A');axis(20,28,-1.5,1.5);gridon%aA©A£eejk_code=rs.*k_code;figure(6)plot(t

18、d,jk_code)xlabel('t(ms)');ylabel('rk(t)(V)');TiTle('A©papBA°A');axis(20,33,-1.5,1.5);gridonf,rf=T2F(Td,jk_code);%EapapOEdpOdTl,l=lpf(f,rf,fc/10000);%-1ypIIAE2%apA£eliremod=cos(2*fs*pi*Tq)*sqrT(2).*1;%IIpAapfi,lif=T2F(Tq,liremod);Tji,iremod=1pf(fi,1if,fs/10000);

19、%-1ypIIAE2iremodo=sign(iremod);%2BB0uBI1qremod=(-1)*sin(2*fs*pi*Tq)*sqrT(2).*1;%QIpAapfq,lqf=T2F(Tq,lqremod);Tjq,qremod=1pf(fq,1qf,fs/10000);%-iypIIAE2qremodo=sign(qremod);%2BiOuBiz1=qremodo,iremodo;%2z®±a»»figure(7)p1oT(T,z1)x1abe1('T(ms)');y1abe1('z1(T)(V)');TiT

20、1e('ap°opAEa36BA°A');axis(0,200,-1.5,1.5);gridonz2=0;xo=zeros(size(x);fori=1:100z2=0forj=1+(i-1)*400:i*400z2=z2+z1(j);endifz2>=0xo(i)=1;e1sexo(i)=-1;endendfigure(8)plot(t0,xo)xlabel('t(ms)');ylabel('xo(t)(V)');title('Ea3oBA°A');axis(0,400,-1.5,1.5);g

21、ridonfora=1:15r=awgn(s,SNR(a),'measured');%iAi_rs=r.*cos(2*fc*pi*td);jk_code=rs.*k_code;f,rf=T2F(td,jk_code);%EapapOEdpOdtl,l=lpf(f,rf,fc/10000);总2“liremod=cos(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l;%li"卩企坯仓卩一fi,lif=T2F(tq,liremod);tji,iremod=lpf(fi,lif,fs/10000);总2“iremodo=sign(iremod);%2BB0uBIlqremod

22、=(-1)*sin(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l;卩一fq,lqf=T2F(tq,lqremod);tjq,qremod=lpf(fq,lqf,fs/10000);总2“qremodo=sign(qremod);%2“Ef0UEfzl=qremodo,iremodo;%2z®±a»»z2=0;xo=zeros(size(x);fori=1:100z2=0forj=1+(i-1)*400:i*400z2=z2+zl(j);endifz2>=0xo(i)=1;elsexo(i)=-1;endendz=0;fori=1:100if(x(i

23、)=xo(i)z=z+1;endendz1(a)=z/100endfigure(8)plot(SNR,z1)xlabel('SNR');ylabel('z1');title('IoAeAE');axis(0,15,10A(-4),1);gridon程序运行结果：QFigure2I«=>1回FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelp、1已p釦hl快久紗動渥口匡1o1.6r0.51。-0.5|-1-1.5信源-h50100150200t(ms)FileEditViewInsertToolsDesk

24、topWindowHelpQPSK调制信号20406080100120140160180200t(ms).55-O-s(5sdoDFigure4<-.jFileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelpadfeV-vB®®耳口匡i口EeapoJ扩频码1-5iiiiiiiHFigure5j回FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelpe曰头q辎毀必|凰|口目I回Daa1.50.50.52224303210105IIIIIIIl020406080100120140160t(ms)FileE.ditViewInsertToolsDesktopWindow旦elpIAl软气甥®毀必丨厘丨口目丨回FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelp凰dH口解调后的输出信号180200扩频解调信号2628t(ms)5遇到的问题与解决方法