直接扩频系统仿真.docx
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直接扩频系统仿真
通信综合
课程设计
课程设计名称：
通信综合课程设计
专业班级：
电信1203班
学生姓名：
吴志功
学号：
201116910312
指导教师：
邢超
课程设计时间：
2016年1月
电子信息工程专业课程设计任务书
学生姓名
吴志功
专业班级
电信1203
学号
201116910312
题目
直接扩频系统的仿真
课题性质
仿真
课题来源
自拟课题
指导教师
邢超
同组姓名
主要内容
专业理论基础能力：
掌握电子信息及通信领域的基本理论和基本知识，具有系统的工程实践学习经历，了解本专业的前沿发展现状和趋势，对新知识、新技术有较敏锐的洞察能力。
本次设计主要是直接扩频系统的仿真，产生M序列，扩频，解扩，加入噪声，观察在不同噪声下抗噪声性能。
任务要求
1.M序列的产生
2.M序列的扩频
3.M序列的解扩
4.观察扩频前、后信号的时域、频域特性
参考文献
1、《MATLAB通信仿真开发手册》国防工业出版社孙屹
2、《现代通信系统分析与仿真－MATLAB通信工具箱》西安电子科技大学出版社李建新
3、《现代通信原理》清华大学出版社曹志刚
4、《通信系统建模与仿真》电子工业出版社刘学勇
审查意见
指导教师签字：
教研室主任签字：
2015年12月30日
说明：
本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页
1需求分析
扩频通信的理论基础是Shannon于1948年发表的《AMathematicalTheoryofCommunication》一文，即著名的信息论。
香农信息论有关信道的理论容量公式为
也称香农定理，式中，C为信道容量，单位为bps；W为信道带宽；S/N为信噪比（DB）。
该式给出了在给定信噪比和没有误码的情况下信道的理论容量C和该信道宽度W的关系。
扩频通信正是利用这一理论，将信道带宽扩展许多倍以换取信噪比上的好处，增强了系统的抗干扰能力。
2设计概要
●扩频通信的分类：
（1）.直接序列扩频（DS）
（2）.跳频扩频（FH）
（3）.跳时扩频（TH）
（4）.混合方式
●扩频通信重要参数
处理增益：
干扰容限：
3运行环境
硬件：
计算机
软件：
MATLAB
4开发工具和编程语言
开发工具：
计算机，MATLAB
编程语言：
matlab
5详细设计
一、M序列产生：
function[mout]=mseq（n,taps,inidata,num）
%****************************************************************
%n:
m序列的阶数n
%taps:
反馈寄存器的连接位置
%inidata:
寄存器的初始值序列
%num:
输出的m序列的个数
%mout:
输出的m序列，如果num>1,则每一行为一个m序列
%****************************************************************
ifnargin<4
num=1;
end
mout=zeros（num,2^n-1）;
fpos=zeros（n,1）;
fpos（taps）=1;
forii=1:
2^n-1
mout（1,ii）=inidata（n）;%寄存器的输出值
temp=mod（inidata*fpos,2）;%计算反馈数据
inidata（2:
n）=inidata（1:
n-1）;%寄存器移位一次
inidata
（1）=temp;%更新第1个寄存器的值
end
ifnum>1%如果要输出多个m序列，生成其他m序列
forii=2:
num
mout（ii,:
）=shift（mout（ii-1,:
）,1）;
end
end
二.扩频函数
%扩频函数
function[out]=spread（data,code）
%****************************************************************
%data:
输入数据序列
%code:
扩频码序列
%out:
扩频后的输出数据序列
%****************************************************************
switchnargin
case{0,1}%如果输入参数个数不对，提示错误
error（'缺少输入参数'）;
end
[hn,vn]=size（data）;
[hc,vc]=size（code）;
ifhn>hc%如果扩频码数小于输入的待扩频的数据序列，提示错误
error（'缺少扩频码序列'）;
end
out=zeros（hn,vn*vc）;
forii=1:
hn
out（ii,:
）=reshape（code（ii,:
）.'*data（ii,:
）,1,vn*vc）;
end
三．信号解扩
%信号解扩
functionout=despread（data,code）
%****************************************************************
%data:
输入数据序列
%code:
解扩使用的扩频码序列
%out:
解扩后的输出数据序列
%****************************************************************
switchnargin%如果输入参数个数不对，提示错误
case{0,1}
error（'缺少输入参数'）;
end
[hn,vn]=size（data）;
[hc,vc]=size（code）;
out=zeros（hc,vn/vc）;
forii=1:
hc
xx=reshape（data（ii,:
）,vc,vn/vc）;
out（ii,:
）=code（ii,:
）*xx/vc;
end
四．M序列DS—ＣＤＭＡ在ＡＷＧＮ信道下的性能分析
%m-序列DS-CDMA在AWGN信道下的性能仿真
clearall
user=[147];
seq=1;
forindex=1:
length（user）
ber（index,:
）=dscdma（user（index）,seq）;
end
EbNo=0:
2:
10;
semilogy（EbNo,ber（1,:
）,'-kx',EbNo,ber（2,:
）,'-ko',EbNo,ber（3,:
）,'-k*'）;
legend（'user=1','user=4','user=7'）
title（'m序列DS-CDMA在AWGN信道下的性能'）
xlabel（'信噪比EbNo（dB）'）
ylabel（'误比特率（BER）'）
五．QAM调制程序
function[ber]=dscdma（user,seq）
sr=25600.0
nSymbol=1000;
M=4;
br=sr*log2（M）;
graycode=[0132];
EbNo=0:
2:
10;
delay=10;
Fs=8;
rolloff=0.5;
rrcfilter=rcosine（1,Fs,'fir/sqrt',rolloff,delay）;
stage=3;
ptap1=[13];
ptap2=[23];
regi1=[111];
regi2=[111];
switchseq
case1
code=mseq（stage,ptap1,regi1,user）;
case2
m1=mseq（stage,ptap1,regi1）;
m2=mseq（stage,ptap2,regi2）;
case3
m1=mseq（stage,ptap1,regi1）;
m2=mseq（stage,ptap2,regi2）;
end
code=code*2-1;
clen=length（code）;
ts=1/Fs/sr/clen;
t=（0:
nSymbol*Fs*clen-1+2*delay*Fs）*ts;
forindx=1:
length（EbNo）
indx
data=randsrc（user,nSymbol,[0:
3]）;
data1=graycode（data+1）;
data1=qammod（data1,M）;
[out]=spread（data1,code）;
out1=rcosflt（out.',sr,Fs*sr,'filter',rrcfilter）;
spow=sum（abs（（out1））.^2）/nSymbol;
ifuser>1
out1=sum（out1.'）;
else
out1=out1.';
end
sigma=sqrt（0.5*spow*sr/br*10^（-EbNo（indx）/10））;
y=[];
forii=1:
user
y（ii,:
）=out1+sigma（ii）.*（randn（1,length（out1））+j*randn（1,length（out1）））;
end
y=rcosflt（y.',sr,Fs*sr,'Fs/filter',rrcfilter）;
y=downsample（y,Fs）;
forii=1:
user
y1（:
ii）=y（2*delay+1:
end-2*delay,ii）;
end
yd=despread（y1.',code）;
demodata=qamdemod（yd,M）;
demodata=graycode（demodata+1）;
[err,ber（indx）]=biterr（data,demodata,log2（M））;
end
6调试分析
●关键是弄懂扩频系统h的理论框架，依照各个步骤的数学表达
式，按照课程题目的要求，合理设计各项参数。
●熟练使用MATLAB软件的基本操作等
7测试结果
图3：
m序列DS-CDMA在AWGN信道下的性能
8.参考文献
[1]《MATLAB通信仿真开发手册》国防工业出版社孙屹
[２]《现代通信系统分析与仿真－MATLAB通信工具箱》 西安电子科技大学出版社李建新
[３]《现代通信原理》清华大学出版社曹志刚
[４]《通信原理》国防工业出版社 樊昌信、曹丽娜
[5]《信号与线性系统分析》高等教育出版社吴大正
[6]《通信系统建模与仿真》电子工业出版社刘学勇
[7]《通信原理》清华大学出版社李晓峰、周宁、周亮
9.心得体会
几天学习实践下来，遇到了诸多意想不到的难题，特别是软件MATLAB功能如此强大！
简直就是学无止境，经过上网查阅资料，咨询同学老师等，最终问题都一一得到了解决。
遇到难题时冷静分析沉着应对，然后在讨论中不断摸索前行，回顾本次试验，我们收获了很多很多，个人能力也逐步在实践中得以提高，最后真诚感谢邢超老师为我们提供这样一个学习和锻炼的机会，让我们在一次一次失败之后，一步一步走向成功！
由于通信原理是一门很特殊的学科，加之时间有限，另外因为所学知识的限制，本次实验只能算是入门的“皮毛”，而且还有不少方面存在缺陷。
这些问题将在以后进一步予以研究和解决。
最后，在文章中出现的不足之处，希望得到老师们的包含和指点。
信息科学与工程学院课程设计成绩评价表
课程名称：
通信综合课程设计
设计题目：
直接扩频系统仿真
专业：
电子信息工程班级：
电信1203姓名：
吴志功学号：
201116910312
序号
评审项目
分数
满分标准说明
1
内容
思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论严谨，设计有应用价值。
任务饱满，做了大量的工作。
（20分）
2
创新
内容新颖，题目能反映新技术，对前人工作有改进或突破，或有独特见解（10分）
3
完整性、实用性
整体构思合理，理论依据充分，设计完整，实用性强（10分）
4
数据准确、可靠
数据准确，公式推导正确（10分）
5
规范性
设计格式、绘图、图纸、实验数据、标准的运用等符合有关标准和规定（10分）
6
纪律性
能很好的遵守各项纪律，设计过程认真（20分）
7
答辩
准备工作充分，回答问题有理论依据，基本概念清楚。
主要问题回答简明准确。
在规定的时间内作完报告（20分）
总分
综
合
意
见
该生对设计内容有点生疏，实验方法科学，设计基本完整，基本完成设计任务。
综合评定成绩为：
及格
指导教师2016年1月12日
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