直接序列扩频超宽带信号分析

实验七直接序列扩频信号产生与分析【实验目的】⏹加深对直接序列扩频信号产生的理解；⏹能够使用Matlab语言（或者C语言）生成直接序列扩频信号；⏹观察和比较发送端和接收端的星座图。

【实验内容】⏹使用使用Matlab语言（或者C语言）采用m序列作为扩频序列分别产生BPSK调制和QPSK调制时的扩频信号；⏹画出不同调制方式下发送端和接收端的星座图并进行分析；【实验设备】⏹一台PC 机【实验步骤】1.编程产生周期长度为63的m序列。

；2.产生随机发送信息，并分别进行BPSK调制和QPSK调制；3.采用m序列作为扩频码，产生扩频信号发送信号；4.对扩频发送信号加入白噪声，得到接收扩频信号；5.画出发送端星座图和接收端星座图，并比较不同信噪比时接收端星座图的变化情况。

【实验报告】根据实验要求完成实验报告并提交。

%源代码：clc;clear all;r=6;N=2^r-1;a=ones(1,r);m=zeros(1,N);for i=1:(2^r-1)temp= mod((a(5)+a(2)),2);for j=r:-1:2a(j)=a(j-1);enda(1)=temp;m(i)=a(r);endm=m*2-1;%产生随机发送信息，并进行BPSK/QPSK调制n=100;j=sqrt(-1);s_real=randint(1,n);s_imag=randint(1,n);s=s_real+j*s_imag;s_BPSK=2*s_real-1;s_QPSK=s*2-(1+j);%产生扩频信号：for z=1:1:100y_QPSK(63*(z-1)+(1:63))=m*s_QPSK(z); endfor z=1:1:100y_BPSK(63*(z-1)+(1:63))=m*s_BPSK(z); end%加入高斯白噪声SNR=[0 5 10 50];for i=1:length(SNR)for z=1:1:100y(i,:)=AWGN(y_QPSK,SNR(i));endendfigure(1);plot(real(s),imag(s),'*')title('发送端星座图');figure(2);subplot(2,2,1)plot(real(y(1,:)),imag(y(1,:)),'*'); title('SNR=0时接收端星座图');subplot(2,2,2)plot(real(y(2,:)),imag(y(2,:)),'*'); title('SNR=5时接收端星座图');subplot(2,2,3)plot(real(y(3,:)),imag(y(3,:)),'*'); title('SNR=10时接收端星座图');subplot(2,2,4)plot(real(y(4,:)),imag(y(4,:)),'*'); title('SNR=50时接收端星座图');实验结果：发送端星座图-4-224SNR=0时接收端星座图-4-224-4-2024SNR=5时接收端星座图-2-112-2-1012SNR=10时接收端星座图-2-1012-2-1012SNR=50时接收端星座图可见，当SNR=0时，由于此时要传送的噪声很大（其能量和要传输的信号一样大），在星座图种可以看出，信号受噪声影响很大，与理想情况下矢量点偏离较远，误码率也就很高；接着当SNR 逐渐增大，误码率逐渐降低。

扩频通信的理论基础1.1扩频通信的基本概念通信理论和通信技术的研究，是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题展开的，所以有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。

通信系统的有效性，是指通信系统传输信息效率的高低。

这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法传输最大数量的信息。

在模拟通信系统中，多路复用技术可提高系统的有效性。

显然，信道复用程度越高，系统传输信息的有效性就越好。

在数字通信系统中，由于传输的是数字信号，因此传输的有效性是用传输速率来衡量的。

通信系统的可靠性，是指通信系统可靠地传输信息。

由于信息在传输过程中受到干扰，收到的信息与发出的信息并不完全相同。

可靠性就是用来衡量收到信息与发出信息的符合程度。

因此，可靠性决定于系统抵抗干扰的性能，也就是说，通信系统的可靠性决定于通信系统的抗干扰性能。

在模拟通信系统中，传输的可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。

在数字通信系统中，传输的可靠性是用信息传输的差错率来描述的。

扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力，首先在军用通信系统中得到了应用。

近年来，扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速，在民用通信系统中也得到了广泛的应用。

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)(t f 。

信号的时域表示式)(t f 可以用傅立叶变换得到其频域表示式)(f F 。

频域和时域的关系由式(1-1)确定：⎰∞∞--=t e t f f F ft j d )()(π2⎰∞∞-=f e f F t f ft j d )()(π2 (1-1) 函数)(t f 的傅立叶变换存在的充分条件是)(t f 满足狄里赫莱(Dirichlet)条件，或在区间(-∞，+∞)内绝对可积，即t t f d )(⎰∞∞-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)(t f 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。

直接序列扩频（DSSS）拓展：直接序列扩频(DSSS)基本概念:所谓直接序列扩频, 就是在发送端直接用具有高码率的扩频码序列对信息比特流进行调制, 从而扩展信号的频谱, 在接收端, 用与发送端相同的扩频码序列进行相关解扩, 把展宽的扩频信号恢复成原始信息。

一种直接序列扩频技术是使用异或运算将数字信息流与扩展码位流结合起来.例如说在发射端将"1"用11000100110，而将"0"用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"，00110010110就恢复成"0"，这就是解扩。

这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10dB以上，从而有效地提高了整机倍噪比。

扩频通讯之—直扩、跳频大概四十年以前，不论军用还是民用的电台还都是手调收发频率的，双方要约定好使用的频率点才能传送信号。

对无线电尤其是短波的管理是非常严格的。

这种传播方式存在几个问题——容易被监听容易被干扰发射机功率大，容易暴露虽然分配给每个用户的频率固定，频带很窄，但是用户多了还是严重不够用1942年，扩频通讯技术被发明出来，这项技术采用的方法是把原来在很窄频带上传送的信号通过一定技术手段扩展到很宽的频带上传送，以解决上面说到的几个问题但是这项技术在军方沉睡了几十年，直到20世纪80年代，扩频技术才在民用通讯领域兴起，而军方到这时候才终于发现了这种方法的优势扩频通讯的实现方法有这么几种——直接序列扩频按照香农公式C=W×Log2(1+S/N)，信号速率C与信道带宽和信噪比S/N都有关系。

如果带宽很窄，需要的信噪比就很高；反过来如果带宽很大，需要的信噪比就可以非常低。

直接序列扩频就是把这个原理发挥到极致的应用，真正信号的功率谱密度甚至比噪声还低，信号完全淹没在噪声里，然后还能还原回来。