直接擴(kuò)頻Matlab仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告m序列

西安郵電大學(xué)實(shí)驗(yàn)名稱：基于基于ab直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)性能仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^仿真，進(jìn)一步掌握m序列產(chǎn)生方法及其性能，重點(diǎn)掌握直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)原理及性能。二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境Win1()Matlab2()15b三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容產(chǎn)生n=7時(shí)203對應(yīng)的口序列，并給出其NRZ波形的自相關(guān)函數(shù)；選用相位差16個(gè)碼片的兩條序列兼做地址和擴(kuò)頻碼，構(gòu)造碼分系統(tǒng)，仿真其通信原理；仿真AWGN和單頻干擾下系統(tǒng)的BER性能。四、實(shí)驗(yàn)原理擴(kuò)頻通信的可行性是從香農(nóng)公式引申而來C=Wlog2(l+S/N)其中，C為系統(tǒng)信道容量(bit/s)；W為系統(tǒng)信道帶寬；N為噪聲功率S為信號功率。由上式可以看出，可以從兩種途徑提高信道容量C,即加大帶寬W或提高信噪比S/N。也就是說當(dāng)信道容量C一定時(shí)，信道帶寬W和信噪比S/N是可以互換的，增加帶寬可以降低對信噪比的要求，可以使有用信號的功率接近甚至湮沒在噪聲功率之下。擴(kuò)頻通信就是通過增加帶寬來換取較低的信噪比，這就是擴(kuò)頻通信的基本思想和理論依據(jù)。當(dāng)信噪比無法提高時(shí)，可以加大帶寬,達(dá)到提高信道容量的目的。直接序列擴(kuò)頻的原理是，在發(fā)射端把有用信號與偽隨機(jī)序列相乘(或者模二加)，使信號的頻譜展寬到一個(gè)很寬的范圍，然后用擴(kuò)展后的序列去調(diào)制載波。在接收端，把接收到的信號用相同的偽隨機(jī)序列相乘，有用信號與偽隨機(jī)碼相關(guān)，相乘后恢復(fù)為擴(kuò)頻前的信號。輸入的數(shù)據(jù)信息為d⑴（設(shè)基帶帶寬為Bi）,由偽隨機(jī)編碼（如m序列）調(diào)制成基帶帶寬為B2的寬帶信號，由于擴(kuò)頻信號帶寬大于數(shù)據(jù)信號帶寬，所以信號擴(kuò)展的帶寬由偽隨機(jī)碼控制，而與數(shù)據(jù)信號無關(guān)。經(jīng)擴(kuò)頻調(diào)制的信號再經(jīng)射頻調(diào)制后即可發(fā)送。直擴(kuò)系統(tǒng)的原理框圖接收端收到發(fā)送來的信號，經(jīng)混頻得到中頻信號后，首先通過同步電路捕捉并跟蹤發(fā)端偽碼的準(zhǔn)確相位，由此產(chǎn)生與發(fā)端偽碼相位完全一致的偽隨機(jī)碼作為擴(kuò)頻解擴(kuò)的本地?cái)U(kuò)頻碼，再與中頻信號進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò),恢復(fù)出擴(kuò)頻前的窄帶信號,而在解擴(kuò)處理中，干擾和噪聲與偽隨機(jī)碼不相關(guān)故被擴(kuò)展，通過濾波使之受到抑制，這樣就可在較高的解擴(kuò)輸出信噪比條件下進(jìn)行信息解調(diào)解碼，最終獲得信息數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與代碼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序列是最長線性移位寄存器的簡稱。圖3-2示出的是由n級移位寄存器構(gòu)成的碼序列發(fā)生器示意圖。m序列發(fā)生器NRZ序列指的是雙極性不歸零序列，在實(shí)驗(yàn)中采用負(fù)邏輯。自相關(guān)函數(shù)可根據(jù)其定義凡⑺=/⑺*f(-T)=/：f(T)f\t-T)dt由于所處理的序列為離散點(diǎn)，則可表示黃冗⑺=￡/(丁)/1-7)￡=0可直接利用xcorr函數(shù)求解。此實(shí)驗(yàn)中，選用相位差16的兩個(gè)m序列對應(yīng)的NRZ碼兼做地址碼和擴(kuò)頻碼，選擇兩路信號進(jìn)行傳輸，生成對應(yīng)擴(kuò)頻碼、用戶信息及擴(kuò)頻信號，框圖如所示。碼分?jǐn)U頻系統(tǒng)框圖解擴(kuò)判決接收端收到信號后，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。但由于受到高斯白噪聲和干擾信號的影響，此時(shí)的信號是碼值為處在?G和+G之間的信號，必須通過碼元判決，比較其+1和-1的距離判斷。接收端收到的信號與發(fā)送端發(fā)送的信號進(jìn)行碼元的逐個(gè)比較，如果碼元相同,則不作任何操作，如果碼元不同，則誤碼信號寄存器WrongN加1,將最終的得到的誤碼個(gè)數(shù)WrongN與發(fā)送信號的總數(shù)Nbit的比值Ps=WrongN/Nbit即為在一定性噪比和擴(kuò)頻增益的條件下的系統(tǒng)的誤碼率。發(fā)送信號 ＞比較器 碼元不限誤碼加1誤碼率判決模塊程序框圖function[seq,p]=mseq(n,coef)p=2^n-l;%得到最終生成的m序列的長度backQ=0;%對"應(yīng)寄存器運(yùn)算后的值，放在第一個(gè)寄存器seq=zeros(l,p);%給生成的m序列預(yù)分配registers=[1zeros。,n-2)1];%給寄存器分配初始結(jié)果fori=l:pseq(i)=registers(n);backQ=mod(sum(coef.*registers),2);%特定寄存器的值進(jìn)行異或運(yùn)算，即相加后模2rcgistcrs(2:length(registers))=registcrs(l:lcngth(registers)-l);%移位registers(l)=backQ;%把異或的值放在第一個(gè)寄存器的位置endendclqclear;%>>>產(chǎn)生m序列c=203,n=7%輸入反饋系數(shù)向量進(jìn)制)c=[0,0,0,0,0,l,l]；%C=2031,%%初始化時(shí)已經(jīng)有1,故需要將最高位(0次)的1刪掉。n=7;[seq,p]=mseq(7,c)figure%畫圖stairs(seq);titleCm序列]ylim([-0.51.5J);%>>>給出其NRZ波形的自相關(guān)函數(shù)%對應(yīng)的NRZ波形的自相關(guān)函數(shù)nrz=zeros(l,p);%負(fù)邏輯映射0>+1;1>-1nrz(l,find(seq==0))=1;nrz(l,flnd(seq==l))=-1;[a,b]=xcorr(nrz,'biased');figureplot(b,a);title('對應(yīng)的NRZ波形的自相關(guān)函數(shù),);%>>>選用相位差16個(gè)碼片的兩條序列兼做地址和擴(kuò)頻碼，構(gòu)造碼分系統(tǒng)，仿真其通信原理nrzl6=circshift(nrz,|0,16]);Eb_N0_dB=1:0.5:12;fori=l:length(Eb_NO_dB)%產(chǎn)生隨機(jī)二進(jìn)制信號(數(shù)據(jù)源)Nbits=100000;rani=randfl,Nbits);dOl=round(ranl);%二進(jìn)制dl=-sign(d01-0.5);%負(fù)邏輯映射ran2=rand(l,Nbits);d02=round(ran2);d2=-sign(d02-0.5);%產(chǎn)生噪聲Eb=l;SNR=10A(0.1*Eb_N0_dB(i));NO=Eb/SNR;Sigma=sqrt(N0/2);Noise=Sigma*randn(l,Nbits);forg=l:NbitsNoisel((g-l)*p+l:g*p)=Noise(g);endlenl=length(dl);%求信號的長度NbitsIen2=length(d2);%碼分系統(tǒng)diO=repelem(dl,p);%dl的每個(gè)元素都重復(fù)p次，使m序列的周期是dl的p倍(120=repelem(d2fp);nrzO=repmat(nrz,l,lcnl);%m序列的lenl個(gè)周期nrz160=repmat(nrzl6,l.len2);dm=dl0.*nrz0+d20.*nrzl60+Noisel;dmml=dm*nrz0;dmm2=dm.*nrzO;%dmm2=dm*nrzl60;%枳分求和res=zeros(l,lenl);res16=zeros(l,len2);fork=l:lenlres(l,k)=sum(dmml(((k-l)*p+l)：k*p))/p;endfork=l:len2resl6(l,k)=sum(dmm2(((k-l)*p+l):k*p))/p;end%檢測比較forj=l:Nbitsresd=res>=0;resd2=resl6>=0;resd=2*resd-l;resd2=2*resd2-l;WrongN=sum(dl~=resd);WrongN2=sum(d2~=resd2);Ps(i)=WrongN/(Nbits);Ps2(i)=WrongN2/(Nbits)endfigureplot(Eb_NO_dB,Ps)xlabel。信噪比ylabelC誤碼率')title('AWGN系統(tǒng)的BER')六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析15對應(yīng)的NRZ擾科的自相關(guān)的數(shù)030.602002.5州型.-150 -100-SO0 90 100 190AWGN系統(tǒng)的BER0 2 4 6 8 10 12信喚比0-41$3,七、實(shí)驗(yàn)小結(jié)此次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)我投入了很大的熱情和精力，也是這次課程設(shè)計(jì)所帶來的一個(gè)不錯(cuò)的經(jīng)歷。無論是查找資料還是matlab編寫，調(diào)試程序都經(jīng)過了不懈的努力，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)習(xí)中存在的很多問題，例如高斯白噪聲的形成之類的，還有就是對matlab很多它自己自帶的函數(shù)庫的使用的