课程设计+袁超+2011019170004.doc

课程设计
学号：2011019170004 袁超

要求：每位学生以自己学号最后2位数（转化成6位2进制数）为周期扩频码对原始BPSK信号进行扩频、解扩。分析并观察不同Eb/N0和SNR条件下的误码率曲线。

实验原理：扩频通信是扩展频谱通信的简称。我们知道，频谱是电信号的频域描述。承载各种信息（如语音、图象、数据等）的信号一般都是以时域来表示的，即信息信号可表示为一个时间的函数。信号的时域表示式可以用傅立叶变换得到其频域表示式。频域和时域的关系由式(1-1)确定：

(1-1)
函数的傅立叶变换存在的充分条件是满足狄里赫莱(Dirichlet)条件，或在区间(-∞，+∞)内绝对可积，即必须为有限值。
扩展频谱通信系统是指待传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数（与待传输的信息信号无关）扩展后成为宽频带信号，然后送入信道中传输；在接收端再利用相应的技术或手段将其扩展了的频谱压缩，恢复为原来待传输信息信号的带宽，从而到达传输信息目的的通信系统。也就是说在传输同样信息信号时所需要的射频带宽，远远超过被传输信息信号所必需的最小的带宽。扩展频谱后射频信号的带宽至少是信息信号带宽的几百倍、几千倍甚至几万倍。信息已不再是决定射频信号带宽的一个重要因素，射频信号的带宽主要由扩频函数来决定。
由信源产生的信息流通过编码器变换为二进制数字信号。二进制数字信号中所包含的两个符号的先验概率相同，均为，且两个符号相互独立，其波形图如图1-2(a)所示，二进制数字信号与一个高速率的二进制伪噪声码的波形（如图1-2(b)所示，伪噪声码作为系统的扩频码序列）相乘，得到如图1-2(c)所示的复合信号，这就扩展了传输信号的带宽。一般伪噪声码的速率是Mb/s的量级，有的甚至达到几百Mb/s。而待传输的信息流经编码器编码后的二进制数字信号的码速率较低，如数字话音信号一般为16 kb/s ~32kb/s，这就扩展了传输信号的带宽。

s(t)
数据源
编码器
m序列
发生器
发射机
射频
振荡器
{an}
d(t)
c(t)
cos(2pf0t+j0)
中频
滤波器
VCO
m序列
发生器
射频
滤波器
R(t)
r(t)
v(t)
至数据
检测器

2cos[2p(f0+fIF+)t+]
(b)
(a)

图1-1 扩展频谱通信系统模型
(a) 发射系统；(b) 接收系统

频谱扩展后的复合信号对载波（为载波频率）进行调制（直接序列扩频一般采用PSK调制），然后通过发射机和天线送入信道中传输。发射机输出的扩频信号用表示，其示意图如图1-2(d)所示。扩频信号的带宽取决于伪噪声码的码速率。在PSK调制的情况下，射频信号的带宽等于伪噪声码速率的2倍，即，而几乎与数字信号的码速率无关。以上对待传输信号的处理过程就是对信号的频谱进行扩展的过程。经过上述过程的处理，达到了对扩展频谱的目的。

Tb
(a) d(t)
+1
-1
Tb
(e) d’(t)
+1
-1
s(t)=Ad(t)c(t)cos[2pf0t+j(t)]
(d) s(t)

(b) c(t)
+1
-1
Tc
(c) d(t)c(t)
+1
-1
A
-A

图1-2 理想扩展频谱系统波形示意图

在接收端用一个和发射端同步的参考伪噪声码所调制的本地参考振荡信号（为中频频率），与接收到的进行相关处理。相关处理是将两个信号相乘，然后求其数学期望（均值），或求两个信号瞬时值相乘的积分。
当两个信号完全相同时（或相关性很好），得到最大的相关峰值，经数据检测器恢复出发射端的信号。若信道中存在着干扰，这些干扰包括窄带干扰、人为瞄准式干扰、单频干扰、多径干扰和码分多址干扰等等，它们和有用信号同时进入接收机，如图1-3(a)所示。图1-3中，为伪噪声码速率，为载波频率，为中频频率。

(a)
(b)
(c)

窄带干扰
有用信号
多径干扰
白噪声
f
f0
BRF=2Rc

窄带干扰
有用信号
多径干扰
白噪声
Bb=2Rb
f
fIF
2Rc
4Rc

窄带干扰
有用信号
多径干扰
白噪声
f
fIF
Bb=2Rb

实验结论：

理论图：

实验的和理论的大体满足了，在4.5时候有个跳变。

实验代码：实验代码：
%生成比特流对其扩频，在对其调制解调获得误码率
function err=KBPSK(snr)
n=201;
A=[];
for i=1:n
if rand()>0.5
A=[A 1];
else
A=[A 0];
end
end
A=A*2-1;
fs=600;
%扩频
one1=ones(1,fs);
one2=ones(1,fs/6);
KA=[0 0 0 1 0 0];
KA=KA*2-1;
KX=[];
for i=1:6
KX=[KX one2*KA(i)];
end
X=[];
for i=1:n
X=[X A(i)*one1];
end
A=(A+1)/2;
KS=[];
for i=1:n
KS=[KS X(fs*(i-1)+1:i*fs).*KX];
end

%信号通过瑞利和高斯信道
TEST=ones(1,124);
chan = rayleighchan(1/600,0);
TEST = filter(chan,TEST);
H=TEST(1);
H=abs(H);
%CX=H*(X+wgn(1,fs*n,-snr));
KCX=H*KS+wgn(1,fs*n,-snr);

%解调、解扩
%R=CX;
KR=H*KCX;
h1=fir1(40,0.078);
KR=filter(h1,1,KR);
%h=fir1(40,0.013);
%R=filter(h,1,R);

KR2=[];
for i=1:n
if i==n
KR2=[KR2 KR(fs*(i-1)+1:i*fs).*KX];
else
num=50;
KR2=[KR2 KR(fs*(i-1)+num+1:i*fs+num).*KX];
end
end
h2=fir1(40,0.013);
KR2=filter(h2,1,KR2);
KA=[];
for i=1:n
if real(KR2(i*fs-fs/2+50))>0
KA=[KA 1];
else
KA=[KA 0];
end
end
cnt=0;
for i=1:n-1
if KA(i)==A(i)
cnt=cnt+1;
end
end
err=(n-1-cnt)/(n-1);

%画图
Y=[];
for i=-10:8
err=0;
for j=1:50;
err=err+KBPSK(i);
end
err=err/50;
Y=[Y err];
end
plot([-10:8],log10(Y))
4