直扩系统发送端的仿真.doc

PAGE PAGE 1 直接序列扩频发射端MATLAB仿真 一、直接序列扩频基本原理 直接序列扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。而在接收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。扩展频谱的特性取决于所采用的扩频码序列的码型和码片速率。为了获得具有近似噪声的频谱，在信号合成时加入了高斯白噪声。这里选择采用易产生和复制的m序列作为PN码调制信息码进行扩频调制。如图1所示： 图1 直扩系统发射端组成 信源发出数字信号a(t)与高速扩频码c(t)相乘得到频谱展宽信号d(t)，再经过频率为的高频载波调制就得到高频的宽频带信号s(t)，s(t)通过无线传输到达接收端。 如图2所示是BPSK调制的直扩信号各阶段波形图。 图2 直接序列扩频过程各部分波形图 这一过程说明了直扩系统的基本原理，以及它是怎样通过对信号进行扩频与BPSK调制处理，从而达到提高输出信噪比的目的。 二、直扩系统的仿真 1.仿真条件 基带信号a(t)采用d=randint(1,4,2)函数随机产生一行四列的二进制码元，码元宽度Ta=16ms；采用n=6阶m序列作为扩频系统的伪随机码（PN码），码元宽度Tc=1ms（fs=1000Hz），得到m序列的周期或称长度为P=2n-1=63；BPSK调制采用的载波频率也为1000Hz；加入信噪比为30dB的高斯白噪声 2.仿真结果及分析 图3 扩频前信息码波形 图4 伪随机序列波形 图5 扩频后序列波形 图3、图4和图5反映的是用伪随机序列与信息码进行模2加后，产生的扩频信息码元宽度减小为原来的16倍。 图6 BPSK调制后信号波形 图7 加噪声后的BPSK调制信号波形 从图6和图7的对比可以看出，加了信噪比为30dB的高斯白噪声后BPSK调制信号出现了些许失真。 图8 扩频前信号频谱图 图9 扩频后信号频谱图 图8和图9反映的是扩频前后信号频谱的变化，可以看出信号的频谱大大展宽。 三、结束语 由于能力有限，本实验采用的仿真条件并不理想，从频谱图中无法定量地反映出扩频前后频带宽度的扩大，有待改进。 扩频通信以其较强的抗干扰、抗衰落、抗多径性能而成为第三代通信的核心技术，这次仿真实验直观的阐述了直接序列扩频通信技术中的BPSK系统仿真，并利用MATLAB建立了直扩系统发射端的仿真模型。随着社会通信事业的迅猛发展，扩展频谱技术的应用大有潜力可以挖掘，尤其在民用中的地位也将越来越显著。 四、参考文献 [1] 暴宇，李新民.扩频通信技术及应用.西安：西安电子科技大学出版社,2011 [2]王俊峰，等.通信原理MATLAB仿真教程.北京：人民邮电出版社，2010 [3] 曾一凡，李晖 扩频通信原理 北京：机械工业出版社，2005 [4] 李承恕，赵荣黎.扩展频谱通信.北京：人民邮电出版社，1994 附：实验源程序： clear all close all clc %产生周期为63的伪随机码 reg=[1 0 1 0 0 1]; %设置初始状态 con=[1 1 0 0 1 1 1]; %设置反馈逻辑 n=length(con); L=2^(n-1)-1; c(1)=reg(n-1); for i=2:L sum=0; for m=1:(n-1) sum=mod(sum+reg(m)*con(m+1),2); end for k=(n-1):-1:2 reg(k)=reg(k-1); end reg(1)=sum; c(i)=reg(n-1); end c %随机产生4位二进制信息码元 d=randint(1,4,2) %随机产生4位二进制信息码元 for i=1:1:63; %与产生的63位伪随机码匹配 长度，便于两信号作模二加 j=ceil(i/16); a(i)=d(j); end a %信息流与伪随机码作模二加产生扩频序列 for i=1:1:63 d(i)=mod(a(i)+c(i),2) end d %对信息码元序列和伪随机序列进行负逻辑映射 a1=[]; for n=1:length(a) if a(n)==0; a2=ones(1,100)