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1、扩频通信实验报告题 目:扩频通信系统仿真指导教师:号: 名: 业:、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。与直扩系统相比，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
2、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 MATLAB R2012a莫拟实现的，用MATLABS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
3、(双极性不归零码)Tm=0.25; fm=1/Tm;%码率u,time=ge nsig('square',2*Tm,E ndTime,Ts);y=2*(u-0.5);figure(1)plot(time,y);title('信源输岀的信息序列);xlabel( 'time(sec on ds)');axis(0 2 -2 2);信源输出的信息序列B) % FSK调制及频谱T0=0.1; fO=1/TO;T1=0.2; f1=1/T1; uO,time=ge nsig( u1,time=ge nsig( yO=uO.*sig n(-y+1); y1=u1.
4、*sig n(y+1);'sin''sin',T0,E ndTime,Ts);,T1,E ndTime,Ts);%FSK信号Sig nalFSK=yO+y1;% FSK调制的频谱n fft=fs+1;Y = fft(Sig nalFSK, nfft);PSig nalFSK=Y.*conj(Y)/nfft;f=fs*(0: nfft/2)/nfft;figure(2)plot(f,PSig nalFSK(1: nfft/2+1); title('FSK调制后的频谱);xlabel('freque ncy (Hz)');axis(0 100
5、 -infin f);FSK调制后的频谱C) % FSK调制后，低通滤波cof_low=fir1(64,25/fs);Sig nalFSK_1=filter(cof_low,1,Sig nalFSK);figure(3)plot(time,Sig nalFSK_1);title('FSK调制后经过低通滤波器的波形)；xlabel('time(sec on ds)');axis(0 2 -2 2);YSig nalFSK_ 仁 fft(Sig nalFSK_1, nfft);PSig nalFSK_1 = YSig nalFSK_1.*conj(YSig nalFSK_1
6、)/infft; f = fs*(0: nfft/2)/nfft;figure(4);plot(f,PSig nalFSK_1(1: nfft/2+1);title('FSK调制后经过低通滤波的频谱)；xlabel('freque ncy (Hz)');axis(0 100 -infin f);2FSK调制后经过低通滤波器的波形1.510.50-0.5-1-1.5-200.20.40.60.811.21.41.61.8time(sec on ds)FSK调制后经过低通滤波的频谱6000500040003000200010000102030405060708090100f
7、reque ncy (Hz)(2) 混频模块%混频1fc1=1000;Tc=1/fc1;%频点：1000Carrier,time = gen sig('s in',Tc,E ndTime,Ts);% 产生扩频载波1MixSig nal 1= Sig nalFSK_1.*Carrier;%混频2fc2=1050;Tc=1/fc2;%频点：1050Carrier,time = gen sig('s in',Tc,E ndTime,Ts);% 产生扩频载波2MixSig nal2=Sig nalFSK_1.*Carrier;%混频3fc3=1150;Tc=1/fc3;
8、%频点：1150Carrier,time = gen sig('s in',Tc,E ndTime,Ts);% 产生扩频载波3MixSig nal3=Sig nalFSK_1.*Carrier;figure(5)plot(time,MixSig nal1,time,MixSig nal2,'r' ,time,MixSig nal3,'k');title('混频后的波形)；xlabel('time(sec on ds)');axis(0 2 -2 2);(3) 带通滤波cof_ba nd=fir1(64,fc1-12.5,f
9、c1+12.5/fs);yMixSig nal=filter(cof_ba nd,1,MixSig nail);cof_ba nd=fir1(64,fc2-12.5,fc2+12.5/fs);yMixSig nal2=filter(cof_ba nd,1,MixSig nal2);cod_ba nd=fir1(64,fc3-12.5,fc3+12.5/fs);yMixSig nal3=filter(cof_ba nd,1,MixSig nal3);figure(6)plot(time,yMixSig nal,time,yMixSig nal2,'r' ,time,yMixSig
10、 nal3,'k');title('经过带通滤波的混频信号)；xlabel('time(sec on ds)');axis(0 2 -2 2);经过带通滤波的混频信号2tItitict1.5 -1-1-1.5 -2 tJlI:00.20.40.60.811.21.41.61.82time(sec on ds)(4) 解扩模块A) %瀨收端解扩fc=1000;Tc=1/fc;Carrier,time=ge nsig('si n',Tc,E ndTime,Ts);%产生扩频载波Sig n_rec=Sig n_send;ySig n_rec=S
11、ig n_rec.*Carrier;figure(8);plot(time,ySig n_rec);title('解扩后的信号');xlabel('time(sec on d)');axis(0 2 -1 1);1解扩后的信号0.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8 f厂-1 Lttjlci-00.20.40.60.811.21.41.61.82time(sec ond)B) %低通滤波，取下边频yrr=ySig n_rec; cof_low=fir1(64,25/fs);Sig n_rec_1=filter(cof_low,1,ySig n_
12、rec);figure(9);plot(time,Sig n_rec_1);title('解扩后的下边频的信号');xlabel('time(sec on ds)');axis(0 2 -1 1);YSign_rec_ 仁 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( '
13、;freque ncy(Hz)');axis(0 100 -infin f);解扩后的下边频的信号C) % FSK解码 cof_f0=fir1(64,f0-0.25,f0+0.25/fs); cof_f仁fir1(64,f1-0.25,f1+0.25/fs);DeFSKO=filter(cof_fO,1,Sign_rec_1);抽样判决前的信号DeFSK1=filter(cof_f1,1,Sign_rec_1);rDeFSKO=DeFSKO.*uO;rDeFSK1=DeFSK1.*u1;rDeFSK=rDeFSK0-rDeFSK1;figure(11);plot(time,rDeFSK
14、);title('抽样判决前的信号);xlabel( 'time (sec on ds)');axis(0 2 -2 2);21.510.50-0.5-1-1.5-200.20.40.60.811.21.41.61.82time (sec on ds)D) %抽样判决Sampletime=0.25/Ts;Message=;Num=0;while (Num<2/Ts)if (mod(Num,Sampletime)=0)Message=Messageon es(1,Sampletime+1)*sig n( sum(rDeFSK(Num+1):(Num+Sampleti
15、me);endNum=Num+Sampletime;endfigure(12);plot(1:le ngth(Message)/fs,Message);title('输岀端恢复的信息); xlabel( 'time(sec on ds)');axis(0 2 -2 2);输出端恢复的信息2(Ici1.5 -1 -0.5 -0 -0.5 -1-1.5 -1.6 1.8 2-2 LJCL-00.20.40.60.811.21.4time(sec on ds)六、附录(完整源代码)clcclear all% 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T
16、s=0.00001;fs=1/Ts;En dTime=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=ge nsig('square',2*Tm,E ndTime,Ts);y=2*(u-0.5);figure(1)plot(time,y);title('信源输岀的信息序列)；);xlabel( 'time(seconds)' axis(0 2 -2 2);% FSK 调制 T0=0.1; f0=1/T0;T1=0.2; f1=1/T1;u0,time=gensig(u1,time=gens
17、ig('sin''sin',T0,EndTime,Ts);,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(
18、9;frequency (Hz)' ); axis(0 100 -inf inf);% 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(0 2 -2 2);YSignalFSK_1= fft(SignalFSK_1,nfft);PSignalFSK_1 = YSig
19、nalFSK_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(0 100 -inf inf);%混频 1fc1=1000;Tc=1/fc1;%频点： 1000%产生扩频载波 1Carrier,time = gensig( 'sin' ,Tc,EndTime,Ts);MixSignal1
20、=SignalFSK_1.*Carrier;%混频 2fc2=1050;Tc=1/fc2;%频点：1050Carrier,time = gensig('sin',Tc,EndTime,Ts);%产生扩频载波 2MixSignal2=SignalFSK_1.*Carrier;%混频 3fc3=1150;Tc=1/fc3;%频点：1150Carrier,time = gensig('sin',Tc,EndTime,Ts);%产生扩频载波 3MixSignal3=SignalFSK_1.*Carrier;);figure(5) plot(time,MixSignal1
21、,time,MixSignal2, 'r' ,time,MixSignal3, 'k' title( ' 混频后的波形 ' );xlabel( 'time(seconds)' );axis(0 2 -2 2);% 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,MixSig
22、nal2); cod_band=fir1(64,fc3-12.5,fc3+12.5/fs);yMixSignal3=filter(cof_band,1,MixSignal3);'k' );figure(6) plot(time,yMixSignal,time,yMixSignal2, 'r' ,time,yMixSignal3, title( ' 经过带通滤波的混频信号 ' );xlabel( 'time(seconds)' ); axis(0 2 -2 2);% 传输信道 Sign_send=yMixSignal;'si
23、n' ,Tc,EndTime,Ts);%产生扩频载波%接收端解扩 fc=1000;Tc=1/fc; Carrier,time=gensig( ySign_rec=Sign_rec.*Carrier;figure(8);plot(time,ySign_rec); title( ' 解扩后的信号 ' ); xlabel( 'time(second)' );axis(0 2 -1 1);% 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)
24、;figure(9); plot(time,Sign_rec_1);title( ' 解扩后的下边频的信号 ' ); xlabel( 'time(seconds)' ); axis(0 2 -1 1);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 ' ); xla
25、bel( 'frequency(Hz)' ); axis(0 100 -inf inf);% 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);t
26、itle( ' 抽样判决前的信号 ' ); xlabel( 'time (seconds)' ); axis(0 2 -2 2);%抽样判决 Sampletime=0.25/Ts;Message=; Num=0;while (Num<2/Ts)if (mod(Num,Sampletime)=0)Message=Message ones(1,Sampletime+1)*sign(sum(rDeFSK(Num+1):(Num+Sampletime);endNum=Num+Sampletime;end figure(12); plot(1:length(Message)/fs,Message); title( ' 输出端恢复的信息 ' ); xlabel( 'time(seconds)' ); axis(0 2 -2 2);