数字通信系统的建模仿真

实验二数字通信系统的建模仿真

一、实验目的

1.了解数字通信系统的建模过程

2.了解数字通信系统的仿真过程，并掌握对建模的好坏进行分析

二、实验内容

设计框图：

框图解析：

实验中要求用仿真模块来产生二进制数据源，得到数据源后和本地伪随机码相乘来实现对源信号的扩频，完成之后对信号进行极性变换，然后通过BPsk调制经过信道加入噪声之后，再和本地的载波信号相乘实现对信号的解扩之后进行解调得到一个新的信号，并且可以和原始信号进行比较，计算调制解调过程中产生的误码。

实验结果：

1）建立一个直接序列扩频体制(默认M序列)

观察收发数据波形；并用频谱仪观察原信号、直接序列扩频后的信号频谱、加噪声的信号频谱、解扩后的信号频谱；测试误码率

系统设计

参数设置：

本地二进制产生码源频率设置为100hz，本地M序列产生器设置为2000hz，极性转换设置为2，经过相乘器扩频后到达调制信道，Bpsk每一个码源采样个数设置为400，因为此处的频率是2000.经过高斯白噪声信道加入噪声，SNR可以自由设置（此处设置为20）。和本地一个频率为300hz，采样时间为2000的单频正弦波相加后进入解调信道之后得到解调后的信号与原信号相比，计算误码率。实验中各个测量点的图谱如下所示：

图一扩频前图二扩频后

图三加入噪声

图四解扩后图五解调后

图六误码率

从上面刘附图可以看出，原始信号经过扩频后频率范围增加，再加入信道噪声和干扰后，在图像波形中出现脉冲干扰，因为这里的SNR设置的比较大（20），所以这里的误码率接近为零，当减小SNR的时候，信道噪声增加，误码率就会增加，除此之外，信道时延的大小对误码率的影响也很大。

2）对比以Gold序列、m序列（已做）以及随机整数发生器Random Integer Generator作为直接序列扩频码源的传输性能，观察波形、频谱(扩频后、加噪声后、解扩后、解调后）、误码率，比较分析传输性能

这里系统设计大致与1）中的系统相同，只是将本地载波序列的产生模块作调整，m序列已经完成，首先介绍GOLD序列

2.1）GOLD序列

Gold Sequence Generator用于产生gold的序列，其他参数与M序列时相同，只要将Gold模块的采样时间改为1/2000就好了。得到结果如下：

扩频前扩频后

加入噪声

解扩后

解调后误码率

2.2）随机数序列

Random Integer Generator模块产生随机数，其他参数也相同，随机数产生序列改为二进制码，采样时间设置为1/2000.运行后结果如下：

扩频前扩频后

加入噪声

解扩后解调

后

误码率

比较上面三个不同的伪随机模块产生方法很明显的看出，Gold序列扩频后的信号毛刺很多，而且表面不是很光滑，解扩后的效果也受到影响，幅度变化比其他两者都要明显，输出后信号的是真更高。随机数虽然表面有毛刺，但是轮廓上比较光滑，相对Gold序列效果还是相对比较好的。三者当中GOLD序列相对最好，扩频解扩后得到的信号与原信号相差不大，效果最好。

3、建立并测试一个直接序列扩频体制的码分多址传输系统

观察两路CDMA码源的收发数据波形；观察误码率；观察频谱（各自扩频后、加噪声后、各自解扩后、各自解调后）。码分多址和单序列的区别在于，码分多址是在一个信道上面传递两个以上的信号，因此这里的程序设计框图的设计和之前的单序列扩频的相同，基本设计思想也相同，只是在之前的基础之上加了一路信号。系统的设计如下所示：

框图中的两个CDMA子系统就是单扩频序列中扩频和调制的部分，后面的模块和单扩频中的模块是一样的。五个频谱图的观测点分别是扩频后的两路信号，加了噪声的一路信号和解调后的两路信号，这里运行后对所有的结果进行对比。

系统参数设置

因为是基于单序列扩频的基础之上，所以各个模块的参数设置单序列扩频是一样的，有所区别的是，这里是在一个信道上同时传递两路信号。此外，为了区别对比两路信号，将两路信号的产生种子数设置为61和67，这样在显示接收到的信号时就会有不同的波形出现。

3.1）M序列作为伪随机序列

扩频后对比

解调后对比

加噪声的扩频信号

接收到的信号

4、对比以Gold序列、m序列以及随机整数发生器Random Integer Generator作为直接序列扩频码源的码分多址传输系统

M序列已经完成，GOLD序列和随机整数序列，总体的设计相同，只是将扩频序列稍作改动

1.gold序列

扩频后对比

解调后对比

加入噪声接收到的两路信号

2.伪随机整数序列

扩频后对比

解调后对比

加入噪声之后的信号接收到的两路信号

结果分析：

首先看扩频之后的两路信号，可以看出，gold序列作为随即发生器时，产生的频谱波形整体上的光滑度比随机整数和M序列都要差得多。其次，看解调之后，解调之后三个频谱图看着都很相近，没有很大的区别。加入信道噪声之后，可以看出Gold和随机整数的表面都有很明显的毛刺出现，说明噪声对二者的影响还是很大的。最后看结果图片，每个接收到的波形都有不同程度上的误码。

5）调频扩频传输系统仿真模型

系统模型框图

参数设置：

数据率为100bps，数据调制采用2FSK调制方式，频率间隔为100hz，调频频点为32个，调频频率间隔为50hz。所以讲二进制数据源采样时间设置为0.01s，然后经过Mfsk模块，参数设置为：调制码元为2，频率间隔100hz，每个符号采样点为40.pN序列模块采样时间设置为1/250s，并且设置按帧输出，每帧5个码片。调频的MFSK则设置为调制元数32，频率间隔为50hz，每个符号采样点数为80.扩频经过高斯白噪声信道并且加入150hz的单品正弦波作为干扰源。输出结果如下图所示：