直接序列扩频系统MATLAB仿真(BPSK调制)

-1--2-目录一、背景....................................................................................................4二、基本要求............................................................................................4三、设计概述..........................................................................................4四、Matlab设计流程图...........................................................................5五、Matlab程序及仿真结果图...............................................................61、生成m序列及m序列性质............................................................................62、生成50位随机待发送二进制比特序列，并进行扩频编码.........................73、对扩频前后信号进行BPSK调制，观察其时域波形...................................94、计算并观察扩频前后BPSK调制信号的频谱.............................................105、仿真经awgn信道传输后，扩频前后信号时域及频域的变化..................116、对比经信道前后两种信号的频谱变化.........................................................127、接收机与本地恢复载波相乘，观察仿真时域波形.....................................148、与恢复载波相乘后，观察其频谱变化.........................................................159、仿真观察信号经凯萨尔窗低通滤波后的频谱.............................................1610、观察经过低通滤波器后无扩频与扩频系统的时域波形...........................1711、对扩频系统进行解扩，观察其时域频域...................................................1812、比较扩频系统解扩前后信号带宽...............................................................1913、比较解扩前后信号功率谱密度...................................................................2014、对解扩信号进行采样、判决.......................................................................2115、在信道中加入2040~2050Hz窄带强干扰并乘以恢复载波......................2416、对加窄带干扰的信号进行低通滤波并解扩...............................................2517、比较解扩后信号与窄带强干扰的功率谱...................................................27六、误码率simulink仿真.....................................................................281、直接扩频系统信道模型.................................................................................282、加窄带干扰的直扩系统建模.........................................................................293、用示波器观察发送码字及解扩后码字.........................................................304、直接扩频系统与无扩频系统的误码率比较.................................................315、不同扩频序列长度下的误码率比较.............................................................326、扩频序列长度N=7时，不同强度窄带干扰下的误码率比较...................33七、利用Walsh码实现码分多址技术.................................................341、产生改善的walsh码.....................................................................................352、产生两路不同的信息序列.............................................................................363、用两个沃尔什码分别调制两路信号.............................................................38-3-4、两路信号相加，并进行BPSK调制.............................................................395、观察调制信号频谱，并经awgn信道加高斯白噪和窄带强干扰..............406、接收机信号乘以恢复载波，观察时域和频域.............................................427、信号经凯萨尔窗低通滤波器.........................................................................438、对滤波后信号分别用m1和m2进行解扩..................................................449、对两路信号分别采样，判决.........................................................................45八、产生随机序列Gold码和正交Gold码.........................................471、产生Gold码并仿真其自相关函数...............................................................482、产生正交Gold码并仿真其互相关函数.......................................................50九、实验心得体会..................................................................................51-4-直接序列扩频系统仿真一、背景直接序列扩频通信系统(DSSS)是目前应用最为广泛的系统。在发送端，直扩系统将发送序列用伪随机序列扩展到一个很宽的频带上去，在接受端又用相同的扩频序列进行解扩，回复出原有信息。由于干扰信息与伪随机序列不相关，扩频后能够使窄带干扰得到有效的抑制，提高输出信噪比。系统框图如下图所示：二、基本要求：1.通过matlab建模，对直扩系统进行仿真，数据调制方式可以自由选择，可以使用基带信号，但最好能使用频带信号，信道为高斯白噪信道。要仿真出扩频前的信号的频偏，扩频后的信号频谱，过信道之后的频谱以及解扩之后的频谱。2.研究并仿真产生m序列，写出生成m序列的算法。3.验证直扩系统对窄带干扰的抑制能力，在信道中加入一个窄带强干扰，仿真出加了干扰后的频谱图和解扩后的频谱图，给出误码率等仿真图。4.在以上基础上仿真实现码分多址技术，使用Walsh码进行复用，实现多个信号同时传输。(选做)可选项：1.在信道中加入多径，使用rake接收来抗多径效应。2.产生除m序列之外的其他随机序列，如Gold码，正交Gold码等等。3.对比无扩频的系统的误码率。三、设计概述本次课设完成基本要求，并选作了可选项码分多址，Gold码及误码率对比。通过matlab建模仿真了直扩系统BPSK调制的各点频偏及时域信号，并仿真了窄带强干扰对直扩系统的影响以及利用改善的WALSH码实现码分多址技术。另外，通过matlab的simulink工具盒bertool工具仿真对比了直扩系统和无扩频系统的误码率。-5-四、matlab设计流程图基本扩频系统仿真流程图100Hz扩频序列100/7Hz二进制比特信息100Hz7位双极性m序列2000Hz载波cos4000πtBPSK调制信号高斯白噪声恢复载波cos4000πt100Hz7位双极性m序列凯萨尔滤波器低通滤波采样、判决-6-五、matlab程序及仿真结果图1、生成m序列及m序列性质实验产生7位m序列，频率100Hz，模拟线性反馈移位寄存器序列，原理图如下：clearall;clc;X1=0;X2=0;X3=1;m=350;%重复50遍的7位单极性m序列fori=1:mY3=X3;Y2=X2;Y1=X1;X3=Y2;X2=Y1;X1=xor(Y3,Y1);L(i)=Y1;endfori=1:mM(i)=1-2*L(i);%将单极性m序列变为双极性m序列endk=1:1:m;figure(1)subplot(3,1,1)%做m序列图stem(k-1,M);axis([0,7,-1,1]);xlabel('k');ylabel('M序列');title('移位寄存器产生的双极性7位M序列');subplot(3,1,2)ym=fft(M,4096);magm=abs(ym);%求双极性m序列频谱fm=(1:2048)*200/2048;plot(fm,magm(1:2048)*2/4096);-7-title('双极性7位M序列的频谱')axis([90,140,0,0.1]);[a,b]=xcorr(M,'unbiased');subplot(3,1,3)%求双极性m序列自相关函数plot(b,a);axis([-20,20,-0.5,1.2]);title('双极性7位M序列的自相关函数');由上图可以看出，7位m序列为1，-1，-1，-1，1，-1，1。另外，自相关函数的图形比较尖锐，最大值为1，最小值为-1/7，符合理论结果。2、生成50位随机待发送二进制比特序列，并进行扩频编码生成的信息码频率为100/7Hz，利用m序列编码后，频率变为100Hz。N=50;a=0;x_rand=rand(1,N);%产生50个0与1之间随机数fori=1:Nifx_rand(i)=0.5%大于等于0.5的取1，小于0.5的取0x(i)=1;a=a+1;elsex(i)=0;endend-8-t=0:N-1;figure(2)%做信息码图subplot(2,1,1)stem(t,x);t