DS-CDMA通信系统
基本过程
（1）设计一个采用直接序列扩频的码分多址系统DS-CDMA，仿真基站发送信息给两个用户的下行通信过程：发送给两个用户的信息速率相同，模拟信号采用matlab的相关指令产生至少200个范围在正负1的的随机信号；
（2）上述的随机信号经13折线PCM调制后变成数字信号（随机信号可理解为已经抽样后的信号，再经过量化和编码为二进制数字信号），两路数字信号分别经由正交的扩频码（PN1,PN2）进行10倍扩频， PN1和PN2选用64位长的两个不同walsh码；
（3）BPSK调制后的两路信号由基站汇合后发射，经过高斯白噪声信道后被用户1和用户2的手机接收；
（4）在接收端对分别对接收信号进行解扩，判决，得到恢复的数字信号，比较b1’(n)与b1(n)，b2’(n)和b2(n)，统计误比特率，绘制其中一个用户的误比特率随信噪比的变化曲线；
（5）最后将b1’(n)和b2’(n)进行PCM解码，跟发送端的模拟信号进行比较，统计在不同信噪比下的平均误差，绘制其中一个用户的误差值随信噪比的变化曲线。
流程图
代码部分
clear
%生成序列
%user1 用户1的随机序列
%user2 用户2的随机序列
user1=2*rand(1,200)-1;%生成用户1随机序列
max1= max(abs(user1));
user2=2*rand(1,200)-1;%生成用户2随机序列
max2= max(abs(user2));
%PCM编码
%user1_code 用户1PCM码
%user2_code 用户2PCM码
user1_code=PCM(user1);%用户1调用PCM编码函数
user2_code=PCM(user2);%用户2调用PCM编码函数
%单极性转化双极性
%b1n 用户1PCM码转换的双极性码
%b2n 用户2PCM码转换的双极性码
b1n=user1_code;
b2n=user2_code;
b1n(b1n==0)=-1;%将PCM得到的user1单极性码转换为双极性
b2n(b2n==0)=-1;%将PCM得到的user2单极性码转换为双极性
%扩频码
%walsh_code 64*64的walsh矩阵
%pn1 第34行的walsh码
%pn2 第35行的walsh码
walsh_code=hadamard(64);%生成64位walsh矩阵
pn1=walsh_code(34,:);%选用walsh矩阵第33行作为用户1的扩频码
pn2=walsh_code(35,:);%选用walsh矩阵第33行作为用户1的扩频码
pn1=repmat(pn1,1,250);%16000÷64=250,因此需要将pn码循环250次。
pn2=repmat(pn2,1,250);%16000÷64=250,因此需要将pn码循环250次。
%扩频
b1n=rectpulse(b1n,10);%将数据延拓为原来的10倍，
b2n=rectpulse(b2n,10);%将数据延拓为原来的10倍，
user1_spread=spread_spectrum(b1n,pn1);%调用扩频函数
user2_spread=spread_spectrum(b2n,pn2);%调用扩频函数
n = 1;%储存误码率，平均误差
for snr=-20:0.1:20
%信道传输添加高斯白噪声
%code 输入信道前的码
%receive_code 信道传输后的码
code=user1_spread+user2_spread;%将要在信道中传输的信号等于扩频后的b1n+b2n
receive_code=awgn(code,snr);%接收到的信号经过存在高斯白噪声的信道
%解扩
%de_spread1 乘以pn1码后的解扩信号
%de_spread2 乘以pn2码后的解扩信号
de_spread1=de_spread_spectrum(receive_code,pn1);%对接收的信号使用pn1解扩
de_spread2=de_spread_spectrum(receive_code,pn2);%对接收的信号使用pn2解扩
%判决
de_user1_code = verdict( de_spread1);
de_user2_code = verdict( de_spread2);
%计算误码率
bit_error_rate1(n)= error_num(user1_code,de_user1_code) / 1600;
bit_error_rate2(n)= error_num(user2_code,de_user2_code) / 1600;
%PCM译码
%User1 给用户1的信号
%User2 给用户1的信号
User1=PCMdecoding(de_user1_code,max1);%译码
User2=PCMdecoding(de_user2_code,max2);%译码
% 计算失真度
errors1(n)=0;
for i=1:200
dc=abs(User1(i)-user1(i))/200;
errors1(n)=errors1(n)+dc;
end
errors2(n)=0;
for i=1:200
dc=abs(User2(i)-user2(i))/200;
errors2(n)=errors2(n)+dc;
end
n = n + 1;
end
figure;
X1 = (-20:0.1:20);
semilogy(X1,bit_error_rate1,'b');
xlabel('信噪比(dB)');
ylabel('误码率');
title('误码率随信噪比的变化曲线');
% axis([-20 20 0.000001 1]);
hold on;
semilogy(X1,bit_error_rate2,'r');
legend('用户1','用户2');
grid on;
%平均误差
figure;
X1 = (-20:0.1:20);
semilogy(X1,errors1,'b');
xlabel('信噪比(dB)');
ylabel('平均误差');
title('PCM编、译码后的平均误差随信噪比的变化曲线');
% axis([-20 20 0.000001 1]);
hold on;
semilogy(X1,errors2,'r');
legend('用户1','用户2');
grid on;
function user_code=PCM(user)%PCM编码函数
y=zeros(200,8); %使用一个0矩阵来储存PCM编码值
user_=fix(2048*abs(user));%使用abs函数取绝对值，乘以2048，然后四舍五入靠0取整。
user_code=zeros(1,1600);%最终输出时的矩阵序列初始值。
m=0;
for i=1:200
%符号位判断
if user(i)>0%原输入大于零则符号位为1，小于零则符号位为0，在这里不用变化
y(i,1)=1;
end
%段落码判断
if user_(i)>128&&user_(i)<2048 %在第五段与第八段之间，段落码第一位为1
y(i,2)=1;
end
if (user_(i)>32&&user_(i)<128)||(user_(i)>512&&user_(i)<2048)%在第三第四第七第八段内，段落码第二位为1
y(i,3)=1;
end
if (user_(i)>16&&user_(i)<32)||(user_(i)>64&&user_(i)<128)||(user_(i)>256&&user_(i)<512)||(user_(i)>1024&&user_(i)<2048)%在第二第四第六第八段内，段落码第三位为1
y(i,4)=1;
end
%段内码判断
n=zeros(200);
for j=1:200
n(j)=y(j,2)*4+y(j,3)*2+y(j,4)+1; %找到位于第几段
end
a=[0,16,32,64,128,256,512,1024]; %量化间隔
b=[1,1,2,4,8,16,32,64]; %除以16，得到每段最小的量化间隔
for j=1:200
q=ceil((user_(j)-a(n(j)))/b(n(j))); %求出在段内的位置
if q==0
y(j,(5:8))=[0,0,0,0]; %输入为0，输出为0
else
k=num2str(dec2bin(q-1,4)); %段内码编码为二进制
y(j,5)=str2num(k(1));
y(j,6)=str2num(k(2));
y(j,7)=str2num(k(3));
y(j,8)=str2num(k(4));
end
end
end
for i=1:200
for j=1:8
m=m+1;
user_code(1,m)=y(i,j);
end
end
end
function res=spread_spectrum(bn,pn) %扩频函数
res=bn.*pn;%点乘
end
function res=de_spread_spectrum(code,pn) %解扩函数
res=code.*pn;%点乘
end
function data_decision = verdict( de_spread )%判决函数
%data_decision 对加扰信号进行解扰判别 matlab 索引是从1开始
% de_spread 收到的加扰信号
% data 原始信号
for i=1:1600
for j = 1:10
temp(j)=de_spread(10*(i-1)+j);
end
if(sum(temp) < 0)%判别
data_decision(i)=0;
else
data_decision(i)=1;
end
end
end
function user_Decode=PCMdecoding(de_user_code, max)%PCM译码
de_user_code=(reshape(de_user_code',8,length(de_user_code)/8))';
l=size(de_user_code,1);
a=[0,16,32,64,128,256,512,1024];
b=[1 1 2 4 8 16 32 64];
c=[0 1.5:15.5];
for i=1:l
x=de_user_code(i,1);
T=bin2dec(num2str(de_user_code(i,(2:4))))+1;
Y=bin2dec(num2str(de_user_code(i,(5:8))));
if Y==0
k(i)=a(T)/2048;
else
k(i)=(a(T)+b(T)*c(Y))/2048;
end
if x==0
user_Decode(i)=-k(i);
else
user_Decode(i)=k(i);
end
end
user_Decode = user_Decode*max;
end
function bit_error_num=error_num(user_code,de_user_code)%计算误码个数
%user_code PCM编码后的单极性码
%de_user_code 判决后的序列（单极性码）
%bit_error_numw 误差数量
bit_error_num=0;
for i=1:1600
if(de_user_code(i)~=user_code(i))
bit_error_num=bit_error_num+1;
end
end
end
运行结果
总结
该码分多址系统使用matlab仿真基站发送信息给两个用户的下行通信过程。重点在于扩频倍数10倍与64位PN码的关系，例如该系统假设的用户数据为200个，那么总共的码元数为1600个（每个数据由8位码组成），若要扩频10倍则需使每个码再复制10倍，即16000个码，同时这16000个码恰为64的整数倍才可实现直接扩频。最终的结果以用户码传输前后平均误差和误码率呈现，信噪比越大，误差越小。可知信噪比对传输效率的影响有多重要。
