BPSK调制的MATLAB仿真

-1-北京邮电大学移动通信课程设计实验报告学院信息与通信工程学院姓名XXXXX班级2009211119学号092105XX-2-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...............................................................61、生成m序列及m序列性质............................................................................62、生成50位随机待发送二进制比特序列，并进行扩频编码.........................73、对扩频前后信号进行BPSK调制，观察其时域波形...................................94、计算并观察扩频前后BPSK调制信号的频谱.............................................105、仿真经awgn信道传输后，扩频前后信号时域及频域的变化..................116、对比经信道前后两种信号的频谱变化.........................................................127、接收机与本地恢复载波相乘，观察仿真时域波形.....................................148、与恢复载波相乘后，观察其频谱变化.........................................................159、仿真观察信号经凯萨尔窗低通滤波后的频谱.............................................1610、观察经过低通滤波器后无扩频与扩频系统的时域波形...........................1711、对扩频系统进行解扩，观察其时域频域...................................................1812、比较扩频系统解扩前后信号带宽...............................................................1913、比较解扩前后信号功率谱密度...................................................................2014、对解扩信号进行采样、判决.......................................................................2115、在信道中加入2040~2050Hz窄带强干扰并乘以恢复载波......................2416、对加窄带干扰的信号进行低通滤波并解扩...............................................2517、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.....................................................................281、直接扩频系统信道模型.................................................................................282、加窄带干扰的直扩系统建模.........................................................................293、用示波器观察发送码字及解扩后码字.........................................................304、直接扩频系统与无扩频系统的误码率比较.................................................315、不同扩频序列长度下的误码率比较.............................................................326、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.................................................341、产生改善的walsh码.....................................................................................352、产生两路不同的信息序列.............................................................................363、用两个沃尔什码分别调制两路信号.............................................................38-3-4、两路信号相加，并进行BPSK调制.............................................................395、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.............................................427、信号经凯萨尔窗低通滤波器.........................................................................438、对滤波后信号分别用m1和m2进行解扩..................................................449、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.........................................471、产生Gold码并仿真其自相关函数...............................................................482、产生正交Gold码并仿真其互相关函数.......................................................50九、实验心得体会..................................................................................51-4-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。由于干扰信息与伪随机序列不相关，扩频后能够使窄带干扰得到有效的抑制，提高输出信噪比。系统框图如下图所示：二、基本要求：1.通过matlab建模，对直扩系统进行仿真，数据调制方式可以自由选择，可以使用基带信号，但最好能使用频带信号，信道为高斯白噪信道。要仿真出扩频前的信号的频偏，扩频后的信号频谱，过信道之后的频谱以及解扩之后的频谱。2.研究并仿真产生m序列，写出生成m序列的算法。3.验证直扩系统对窄带干扰的抑制能力，在信道中加入一个窄带强干扰，仿真出加了干扰后的频谱图和解扩后的频谱图，给出误码率等仿真图。4.在以上基础上仿真实现码分多址技术，使用Walsh码进行复用，实现多个信号同时传输。(选做)可选项：1.在信道中加入多径，使用rake接收来抗多径效应。2.产生除m序列之外的其他随机序列，如Gold码，正交Gold码等等。3.对比无扩频的系统的误码率。三、设计概述本次课设完成基本要求，并选作了可选项码分多址，Gold码及误码率对比。通过matlab建模仿真了直扩系统BPSK调制的各点频偏及时域信号，并仿真了窄带强干扰对直扩系统的影响以及利用改善的WALSH码实现码分多址技术。另外，通过matlab的simulink工具盒bertool工具仿真对比了直扩系统和无扩频系统的误码率。-5-四、matlab设计流程图基本扩频系统仿真流程图100Hz扩频序列100/7Hz二进制比特信息100Hz7位双极性m序列2000Hz载波cos4000πtBPSK调制信号高斯白噪声恢复载波cos4000πt100Hz7位双极性m序列凯萨尔滤波器低通滤波采样、判决-6-五、matlab程序及仿真结果图1、生成m序列及m序列性质实验产生7位m序列，频率100Hz，模拟线性反馈移位寄存器序列，原理图如下：clearall;clc;X1=0;X2=0;X3=1;m=350;%重复50遍的7位单极性m序列fori=1:mY3=X3;Y2=X2;Y1=X1;X3=Y2;X2=Y1;X1=xor(Y3,Y1);L(i)=Y1;endfori=1:mM(i)=1-2*L(i);%将单极性m序列变为双极性m序列endk=1:1:m;figure(1)subplot(3,1,1)%做m序列图stem(k-1,M);axis([0,7,-1,1]);xlabel('k');ylabel('M序列');title('移位寄存器产生的双极性7位M序列');subplot(3,1,2)ym=fft(M,4096);magm=abs(ym);%求双极性m序列频谱fm=(1:2048)*200/2048;plot(fm,magm(1:2048)*2/4096);-7-title('双极性7位M序列的频谱')axis([90,140,0,0.1]);[a,b]=xcorr(M,'unbiased');subplot(3,1,3)%求双极性m序列自相关函数plot(b,a);axis([-20,20,-0.5,1.2]);title('双极性7位M序列的自相关函数');由上图可以看出，7位m序列为1，-1，-1，-1，1，-1，1。另外，自相关函数的图形比较尖锐，最大值为1，最小值为-1/7，符合理论结果。2、生成50位随机待发送二进制比特序列，并进行扩频编码生成的信息码频率为100/7Hz，利用m序列编码后，频率变为100Hz。N=50;a=0;x_rand=rand(1,N);%产生50个0与1之间随机数fori=1:Nifx_rand(i)=0.5%大于等于0.5的取1，小于0.5的取0x(i)=1;a=a+1;elsex(i)=0