1、貞眉內容丑柞$核息，花普院擴頻通信原理課程設計報告題目：直接擴頻系統仿真班級：0110910 1 0110911貝腳內容16姓名:詹曉丹(2009210432)姜 微(2009210503) 張建華(2009210336)指導老師：李兆玉1 .課程設計目的（1） 了解、掌握直接擴頻通信系統的組成、工作原理；（2） 了解、熟悉擴頻調制、解調、解擴方法，并分析其性能；（3）學習、掌握Matlab相關編程知識并用其實現仿真的直接擴頻通信系統；2 .課程設計實驗原理直接擴頻通信系統工作原理：直接序列擴頻，就是直接用高碼率的擴頻碼序列在發端去擴展信號的頻譜，在收端用相 同的擴頻碼去解擴，把展寬的擴頻信號

2、還原成原始的基帶信號。在發端輸入的信息與擴頻碼發生器產生的偽隨機碼序列（這里使用的是m序列）進行波 形相乘，得到復合信號，實現信號頻譜的展寬，展寬后的信號再調制射頻載波發送出去。由 于采用平衡調制可以提高系統抗偵波的能力，所以直接序列擴頻調制一般都采用二相平衡調 制方式。一般擴頻調制時一個信息碼包含一個周期的偽碼，用擴頻后的復合信號對載波進行 二相相移監控（BPSK）調制，當gt從“0”變成 T 或從“1”變到“0”時,載波相位發 生180度相移。接收端的本振信號與發射端射頻載波相差一個中頻，接收端收到的寬帶射 頻信號與本振信號混頻、低頻濾波后得到中頻信號，然后與本地產生的與發端相同并且同步

3、的擴頻碼序列進行波形相乘，實現相關解擴，再經信息解調，恢復出原始信號。3. 建立模型描述（1）直接擴頻通信系統組成框圖：（2）直接擴頻通信系統波形圖:a(t) c(t) I d(,) mnu蚪VW刪M恤側冊VWWWMM冊WWWM c(t)I_I | I|_| | _WVWWVWWWWWWWWWM 訕 wwwywwwyv a(t)4.模塊功能分析（1）直擴系統的調制功能模塊：（都包含模塊框圖和不同調制、解調方式介紹、分析）（a）擴頻調制模塊用擴頻碼發生器產生一個偽隨機碼pn （這里用的是m序列），與信源信息碼序 列xt相乘，實現頻譜的展寬（b） BPSK調制模塊調制的方式可以有二相相移監控BPS

4、K、四相相移鍵控QPSK、偏移四相相移監控OQPSK、最小頻移監控MSK。QPSK調制的目的是節省頻譜，但在擴頻系統中有時候帶寬的利用并 不是最重要的；OQPSK的優點就是調制信號的相位改變沒有倒n現象；MSK調制信號時 可以避免相位突變，由于以上調制方式實現比較復雜，所以我們選用擴頻系統中最常用 的BPSK調制方式。(2)直擴系統的解調功能模塊:(a) BPSK解調模塊相乘器Q"在常規數字通信中，解調可以用鎖相環解調器、平方環解調器、科斯塔斯環解調器。在 直擴系統中，一般擴頻調制方式是用抑制載波雙平衡調制來產生BPSK信號的，而對于BPSK 信號，不管是絕對相移還是差分相移。其載波

5、分量都被抑制了幾十分貝，并且直擴信號譜密 度都很低，而大氣噪聲及接收機內部噪聲乂很大，有用信號常淹沒在噪聲中，所以用一般的 鎖相環難以提取載波。而平方環雖然便于載波提取，但環路工作在二倍頻后的頻率上，工作 頻率高，環路穩定性較差。我們選用的是科斯塔斯環，因為它的突出優點是能夠解調移相鍵 控信號和抑制了教波的信號，且環路的工作頻率與輸入信號載波頻率完全相同。(b)擴頻解調模塊貝的內容解擴后的信號丁如解擴方式有相關解擴、直接式相關器解擴、外差式相關器解擴、序列匹配濾波器解擴。直接式相關器的優點是結構簡單，缺點是對干擾信號有直通和碼速率泄露現象外差式相關器 的抗干擾能力較低；由于相關解擴在性能上很好

6、，在接收端產生的本地pn'碼，可以用科斯 塔斯環實現與發端的pn碼精確的同步。5.模塊源代碼及調試過程(1)直擴系統的調制模塊(a)信息碼生成模塊code_length=20; %信息碼元個數N=1 :code_length;rand('seed',O);x=sign(rand( 1 ,code_length)-0.5); %信息碼從 0、1 序列變成-1、1 序列 xl=rectpulse(x,800);%每個碼元內采樣800個點plot(xl);axis(0 16000-1.5 1.5);title('信源信息碼序列')；grid on;生成信息碼的

7、波形圖function y = mgen(g,state,N)%輸入g：m序列生成多項式(10進制輸入)%state:寄存器初始狀態(10進制輸入)%N:輸出序列長度figure( 1)g=19;state=8;N=2000;gen = dec2bin(g)-48;M = length(gen);curState = dec2bin(state,M-l ) - 48;for k =1:Ny(k) = curState(M-l);a = rem(sum( gen(2:end).*curState),2);curState = a curState(l:M-2);endx_code=sign(y&

8、gt;0.5);pn=rectpulse(x_code,8);%每個偽碼元內采樣8個點 plot(pn);axis(0 600 -1.5 1.5);title('偽隨機碼序列')；grid on;生成偽隨機碼的波形圖(c)擴頻調制模塊 gt=xl.*pn;plot(gt);axis(0 1000-1.5 1.5);titleC復合碼序列上grid on;生成的復合碼波形圖復合碼序列(d) BPSK調制模塊%用BPSK調制fs=20e6;f0=30e6;for i=l:2000AI=2;dt=fs/fO;n=0:dt/7:dt;%一個載波周期內采樣8個點cI=AI*cos(2*p

9、i*fO*n/fs);x_bpsk( 1 +(i-1 )*8):i*8)=gt(l +(i-1 )*8):i*8).*cl endplot(x_bpsk);axis(O 200 -2.5 2,5);titleCBPSK調制后的波形)；grid on;生成BPSK調制后的波形圖(2)加噪模塊sigma=O. 1;nt=sigma*randn( 1,20);nt 1 =rectpulse(nt,800);gtl=gt+ntl;fs=20e6;f0=30e6;for i= 1:2000AI=2;dt=fs/fO;n=0:dt/7:dt;%一個載波周期內采樣8個點cI=AI*cos(2*pi*fO*n

10、/fs);x_bpsk 1 (1 +(i-1 )*8):i*8)=gt 1 (1 +(i-1 )*8):i*8).*cl endplot(x_bpskl);axis(0 200 -2.5 2.5);title(咖噪后已調波的波形);grid on;生成加噪后已調波的波形圖貝腳內容16頁的內容(3)直擴系統的解調模塊(a) BPSK解調模塊AI=1;dt=fs/fO;n=0:dt/7:dt; %一個載波周期內采樣八個點cI=AI*cos(2*pi*fO*n/fs);for i= 1:2000s(l +(i- l)*8):i*8)= x_bpsk 1(1 +(i- l)*8):i*8).*cl;

11、endplot(s);axis(0 200 -2.5 2.5);titleC解調后的波形)grid on;生成BPSK解調后的波形圖(b)解擴模塊%相關解擴貝腳內容16蟲M內容（b）頻譜分析信源信息碼序列的頻譜圖40000-4血而疝J,1 L 卜此岫加偽隨機碼序列的頻譜圖300020001000-202復合碼序列的頻譜圖bpsk已調波的頻譜圖4貞腳內容16（2）調制過程中出現的問題及解決方式：I ）在調試程序中出現"undefined function or variable *mgen'后來檢測是子函數調用格式出現錯誤，經改正后得以修改；2）復合碼產生程序中，出現“vect

12、or must be the same lengths ”，后檢測得出 原因是信息碼和偽隨機碼長度不相同時不能直接相乘；3）由于所加噪聲為高斯白噪聲，是用randn函數產生的，具有隨機性，所以不同時 刻加噪了的已調波具有不同波形；(3)結論通過調試分析及研究，我們發現直擴系統具有較多的特點，將其運用于通信系統 能發揮其很大的優勢。首先，直擴系統具有很高的處理增益，因此直擴系統具有抗寬帶干擾、抗多頻干 擾及單頻干擾的能力；其次，直擴信號的功率譜密度低，具有隱蔽性和低的截獲概率，從而抗截獲的能 力強，另外功率污染少；第三，直擴偽隨機序列的偽隨機性和密鑰量具有保密性，即系統本身具有加密的 能力；第四

13、，利用直擴偽隨機序列碼型的正交性，可構成直擴碼分多址系統； 第五，利用直擴信號的相關接收，具有抗多徑干擾的能力； 第六，利用直擴信號可實現精確的測距定位。7 .心得體會通過這次直接擴頻系統的仿真實驗，我們加深了對擴頻理論知識的理解。懂得了直接擴 頻系統的原理所在，并且經過分析，自己應用MATLAB實現了直接擴頻系統的仿真，掌握 了一定的軟件仿真能力。通過頻譜分析，更使我們了解到了直接擴頻的抗干擾性能。在實踐 過程中，我們小組也遇到了一些問題，但是我們通過討論以及查閱資料，解決了難題。同時, 也激發了我們對擴頻這門課程學習的積極性。在此次直接擴頻系統的仿真實驗中，我們收獲 頗豐，記憶深刻，并全面

14、培養了我們的能力。8 .參考文獻劉煥淋.擴展頻譜通信刈.北京：北京郵電大學出版社，2008田日才.擴頻通信國.北京：清華大學出版社，2007曾一凡，李暉.擴頻通信原理M.北京：機械工業出版社，2005貞眉內容附件一：程序源代碼function y = mgen(g,state,N)%輸入g：m序列生成多項式(10進制輸入)%state:寄存器初始狀態(10進制輸入)%N:輸出序列長度figure(l)g= 19 ;state=8 ;N=2000;gen = dec2bin(g)-48;M = length(gen);curState = dec2bin(state,M-l) - 48;for

15、k =1:Ny(k) = curState(M-l);a = rem(sum( gen(2:end).*curState),2);curState = a curState(l:M-2);endx_code=sign(y-0.5);pn=rectpulse(x_code,8);%每個偽碼元內采樣8個點plot(pn);axis(0 600 -1.5 1.5);title。偽隨機碼序列);grid on;figure(2)codejength=20; %信息碼元個數N=l:code_length;rand(,seed0);x=sign(rand( 1 ,code_length)-0.5); %信

16、息碼從 0、1 序列變成-1、1 序列xl=rectpulse(x,800);%每個碼元內采樣800個點plot(xl)；axis(0 16000-1.5 1.5);出1式信源信息碼序列');grid on;figure(3)gt=xl.*pn;plot(gt)；axis(0 1000-1.5 1.5);title(復合碼序歹lj);grid on;figure(4);%用BPSK調制fs=20e6;f0=30e6;for i= 1:2000AI=2;dt=fs/fO;n=0:dt/7:dt;%一個載波周期內采樣8個點cI=AI*cos(2*pi*f0*n/fs);x_bpsk(l+(

17、i- l)*8):i*8)=gt(l +(i-l)*8):i*8).*cl endplot(x_bpsk);axis(0 200 -2.5 2.5);titleCBPSK調制后的波形);grid on;figure(5)sigma=0.1;nt=sigma*randn( 1,20);nt 1 =rectpulse(nt,800);gtl=gt+ntl;fs=20e6;f0=30e6;for i= 1:2000AI=2;dt=fs/fO;n=0:dt/7:dt;%一個載波周期內采樣8個點cI=AI*cos(2*pi*fO*n/fs);x_bpsk 1 (1 +(i-1 )*8):i*8)=gt

18、1(1 +(i-1 )*8):i*8).*cl endplot(x_bpskl);axis(0 200 -2.5 2.5);titleC加噪后已調波的波形)；grid on;figure(6)%解調AI=1;dt=fs/fO;n=0:dt/7:dt; %一個載波周期內采樣八個點cI=AI*cos(2*pi*fO*n/fs);for i= 1:2000s( l+(i-1 )*8):i*8)= x_bpsk 1 (1 +(i-1 )*8):i*8).*cl;endplot(s);axis(0 200 -2.5 2.5);title，解調后的波形）; grid on;figure(7)%相關解擴jk

19、_code=s.*pn;%底通濾波wn=5/1000000; %截止頻率wn=fn/(fs/2),這里fn為擴頻碼的帶寬5M b=firl(16,wn);H=freqz(b, 1,16000);xx=filter(b, 1 jk_code);plot(xx);axis(0 16000-1.5 1,5);title。解擴并濾波后的波形);grid on;%信源信息碼與收端恢復出的波形的比較figure(8)subplot(2J J);plot(xl);axis(0 16000-1.5 1.5);出1式信源信息碼序列);grid on;subplot(2,l,2);plot(xx);axis(0

20、16000-1.5 1.5);title。收端接收到的波形);grid on;%頻譜圖figure(9);T=l;N=20;N_sample=800;df=l/(N*T);f=-(N*N_sample/2)*df+df:df:(N*N_sample/2)*df;subplot(2,2,l);plot(f,abs(fftshift(fft(x 1);axis(-100 100 0 2000);titleC信源信息碼序列的頻譜圖);grid on;T=l;N=2000;N_sample=8;df=l/(N*T);貝腳內容16貞帶內容f=-(N*N_sample/2)*df+df:df:(N*N-sample/2)*df;subplot(2,2,2);plot(f,abs(fftshift(fft(pn);axis(-4 4 0 4000);titleC偽隨機碼序列的頻譜圖)；grid on;T=l;N=2000;N_sample=8;df=l/(N*T);f=-(N*N_sample/2)*df+df:df:(N*N_sample/2)*df;subplot(2,2,3);plot(f,abs(fftshift(fft(gt);axis(-4 4 0 2000);title，擴頻碼序列的頻譜圖);grid on;T=l;N=