基于MATLAB的直接序列扩频通信系统课程设计报告

基于Matlab直接扩频的调制与解调的系统仿真

班级：电子与通信工程 姓名：王文平 学号：1320610012 指导老师：刘明珠

1. 课程设计目的

（1） 了解、掌握直接扩频通信系统的组成、工作原理。 （2） 了解、熟悉扩频调制、解调、解扩方法，并分析其性能。

（3） 学习、掌握Matlab相关编程知识并用其实现仿真的直接扩频通信系统。

2. 课程设计实验原理

直接扩频通信系统工作原理：

直接序列扩频，就是直接用高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱，在收端用同的扩频码去解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的基带信号。 在发端输入的信息与扩频码发生器产生的伪随机码序列（这里使用的是m序列）进行波形相乘，得到复合信号，实现信号频谱的展宽，展宽后的信号再调制射频载波发送出去。由于采用平衡调制可以提高系统抗侦波的能力，所以直接序列扩频调制一般都采用二相平衡调制方式。一般扩频调制时一个信息码包含一个周期的伪码，用扩频后的复合信号对载波进行二相相移监控（BPSK）调制，当gt从“0”变成“1”或从“1”变到“0”时，载波相位发生180度相移。 接收端的本振信号与发射端射频载波相差一个中频，接收端收到的宽带射频信号与本振信号混频、低频滤波后得到中频信号，然后与本地产生的与发端相同并且同步的扩频码序列进行波形相乘，实现相关解扩，再经信息解调，恢复出原始信号。

3. 建立模型描述

直接扩频通信系统组成框图：

4. 模块功能分析

（1） 直扩系统的调制功能模块：（都包含模块框图和不同调制、解调方式介绍、分

析）

扩频调制模块

用扩频码发生器产生一个伪随机码 pn（这里用的是m序列），与信源信息码序列xt相乘，实现频谱的展宽。

（2） 直扩系统的解调功能模块：

扩频解调模块

解扩方式有相关解扩、直接式相关器解扩、外差式相关器解扩、序列匹配滤波器解扩。直接式相关器的优点是结构简单，缺点是对干扰信号有直通和码速率泄露现象外差式相关器的抗干扰能力较低；由于相关解扩在性能上很好，在接收端产生的本地pn’码，可以用科斯塔斯环实现与发端的pn码精确的同步。

5. 模块源代码及调试过程

（1）直扩系统的调制模块

信息码生成模块

code_length=20; %信息码元个数 N=1:code_length; rand('seed',0);

x=sign(rand(1,code_length)-0.5); %信息码从0、1序列变成-1、1序列 x1=rectpulse(x,800);%每个码元内采样800个点 plot(x1);

axis([0 16000 -1.5 1.5]); title('信源信息码序列'); grid on;

生成信息码的波形图

扩频调制模块

gt=x1.*pn; plot(gt);

axis([0 1000 -1.5 1.5]); title('复合码序列');

grid on; 生成的复合码波形图

（2）加噪模块 sigma=0.1;

nt=sigma*randn(1,20); nt1=rectpulse(nt,800); gt1=gt+nt1; fs=20e6; f0=30e6; for i=1:2000 AI=2; dt=fs/f0;

n=0:dt/7:dt; %一个载波周期内采样8个点 cI=AI*cos(2*pi*f0*n/fs);

x_bpsk1((1+(i-1)*8):i*8)=gt1((1+(i-1)*8):i*8).*cI end

plot(x_bpsk1);

axis([0 200 -2.5 2.5]);

title('加噪后已调波的波形');

grid on; 生成加噪后已调波的波形图

（3）直扩系统的解调模块

解扩模块

jk_code=s.*pn;

wn=5/1000000; %截止频率wn=fn/(fs/2)，这里fn为扩频码的带宽5M b=fir1(16,wn);

H=freqz(b,1,16000); xx=filter(b,1,jk_code); plot(xx);

axis([0 16000 -1.5 1.5]);

title('解扩并滤波后的波形'); grid on;解调后的波形图

6. 调试分析及结论

（1）调试分析

信源信息码与收端恢复出的波形的比较

通过调试分析及研究，我们发现直扩系统具有较多的特点，将其运用于通信系统能发挥其很大的优势。首先，直扩系统具有很高的处理增益，因此直扩系统具有抗宽带干扰、抗多频干扰及单频干扰的能力；其次，直扩信号的功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率，从而抗截获的能力强，另外功率污染少等优点。

7. 心得体会

通过这次直接扩频系统的仿真实验，我们加深了对扩频理论知识的理解。懂得了直接扩频系统的原理所在，并且经过分析，自己应用MATLAB实现了直接扩频系统的仿真，掌握了一定的软件仿真能力。通过频谱分析，更使我们了解到了直接扩频的抗干扰性能。在实践过程中，我们小组也遇到了一些问题，但是我们通过讨论以及查阅资料，解决了难题。同时，也激发了我们对扩频这门课程学习的积极性。在此次直接扩频系统的仿真实验中，我们收获颇丰，记忆深刻，并全面培养了我们的能力。