【扩频通信】基于DS-CDMA扩频与解扩仿真附Matlab代码

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⛄ 内容介绍

DS-CDMA（Direct Sequence Code Division Multiple Access）是一种利用扩频和解扩技术实现多用户接入的通信方式。在DS-CDMA系统中，数据被用于通过扩频码进行调制，发送到信道中。接收端使用相同的扩频码对信号进行解扩，以恢复原始数据。

下面是DS-CDMA扩频与解扩的基本原理：

1. 扩频：在发送端，要发送的数据经过扩频处理。扩频使用一个称为扩频码（Spreading Code）的长码序列来改变数据信号的带宽。每个用户在发送数据前都使用不同的扩频码。
   
2. 数据调扩频后的数据信号与载波进行调制，常见的调制方式有BPSK（Binary Phase Shift Keying）或QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）。
   
3. 多用户传输：多个用户同时使用不同的扩频码进行数据传输，这样它们的数据可以通过该扩频码在时间或频率上区分开。
   
4. 解扩：在接收端，接收到的混叠信号由于采用了不同的扩频码，需要使用相应的解扩码进行解扩处理。
   
5. 数据解调：解扩后的信号进行解调，获取原始数据。
   

在DS-CDMA系统中，选择不同的扩频码使得共享同一频带的多个用户的数据能够在传输过程中相互区分。通过使用不同的扩频码，系统可以提供并行传输和接入多用户的能力。

需要注意的是，在DS-CDMA系统中，扩频与解扩的选用对系统性能有很大影响。合适的扩频码长度、码重复率以及扩频互相关性等都要进行合理的设计和选择，以确保系统具有较好的抗干扰性和性能。

⛄ 部分代码

clear all;

format long;

N = 4;                     %设置沃尔什-哈达玛序列阶数，可供2^n个用户使用。

x_num = 50;               %设置传输信息长度

UserCode = hadamard(N);  %生成沃尔什-哈达玛序列

x1 = bingen(x_num);       %随机生成用户1要发送的信号（子程序见附录）

c1 = UserCode(4,:);       %取出哈达玛矩阵第4行作为用户1的识别码

y1 = ds_mod(c1(:),x1);   %对用户1的信号进行ds扩频（子程序见附录）

x2 = bingen(x_num);       %随机生成用户2要发送的信号

c2 = UserCode(2,:);       %取出哈达玛矩阵第2行作为用户2的识别码

y2 = ds_mod(c2(:),x2);   %对用户2的信号进行ds扩频

x3 = bingen(x_num);       %随机生成用户3要发送的信号

c3 = UserCode(3,:);       %取出哈达玛矩阵第3行作为用户3的识别码

y3 = ds_mod(c3(:),x3);   %对用户2的信号进行ds扩频

y = y1+y2+y3;            %把三路信号加在一起形成基带信号

figure(1),

subplot(3,1,1);plot(x1);title('用户1');

subplot(3,1,2);plot(x2);title('用户2');

subplot(3,1,3);plot(x3);title('用户3');

figure(2),

subplot(3,1,1);plot(y1);title('用户1扩频后');

subplot(3,1,2);plot(y2);title('用户2扩频后');

subplot(3,1,3);plot(y3);title('用户3扩频后');

z = awgn(y,1);                %加入高斯白噪声

figure(3),

subplot(2,1,1);plot(y);title('基带信号');

subplot(2,1,2);plot(z);title('加入高斯白噪声后的基带信号');

x1_de = ds_demod(c1(:),z);    %使用用户1的识别码对加入噪声的基带信号进行解扩

x1_de(find(x1_de < 0)) = -1;  %(解扩子程序见附录)

x1_de(find(x1_de >=0)) =  1;  %对解扩后的信号进行判决，从而恢复出用户1的信号

x2_de = ds_demod(c2(:),z);    %以下同上

x2_de(find(x2_de < 0)) = -1;

x2_de(find(x2_de >=0)) =  1;

x3_de = ds_demod(c3(:),z);

x3_de(find(x3_de < 0)) = -1;

x3_de(find(x3_de >=0)) =  1;

figure(4),

subplot(3,1,1);plot(x1_de);title('解扩后用户1');

subplot(3,1,2);plot(x2_de);title('解扩后用户2');

subplot(3,1,3);plot(x3_de);title('解扩后用户3');

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] 马耀庭,张新龙.基于马尔科夫链的帧时隙ALOHA防碰撞算法仿真与研究[J].内江师范学院学报, 2014, 29(8):4.DOI:10.13603/j.cnki.51-1621/z.2014.08.007.

[2] 孙云.基于MATLAB/simulink的跳频扩频通信系统的仿真[J].信息记录材料, 2016(5):3.DOI:10.3969/j.issn.1009-5624.2016.05.011.

[3] 王晶.基于MATLAB扩频通信系统的性能仿真[J].智能城市, 2017(02):277-278.DOI:CNKI:SUN:ZNCS.0.2017-02-240.

[4] 史玥.基于MATLAB的直接序列扩频通信系统性能仿真分析[J].信息记录材料, 2016(5):3.DOI:10.3969/j.issn.1009-5624.2016.05.020.

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