直接序列扩频系统MATLAB仿真BPSK调制.docx
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直接序列扩频系统MATLAB仿真BPSK调制
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:
m
Y3=X3;Y2=X2;Y1=X1;
X3=Y2;X2=Y1;
X1=xor(Y3,Y1);
L(i)=Y1;
end
fori=1:
m
M(i)=1-2*L(i);%将单极性m序列变为双极性m序列
end
k=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);
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:
N
ifx_rand(i)>=0.5%大于等于0.5的取1,小于0.5的取0
x(i)=1;a=a+1;
elsex(i)=0;
end
end
t=0:
N-1;
figure
(2)%做信息码图
subplot(2,1,1)
stem(t,x);
title('扩频前待发送二进制信息序列');
tt=0:
349;
subplot(2,1,2)
l=1:
7*N;
y(l)=0;
fori=1:
N
k=7*i-6;
y(k)=x(i);
k=k+1;y(k)=x(i);k=k+1;y(k)=x(i);k=k+1;y(k)=x(i);k=k+1;y(k)=x(i);k=k+1;y(k)=x(i);k=k+1;y(k)=x(i);
end
s(l)=0;
fori=1:
350%扩频后,码率变为100/7*7=100Hz
s(i)=xor(L(i),y(i));
end
tt=0:
7*N-1;
stem(tt,s);
axis([0,350,0,1]);
title('扩频后的待发送序列码');
3、对扩频前后信号进行BPSK调制,观察其时域波形BPSK调制采用2kHz信号cos(2*2000*t)作为载波
figure(3)
subplot(2,1,2)
fs=2000;
ts=0:
0.00001:
3.5-0.00001;%为了使信号看起来更光滑,作图时采样频率为100kHz%
ps=cos(2*pi*fs*ts);
s_b=rectpulse(s,1000);%将冲激信号补成矩形信号
s_bpsk=(1-2.*s_b).*cos(2*pi*fs*ts);%扩频后信号BPSK调制时域波形,(1-2.*s_b)
是1,-1序列
plot(ts,s_bpsk);
xlabel('s');
axis([0.055,0.085,-1.2,1.2])
title('扩频后bpsk信号时域波形');
subplot(2,1,1)
s_bb=rectpulse(x,7000);
s_bpskb=(1-2.*s_bb).*cos(2*pi*fs*ts);%无扩频信号BPSK调制时域波形plot(ts,s_bpskb);
xlabel('s');
axis([0.055,0.085,-1.2,1.2]);
title('扩频前bpsk信号时域波形
')
可以看出,100/7Hz的无扩频信号每0.07s时由于序列极性变换产生相位变
4、计算并观察扩频前后BPSK调制信号的频谱对信号采用400000点fft计算,得到频谱
figure(4)
N=400000;
ybb=fft(s_bpskb,N);%无扩频信号BPSK调制频谱
magb=abs(ybb);
fbb=(1:
N/2)*100000/N;
subplot(2,1,1)
plot(fbb,magb(1:
N/2)*2/N);
axis([1700,2300,0,0.8]);
title('扩频前调制信号频谱');
xlabel('Hz');
subplot(2,1,2)
yb=fft(s_bpsk,N);%扩频信号BPSK调制频谱
mag=abs(yb);
fb=(1:
N/2)*100000/N;
plot(fb,mag(1:
N/2)*2/N);
axis([1700,2300,0,0.8]);
title('扩频后调制信号频谱');
xlabel('Hz');
如图,扩频前信号主瓣宽度约为2*100/7=28Hz,扩频后,信号频谱展宽,主瓣1900~2100Hz约为200Hz,为无扩频信号频谱宽度的N=7倍,符合理论推算。
5、仿真经awgn信道传输后,扩频前后信号时域及频域的变化
awgn信道模拟了真实的信道,为传输信号增加了高斯白噪声。
在本次仿真中,设定信道信噪比为3dB,即信噪比约为2。
figure(5)
subplot(2,2,1)
s_bpskba=awgn(s_bpskb,3,'measured');%经过信道加高斯白噪,信噪比为3dbwplot(ts,s_bpskb,ts,s_bpskba);
axis([0,0.005,-1.2,1.2]);
xlabel('t');
title('经过信道加噪后的信号与原信号时域波形对比');
subplot(2,2,3)
s_bpska=awgn(s_bpsk,3,'measured');
plot(ts,s_bpsk,ts,s_bpska);
title('扩频后经加噪过信道后的信号与原信号时域波形对比');
xlabel('t');
axis([0.0675,0.0725,-1.2,1.2]);
subplot(2,2,2)
ybba=fft(s_bpskba,N);%无扩频调制信号经信道后频谱分析
magba=abs(ybba);
plot(fbb,magba(1:
N/2)*2/N);
title('扩频前经信道调制信号频谱');
axis([1700,2300,0,0.8]);
xlabel('Hz');
subplot(2,2,4)
yba=fft(s_bpska,N);%扩频调制信号经信道后频谱分析
maga=abs(yba);
fb=(1:
N/2)*100000/N;
plot(fb,maga(1:
N/2)*2/N);
axis([1700,2300,0,0.8]);
xlabel('Hz');
title('扩频后经信道调制信号频谱');
可以看出,蓝色为光滑余弦调制信号,绿色为加噪声后时域波形,出现较大锯齿。
至于频谱变化,这张图并不明显,于是我在下一张图继续比较了加入高斯噪声后的频谱变化。
6、对比经信道前后两种信号的频谱变化
figure(6)
title('对比经信道前后的信号频谱');
subplot(2,2,1)
plot(fbb,magb(1:
N/2)*2/N);
axis([0,4000,0,0.04]);
title('扩频前调制信号频谱');
xlabel('Hz');
subplot(2,2,2)
plot(fbb,magba(1:
N/2)*2/N);
axis([0,4000,0,0.04]);
title('扩频前经信道调制信号频谱');
xlabel('Hz');
subplot(2,2,3)
plot(fb,mag(1:
N/2)*2/N);
axis([0,4000,0,0.04]);
title('扩频后调制信号频谱');
xlabel('Hz');
subplot(2,2,4)
plot(fb,maga(1:
N/2)*2/N);
axis([0,4000,0,0.04]);
title('扩频后经信道调制信号频谱');
xlabel('Hz');
由上图可以清楚地对比经高斯白噪声信道前后的频谱对比。
虽然整体的幅度趋势不变,但是能看出,经过信道加噪后,在所有的频率点上都产生了一定的振幅,符合高斯白噪声的原理。
此处的信噪比为3dB。
另外可以看出,BPSK调制将信号频谱搬移到了以2000Hz为中心频率的频段上。
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