基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真

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基于matlab的直序扩频通信系统的仿真设计

基于matlab的直序扩频通信系统的仿真设计

基于matlab的直序扩频通信系统的仿真摘要根据扩频理论,用MATLAB对直接序列扩频通信系统进行了仿真。

根据香农定理和科捷尔尼科夫潜在抗干扰理论,通过MATLAB的仿真平台对直扩通信系统进行了仿真,建立了扩频通信系统仿真模型,详细讲述了各个模块的设计,接收端同步捕获过程采用数字匹配滤波器的原理。

在给定的仿真条件下,对仿真程序进行了运行测试,得到了预期的仿真结果。

关键词:直接序列扩频;通信;MATLABDirect sequence spread spectrum communication system basedon matlab simulationAbstractIn this paper, based on the spread spectrum theory, I use MATLAB to simulate the direct sequence spread spectrum.According to the shannon theorem and jie's nico's potential interference theory, direct sequence spread spectrum is simulated by the simulation platform which is offered by MATLAB. And it tells the story of the design of various modules in detail. The receiver synchronization capture process adopts the principle of digital matched filter. In a given simulation conditions, I run the test simulation program and get the expectant simulation results.Key Words:direct sequence spread spectrum, communication, MATLAB目录1绪论31.1 扩频通信的概述31.2扩频通信的发展与应用32 直接序列扩频通信52.1理论基础52.2扩频通信系统的指标62.3扩频通信的种类72.4直接序列扩频通信系统72.5 扩频序列122.6 扩频序列的同步捕获162.6.1 扩频序列的伪码同步162.6.2 扩频序列的同步捕获173 直接扩频系统MATLAB仿真263.1 直接扩频MATLAB仿真组成框图263.2 m序列发生器263.3 高斯噪声263.4干扰和解扩判决273.5仿真结果分析273.6实验心得29附录29参考文献32致331 绪论1.1 扩频通信的概述扩频通信与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式,它是指发送的信息被展宽到一个很宽的频带上,在接收端通过相关接收,将信号恢复到信息带宽的一种系统[1]。

基于MATLAB的扩频和调频通信系统仿真

基于MATLAB的扩频和调频通信系统仿真

实验报告课程名称:现代通信原理实验任课教师:李波实验名称:基于MATLAB的扩频和跳频通信系统仿真研究年级:13级专业:控制工程姓名:李义学号:12013002346日期:2013年10月10日云南大学信息学院一、 实验目的根据通信理论知识熟练的运用MATLAB 进行直序列扩频和跳频扩频的仿真研究。

二、 实验内容1.Matlab/simulink 通信系统仿真。

2.用matlab 实现直序列扩频和跳频扩频。

三、 实验平台硬件平台:笔记本电脑软件平台:windows7操作系统、Matlab R2013a四、扩展频谱通信知识1.理论基础通信技术和通信理论的研究,是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题开展的。

所以,有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。

有效性,是指通信系统传输信息效率的高低。

这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法传输最大数量的信息。

在模拟通信系统中,多路复用技术可提高系统的有效性。

显然,信道复用程度越高,系统传输信息的有效性就越好。

在数字通信系统中,由于传输的是数字信号,因此传输的有效性是用传输速率来衡量的。

可靠性,是指通信系统可靠地传输信息。

由于信息在传输过程中受到干扰,收到的与发出的信息并不完全相同。

可靠性就是用来衡量收到信息与发出信息的符合程度。

因此,可靠性决定于系统抵抗干扰的性能,也就是说,决定于通信系统的抗干扰性。

在模拟通信系统中,传输可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。

在数字通信系统中,传输可靠性是用差错率来衡量的。

扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力,首先在军用通信系统中得到了应用。

近年来,扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速。

扩频通信是扩展频谱通信的简称。

我们知道,频谱是电信号的频域描述。

承载各种信息(如语音、图象、数据等)的信号一般都是以时域来表示的,即表示为一个时间的函数)(t f 。

信号的时域表示式)(t f 可以用傅立叶变换得到其频域表示式)(f F 。

基于Matlab的直扩通信系统仿真

基于Matlab的直扩通信系统仿真

编号:审定成绩:重庆邮电大学毕业设计(论文)设计(论文)题目:基于Matlab的直扩通信系统仿真学院名称:通信与信息工程学院学生姓名:X X X专业:通信工程班级:XXXXXXX学号:XXXXXXXX指导教师:李XX答辩组负责人:填表时间:2012 年 6 月重庆邮电大学教务处制摘要人们的生活充满了各类信息的交互需求,从贝尔实验室电话接通的时刻起,有线通信进入人们的视野,而到了现在无线通信方式成了我们当今生活的必需品。

出于无线通信环境的复杂性和恶劣性以及对通信质量的要求,通信系统的抗干扰性能的优化提升成了一个热点课题,扩频通信技术也逐渐发展成为众多通信系统中不可或缺的部分。

主要有跳频扩频技术和直接序列扩频技术。

直接序列扩频的本质就是用高码率的扩频码序列在发送端与信号序列相乘扩展信号频谱,接收端用相同的扩频码序列进行解扩,得到原始信息。

本文用Matlab软件中Simulink通信仿真模块进行直扩通信系统的仿真和分析。

Simulink 仿真模型采用二进制发生器做数字信源,利用PN码产生器产生扩频序列调制信源,经过BPSK调制后发射至高斯白噪声信道进行传输。

在接收端,通过乘法器进行解扩调制,再经BPSK解调得到恢复出的信息,与信源信息对比,计算误码率并进行相关分析。

仿真中,将设计重点放在了扩频调制和BPSK调制,故系统同步和信道部分做了理想处理,在假设系统已准确同步的情况下进行了仿真。

在给定的条件下,对Simulink仿真模型进行了运行测试,得到了预期的仿真结果。

【关键词】直接序列扩频BPSK调制Simulink 系统仿真抗干扰ABSTRACTSince the moment of Bell Labs’ call connected, the wired communications comes into our vision, and however wireless communication has become a necessity nowadays. Requirements for wireless communication complexity of the environment and poor communication quality, anti-jamming performance of the communication system optimization and upgrading has become a hot topic in the spread spectrum communication technology .It has gradually developed into an integral part of many communications systems . The main frequency hopping spread spectrum and direct sequence spread spectrum technology.The nature of the direct-sequence spread-spectrum technology is the spreading code sequence with a high bit rate expanded in the transmitter and the signal sequence multiplying the signal spectrum, the receiver dispread using the same spreading code sequence to get the original information. The DSSS communication system with Matlab analysis software is used to simulink and build simulation communication model. We use the binary generator to generate a digital source, the PN code generator produce the order spread spectrum sequence, multiply them and send the result to the white Gaussian noise channel after BPSK modulation for transmission. At the receiving end, message is dispread and modulated through the multiplier, and t hen demodulated by the BPSK demodulation. Compared with the source of informati on, the bit error rate is calculated and analysized. In this Simulation, the design focus on the spread spectrum modulation and BPSK modulation, so the system synchronization and channel part of the ideal treatment, were simulated under the assumption that the system has accurate synchronization. Run the test under the given conditions, the Simulink model and got the simulation results which we want.【Keywords】Direct sequence spread spectrum BPSK modulation Simulink system simulation anti-jamming目录前言 (1)第一章扩频通信概述 (2)第一节扩频通信的发展和应用 (2)第二节扩频通信理论基础及分类 (3)一、扩频通信理论基础 (3)二、扩频通信系统分类 (4)第三节扩频通信基本性能参数 (4)一、处理增益 (4)二、干扰容限 (5)三、干扰门限 (5)四、射频带宽 (6)第四节扩频通信技术现状 (6)第五节本章小结 (7)第二章直接序列扩频通信 (8)第一节直接序列扩频原理及调制过程 (8)一、直接序列扩频基本原理 (8)二、直扩系统的调制方式 (9)三、直扩系统的解扩调制 (10)第二节伪随机编码 (11)一、伪随机编码概述 (11)二、m序列 (12)第三节直接序列扩频通信主要特点 (13)第四节直扩系统同步原理 (15)第四节直扩系统抗干扰能力分析 (17)一、直扩系统抗宽带干扰性能 (17)二、直扩系统抗窄带干扰性能 (17)三、直扩系统抗多径干扰性能 (18)第五节本章小结 (18)第三章直扩系统的Matlab仿真 (20)第一节仿真软件的选择与对比 (20)一、软件的对比选择 (20)二、Simulink介绍 (21)第二节直扩系统仿真及分析 (21)一、扩频调制仿真 (21)二、载波调制(BPSK) (24)三、信道部分 (26)四、解扩部分 (27)五、解调部分 (28)六、误码统计 (30)第三节系统性能分析 (31)一、处理增益 (31)二、系统抗干扰能力分析 (31)第四节本章小结 (32)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录 (36)一、英文原文: (36)二、英文翻译: (47)二、工程设计图纸: (54)前言【课题背景】应重庆邮电大学通信工程专业本科毕业设计要求,进行以《基于Matlab的直扩通信系统仿真》为题的毕业设计及论文的撰写。

基于MATLAB的扩频通信系统仿真

基于MATLAB的扩频通信系统仿真

《通信技术综合实验》实验报告基于MATLAB 的扩频通信系统仿真摘要:扩展频谱通信具有很强的抗干扰性能,其多址能力、保密、抗多径等功能也倍受人们的关注,被广泛地应用于军事通信和民用通信中。

扩频通信系统利用了扩展频谱技术,将信号扩展到很宽的频带上,在接收端对扩频信号进行相关处理即带宽压缩,恢复成窄带信号。

扩频通信技术是一种信息传输方式,其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽;频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成,用编码及调制的方法来实现的,与所传信息数据无关;在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。

本文利用MATLAB 对扩频系统中的m 序列的产生、频谱、相关函数,以及整个扩频系统工作原理进行了仿真,为今后扩频通信系统在各个领域的应用和研究提供了依据。

关键词:直扩通信;信噪比;误码率;抗干扰正文:一、实验原理:扩频通信的基本特点是其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。

除此以外,扩频通信还具有如下特征:1是一种数字传输方式;2带宽的展宽是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息进行调制实现的;3在接收端使用相同的扩频函数对扩频信号进行相关解调,还原出被传信息。

Shannon 定理指出:在高斯白噪声干扰条件下,通信系统的极限传输速率(或称信道容量)为C = BL og 2 (1 + N S)b / s(2-1)式中:C――为系统的信道容量(bit/s ); B――为系统信道带宽(Hz );S――为信号的平均功率;N――为噪声功率由式中可以看出。

若白噪声的功率谱密度为n0,噪声功率N=nB ,则信道容量C可表示为:1《通信技术综合实验》实验报告C = BLog 2(1+S)b / s n0 B(2-2)由上式可以看出,B、n0、S确定后,信道容量C就确定了。

由Shannon第二定理知,若信源的信息速率小于或等于信道容量C,通过编码,信源的信息能以任意小的差错概率通过信道传输。

直接扩频Matlab仿真实验报告m序列

直接扩频Matlab仿真实验报告m序列

西 安 邮 电 大 学实验名称:基于Matlab 直接序列扩频系统性能仿真一、 实验目的通过仿真,进一步掌握m 序列产生方法及其性能,重点掌握直接序列扩频通信系统原理及性能。

二、 实验环境Win10 Matlab2015b三、 实验内容● 产生n=7时203对应的m 序列,并给出其NRZ 波形的自相关函数;● 选用相位差16个码片的两条序列兼做地址和扩频码,构造码分系统,仿真其通信原理;●仿真AWGN 和单频干扰下系统的BER 性能。

四、 实验原理扩频通信的可行性是从香农公式引申而来2log (1+S/N)C W其中,C 为系统信道容量(bit/s );W 为系统信道带宽;N 为噪声功率S 为信号功率。

由上式可以看出,可以从两种途径提高信道容量C ,即加大带宽W 或提高信噪比S/N 。

也就是说当信道容量C 一定时,信道带宽W 和信噪比S/N 是可以互换的,增加带宽可以降低对信噪比的要求,可以使有用信号的功率接近甚至湮没在噪声功率之下。

扩频通信就是通过增加带宽来换取较低的信噪比,这就是扩频通信的基本思想和理论依据。

当信噪比无法提高时,可以加大带宽,达到提高信道容量的目的。

直接序列扩频的原理是,在发射端把有用信号与伪随机序列相乘(或者模二加),使信号的频谱展宽到一个很宽的范围,然后用扩展后的序列去调制载波。

在接收端,把接收到的信号用相同的伪随机序列相乘,有用信号与伪随机码相关,相乘后恢复为扩频前的信号。

输入的数据信息为d(t)(设基带带宽为B 1),由伪随机编码(如m 序列)调制成基带带宽为B 2的宽带信号,由于扩频信号带宽大于数据信号带宽,所以信号扩展的带宽由伪随机码控制,而与数据信号无关。

经扩频调制的信号再经射频调制后即可发送。

直扩系统的原理框图接收端收到发送来的信号,经混频得到中频信号后,首先通过同步电路捕捉并跟踪发端伪码的准确相位,由此产生与发端伪码相位完全一致的伪随机码作为扩频解扩的本地扩频码,再与中频信号进行相关解扩,恢复出扩频前的窄带信号,而在解扩处理中,干扰和噪声与伪随机码不相关故被扩展,通过滤波使之受到抑制,这样就可在较高的解扩输出信噪比条件下进行信息解调解码,最终获得信息数据。

(精品)基于MATLAB的扩频通信系统仿真毕业设计

(精品)基于MATLAB的扩频通信系统仿真毕业设计

毕业论文基于MATLAB的扩频通信系统仿真毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名:日期:学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日注意事项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。

基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真

基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真

基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真1.实验原理:直接序列扩频(DSSS)是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱,而在收端,用相同的扩频码序去进行解扩,把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。

它是一种数字调制方法,具体说,就是将信源与一定的PN码(伪噪声码)进行摸二加。

例如说在发射端将"1"用11000100110,而将"0"用00110010110去代替,这个过程就实现了扩频,而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"是00110010110就恢复成"0",这就是解扩。

这样信源速率就被提高了11倍,同时也使处理增益达到 10DB以上,从而有效地提高了整机倍噪比。

1.1 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,本实验中采取BPSK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 (Tc<<Ta)。

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)。

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1

基于直接扩频序列技术的BPSK系统的仿真设计报告摘要:本文首先介绍了直接序列扩频系统的模型,然后概要阐述了常用的伪随机码以及扩频技术的优点,最后利用MATLAB对BPSK直扩系统进行了仿真。

关键词:直接序列扩频;伪随机码;BPSK;仿真1 引言扩频技术是扩展频谱通信(SSC—Spread Spectrum Communication)的简称,它是随着在军事通信中的应用发展起来的,由于其具有其它一般通信方式不具备的抗于扰强,抗多径衰落好,保密性好等一系列的优点,因此近年来它在民用通信中的应用也开始越来越受到人们的重视。

这次主要研究扩频通信系统中常用直接扩频序列技术的BPSK系统调制方式。

2 直接序列扩频系统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。

2.1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 (Tc<<Ta)。

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),然后用扩频序列去调制载波,则信号频谱被搬移到射频上(如图2c )。

基于MATLAB的直接序列扩频通信系统性能仿真分析研究

基于MATLAB的直接序列扩频通信系统性能仿真分析研究

2007年第29卷电气传动自动化VoI.凹。

№.3第3期第39页瑚耀a限IcⅨ田限AI履oMAllI(瞒2007。

29{3):39—42文章缩号:1005—7277(2007)03—0039—04基于MATLAB的直接序列扩频通信系统性能仿真分析研究张蕾1,郑实勤z(1。

兰州大学信息科学与工程学院,甘肃兰州73000。

;2.天水电气传动研究所,甘肃天水74lOl8)摘要:介绍了直接序列扩频通信的理论基础和模型,并通过MAlrIAB提供的simulink仿真平台对直扩通信系统进行了仿真,在不同的条件下运行了仿真系统,研究了扩频增益、调制方式和不同扩频码对系统性能的影响。

关键词:扩频增益;信噪比;误码率;直扩通信中图分类号:TN914.42文献标识码:BRe鼬archOnpe—.on瑚哪ceanalysisofdirect∞ql地ncespreadspectr删脏commllIlicatiOnsystemba∞donT讧ATLABsimulationzHNAGLeil,zHENGshi—qi秸(1.co如伊旷蜘咖以协&拓船e帆dEn∥础e“昭,£删杞bu№如e倦渺,LⅡ眦^Du730000,吼打m;2.死nm^HiE跆c£r缸Dr妇eRese们^风碗u£e,n帆s危以741018,C^ino)AK咖囊ct:ThetIleorybaseandthemodeloftlIedirectsequencespreadspectmmcommunicationtechnologyarepresented.ThesimulationnlodelofthedirectsequencespreadspectmmcommunicationsystemisbuiltbyusingSimulink,whichispmvidedbyMAnAB.In8dd“ion,thesimulationpm卵amisrunonthebasisofdifferentsimulationconditions.Moreover,tlIe陀lations¨pbetweentIlespreadspectmmgain,themodulemethods,the印readspectnlmcodearIdtIlecommunic砒ion鲫暑temperfb彻ancearea180studied.I【eyword戳印弛adspeetnJmga汹;signal_t0_-noisemtio;en勺rrate;difectsequencespreadspectmmcommunication1引言扩频通信即扩展频谱通信(SpreadspectmmCommunication),与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。

慕于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真

慕于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真

慕于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真
施小茜;齐华;冀乐;(仇)平
【期刊名称】《科技广场》
【年(卷),期】2009(000)009
【摘要】本文以扩频理论为基础,用MATLAB对直接序列扩频通信系统进行了仿真.系统中扩频编码采用m序列,整个系统采用QPSK调制方式,接收端同步捕获过程采用数字匹配滤波器的原理.在给定的仿真条件下,对仿真程序进行了运行测试,得到了预期的仿真结果.
【总页数】3页(P74-76)
【作者】施小茜;齐华;冀乐;(仇)平
【作者单位】西安工业大学电子信息工程学院,陕西,西安,710032;西安工业大学电子信息工程学院,陕西,西安,710032;西安工业大学电子信息工程学院,陕西,西安,710032;电信科学技术第四研究所,陕西,西安,710061
【正文语种】中文
【中图分类】TN965
【相关文献】
1.直接序列扩频通信系统仿真研究 [J], 周风波;黄乘顺
2.基于Simulink的直接序列扩频通信系统仿真设计 [J], 马小青
3.直接序列扩频通信系统仿真与分析 [J], 刘馥嘉;孙杜娟;柏羽;
4.基于LabVIEW-USRP的直接序列扩频通信系统仿真实验 [J], 李毅;杨栋;李晓辉
5.基于Simulink的直接序列扩频通信系统仿真研究 [J], 王家明;於维程;何勇;王炜;孙晨
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直接扩频Matlab仿真实验报告m序列

直接扩频Matlab仿真实验报告m序列

西 安 邮 电 大 学实验名称:基于Matlab 直接序列扩频系统性能仿真一、 实验目的通过仿真,进一步掌握m 序列产生方法及其性能,重点掌握直接序列扩频通信系统原理及性能。

二、 实验环境Win10 Matlab2015b三、 实验内容● 产生n=7时203对应的m 序列,并给出其NRZ 波形的自相关函数;● 选用相位差16个码片的两条序列兼做地址和扩频码,构造码分系统,仿真其通信原理;●仿真AWGN 和单频干扰下系统的BER 性能。

四、 实验原理扩频通信的可行性是从香农公式引申而来2log (1+S/N)C W其中,C 为系统信道容量(bit/s );W 为系统信道带宽;N 为噪声功率S 为信号功率。

由上式可以看出,可以从两种途径提高信道容量C ,即加大带宽W 或提高信噪比S/N 。

也就是说当信道容量C 一定时,信道带宽W 和信噪比S/N 是可以互换的,增加带宽可以降低对信噪比的要求,可以使有用信号的功率接近甚至湮没在噪声功率之下。

扩频通信就是通过增加带宽来换取较低的信噪比,这就是扩频通信的基本思想和理论依据。

当信噪比无法提高时,可以加大带宽,达到提高信道容量的目的。

直接序列扩频的原理是,在发射端把有用信号与伪随机序列相乘(或者模二加),使信号的频谱展宽到一个很宽的范围,然后用扩展后的序列去调制载波。

在接收端,把接收到的信号用相同的伪随机序列相乘,有用信号与伪随机码相关,相乘后恢复为扩频前的信号。

输入的数据信息为d(t)(设基带带宽为B 1),由伪随机编码(如m 序列)调制成基带带宽为B 2的宽带信号,由于扩频信号带宽大于数据信号带宽,所以信号扩展的带宽由伪随机码控制,而与数据信号无关。

经扩频调制的信号再经射频调制后即可发送。

直扩系统的原理框图接收端收到发送来的信号,经混频得到中频信号后,首先通过同步电路捕捉并跟踪发端伪码的准确相位,由此产生与发端伪码相位完全一致的伪随机码作为扩频解扩的本地扩频码,再与中频信号进行相关解扩,恢复出扩频前的窄带信号,而在解扩处理中,干扰和噪声与伪随机码不相关故被扩展,通过滤波使之受到抑制,这样就可在较高的解扩输出信噪比条件下进行信息解调解码,最终获得信息数据。

基于Matlab的直序列和跳频扩频通信系统仿真

基于Matlab的直序列和跳频扩频通信系统仿真

基于Matlab 的直序列和跳频扩频通信系统仿真一、实验目的根据通信理论知识熟练的运用MATLAB 进行直序列扩频和跳频扩频的仿真研究。

二、实验内容1.Matlab/simulink 通信系统仿真。

2.用matlab 实现直序列扩频和跳频扩频。

三、实验平台硬件平台:笔记本电脑软件平台:windows XP 操作系统、Matlab R2014a四、扩频通信(一)理论基础通信技术和通信理论的研究,是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题开展的。

所以,有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。

有效性,是指通信系统传输信息效率的高低。

这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法传输最大数量的信息。

在模拟通信系统中,多路复用技术可提高系统的有效性。

显然,信道复用程度越高,系统传输信息的有效性就越好。

在数字通信系统中,由于传输的是数字信号,因此传输的有效性是用传输速率来衡量的。

可靠性,是指通信系统可靠地传输信息。

由于信息在传输过程中受到干扰,收到的与发出的信息并不完全相同。

可靠性就是用来衡量收到信息与发出信息的符合程度。

因此,可靠性决定于系统抵抗干扰的性能,也就是说,决定于通信系统的抗干扰性。

在模拟通信系统中,传输可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。

在数字通信系统中,传输可靠性是用差错率来衡量的。

扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力,首先在军用通信系统中得到了应用。

近年来,扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速。

扩频通信是扩展频谱通信的简称。

我们知道,频谱是电信号的频域描述。

承载各种信息(如语音、图象、数据等)的信号一般都是以时域来表示的,即表示为一个时间的函数)(t f 。

信号的时域表示式)(t f 可以用傅立叶变换得到其频域表示式)(ωF 。

频域和时域的关系由式(1-1)确定:⎪⎩⎪⎨⎧==⎰⎰∞∞-∞∞--ωωπωπd e F t f dt e t f F t j ft j f 2π2)(21)()()( (1-1) 函数)(t f 的傅立叶变换存在的充分条件是)(t f 满足狄里赫莱(Dirichlet)条件,或在区间(-∞,+∞)绝对可积,即dt t f ⎰∞∞-)(必须为有限值。

直接序列扩频系统MATLAB仿真(BPSK调制)

直接序列扩频系统MATLAB仿真(BPSK调制)

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 (6)1、生成m序列及m序列性质 (6)2、生成50位随机待发送二进制比特序列,并进行扩频编码 (7)3、对扩频前后信号进行BPSK调制,观察其时域波形 (9)4、计算并观察扩频前后BPSK调制信号的频谱 (10)5、仿真经awgn信道传输后,扩频前后信号时域及频域的变化 (11)6、对比经信道前后两种信号的频谱变化 (12)7、接收机与本地恢复载波相乘,观察仿真时域波形 (14)8、与恢复载波相乘后,观察其频谱变化 (15)9、仿真观察信号经凯萨尔窗低通滤波后的频谱 (16)10、观察经过低通滤波器后无扩频与扩频系统的时域波形 (17)11、对扩频系统进行解扩,观察其时域频域 (18)12、比较扩频系统解扩前后信号带宽 (19)13、比较解扩前后信号功率谱密度 (20)14、对解扩信号进行采样、判决 (21)15、在信道中加入2040~2050Hz窄带强干扰并乘以恢复载波 (24)16、对加窄带干扰的信号进行低通滤波并解扩 (25)17、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 (28)1、直接扩频系统信道模型 (28)2、加窄带干扰的直扩系统建模 (29)3、用示波器观察发送码字及解扩后码字 (30)4、直接扩频系统与无扩频系统的误码率比较 (31)5、不同扩频序列长度下的误码率比较 (32)6、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 (34)1、产生改善的walsh码 (35)2、产生两路不同的信息序列 (36)3、用两个沃尔什码分别调制两路信号 (38)4、两路信号相加,并进行BPSK调制 (39)5、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 (42)7、信号经凯萨尔窗低通滤波器 (43)8、对滤波后信号分别用m1和m2进行解扩 (44)9、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 (47)1、产生Gold码并仿真其自相关函数 (48)2、产生正交Gold码并仿真其互相关函数 (50)九、实验心得体会 (51)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。

基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真

基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真

摘 要:本文以扩频理论为基础,用 MATLAB 对直接序列扩频通信系统进行了仿真。系统中扩频编码采用 m 序列,整个
系统采用 QPSK 调制方式,接收端同步捕获过程采用数字匹配滤波器的原理。在给定的仿真条件下,对仿真程序进行了运行测
试,得到了预期的仿真结果。
关键词:直接序列扩频;通信;MATLAB
中图分类号:TN965
74
信息码源经过串并转化为 I 、Q两路信号与 m序列进行
扩频得到 I 、Q 两路扩频信号,两路扩频信号再与载频为
f 0=3kHz 的正弦信号进行 QPSK调制后得到已调信号,如图五
基 于
所示。
MATLAB


图二 接收端


步包含了两个过程:捕获和跟踪。

直扩信号的捕获方法有很多种,包括顺序搜索法、滑动
0 引言 扩频通信与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时
代的三大高技术通信传输方式, 它是指发送的信息被展宽到 一个很宽的频带上, 在接收端通过相关接收, 将信号恢复到 信息带宽的一种系统[1]。采用扩频信号进行通信的优越性在 于用扩展频谱的方法可以换取信噪比上的好处, 即接收机输 出的信噪比相对于输入的信噪比有很大改善, 从而提高了系 统的抗干扰能力。 1 直接序列扩频通信
图七 解扩仿真
参考文献 [ 1] 田日才. 扩频通信[ M] . 北京: 清华大学出版社. 2007, 4. [ 2] 光明, 熊贤祚. 扩频通信[ M] . 西安: 西安电子科技大
学出版社, 1999.
作者简介 施小茜(1984—),女,西安工业大学电子信息工程学院
硕士研究生,主要从事无线通信方面的研究; 齐华(1963—),女,西安工业大学教授,主要研究方向:

直接序列扩频系统matlab仿真

直接序列扩频系统matlab仿真
扩频过程:将信息信号与扩 频码进行调制,实现频谱扩 展
仿真结果:展示扩频与解扩 频过程的效果图和性能指标
结论:分析仿真结果,总结 直接序列扩频系统的性能优
势和适用场景
系统性能评估与优化
评估指标:包括频谱效率、抗干扰性能、抗多径干扰能力等。
仿真实验:通过MATL AB进行仿真实验,对系统性能进行评估。 优化方法:针对仿真实验中存在的问题,提出相应的优化方法,提高系统 性能。 性能比较:将优化后的系统性能与其他同类系统进行比较,验证优化效果。
扩频增益分析
扩频增益定义:扩频增益是指扩频通信系统所提供的信噪比改善程度,是衡量扩频系统性能的重 要参数。
扩频增益计算方法:扩频增益可以通过计算扩频前后的信噪比来获得,即扩频前信噪比与扩频后 信噪比之比。
仿真结果分析:通过对直接序列扩频系统的 MATL AB仿真,可以获得扩频前后的信噪比数据,进 而计算出扩频增益。
MATL AB是一款由MathWorks公司开发的商业数学软件
它主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算
MATL AB提供了丰富的库函数和工具箱,方便用户进行各种计算和分析
在直接序列扩频系统的仿真中,MATL AB可以用于搭建仿真模型、生成扩频码以及进行信号处理 等操作
Simulink模块库介绍
调制与解调过程仿真
调制过程:将信息信号调制到载 波信号上,实现频谱的扩展
仿真实现:利用MATL AB编程实 现调制与解调过程的模拟
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解调过程:将调制信号解调还原 成原始信息信号的过程
仿真结果分析:对仿真结果进行 性能分析和评估
扩频与解扩频过程仿真
解扩频过程:将接收到的信 号与相同的扩频码进行解调, 恢复出原始信号

基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真

基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真

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。

2.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、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(Direct Sequence Spread System)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:[1 3];第二个线性移位寄存器的系数:[2 3];第一个线性移位寄存器的初始化:[1 1 1]第二个线性移位寄存器的初始化:[1 1 1]%++++++++++++++++++++++++++++++++++%信道:加性高斯白噪声(AWGN)另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。

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基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真1.实验原理:直接序列扩频(DSSS)是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱,而在收端,用相同的扩频码序去进行解扩,把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。

它是一种数字调制方法,具体说,就是将信源与一定的PN码(伪噪声码)进行摸二加。

例如说在发射端将"1"用11000100110,而将"0"用00110010110去代替,这个过程就实现了扩频,而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"是00110010110就恢复成"0",这就是解扩。

这样信源速率就被提高了11倍,同时也使处理增益达到10DB以上,从而有效地提高了整机倍噪比。

1.1 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,本实验中采取BPSK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 (Tc<<Ta)。

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1.2 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。

[2]1.3 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。

[3]2部分程序代码及仿真结果仿真参数:信源速率2kbps,扩频因子:64,调制方式:BPSK,信道:高斯信道close allclear allSNR=[1:1:15]Rb=0.25;Tb=1/Rb;M=100;L=400;N=M*L;dt=Tb/L;df=1/(N*dt);Bs=N*df/2;T=N*dt;t=linspace(-T/2,T/2,N);x=sign(rand(1,M)-0.5);t0=linspace(0,T,M);for i=1:100;d((1+(i-1)*400):i*400)=x(i);endfigure(1)plot(t,d)xlabel('t(ms)');ylabel('s(t)(V)');title('信源');axis([0,200,-1.5,1.5]);grid onfs=4000;z=reshape(d,2,N/2);Q=z(1,:);I=z(2,:);tq=linspace(-T/2,T/2,length(I));BPSK=(I.*cos(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('BPSK信号');axis([0,200,-1.5,1.5]);grid onuser=1;seq=1;stage=3;ptap1=[1 3];ptap2=[2 3];regi1=[1 1 1];regi2=[1 1 1];switch seqcase 1code=mseq(stage,ptap1,regi1,user);case 2m1= mseq(stage,ptap1,regi1);m2= mseq(stage,ptap2,regi2);code=goldseq(m1,m2,user);case 3m1=mseq(stage,ptap1,regi1);m2=mseq(stage,ptap2,regi2);code=[goldseq(m1,m2,user),zeros(user,1)]; endxxx=codeclen=length(code);xlength=100*50;x_code=zeros(1,xlength);for i=1:xlengthif mod(i,7)~=0x_code(i)=sign(code(mod(i,7))-0.5);elseif mod(i,7)==0x_code(i)=sign(code(7)-0.5);endendk_code=zeros(1,length(QPSK));for i=1:5000k_code((1+(i-1)*4):i*4)=x_code(i); ãendfigure(3)plot(tq,k_code)xlabel('t(ms)');ylabel('k_code(t)(V)');title('扩频码');axis([20,25,-1.5,1.5]);grid onb=BPSK.*k_code;fc=4e4;td=linspace(0,T,length(b));s=b.*cos(2*fc*pi*td);figure(4)plot(td,s)xlabel('t(ms)');ylabel('s(t)(V)');title('扩频调制信号');axis([20,31,-1.5,1.5]);grid onr= awgn(s,SNR(10),'measured');rs=r.*cos(2*fc*pi*td);figure(5)plot(td,rs)xlabel('t(ms)');ylabel('rs(t)(V)');title('扩频解调信号');axis([20,28,-1.5,1.5]);grid onjk_code=rs.*k_code;figure(6)plot(td,jk_code)xlabel('t(ms)');ylabel('rk(t)(V)');axis([20,33,-1.5,1.5]);grid on[f,rf]=T2F(td,jk_code);[tl,l]=lpf(f,rf,fc/10000);liremod=cos(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l; [fi,lif]=T2F(tq,liremod);[tji,iremod]=lpf(fi,lif,fs/10000); iremodo=sign(iremod);lqremod=(-1)*sin(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l; [fq,lqf]=T2F(tq,lqremod);[tjq,qremod]=lpf(fq,lqf,fs/10000); qremodo=sign(qremod);zl=[qremodo,iremodo];figure(7)plot(t,zl)xlabel('t(ms)');ylabel('zl(t)(V)');axis([0,200,-1.5,1.5]);grid onz2=0;xo=zeros(size(x));for i=1:100z2=0for j=1+(i-1)*400:i*400z2=z2+zl(j);endif z2>=0xo(i)=1;elsexo(i)=-1;endendfigure(8)plot(t0,xo)xlabel('t(ms)');ylabel('xo(t)(V)');title('解调后输出的信号');axis([0,400,-1.5,1.5]);grid onfor a=1:15r= awgn(s,SNR(a),'measured');; rs=r.*cos(2*fc*pi*td);jk_code=rs.*k_code;[f,rf]=T2F(td,jk_code);[tl,l]=lpf(f,rf,fc/10000);liremod=cos(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l; [fi,lif]=T2F(tq,liremod);[tji,iremod]=lpf(fi,lif,fs/10000); ¨iremodo=sign(iremod);lqremod=(-1)*sin(2*fs*pi*tq)*sqrt(2).*l; [fq,lqf]=T2F(tq,lqremod);[tjq,qremod]=lpf(fq,lqf,fs/10000); qremodo=sign(qremod);zl=[qremodo,iremodo];z2=0;xo=zeros(size(x));for i=1:100z2=0for j=1+(i-1)*400:i*400z2=z2+zl(j);endif z2>=0xo(i)=1;elsexo(i)=-1;endendz=0;for i=1:100if(x(i)~=xo(i))z=z+1;endendz1(a)=z/100endfigure(8)plot(SNR,z1)xlabel('SNR');ylabel('z1');title('误码率');axis([0,15,10^(-4),1]);grid on程序运行结果:3 仿真参数:信源速率2kbps,扩频因子:64,调制方式:BPSK,信道:高斯信道4总结与感想: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,本文阐述了扩频通信的理论基础和实现方法,利用MATLAB,详细讲述了各模块的设计,并给出了仿真建模中需注意的问题。

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