扩频通信实验及完整代码.docx
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扩频通信实验及完整代码
《扩频通信》实验报告
题目：
扩频通信系统仿真
指导教师：
学号：
姓名：
专业：
一、跳频通信系统原理介绍
跳频扩频系统是用伪随机码序列构成跳频指令来控制频率合成器，在多个频率中进行有选择的频移键控。
及直扩系统相比，调频系统中的伪随机序列并不是直接传输，而是用来选择信道。
调频系统的组成框图如下图所示：
图中，扩频调制器是一个上变频器，扩频解调器是一个下变频器。
频率合成器A和频率合成器B分别为上变频器和下变频器提供本振信号，他们的输出信号在调频码的控制下按照统一规律跳变。
二、实验目的
学习扩频通信系统技术理论基础及调频序列扩频系统基本原理，并设计出跳频扩频通信系统模型。
此通信系统具体包括信源模块、信息调制模块、扩频码产生模块、扩频模块、信道模块、解扩模块、信息解调模块。
三、程序设计流程图
四、仿真环境
本次扩频通信系统的仿真是用MATLABR2012a模拟实现的，用MATLAB编程来实现对扩频通信系统的仿真。
五、模块源代码及仿真波形
本系统主要包括信源发出的基带信号、发送端产生的扩频码（PN码）、频率合成器产生待调制的载频信号、FSK调制、接收端产生的扩频码、频率合成器产生和发送端相同的载频信号、FSK解调，其中频率合成器产生的载频信号频率受到扩频码的控制，本系统中由频率合成器产生1000Hz、1050Hz、1150Hz三种频率的载频。
（1）调频系统调制模块
A）%%产生信源输出的信息序列（双极性不归零码）
Tm=0.25;fm=1/Tm;%码率
[u,time]=gensig（'square',2*Tm,EndTime,Ts）;
y=2*（u-0.5）;
figure
（1）
plot（time,y）;
title（'信源输出的信息序列'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-22]）;
B）%%FSK调制及频谱
T0=0.1;f0=1/T0;
T1=0.2;f1=1/T1;
[u0,time]=gensig（'sin',T0,EndTime,Ts）;
[u1,time]=gensig（'sin',T1,EndTime,Ts）;
y0=u0.*sign（-y+1）;
y1=u1.*sign（y+1）;
SignalFSK=y0+y1;%FSK信号
%%FSK调制的频谱
nfft=fs+1;
Y=fft（SignalFSK,nfft）;
PSignalFSK=Y.*conj（Y）/nfft;
f=fs*（0:
nfft/2）/nfft;
figure
（2）
plot（f,PSignalFSK（1:
nfft/2+1））;
title（'FSK调制后的频谱'）;
xlabel（'frequency（Hz）'）;
axis（[0100-infinf]）;
C）%%FSK调制后，低通滤波
cof_low=fir1（64,25/fs）;
SignalFSK_1=filter（cof_low,1,SignalFSK）;
figure（3）
plot（time,SignalFSK_1）;
title（'FSK调制后经过低通滤波器的波形'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-22]）;
YSignalFSK_1=fft（SignalFSK_1,nfft）;
PSignalFSK_1=YSignalFSK_1.*conj（YSignalFSK_1）/nfft;
f=fs*（0:
nfft/2）/nfft;
figure（4）;
plot（f,PSignalFSK_1（1:
nfft/2+1））;
title（'FSK调制后经过低通滤波的频谱'）;
xlabel（'frequency（Hz）'）;
axis（[0100-infinf]）;
（2）混频模块
%%
%混频1
fc1=1000;Tc=1/fc1;%频点：
1000
[Carrier,time]=gensig（'sin',Tc,EndTime,Ts）;%产生扩频载波1
MixSignal1=SignalFSK_1.*Carrier;
%混频2
fc2=1050;Tc=1/fc2;%频点：
1050
[Carrier,time]=gensig（'sin',Tc,EndTime,Ts）;%产生扩频载波2
MixSignal2=SignalFSK_1.*Carrier;
%混频3
fc3=1150;Tc=1/fc3;%频点：
1150
[Carrier,time]=gensig（'sin',Tc,EndTime,Ts）;%产生扩频载波3
MixSignal3=SignalFSK_1.*Carrier;
figure（5）
plot（time,MixSignal1,time,MixSignal2,'r',time,MixSignal3,'k'）;
title（'混频后的波形'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-22]）;
（3）带通滤波
cof_band=fir1（64,[fc1-12.5,fc1+12.5]/fs）;
yMixSignal=filter（cof_band,1,MixSignal1）;
cof_band=fir1（64,[fc2-12.5,fc2+12.5]/fs）;
yMixSignal2=filter（cof_band,1,MixSignal2）;
cod_band=fir1（64,[fc3-12.5,fc3+12.5]/fs）;
yMixSignal3=filter（cof_band,1,MixSignal3）;
figure（6）
plot（time,yMixSignal,time,yMixSignal2,'r',time,yMixSignal3,'k'）;
title（'经过带通滤波的混频信号'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-22]）;
（4）解扩模块
A）%%接收端解扩
fc=1000;Tc=1/fc;
[Carrier,time]=gensig（'sin',Tc,EndTime,Ts）;%产生扩频载波
Sign_rec=Sign_send;
ySign_rec=Sign_rec.*Carrier;
figure（8）;
plot（time,ySign_rec）;
title（'解扩后的信号'）;
xlabel（'time（second）'）;
axis（[02-11]）;
B）%%低通滤波，取下边频
yrr=ySign_rec;
cof_low=fir1（64,25/fs）;
Sign_rec_1=filter（cof_low,1,ySign_rec）;
figure（9）;
plot（time,Sign_rec_1）;
title（'解扩后的下边频的信号'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-11]）;
YSign_rec_1=fft（Sign_rec_1,nfft）;
PSign_rec_1=YSign_rec_1.*conj（YSign_rec_1）/nfft;
f=fs*（0:
nfft/2）/nfft;
figure（10）;
plot（f,PSign_rec_1（1:
nfft/2+1））;
title（'解扩后的下边频频谱'）;
xlabel（'frequency（Hz）'）;
axis（[0100-infinf]）;
C）%%FSK解码
cof_f0=fir1（64,[f0-0.25,f0+0.25]/fs）;
cof_f1=fir1（64,[f1-0.25,f1+0.25]/fs）;
DeFSK0=filter（cof_f0,1,Sign_rec_1）;
DeFSK1=filter（cof_f1,1,Sign_rec_1）;
rDeFSK0=DeFSK0.*u0;
rDeFSK1=DeFSK1.*u1;
rDeFSK=rDeFSK0-rDeFSK1;
figure（11）;
plot（time,rDeFSK）;
title（'抽样判决前的信号'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-22]）;
D）%%抽样判决
Sampletime=0.25/Ts;
Message=[];
Num=0;
while（Num<2/Ts）
if（mod（Num,Sampletime）==0）
Message=[Messageones（1,Sampletime+1）*sign（sum（rDeFSK（Num+1）:
（Num+Sampletime）））];
end
Num=Num+Sampletime;
end
figure（12）;
plot（（1:
length（Message））/fs,Message）;
title（'输出端恢复的信息'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-22]）;
六、附录（完整源代码）
clc
clearall
%调频通信过程
%给出三个频点，滤波后仅对第一个频点进行解扩
%初始化
Ts=0.00001;
fs=1/Ts;
EndTime=2-Ts;%2s
%%产生信源输出的信息序列（双极性不归零码）
Tm=0.25;fm=1/Tm;%码率
[u,time]=gensig（'square',2*Tm,EndTime,Ts）;
y=2*（u-0.5）;
figure
（1）
plot（time,y）;
title（'信源输出的信息序列'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-22]）;
%%FSK调制
T0=0.1;f0=1/T0;
T1=0.2;f1=1/T1;
[u0,time]=gensig（'sin',T0,EndTime,Ts）;
[u1,time]=gensig（'sin',T1,EndTime,Ts）;
y0=u0.*sign（-y+1）;
y1=u1.*sign（y+1）;
SignalFSK=y0+y1;%FSK信号
%%FSK调制的频谱
nfft=fs+1;
Y=fft（SignalFSK,nfft）;
PSignalFSK=Y.*conj（Y）/nfft;
f=fs*（0:
nfft/2）/nfft;
figure
（2）
plot（f,PSignalFSK（1:
nfft/2+1））;
title（'FSK调制后的频谱'）;
xlabel（'frequency（Hz）'）;
axis（[0100-infinf]）;
%%FSK调制后，低通滤波
cof_low=fir1（64,25/fs）;
SignalFSK_1=filter（cof_low,1,SignalFSK）;
figure（3）
plot（time,SignalFSK_1）;
title（'FSK调制后经过低通滤波器的波形'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-22]）;
YSignalFSK_1=fft（SignalFSK_1,nfft）;
PSignalFSK_1=YSignalFSK_1.*conj（YSignalFSK_1）/nfft;
f=fs*（0:
nfft/2）/nfft;
figure（4）;
plot（f,PSignalFSK_1（1:
nfft/2+1））;
title（'FSK调制后经过低通滤波的频谱'）;
xlabel（'frequency（Hz）'）;
axis（[0100-infinf]）;
%%
%混频1
fc1=1000;Tc=1/fc1;%频点：
1000
[Carrier,time]=gensig（'sin',Tc,EndTime,Ts）;%产生扩频载波1
MixSignal1=SignalFSK_1.*Carrier;
%混频2
fc2=1050;Tc=1/fc2;%频点：
1050
[Carrier,time]=gensig（'sin',Tc,EndTime,Ts）;%产生扩频载波2
MixSignal2=SignalFSK_1.*Carrier;
%混频3
fc3=1150;Tc=1/fc3;%频点：
1150
[Carrier,time]=gensig（'sin',Tc,EndTime,Ts）;%产生扩频载波3
MixSignal3=SignalFSK_1.*Carrier;
figure（5）
plot（time,MixSignal1,time,MixSignal2,'r',time,MixSignal3,'k'）;
title（'混频后的波形'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-22]）;
%%带通滤波
cof_band=fir1（64,[fc1-12.5,fc1+12.5]/fs）;
yMixSignal=filter（cof_band,1,MixSignal1）;
cof_band=fir1（64,[fc2-12.5,fc2+12.5]/fs）;
yMixSignal2=filter（cof_band,1,MixSignal2）;
cod_band=fir1（64,[fc3-12.5,fc3+12.5]/fs）;
yMixSignal3=filter（cof_band,1,MixSignal3）;
figure（6）
plot（time,yMixSignal,time,yMixSignal2,'r',time,yMixSignal3,'k'）;
title（'经过带通滤波的混频信号'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-22]）;
%%传输信道
Sign_send=yMixSignal;
Sign_rec=Sign_send;
%%接收端解扩
fc=1000;Tc=1/fc;
[Carrier,time]=gensig（'sin',Tc,EndTime,Ts）;%产生扩频载波
Sign_rec=Sign_send;
ySign_rec=Sign_rec.*Carrier;
figure（8）;
plot（time,ySign_rec）;
title（'解扩后的信号'）;
xlabel（'time（second）'）;
axis（[02-11]）;
%%低通滤波，取下边频
yrr=ySign_rec;
cof_low=fir1（64,25/fs）;
Sign_rec_1=filter（cof_low,1,ySign_rec）;
figure（9）;
plot（time,Sign_rec_1）;
title（'解扩后的下边频的信号'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-11]）;
YSign_rec_1=fft（Sign_rec_1,nfft）;
PSign_rec_1=YSign_rec_1.*conj（YSign_rec_1）/nfft;
f=fs*（0:
nfft/2）/nfft;
figure（10）;
plot（f,PSign_rec_1（1:
nfft/2+1））;
title（'解扩后的下边频频谱'）;
xlabel（'frequency（Hz）'）;
axis（[0100-infinf]）;
%%FSK解码
cof_f0=fir1（64,[f0-0.25,f0+0.25]/fs）;
cof_f1=fir1（64,[f1-0.25,f1+0.25]/fs）;
DeFSK0=filter（cof_f0,1,Sign_rec_1）;
DeFSK1=filter（cof_f1,1,Sign_rec_1）;
rDeFSK0=DeFSK0.*u0;
rDeFSK1=DeFSK1.*u1;
rDeFSK=rDeFSK0-rDeFSK1;
figure（11）;
plot（time,rDeFSK）;
title（'抽样判决前的信号'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-22]）;
%%抽样判决
Sampletime=0.25/Ts;
Message=[];
Num=0;
while（Num<2/Ts）
if（mod（Num,Sampletime）==0）
Message=[Messageones（1,Sampletime+1）*sign（sum（rDeFSK（Num+1）:
（Num+Sampletime）））];
end
Num=Num+Sampletime;
end
figure（12）;
plot（（1:
length（Message））/fs,Message）;
title（'输出端恢复的信息'）;
xlabel（'time（seconds）'）;
axis（[02-22]）;
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