北京郵電大學(xué)移動(dòng)通信課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院 信息與通信工程學(xué)姓名 XXXXX班級(jí) 2009211119學(xué)號(hào) XX-1-目錄一、背景 4二、基本要求 4三、設(shè)計(jì)概述 4四、Matlab設(shè)計(jì)流程圖 5五、Matlab程序及仿真結(jié)果圖 61、生成m序列及m序列性質(zhì) 62、生成50位隨機(jī)待發(fā)送二進(jìn)制比特序列，并進(jìn)行擴(kuò)頻編碼 73、對(duì)擴(kuò)頻前后信號(hào)進(jìn)行BPSK調(diào)制，觀察其時(shí)域波形 94、計(jì)算并觀察擴(kuò)頻前后BPSK調(diào)制信號(hào)的頻譜 105、仿真經(jīng)awgn信道傳輸后，擴(kuò)頻前后信號(hào)時(shí)域及頻域的變化 116、對(duì)比經(jīng)信道前后兩種信號(hào)的頻譜變化 127、接收機(jī)與本地恢復(fù)載波相乘，觀察仿真時(shí)域波形 148、與恢復(fù)載波相乘后，觀察其頻譜變化 159、仿真觀察信號(hào)經(jīng)凱薩爾窗低通濾波后的頻譜 1610、觀察經(jīng)過(guò)低通濾波器后無(wú)擴(kuò)頻與擴(kuò)頻系統(tǒng)的時(shí)域波形 17、對(duì)擴(kuò)頻系統(tǒng)進(jìn)行解擴(kuò)，觀察其時(shí)域頻域 1812、比較擴(kuò)頻系統(tǒng)解擴(kuò)前后信號(hào)帶寬 1913、比較解擴(kuò)前后信號(hào)功率譜密度 2014、對(duì)解擴(kuò)信號(hào)進(jìn)行采樣、判決 2115、在信道中加入2040~2050Hz窄帶強(qiáng)干擾并乘以恢復(fù)載波 2416、對(duì)加窄帶干擾的信號(hào)進(jìn)行低通濾波并解擴(kuò) 2517、比較解擴(kuò)后信號(hào)與窄帶強(qiáng)干擾的功率譜 27六、誤碼率simulink仿真 281、直接擴(kuò)頻系統(tǒng)信道模型 282、加窄帶干擾的直擴(kuò)系統(tǒng)建模 293、用示波器觀察發(fā)送碼字及解擴(kuò)后碼字 304、直接擴(kuò)頻系統(tǒng)與無(wú)擴(kuò)頻系統(tǒng)的誤碼率比較 315、不同擴(kuò)頻序列長(zhǎng)度下的誤碼率比較 326、擴(kuò)頻序列長(zhǎng)度N=7時(shí)，不同強(qiáng)度窄帶干擾下的誤碼率比較 33七、利用Walsh碼實(shí)現(xiàn)碼分多址技術(shù) 341、產(chǎn)生改善的walsh碼 352、產(chǎn)生兩路不同的信息序列 363、用兩個(gè)沃爾什碼分別調(diào)制兩路信號(hào) 38-2-4、兩路信號(hào)相加，并進(jìn)行BPSK調(diào)制 395、觀察調(diào)制信號(hào)頻譜，并經(jīng)awgn信道加高斯白噪和窄帶強(qiáng)干擾 406、接收機(jī)信號(hào)乘以恢復(fù)載波，觀察時(shí)域和頻域 427、信號(hào)經(jīng)凱薩爾窗低通濾波器 438、對(duì)濾波后信號(hào)分別用m1和m2進(jìn)行解擴(kuò) 449、對(duì)兩路信號(hào)分別采樣，判決 45八、產(chǎn)生隨機(jī)序列Gold碼和正交Gold碼 471、產(chǎn)生Gold碼并仿真其自相關(guān)函數(shù) 482、產(chǎn)生正交Gold碼并仿真其互相關(guān)函數(shù) 50九、實(shí)驗(yàn)心得體會(huì) 51-3-直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真一、背景直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)(DSSS)二、基本要求：matlab頻譜。mm序列的算法。出加了干擾后的頻譜圖和解擴(kuò)后的頻譜圖，給出誤碼率等仿真圖。在以上基礎(chǔ)上仿真實(shí)現(xiàn)碼分多址技術(shù)，使用Walsh號(hào)同時(shí)傳輸。(選做)可選項(xiàng)：rake接收來(lái)抗多徑效應(yīng)。mGoldGold碼等等。對(duì)比無(wú)擴(kuò)頻的系統(tǒng)的誤碼率。三、設(shè)計(jì)概述本次課設(shè)完成基本要求，并選作了可選項(xiàng)碼分多址，Gold碼及誤碼率對(duì)比。通過(guò)matlab建模仿真了直擴(kuò)系統(tǒng)BPSK調(diào)制的各點(diǎn)頻偏及時(shí)域信號(hào)，并仿真了窄帶強(qiáng)干擾對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的影響以及利用改善的WALSH碼實(shí)現(xiàn)碼分多址技術(shù)。另外，通過(guò)matlab的simulink工具盒bertool工具仿真對(duì)比了直擴(kuò)系統(tǒng)和無(wú)擴(kuò)頻系統(tǒng)的誤碼率。-4-四、matlab設(shè)計(jì)流程圖基本擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真流程圖100/7Hz二進(jìn)制比特信息100/7Hz二進(jìn)制比特信息100Hz7位雙極性m序列100Hz擴(kuò)頻序列2000HzBPSK調(diào)制信號(hào)高斯白噪聲恢復(fù)載波cos4000πt凱薩爾濾波器低通濾波100Hz7位雙極性m序列采樣、判決-5-五、matlab程序及仿真結(jié)果圖1、生成m序列及m序列性質(zhì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生7位m序列，頻率100Hz，模擬線性反饋移位寄存器序列，原理圖如下：clearall;clc;X1=0;X2=0;X3=1;m=350; %507m序列fori=1:mY3=X3; Y2=X2; X3=Y2; X2=Y1;X1=xor(Y3,Y1);L(i)=Y1;endfori=1:mM(i)=1-2*L(i);%將單極性m序列變?yōu)殡p極性m序列endk=1:1:m;figure(1)subplot(3,1,1) %m序列圖stem(k-1,M);axis([0,7,-1,1]);xlabel('k');ylabel('M序列');title('7M序列subplot(3,1,2)ym=fft(M,4096);magm=abs(ym); %m序列頻譜fm=(1:2048)*200/2048;plot(fm,magm(1:2048)*2/4096);-6-title('7M序列的頻譜axis([90,140,0,0.1]);[a,b]=xcorr(M,'unbiased');subplot(3,1,3) %m序列自相關(guān)函數(shù)plot(b,a);axis([-20,20,-0.5,1.2]);title('雙極性7位M序列的自相關(guān)函數(shù)');m。另外，自相關(guān)函1，最小值為-1/7，符合理論結(jié)果。2、生成50位隨機(jī)待發(fā)送二進(jìn)制比特序列，并進(jìn)行擴(kuò)頻編碼生成的信息碼頻率為100/7Hz，利用m序列編碼后，頻率變?yōu)?00Hz。N=50;a=0;x_rand=rand(1,N); %5001之間隨機(jī)數(shù)fori=1:Nifx_rand(i)>=0.5 %0.510.5x(i)=1;a=a+1;elsex(i)=0;endend-7-t=0:N-1;figure(2) %subplot(2,1,1)stem(t,x);title('擴(kuò)頻前待發(fā)送二進(jìn)制信息序列tt=0:349;subplot(2,1,2)l=1:7*N;y(l)=0;fori=1:Nk=7*i-6;y(k)=x(i);k=k+1;y(k)=x(i);k=k+1;y(k)=x(i);k=k+1;y(k)=x(i);k=k+1;y(k)=x(i);k=k+1;y(k)=x(i);k=k+1;y(k)=x(i);ends(l)=0;fori=1:350 %100/7*7=100Hzs(i)=xor(L(i),y(i));endtt=0:7*N-1;stem(tt,s);axis([0,350,0,1]);title('擴(kuò)頻后的待發(fā)送序列碼');-8-3、對(duì)擴(kuò)頻前后信號(hào)進(jìn)行BPSK調(diào)制，觀察其時(shí)域波形BPSK調(diào)制采用2kHz信號(hào)cos(2*2000*t)作為載波figure(3)subplot(2,1,2)fs=2000;ts=0:0.00001:3.5-0.00001;%為了使信號(hào)看起來(lái)更光滑，作圖時(shí)采樣頻率為100kHz%ps=cos(2*pi*fs*ts);s_b=rectpulse(s,1000); %將沖激信號(hào)補(bǔ)成矩形信號(hào)s_bpsk=(1-2.*s_b).*cos(2*pi*fs*ts);%擴(kuò)頻后信號(hào)BPSK調(diào)制時(shí)域波形，(1-2.*s_b)是1，-1序列plot(ts,s_bpsk);xlabel('s');axis([0.055,0.085,-1.2,1.2])title('bpsk信號(hào)時(shí)域波形subplot(2,1,1)s_bb=rectpulse(x,7000);s_bpskb=(1-2.*s_bb).*cos(2*pi*fs*ts);%無(wú)擴(kuò)頻信號(hào)BPSK調(diào)制時(shí)域波形plot(ts,s_bpskb);xlabel('s');axis([0.055,0.085,-1.2,1.2]);title('擴(kuò)頻前bpsk信號(hào)時(shí)域波形')可以看出，100/7Hz的無(wú)擴(kuò)頻信號(hào)每0.07s時(shí)由于序列極性變換產(chǎn)生相位變-9-換，100Hz的擴(kuò)頻后調(diào)制信號(hào)每0.01s由于序列極性變換產(chǎn)生相位變換。-10-4、計(jì)算并觀察擴(kuò)頻前后BPSK調(diào)制信號(hào)的頻譜400000fftfigure(4)N=400000;ybb=fft(s_bpskb,N); %BPSK調(diào)制頻譜magb=abs(ybb);fbb=(1:N/2)*100000/N;subplot(2,1,1)plot(fbb,magb(1:N/2)*2/N);axis([1700,2300,0,0.8]);title('擴(kuò)頻前調(diào)制信號(hào)頻譜');xlabel('Hz');subplot(2,1,2)yb=fft(s_bpsk,N); %BPSK調(diào)制頻譜mag=abs(yb);fb=(1:N/2)*100000/N;plot(fb,mag(1:N/2)*2/N);axis([1700,2300,0,0.8]);title('擴(kuò)頻后調(diào)制信號(hào)頻譜');xlabel('Hz');如圖，擴(kuò)頻前信號(hào)主瓣寬度約為2*100/7=28Hz，擴(kuò)頻后，信號(hào)頻譜展寬，主1900~2100HzN=7-11-5、仿真經(jīng)awgn信道傳輸后，擴(kuò)頻前后信號(hào)時(shí)域及頻域的變化awgn信道模擬了真實(shí)的信道，為傳輸信號(hào)增加了高斯白噪聲。在本次仿真中，設(shè)定信道信噪比為3dB，即信噪比約為2。figure(5)subplot(2,2,1)s_bpskba=awgn(s_bpskb,3,'measured');%經(jīng)過(guò)信道加高斯白噪,信噪比為3dbwplot(ts,s_bpskb,ts,s_bpskba);axis([0,0.005,-1.2,1.2]);xlabel('t');title('經(jīng)過(guò)信道加噪后的信號(hào)與原信號(hào)時(shí)域波形對(duì)比');subplot(2,2,3)s_bpska=awgn(s_bpsk,3,'measured');plot(ts,s_bpsk,ts,s_bpska);title('擴(kuò)頻后經(jīng)加噪過(guò)信道后的信號(hào)與原信號(hào)時(shí)域波形對(duì)比');xlabel('t');axis([0.0675,0.0725,-1.2,1.2]);subplot(2,2,2)ybba=fft(s_bpskba,N); %magba=abs(ybba);plot(fbb,magba(1:N/2)*2/N);title('擴(kuò)頻前經(jīng)信道調(diào)制信號(hào)頻譜');axis([1700,2300,0,0.8]);xlabel('Hz');subplot(2,2,4)yba=fft(s_bpska,N); %maga=abs(yba);fb=(1:N/2)*100000/N;plot(fb,maga(1:N/2)*2/N);axis([1700,2300,0,0.8]);xlabel('Hz');title('擴(kuò)頻后經(jīng)信道調(diào)制信號(hào)頻譜');-12-6、對(duì)比經(jīng)信道前后兩種信號(hào)的頻譜變化figure(6)title('對(duì)比經(jīng)信道前后的信號(hào)頻譜');subplot(2,2,1)plot(fbb,magb(1:N/2)*2/N);axis([0,4000,0,0.04]);title('擴(kuò)頻前調(diào)制信號(hào)頻譜');xlabel('Hz');subplot(2,2,2)plot(fbb,magba(1:N/2)*2/N);axis([0,4000,0,0.04]);title('擴(kuò)頻前經(jīng)信道調(diào)制信號(hào)頻譜');xlabel('Hz');subplot(2,2,3)plot(fb,mag(1:N/2)*2/N);-13-axis([0,4000,0,0.04]);title('擴(kuò)頻后調(diào)制信號(hào)頻譜');xlabel('Hz');subplot(2,2,4)plot(fb,maga(1:N/2)*2/N);axis([0,4000,0,0.04]);title('擴(kuò)頻后經(jīng)信道調(diào)制信號(hào)頻譜');xlabel('Hz');幅，符合高斯白噪聲的原理。此處的信噪比為3dB。另外可以看出，BPSK2000Hz為中心頻率的頻段上。下面，我將分別仿真解調(diào)解擴(kuò)后譯碼輸出及加入窄帶強(qiáng)干擾后解調(diào)解擴(kuò)譯碼輸出的時(shí)域和頻譜。-14-不加窄帶強(qiáng)干擾7、接收機(jī)與本地恢復(fù)載波相乘，觀察仿真時(shí)域波形figure(7)subplot(2,1,1)reb=s_bpskba.*cos(2*pi*fs*ts); %無(wú)擴(kuò)頻系統(tǒng)接收信號(hào)乘以本地恢復(fù)載波信號(hào)plot(ts,reb);axis([0.055,0.085,-1.5,1.5]);xlabel('t');title('擴(kuò)頻前接收信號(hào)乘以恢復(fù)載波');subplot(2,1,2)re=s_bpska.*cos(2*pi*fs*ts); %plot(ts,re);axis([0.055,0.085,-1.5,1.5]);xlabel('t');title('擴(kuò)頻后接收信號(hào)乘以恢復(fù)載波');100/7Hz0.07s100Hz即0.01s出現(xiàn)符號(hào)變化。-15-8、與恢復(fù)載波相乘后，觀察其頻譜變化figure(8)subplot(2,1,1)yreb=fft(reb,N);magreb=abs(yreb);freb=(1:N/2)*100000/N;plot(freb,magreb(1:N/2)*2/N);axis([0,5000,0,0.5]);title('擴(kuò)頻前乘以恢復(fù)載波后信號(hào)頻譜');subplot(2,1,2)yre=fft(re,N);magre=abs(yre);plot(freb,magre(1:N/2)*2/N);title('擴(kuò)頻后乘以恢復(fù)載波后信號(hào)頻譜');axis([0,5000,0,0.5]);2kHz4kHz分量，則下一步需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行低通濾波。-16-9、仿真觀察信號(hào)經(jīng)凱薩爾窗低通濾波后的頻譜figure(9)subplot(2,1,1)fp=100;fc=200;as=100;ap=1; %100dBfsw=22000;wp=2*fp/fsw;wc=2*fc/fsw;Nw=ceil((as-7.95)/(14.36*(wc-wp)/2))+1;%求凱薩爾窗低通濾波器階數(shù)beta=0.1102*(as-8.7);window=kaiser(Nw+1,beta);b=fir1(Nw,wc,window);%wcNwbs=abs(freqz(b,1,400000,fsw))';%頻率響應(yīng)，400000fft變換plot(bs)magrebl=bs.*magreb; %plot(freb,magrebl(1:N/2)*2/N);axis([0,200/7,0,1]);title('擴(kuò)頻前:信號(hào)經(jīng)過(guò)凱薩爾窗函數(shù)低通濾波');xlabel('Hz');subplot(2,1,2)magrel=bs.*magre;plot(freb,magrel(1:N/2)*2/N);title('擴(kuò)頻后:信號(hào)經(jīng)過(guò)凱薩爾窗函數(shù)低通濾波');axis([0,200,0,0.4]);xlabel('Hz');-17-10、觀察經(jīng)過(guò)低通濾波器后無(wú)擴(kuò)頻與擴(kuò)頻系統(tǒng)的時(shí)域波形figure(10)subplot(2,1,1)yrebl=real(ifft(bs.*yreb,400000));%對(duì)無(wú)擴(kuò)頻系統(tǒng)頻譜做ifft變換tm=(1:N)/N*4;plot(tm,yrebl);xlabel('t');title('擴(kuò)頻前經(jīng)過(guò)凱薩爾窗函數(shù)濾波后時(shí)域波形');subplot(2,1,2)yrel=real(ifft(bs.*yre,400000)); %ifftplot(tm,yrel);xlabel('t');title('擴(kuò)頻后經(jīng)過(guò)凱薩爾窗函數(shù)濾波后時(shí)域波形');如圖，經(jīng)過(guò)低通濾波器后，高頻分量基本消失，剩下的信號(hào)已經(jīng)能夠進(jìn)行采樣判決，時(shí)域波形與原信息基本吻合。-18-11、對(duì)擴(kuò)頻系統(tǒng)進(jìn)行解擴(kuò)，觀察其時(shí)域頻域figure(11)subplot(2,1,1)jj=rectpulse(M,1000); %擴(kuò)頻信號(hào)乘以解擴(kuò)序列yrej=jj.*yrel(1:350000);plot(ts(1:350000),yrej);xlabel('t');axis([0,4,-0.5,0.5]);title('解擴(kuò)后信號(hào)波形');subplot(2,1,2)yj=fft(yrej,N);magj=abs(yj);plot(freb,magj(1:N/2)*2/N);axis([0,500,0,0.2]);title('解擴(kuò)后信號(hào)頻譜');xlabel('Hz');mm頻譜。-19-12、比較擴(kuò)頻系統(tǒng)解擴(kuò)前后信號(hào)帶寬figure(12)title('解擴(kuò)前后信號(hào)頻偏對(duì)比subplot(2,1,1)plot(freb,magrel(1:N/2)*2/N);axis([0,200,0,0.4]);title('解擴(kuò)前信號(hào)頻偏');subplot(2,1,2)plot(freb,magj(1:N/2)*2/N);axis([0,200,0,0.4]);title('解擴(kuò)后信號(hào)頻偏');可以清楚看出，解擴(kuò)前信號(hào)主瓣約為100Hz，解擴(kuò)后恢復(fù)為100/7Hz，與發(fā)送信息吻合。-20-13、比較解擴(kuò)前后信號(hào)功率譜密度f(wàn)igure(13)subplot(2,1,1)yjb=fft(yrel,N);prelb=yjb.*conj(yjb)/N;plot(freb,prelb(1:N/2)*2/N);axis([0,200,0,0.01]);title('解擴(kuò)前信號(hào)功率譜');xlabel('Hz');subplot(2,1,2)yj=fft(yrej,N);prel=yj.*conj(yj)/N;plot(freb,prel(1:N/2)*2/N);axis([0,200,0,0.01]);title('解擴(kuò)后信號(hào)功率譜');xlabel('Hz');如圖，解擴(kuò)后信號(hào)的頻譜被壓縮，功率幅度增加，符合理論分析結(jié)果。-21-14、對(duì)解擴(kuò)信號(hào)進(jìn)行采樣、判決figure(14)subplot(2,1,1)fori=1:1:350ij=i*1000-500;ss(i)=yrej(ij);endstem(ss);title('解擴(kuò)信號(hào)采樣');subplot(2,1,2)fori=1:1:350 %ifss(i)>0.2ss(i)=1;elseifss(i)<-0.2ss(i)=-1;elsess(i)=0;endendfori=1:1:50ij=7*i-6;ifss(ij)==0ss(ij)=ss(ij+4);endendfori=1:1:348ifss(i)==0ss(i)=ss(i+2);endendfori=1:1:50S(i)=ss(i*7-3);ifS(i)==0S(i)=S(i)+1;endS(i)=(1-S(i))/2;endstem(S);title('判決后的最終信號(hào)');-22-解擴(kuò)信號(hào)采樣0402。-02108r06,..04>-02r

100 150 200 250 300 350判決后的最終信號(hào)l節(jié)

10 20

0 30--

40 50」6」810 0擴(kuò)頻前待發(fā)送二進(jìn)制」6」810 00卜40」2 00^～^|^|||~0010 0卜40」2 00

^||0|i30COO

' ,10 20 30 40 50至此，擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真完成，比較最終判決信號(hào)與原發(fā)送信號(hào)完全吻合。-23-信道中加入窄帶強(qiáng)干擾100/7Hz二進(jìn)制比特信息100Hz7位雙極性100/7Hz二進(jìn)制比特信息100Hz7位雙極性m序列100Hz擴(kuò)頻序列2000Hzcos4000πtBPSK調(diào)制信號(hào)高斯白噪聲2040~2050Hz窄帶強(qiáng)干擾恢復(fù)載波cos4000πt凱薩爾濾波器低通濾波100Hz7位雙極性m序列采樣、判決-24-15、在信道中加入2040~2050Hz窄帶強(qiáng)干擾并乘以恢復(fù)載波產(chǎn)生方法為：生成單位沖激信號(hào)，其頻譜為白色。之后，用2040~2050Hz的帶通濾波器對(duì)其進(jìn)行濾波。之后，與恢復(fù)載波相乘。figure(15)subplot(2,1,1)fd=200000;Wp1=2*2040/fd; %2040~2050Hz帶通濾波器Wp2=2*2050/fd;Wc1=2*2030/fd;Wc2=2*2060/fd;Ap=1;As=100;W1=(Wp1+Wc1)/2;W2=(Wp2+Wc2)/2;wdth=min((Wp1-Wc1),(Wc2-Wp2));Nd=ceil(11*pi/wdth)+1;bd=fir1(Nd,[W1W2]);zd(1)=1; %產(chǎn)生單位沖激信號(hào)fori=2:1:350000zd(i)=0;endds=abs(freqz(bd,1,400000,fd))';ybz=fft(zd,N)*100000;magz=abs(ybz);dz=ds.*magz; %沖激信號(hào)頻譜乘以帶通濾波器dsz=maga+dz;%magrelz=magrel;plot(freb,dz(1:N/2)*2/N,freb,maga(1:N/2)*2/N);xlabel('Hz');axis([1700,2300,0,0.6]);title('經(jīng)信道后，加上一窄帶強(qiáng)干擾的頻譜subplot(2,1,2)rez=real(ifft(dz,N));ts=(1:N)/N*4;yzz=rez.*cos(2*pi*2000*ts); %信號(hào)乘以恢復(fù)載波yz=fft(yzz,N);magyz=abs(yz);renz=real(ifft(maga,N));ynzz=renz.*cos(2*pi*2000*ts);-25-ynz=fft(ynzz,N);magynz=abs(ynz);plot(freb,magyz(1:N/2)*2/N,freb,magynz(1:N/2)*2/N);axis([0,5000,0,0.2]);title('加窄帶干擾的信號(hào)乘以恢復(fù)載波后頻譜');如圖，綠色部分為原擴(kuò)頻信號(hào)，藍(lán)色部分為新加上窄帶干擾頻譜。從圖上可以看出，窄帶干擾非常強(qiáng)。16、對(duì)加窄帶干擾的信號(hào)進(jìn)行低通濾波并解擴(kuò)figure(16)subplot(3,1,1)magyzl=bs.*magyz; %用凱賽爾窗低通濾波器濾波magynzl=bs.*magynz;plot(freb,magyzl(1:N/2)*2/N,freb,magynzl(1:N/2)*2/N);axis([0,200,0,0.2]);xlabel('Hz');title('信號(hào)與窄帶干擾經(jīng)過(guò)凱薩爾窗低通濾波后頻譜');-26-subplot(3,1,2)yrnzl=real(ifft(bs.*yre,400000)); %ifftyrzl=real(ifft(magynzl,400000));tm=(1:N)/N*4;yrnzlj=jj.*yrnzl(1:350000);yrzlj=jj.*yrzl(1:350000);plot(ts(1:350000),yrnzlj+yrzlj);xlabel('t');axis([0,4,-1.5,1.5]);title('加窄帶干擾后解擴(kuò)信號(hào)波形');subplot(3,1,3) %yzj=fft(yrzlj,N);magzj=abs(yzj);ynzj=fft(yrnzlj,N);magnzj=abs(ynzj);plot(freb,magzj(1:N/2)*2/N,freb,magnzj(1:N/2)*2/N);axis([0,500,0,0.2]);title('信號(hào)與窄帶干擾解擴(kuò)后頻譜');xlabel('Hz');-27-17、比較解擴(kuò)后信號(hào)與窄帶強(qiáng)干擾的功率譜figure(17)prelnz=ynzj.*conj(ynzj)/N;prelz=yzj.*conj(yzj)/N;plot(freb,prelnz(1:N/2)*2/N,freb,prelz(1:N/2)*2/N);axis([0,100,0,0.007]);xlabel('Hz');title('信號(hào)與窄帶干擾經(jīng)解擴(kuò)后的功率譜');比較功率譜。藍(lán)色部分為信號(hào)功率譜，綠色部分為窄帶強(qiáng)干擾功率譜，可以發(fā)現(xiàn)窄帶強(qiáng)干擾已經(jīng)完全淹沒(méi)在信號(hào)功率里。由理論計(jì)算可知，信噪比與N=1無(wú)擴(kuò)頻相比能夠提高N2倍，抗干擾能力明顯增強(qiáng)。-28-六、誤碼率simulink仿真MATLABSIMULINKBERTOOLSIMULINKSIMULINKSIMULINK。1、直接擴(kuò)頻系統(tǒng)信道模型-29-2、加窄帶干擾的直擴(kuò)系統(tǒng)建模仿真過(guò)程中，仍然采用了100Hz的擴(kuò)頻序列，100/7Hz的數(shù)據(jù)碼流，2kHzBPSK20Hz的窄帶強(qiáng)干擾。誤碼率仿真采用了SIMULIMKErrorRateCalculationawgn信道的高斯白噪聲，完100s。-30-3、用示波器觀察發(fā)送碼字及解擴(kuò)后碼字上圖為仿真過(guò)程中截取的部分發(fā)送與接收碼字，上半部分為發(fā)送碼字序列，下半25.86s現(xiàn)兩個(gè)誤碼。-31-4、直接擴(kuò)頻系統(tǒng)與無(wú)擴(kuò)頻系統(tǒng)的誤碼率比較SIMULINKBERTOOL工具，可以輕松地仿真出信號(hào)的誤碼率。mawgn高斯信道信噪比的關(guān)系圖。N=7mBPSK誤碼率比較，橫坐標(biāo)為信道信噪比。聲的情況下，擴(kuò)頻系統(tǒng)與無(wú)擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾能力相同。-32-5、不同擴(kuò)頻序列長(zhǎng)度下的誤碼率比較如圖，擴(kuò)頻系統(tǒng)的誤碼率與擴(kuò)頻序列的長(zhǎng)度有關(guān)，可以看出，在信噪比很小的情況下，不同擴(kuò)頻序列長(zhǎng)度的誤碼率基本相同。當(dāng)信噪比逐漸增大時(shí)，系統(tǒng)的誤碼情況有所好轉(zhuǎn)。擴(kuò)頻碼越長(zhǎng)，誤碼率越低，抗干擾能力越強(qiáng)。-33-6、擴(kuò)頻序列長(zhǎng)度N=7時(shí)，不同強(qiáng)度窄帶干擾下的誤碼率比較10matlab仿真結(jié)果。2505002500.01，可以接受。500-34-七、利用Walsh碼實(shí)現(xiàn)碼分多址技術(shù)CDM信號(hào)經(jīng)過(guò)m序列與又大大改善了其相關(guān)特性。12.5Hz二進(jìn)制比特信息1

12.5Hz二進(jìn)制比特信息2100Hz8位改善walsh碼m1

100Hz8位改善walsh碼m2100Hz擴(kuò)頻序列2000Hzcos4000πtBPSK調(diào)制信號(hào)高斯白噪聲2040~2050Hz窄帶強(qiáng)干擾恢復(fù)載波cos4000πt凱薩爾濾波器低通濾波100Hz8位改善walsh碼11

100Hz8位改善walsh碼m2采樣、判決信息2-35-1、產(chǎn)生改善的walsh碼7mm序列后加“1m7位，補(bǔ)位后01兩路沃爾什函數(shù)采用了八階沃爾什函數(shù)的的第一個(gè)和第五個(gè)，分別為1,1,1,1,1,1,1,11,1,1,1,0,0,0,0，為正交碼。clearall;clc;X1=0;X2=0;X3=1;m=7;fori=1:mY3=X3; Y2=X2; X3=Y2; X2=Y1;X1=xor(Y3,Y1);L(i)=Y1;endL(8)=0; %7mm=m+1;fori=1:mM(i)=1-2*L(i);endk=1:1:m;figure(1)subplot(3,1,1)stem(k-1,M);axis([0,9,-1,1]);xlabel('k');title('7M序列,1')subplot(3,1,2)fori=1:m %m1(i)=M(i);endstem(k-1,m1);axis([0,8,-1,1]);xlabel('k');title('改善的沃爾什碼m1');subplot(3,1,3)fori=1:4 %m2(i)=M(i);endfori=5:8-36-m2(i)=-M(i);endstem(k-1,m2);axis([0,8,-1,1]);xlabel('k');title('改善的沃爾什碼m2');m1m2路信息進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制。2、產(chǎn)生兩路不同的信息序列figure(2)N=50;a=0;x_rand=rand(1,N);fori=1:Nifx_rand(i)>=0.5x1(i)=1;a=a+1;-37-end

elsex1(i)=0;endt=0:N-1;subplot(2,1,1)stem(t*0.08,x1);xlabel('t/s');title('擴(kuò)頻前待發(fā)送二進(jìn)制信息序列1');x_rand=rand(1,N);fori=1:Nifx_rand(i)>=0.5x2(i)=1;a=a+1;elsex2(i)=0;endendsubplot(2,1,2)stem(t*0.08,x2);title('擴(kuò)頻前待發(fā)送二進(jìn)制信息序列2');xlabel('t/s');-38-3、用兩個(gè)沃爾什碼分別調(diào)制兩路信號(hào)figure(3)y1=rectpulse(x1,8);y2=rectpulse(x2,8);fori=1:1:50M1(8*i-7)=m1(1);M2(8*i-7)=m2(1); M1(8*i-6)=m1(2);M2(8*i-6)=m2(2);M1(8*i-5)=m1(3);M2(8*i-5)=m2(3); M1(8*i-4)=m1(4);M2(8*i-4)=m2(4);M1(8*i-3)=m1(5);M2(8*i-3)=m2(5); M1(8*i-2)=m1(6);M2(8*i-2)=m2(6);M1(8*i-1)=m1(7);M2(8*i-1)=m2(7); M1(8*i)=m1(8);M2(8*i)=m2(8);endsubplot(2,1,1)tt=0:8*N-1;fori=1:400;x11(i)=1-2*y1(i);x12(i)=1-2*y2(i);s1(i)=M1(i)*x11(i);s2(i)=M2(i)*x12(i);endsubplot(2,1,1)stem(tt/100,s1);title('擴(kuò)頻后的待發(fā)送序列碼1');xlabel('t/s');subplot(2,1,2)stem(tt/100,s2);title('擴(kuò)頻后的待發(fā)送序列碼2');xlabel('t/s');-39-4、兩路信號(hào)相加，并進(jìn)行BPSK調(diào)制figure(4)subplot(2,1,1)s=s1+s2;stem(tt/100,s);title('兩路信息相加,即進(jìn)行walsh碼復(fù)用');xlabel('t/s');subplot(2,1,2)fs=2000;ts=0:0.00001:4-0.00001;s_b=rectpulse(s,1000);s_bpsk=s_b.*cos(2*pi*fs*ts);plot(ts,s_bpsk);xlabel('t/s');axis([0.065,0.095,-2.2,2.2])title('walsh碼分復(fù)用做BPSK變換');對(duì)比walsh碼進(jìn)行復(fù)用后的信號(hào)與無(wú)碼分多址系統(tǒng)的信號(hào)，可以看出，無(wú)碼分多址系統(tǒng)的信息碼只有兩個(gè)取值-1和1，但是復(fù)用后存在三個(gè)值-1,0,1，所以BPSK調(diào)制信號(hào)存在為零的時(shí)刻。-40-5、觀察調(diào)制信號(hào)頻譜，并經(jīng)awgn信道加高斯白噪和窄帶強(qiáng)干擾figure(5)subplot(3,1,1)N=400000;yb=fft(s_bpsk,N);mag=abs(yb);fb=(1:N/2)*100000/N;plot(fb,mag(1:N/2)*2/N);axis([1000,3000,0,0.25]);title('碼分復(fù)用擴(kuò)頻后調(diào)制信號(hào)頻譜');xlabel('f/Hz');subplot(3,1,2)s_bpska=awgn(s_bpsk,3,'measured');%經(jīng)過(guò)awgn信號(hào)，信噪比3dBplot(ts,s_bpsk,ts,s_bpska);title('碼分復(fù)用擴(kuò)頻后經(jīng)加噪過(guò)信道后的信號(hào)與原信號(hào)時(shí)域波形對(duì)比');xlabel('t/s');axis([0.0775,0.0825,-2.4,2.4]);subplot(3,1,3)yba=fft(s_bpska,N);maga=abs(yba);fb=(1:N/2)*100000/N;fd=200000;Wp1=2*2040/fd;%%%%%%%%%%帶通濾波器Wp2=2*2050/fd;Wc1=2*2030/fd;Wc2=2*2060/fd;Ap=1;As=100;W1=(Wp1+Wc1)/2;W2=(Wp2+Wc2)/2;wdth=min((Wp1-Wc1),(Wc2-Wp2));Nd=ceil(11*pi/wdth)+1;bd=fir1(Nd,[W1W2]);zd(1)=1;%單位沖激fori=2:1:350000zd(i)=0;endds=abs(freqz(bd,1,400000,fd))';ybz=fft(zd,N)*40000;magz=abs(ybz);dz=ds.*magz;dsz=maga+dz;%將窄帶干擾疊加到信號(hào)上-41-plot(fb,dsz(1:N/2)*2/N);axis([1000,3000,0,0.4]);xlabel('f/Hz');title('碼分復(fù)用擴(kuò)頻后經(jīng)信道調(diào)制加窄帶強(qiáng)干擾信號(hào)頻譜');-42-6、接收機(jī)信號(hào)乘以恢復(fù)載波，觀察時(shí)域和頻域figure(6)subplot(2,1,1)rez=real(ifft(dz,N));re=(s_bpska+rez).*cos(2*pi*fs*ts);plot(ts,re);axis([0.065,0.095,-2.8,2.8]);xlabel('t');title('擴(kuò)頻后接收信號(hào)乘以恢復(fù)載波');xlabel('t/s');subplot(2,1,2)yre=fft(re,N);magre=abs(yre);plot(fb,magre(1:N/2)*2/N);title('碼分復(fù)用擴(kuò)頻后乘以恢復(fù)載波后信號(hào)頻譜');axis([0,5000,0,0.16]);xlabel('f/Hz');-43-7、信號(hào)經(jīng)凱薩爾窗低通濾波器figure(7)subplot(2,1,1)magrel=bs.*magre;plot(fb,magrel(1:N/2)*2/N);title('碼分復(fù)用信號(hào)經(jīng)過(guò)凱薩爾窗函數(shù)低通濾波');axis([0,200,0,0.25]);xlabel('f/Hz');subplot(2,1,2)tm=(1:N)/N*4;yrel=real(ifft(bs.*yre,400000));plot(tm,yrel);xlabel('t/s');title('經(jīng)過(guò)凱薩爾窗函數(shù)濾波后時(shí)域波形');可以看出，信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波后的時(shí)域波形前后部分畸變較大，說(shuō)明用改善的walsh碼進(jìn)行碼分復(fù)用時(shí)，不同用戶間仍然后一定的碼間干擾。-44-8、對(duì)濾波后信號(hào)分別用m1和m2進(jìn)行解擴(kuò)figure(8)subplot(2,1,1)j1=rectpulse(M1,1000);j2=rectpulse(M2,1000);yrej1=j1.*yrel;plot(ts,yrej1);title('時(shí)域波形與解擴(kuò)碼m1相乘波形');xlabel('t/s');subplot(2,1,2)yrej2=j2.*yrel;plot(ts,yrej2);xlabel('t/s');title('時(shí)域波形與解擴(kuò)碼m2相乘波形');0-45-9、對(duì)兩路信號(hào)分別采樣，判決figure(9)forS1(i)=0;S2(i)=0;endfori=1:1:800ij=i*500-250;ss1(i)=yrej1(ij);ss2(i)=yrej2(ij);endfori=1:1:800ifss1(i)>0.3ss1(i)=1;elseifss1(i)<-0.3ss1(i)=-1;elsess1(i)=0;endendfori=1:1:800ifss2(i)>0.3ss2(i)=1;elseifss2(i)<-0.3ss2(i)=-1;elsess2(i)=0;endendn1=1;n2=1;forii=1:1:100i=ii*8-7;k1=ss1(i)+ss1(i+1)+ss1(i+2)+ss1(i+3)+ss1(i+4)+ss1(i+5)+ss1(i+6)+ss1(i+7);k2=ss2(i)+ss2(i+1)+ss2(i+2)+ss2(i+3)+ss2(i+4)+ss2(i+5)+ss2(i+6)+ss2(i+7);ifk1>=5S1(n1)=0;n1=n1+1;elseifk1<=-5S1(n1)=1;n1=n1+1;endifk2>=5S2(n2)=0;n2=n2+1;elseifk2<=-5S2(n2)=1;n2=n2+1;endendsubplot(2,1,1)-46-stem(S1);title('序列1判決后的最終信號(hào)');subplot(2,1,2)stem(S2);title('序列2判決后的最終信號(hào)');碼。所以，為了防止多用戶帶來(lái)的碼間干擾，CDMA除了進(jìn)行碼分復(fù)用以外還應(yīng)采用其他措施抗干擾。至此，walsh正交碼的碼分復(fù)用仿真完成。-47-