基于matlab的直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真-資料下載頁

　　

【正文】 直接擴(kuò)頻序列仿真組成框圖 由圖31看出，在發(fā)送端，信碼為m(t)，其碼元寬度為Tp，進(jìn)行模2運(yùn)算后，得到g(t)=m(t)p(t)，碼元寬度稱為擴(kuò)頻出來增益，表示為： G=10lg （3—1）由于有Tp171。Tb，所以信碼的頻譜被展寬了，信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中經(jīng)過AWGN信道，被疊加了高斯白噪聲，同時(shí)還受到了干擾信號(hào)的影響，最終得到的信號(hào)c(t)包括“有用信號(hào)+高白噪聲+干擾”。接收端收到此信號(hào)后，解擴(kuò)電路對(duì)g’(t)進(jìn)行碼元判決，即可得到原始的輸入信號(hào)。g’(t)=c(t)p(t)=c(t)p(t)p(t)=c(t)。 m序列發(fā)生器 本次直接序列擴(kuò)頻通信中的偽隨機(jī)序列為m序列，m序列式最長線性移位寄存器的簡稱。 在本次MATLAB設(shè)計(jì)中，PN碼發(fā)生器為6級(jí)m序列產(chǎn)生器，本原多項(xiàng)式為1+x+x4，寄存器初始值設(shè)置為[1 1 1 0 0 0]，根據(jù)m序列發(fā)生器示意圖就可以編寫出m序列[7]。 高斯噪聲信道傳輸模塊是指傳輸?shù)男盘?hào)經(jīng)過AWGN信道時(shí)，不可避免地疊加了高斯白噪聲信號(hào)，在本次設(shè)計(jì)中，對(duì)高斯白噪聲信號(hào)的處理，是應(yīng)用信號(hào)信噪比，根據(jù)SNR=10lg,在已知信號(hào)功率譜的條件下，可以得出信道噪聲的功率譜密度函數(shù)N=()^2，則P=即為單位信號(hào)所疊加上的噪聲的能量，將單位信號(hào)的噪聲與白噪聲的概率密度函數(shù)相關(guān)，再與信號(hào)相加，即可得到信道傳輸?shù)男盘?hào)。用戶是由rand()函數(shù)產(chǎn)生的隨機(jī)碼，并經(jīng)過處理之后稱為碼值為1和1變化的碼序列，為了保證仿真的準(zhǔn)確性，取5000個(gè)碼元作為每次發(fā)送的信號(hào)，同時(shí)為了接收電路接收的方便，將信號(hào)的碼值變換為0和1，再將信號(hào)重復(fù)G次，得到即將擴(kuò)頻的信號(hào)。PN碼發(fā)生器為6級(jí)m序列產(chǎn)生器，本原多項(xiàng)式為1+x+x4,寄存器初始值設(shè)置為[111000]，通過G次輸出，與原信號(hào)碼進(jìn)行模二運(yùn)算，即可得到擴(kuò)頻增益為G的擴(kuò)頻碼輸出[5]。仿真時(shí)，每個(gè)擴(kuò)頻chip被疊加一個(gè)Asin(n)的干擾，干擾幅度A取1和3,取1，n=1,2…隨著擴(kuò)頻chip的序號(hào)而改變。在信道傳播的信號(hào)在接收端處被加上一個(gè)形式為sin(n)的干擾信號(hào)。接收端收到信號(hào)后，采用與發(fā)送端相同的PN序列，通過模二運(yùn)算之后便可還原出輸入信號(hào)。但由于收到高斯白噪聲和干擾信號(hào)的影響，此時(shí)的信號(hào)是碼值為處在G和+G之間的信號(hào)，必須通過碼元判決，將大于0的碼元判為1，小于0的碼元判為1，即原始信號(hào)。誤碼率判決模塊的程序框圖如圖32所示，接收端收到的信號(hào)與發(fā)送端發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行碼元的逐個(gè)比較，如果碼元個(gè)數(shù)error與發(fā)送信號(hào)的總數(shù)L的比值P=error/L即為在一定信噪比和擴(kuò)頻增益的條件下的系統(tǒng)的誤碼率。誤碼加1比較器發(fā)送信號(hào) 碼元不同 圖32誤碼率判決模塊程序框圖 (1)誤碼率 在數(shù)字通信中，誤碼率是一項(xiàng)主要的性能指標(biāo)。在實(shí)際測量數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率時(shí)，一般測量結(jié)果與信源送出信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性有關(guān)。通常認(rèn)為二進(jìn)制信號(hào)中0和1是以等概率隨機(jī)出現(xiàn)的，所以測量誤碼率時(shí)最理想的信源應(yīng)是隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器。擴(kuò)頻序列通過終端機(jī)和信道后，輸出仍為擴(kuò)頻序列。在接收端，本地產(chǎn)生一個(gè)同步的擴(kuò)頻碼，與收碼序列逐位相乘再求規(guī)格化內(nèi)積，再與發(fā)送端信源碼進(jìn)行比較，一旦有錯(cuò)，誤碼計(jì)數(shù)器加一。誤碼率的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下： E=100% （3—2）其中s是信碼個(gè)數(shù)，e是誤碼個(gè)數(shù)，E就是誤碼率。(2) 信噪比測量通信系統(tǒng)的性能時(shí)，常常要使用噪聲發(fā)生器，由它給出具有所要求的統(tǒng)計(jì)特性和頻率特性的噪聲，并且可以隨意控制其強(qiáng)度，以便得到不同信噪比條件下的系統(tǒng)性能。在實(shí)際測量中，往往需要用到帶限高斯白噪聲。本實(shí)驗(yàn)中的噪聲主要是我們自己添加到信道的高斯加性白噪聲AWNG，它獨(dú)立于信源信號(hào)。信噪比計(jì)算式數(shù)學(xué)表達(dá)式如下所示： SNR=10log=10log=10log （3—3）其中Es為信碼發(fā)射功率，En為噪聲功率，為信源碼，為信宿碼，計(jì)算結(jié)果單位為dB。圖33就是經(jīng)過MATLAB仿真之后的圖形，分別為10,30,50倍的擴(kuò)頻增益下的誤碼率和信噪比的變化曲線。 圖33擴(kuò)頻增益與誤碼率關(guān)系曲線由圖可以看出，在相同擴(kuò)頻增益的條件下，系統(tǒng)的誤碼率隨著系統(tǒng)信噪比的增加呈現(xiàn)出對(duì)數(shù)形狀的減小；在相同信噪比的情況下，系統(tǒng)的誤碼率隨著系統(tǒng)擴(kuò)頻增益的增大呈現(xiàn)出直線型的下降，即系統(tǒng)的誤碼率與系統(tǒng)的擴(kuò)頻增益和信噪比呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)的擴(kuò)頻增益足夠大時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率可以達(dá)到0。 此次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)我投入了很大的熱情和精力，無論是查找資料還是MATLAB編寫程序都付出了大量的努力，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)習(xí)中存在的很多問題，比如對(duì)MATLAB很多它自帶的函數(shù)庫的使用不熟悉，軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)流程圖不清楚。通過此次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，我鞏固了“信號(hào)與系統(tǒng)”、“通信原理”等課程所學(xué)內(nèi)容，初步了解和掌握現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本組成、基本原理、組網(wǎng)技術(shù)及典型通信系統(tǒng)（GSM數(shù)字、CDMA碼分多址移動(dòng)電話系統(tǒng)）的設(shè)計(jì)、調(diào)試，理解其工作原理。為今后從事通信系統(tǒng)工程，移動(dòng)通信，全球個(gè)人通信和多媒體通信打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。附錄直接擴(kuò)頻序列源程序clc。clear。r=round(rand(1,5000))。 %產(chǎn)生5000個(gè)隨機(jī)碼元 r=2*r1。 %碼序列變?yōu)殡p極性 SNR=10:1:10。 % 信噪比 L=length(r)。 for m=10:20:50 %擴(kuò)頻增益的類型 a=repmat(r,1,m)。 b=(reshape(a,L,m))39。 x=reshape(b,1,L*m)。 len=length(x)。 x_code=sign(mgen(19,11,len))。 msout=x.* x_code。 % 已擴(kuò)頻信號(hào) %信道噪聲 for SNR1=1:21 Eb = 1。 N0= Eb/(10^((SNR111)/10))。 sig=msout+sqrt(N0)*randn(size(msout))。 for i=1:L A=randint(1,1,[1,3])。 for g=1:m t=(i1)*m+g。 sig(t)=sig(t)+A*sin(t)。 end end msint=sig.* x_code。 %開始解擴(kuò) Err=0。 for j=1:L y=0。 for pp=1:m y=y+msint(m*j+ppm)。 end z=y/m。 %解擴(kuò)得到用戶信碼 if z0 z=1。 else z=1。 end if z~=r(j) %用戶錯(cuò)誤計(jì)數(shù) Err=Err+1。 end end BER(m,SNR1)=Err/L 。 % 誤碼率實(shí)際值 end endfiguresemilogy([10:10],BER(10,:),39。b*39。)。text(0,39。 \leftarrow Gain=1039。,39。FontSize39。,10)hold onsemilogy([10:10],BER(30,:),39。y*39。)。text(6,39。 \leftarrow Gain=3039。,39。FontSize39。,10)hold onsemilogy([10:10],BER(50,:),39。r*39。)。text(9,39。 \leftarrow Gain=5039。,39。FontSize39。,10)title(39。擴(kuò)頻增益與誤碼率關(guān)系曲線39。) xlabel(39。信噪比/dB39。) ylabel(39。誤碼率39。) grid on megn函數(shù)：function[out]=mgen(g,state,N)gen=dec2bin(g)48。M=length(gen)。curState=dec2bin(state,M1)48。for k=1:N out(k)=curState(M1)。 a=rem(sum(gen(2:end).*curState),2)。 curState=[a curState(1:M2)]。End參考文獻(xiàn)[1] 樊昌信．通信原理第六版 (上、下冊)．北京:國防工業(yè)出版社，2007年．10~365[2] 趙威威．直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的研究與SystemView仿真．現(xiàn)代電子技術(shù)，2008年，(13)：10~20[3] 田日才．?dāng)U頻通信．北京：清華大學(xué)出版社，2008年．10～125[4] 鐘麟，王峰．MATLA仿真技術(shù)與應(yīng)用教程．北京：國防工業(yè)出版社，2007年．10～150[5] 馮永新，劉芳，潘高峰．直接序列擴(kuò)頻信號(hào)同步新機(jī)理．北京：國防工業(yè)出版社，2011年．1～220[6] 袁超偉，陳德榮，馮志勇．CDMA蜂窩移動(dòng)通信．北京：北京郵電大學(xué)出版社，2008．20～240[7] 施小茜等．基于MATLAB的直序擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的仿真．科技廣場，2009年，（09）：10～50[8] 李曉梅．基于FPGA的直擴(kuò)通信系統(tǒng)的同步設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：［碩士學(xué)位論文]．大連：大連理工大學(xué)，2009．致謝 四年的學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束，我在學(xué)習(xí)、生活社會(huì)工作各個(gè)方面都學(xué)到了很多東西，在這個(gè)學(xué)習(xí)的過程中，我真誠的感謝四年來在我學(xué)習(xí)、工作和生活中給予關(guān)心和幫助的老師，同學(xué)和朋友。首先，我要感謝我的導(dǎo)師杜豪杰老師，從論文的選題到結(jié)構(gòu)排版，從內(nèi)容到文字潤飾，都凝聚了他大量的心血，在這篇論文的寫作過程中，杜豪杰老師不辭辛勞，多次找我就論文中許多問題進(jìn)行深入細(xì)致的探討，給我提出切實(shí)可行的指導(dǎo)性建議，并細(xì)心全面的修改了我的論文。杜老師這種一絲不茍的負(fù)責(zé)精神，使我深受感動(dòng)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中出現(xiàn)了很多問題，杜老師都給予了最大的幫助。值此論文即將順利完成之際，我要向我尊敬的導(dǎo)師表達(dá)深深的敬意和無以言表的感謝！同時(shí)要感謝我的老師王艷輝，四年的學(xué)習(xí)生活，王老師教會(huì)了我如何主動(dòng)獲取信息，查找問題，分析問題以及解決問題的能力。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)和科研態(tài)度，嚴(yán)于律己和寬以待人的處事作風(fēng)都深深感染了我，并將一直激勵(lì)我以后的學(xué)習(xí)與工作。其次感謝我的室友，感謝所有在我的論文寫作過程中，一直向我伸出援助之手的同學(xué)們，還要感謝我的家人，他們的關(guān)心和愛護(hù)是我精神上的支柱和生活的動(dòng)力。我愿在未來的學(xué)習(xí)和生活中，銘記恩師教誨，以實(shí)際行動(dòng)和更出色的表現(xiàn)來報(bào)答曾經(jīng)關(guān)心，幫助和支持過我的所有老師、同學(xué)朋友和家人。