实验四 BPSK扩频导频matlab仿真

1、实验报告实验目的掌握BPSK信号调制、相干解调方法；掌握扩频、解扩的方法；插入导频，进行定时同步掌握BPSK扩频信号误码率计算。实验内容BPSK信号的调制；BPSK信号扩频；BPSK信号延时并且插入导频，检测信息位置；不同信噪比环境下BPSK扩频信号误码率计算，并与理论误码率曲线对比。实验原理BPSK信号调制原理系统原理高斯白噪声图1 BPSK调制系统原理框图BPSK调制系统的原理框图如图1所示，其中脉冲成形的作用是抑制旁瓣，减少邻道干扰，通常选用升余弦滤波器；加性高斯白噪声模拟信道特性，这是一 种简单的模拟；带通滤波器BPF可以滤除有效信号频带以外的噪声，提高信噪 比；在实际通信系统中相十载

2、波需要使用锁相环从接收到的已调信号中恢复，这 一过程增加了系统的复杂度，同时恢复的载波可能与调制时的载波存在180度的 相位偏差，即180相位反转问题，这使得BPSK系统在实际中无法使用；低通 滤波器LPF用于滤除高频分量，提高信噪比；抽样判决所需的同步时钟需要从 接收到的信号中恢复，即码元同步，判决门限跟码元的统计特性有关，但一般情 况下都为0。参数要求码元速率1000波特，载波频率4KHz，采样频率为16KHz。定时同步在数字通信系统中，发端按照确定的时间顺序，逐个传输数字信号中的每个 码元。而在接收端必须有准确的抽样判决时刻才能正确判决所发送的码元，因此， 接收端必须提供一个确定抽样判决

3、时刻的定时脉冲序列。这个定时脉冲序列的重 复频率必须与发送的数码脉冲序列的码元速率相同，同时在最佳判决时刻（或称 为最佳相位时刻）对接收码元进行抽样判决。在接收端产生这样一个定时脉冲序 列就是码元同步，或称位同步。实现位同步的方法和载波同步类似，也有直接法（自同步法）和插入导频法 （外同步法）两种，而在直接法中分为滤波法和锁相法。为了得到码元同步的定时信号，首先要确定接收到的信息数据流中是否包含 有位定时的频率分量。如果存在此分量，就可以利用滤波器从信息数据流中把位 定时信号提取出来。若基带信号为随机二进制不归零码序列，这种信号本身不包含位同步信号， 为了获得位同步信号需在基带信号中插入位同步

4、的导频信号，或者对该基带信号 进行某种码型变换以得到位同步信息。BPSK信号解调原理BPSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递 信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。图2中给出了一种 2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本 地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1,负抽样值判为0。eBP图2 BPSK解调系统原理框图BPSK信号误码率在AWGN信道下BPSK信号相十解调的理论误码率为：P = 1 erfc5)，其 e 2中r为信噪比r = %2c 2n在大信噪

5、比(r 1)条件下，上式可近似为：P =- e - r e 2寸兀r实验结果与分析BPSK信号产生与扩频BPSK信号产生与扩频码产生、进行扩频的过程与上个实验过程相同，不在 赘述。导频信号随机产生一段导频信号，长度设定为信号长度的5，并且+1,-1均匀分布。信号时延假定信号传输过程产生时延，而且时延较随机。任意设定为34个码元的时 延。即在导频信号前面加入34个随机数。查找导频信号将导频信号与接收到的信号做相关运算，找到相关最大值，即为导频信号。得出最大值所在的位置，则截去导频信号后就是要传输的数据。解扩与误码率计算解扩与误码率计算过程与上一个实验相同。信噪比以0.5dB间隔从-5dB变 化到

6、10dB，观察仿真误码率与理论误码率。得到结果如图3所示。可以看出仿 真结果较好。图3仿真误码率与理论误码率误码率+仿真误玛率:理论误码率-实验代码%BPSK扩频、插入导频、实现定时同步、统计误码率 clearall;closeall;clc;%383 科 %产生随机比特流作为传输信息 bit_len=100000;bits=randint(1,bit_len);%初始各码元对应的基带波形s(t) RB=1000;%符号速率Fs=16000;% 采用率Fd=Fs/RB;%每个码元的采样点数%16 阶 walsh 码产生%B=walsh(16);%定义walsh函数产生16阶walsh矩阵Bwa

7、l=B(4,:); %walsh 码调制 wal=sign(wal-0.5);%walsh码与原码相力口%sig_len=Fd*bit_len; s=zeros(1,sig_len);% 基带信号fori=1:bit_len if bits(i)=1s(i-1)*Fd+1:i*Fd)=ones(1,Fd).*wal;% 扩频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 的一段导频,长度为 1/10sy_cd=34;%时延长度任意shiyan=1/

8、5*sign(randint(1,sy_cd)-0.5);% 产生一段任意时延信号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);% 最终接收信号m=length(sig1);c1,lags=xcorr(daopin,sig1);% 自相关寻找导频信号xx,yy=max(c1);sig2=sig1(m-yy+length(daopin)+1:end);% 得到恢复数据z=sign(sig2); %抽样判

9、决解扩fori=1:bit_lenz(i-1)*Fd+1:i*Fd)= z(i-1)*Fd+1:i*Fd).*wal;endz(z=0)=1;%判决z(z0)=0;z=z(Fd/2:Fd:sig_len);%抽样wuma=z-bits;c=find(wuma=0);wumalv(j+5)/0.5+1)=length(c)/bit_len;k=sqrt(10气/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(误码率);legend(仿真误码率,理论误码率)其中Walsh函数如下:%产生