IS95仿真源程序.docx
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IS95仿真源程序
本科毕业设计
IS-95前向链路通信系统的设计与仿真
（附录）
姓名李家蓬
学院信息与电气工程学院
专业电子信息工程专业
年级2008级
学号***********
指导教师王丽丽
2012年5月21日
IS-95系统仿真源程序
%main_IS95_forward.m
%此函数用于IS-95前向链路系统的仿真，包括扩
%频调制，匹配滤波，RAKE接收等相关通信模块。
%仿真环境:
加性高斯白噪声信道.
%数据速率=9600KBps
%
clearall
closeall
clc
disp（'--------------start-------------------'）;
globalZiZqZsshowRGiGq
clearj;
show=0;
SD=0;%选择软/硬判决接收
%-------------------主要的仿真参数设置------------------
BitRate=9600;
ChipRate=1228800;
N=184;
MFType=1;%匹配滤波器类型--升余弦
R=5;
%+++++++++++++++++++Viterbi生成多项式++++++++++++++++++
G_Vit=[111101011;101110001];
K=size（G_Vit,2）;
L=size（G_Vit,1）;
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
%++++++++++++++++++++++Walsh矩阵++++++++++++++++++++++++
WLen=64;
Walsh=reshape（[1;0]*ones（1,WLen/2）,WLen,1）;
%Walsh=zeros（WLen,1）;
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
%++++++++++++++++++扩频调制PN码的生成多项式++++++++++++++
%Gi=[1010001110100001]';
%Gq=[1001110001111001]';
Gi_ind=[15,13,9,8,7,5,0]';
Gq_ind=[15,12,11,10,6,5,4,3,0]';
Gi=zeros（16,1）;
Gi（16-Gi_ind）=ones（size（Gi_ind））;
Zi=[zeros（length（Gi）-1,1）;1];
%I路信道PN码生成器的初始状态
Gq=zeros（16,1）;
Gq（16-Gq_ind）=ones（size（Gq_ind））;
Zq=[zeros（length（Gq）-1,1）;1];
%Q路信道PN码生成器的初始状态
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
%+++++++++++++++++++扰码生成多项式++++++++++++++++++++++
Gs_ind=[42,35,33,31,27,26,25,22,21,19,18,17,16,10,7,6,5,3,2,1,0]';
Gs=zeros（43,1）;
Gs（43-Gs_ind）=ones（size（Gs_ind））;
Zs=[zeros（length（Gs）-1,1）;1];
%长序列生成器的初始状态
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
%++++++++++++++++++++++AWGN信道++++++++++++++++++++++++
EbEc=10*log10（ChipRate/BitRate）;
EbEcVit=10*log10（L）;
EbNo=[-2:
0.5:
6.5];%仿真信噪比范围（dB）
%EbNo=[2:
0.5:
2.5];
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
%------------------------------------------------------
%-------------------------主程序-------------------------
ErrorsB=[];ErrorsC=[];NN=[];
if（SD==1）
fprintf（'\nSOFTDecisionViterbiDecoder\n\n'）;
else
fprintf（'\nHARDDecisionViterbiDecoder\n\n'）;
end
fori=1:
length（EbNo）
fprintf（'\nProcessing%1.1f（dB）',EbNo（i））;
iter=0;ErrB=0;ErrC=0;
while（ErrB<300）&（iter<150）
drawnow;
%++++++++++++++++++++++发射机+++++++++++++++++++++++
TxData=（randn（N,1）>0）;
%速率为19.2Kcps
[TxChips,Scrambler]=PacketBuilder（TxData,G_Vit,Gs）;
%速率为1.2288Mcps
[xPNMF]=Modulator（TxChips,MFType,Walsh）;
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
%++++++++++++++++++++++++信道+++++++++++++++++++++++++++
noise=1/sqrt
（2）*sqrt（R/2）*（randn（size（x））+j*randn（size（x）））*10^（-（EbNo（i）-EbEc）/20）;
r=x+noise;
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
%+++++++++++++++++++++++++接收机++++++++++++++++++++++++
RxSD=Demodulator（r,PN,MF,Walsh）;%软判决，速率为19.2Kcps
RxHD=（RxSD>0）;%定义接收码片的硬判决
if（SD）
[RxDataMetric]=ReceiverSD（RxSD,G_Vit,Scrambler）;%软判决
else
[RxDataMetric]=ReceiverHD（RxHD,G_Vit,Scrambler）;%硬判决
end
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
if（show）
subplot（311）;plot（RxSD,'-o'）;title（'SoftDecisions'）;
subplot（312）;plot（xor（TxChips,RxHD）,'-o'）;title（'ChipErrors'）;
subplot（313）;plot（xor（TxData,RxData）,'-o'）;
title（['DataBitErrors.Metric=',num2str（Metric）]）;
pause;
end
if（mod（iter,50）==0）
fprintf（'.'）;
saveTempResultsErrBErrCNiter
end
ErrB=ErrB+sum（xor（RxData,TxData））;
ErrC=ErrC+sum（xor（RxHD,TxChips））;
iter=iter+1;
end
ErrorsB=[ErrorsB;ErrB];
ErrorsC=[ErrorsC;ErrC];
NN=[NN;N*iter];
saveSimData*
end
%+++++++++++++++++++++++++误码率计算++++++++++++++++++++++++
PerrB=ErrorsB./NN;
%PerrB1=ErrorsB1./NN1;
PerrC=ErrorsC./NN;
Pbpsk=1/2*erfc（sqrt（10.^（EbNo/10）））;
PcVit=1/2*erfc（sqrt（10.^（（EbNo-EbEcVit）/10）））;
Pc=1/2*erfc（sqrt（10.^（（EbNo-EbEc）/10）））;
%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
%%+++++++++++++++++++++++++性能仿真显示++++++++++++++++++++++
figure;
semilogy（EbNo（1:
length（PerrB））,PerrB,'b-*'）;holdon;
%%semilogy（EbNo（1:
length（PerrB1））,PerrB1,'k-o'）;holdon;
%semilogy（EbNo（1:
length（PerrC））,PerrC,'b-o'）;gridon;
%semilogy（EbNo,Pbpsk,'b-.^'）;
%%semilogy（EbNo,PcVit,'k-.x'）;ylabel（'BER'）;
%semilogy（EbNo,Pc,'b-.x'）;
xlabel（'信噪比/dB'）;
ylabel（'误码率'）;
gridon;
%legend（'PbofSystem（HD）','PbofSystem（SD）','PcbeforeViterbiofSystem',
%...'PbofBPSKwithnoViterbi（theory）','PconReceiver（theory）'）;
%
%
%
%legend（'PbofSystem','PcbeforeViterbiofSystem',...
%'PbofBPSKwithnoViterbi（theory）',
%'PcbeforeViterbi（theory）','PconReceiver（theory）'）;
%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
disp（'--------------end-------------------'）;
%------------------------------------------------------
%************************beginningoffile*****************************
%PacketBuilder.m
function[ChipsOut,Scrambler]=PacketBuilder（DataBits,G,Gs）;
%
%此函数用于产生IS-95前向链路系统的发送数据包
%+++++++++++++++++++++++variables++++++++++++++++++++++++++++
%DataBits发送数据（二进制形式）
%GViterbi编码生成多项式
%Gs长序列生成多项式（扰码生成多项式）
%ChipsOut输入到调制器的码序列（二进制形式）
%Scrambler扰码
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
globalZs
K=size（G,2）;
L=size（G,1）;
N=64*L*（length（DataBits）+K-1）;%码片数（9.6Kbps->1.288Mbps）
chips=VitEnc（G,[DataBits;zeros（K-1,1）]）;%Viterbi编码
%交织编码
INTERL=reshape（chips,24,16）;%IN：
列,OUT：
行
chips=reshape（INTERL',length（chips）,1）;%速率=19.2KBps
%产生扰码
[LongSeqZs]=PNGen（Gs,Zs,N）;
Scrambler=LongSeq（1:
64:
end）;
ChipsOut=xor（chips,Scrambler）;
%************************endoffile***********************************
%************************beginningoffile*****************************
%VitEnc.m
functiony=VitEnc（G,x）;
%此函数根据生成多项式进行Viterbi编码
%
%+++++++++++++++++++++++variables++++++++++++++++++++++++++++
%G生成多项式的矩阵
%x输入数据（二进制形式）
%yViterbi编码输出序列
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
K=size（G,1）;
L=length（x）;
yy=conv2（G,x'）;
yy=yy（:
1:
L）;
y=reshape（yy,K*L,1）;
y=mod（y,2）;
%************************endoffile***********************************
%************************beginningoffile*****************************
%PNGen.m
function[y,Z]=PNGen（G,Zin,N）;
%
%此函数是根据生成多项式和输入状态产生长度为N的伪随机序列
%+++++++++++++++++++++++variables++++++++++++++++++++++++++++
%G生成多项式
%Zin移位寄存器初始化
%NPN序列长度
%y生成的PN码序列
%Z移位寄存器的输出状态
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
L=length（G）;
Z=Zin;%移位寄存器的初始化
y=zeros（N,1）;
fori=1:
N
y（i）=Z（L）;
Z=xor（G*Z（L）,Z）;
Z=[Z（L）;Z（1:
L-1）];
end
%yy=filter（1,flipud（G）,[1;zeros（N-1,1）]）;
%yy=mod（yy,2）;
%************************endoffile***********************************
%************************beginningoffile*****************************
%Modulator.m
function[TxOut,PN,MF]=Modulator（chips,MFType,Walsh）;
%
%此函数用于实现IS-95前向链路系统的数据调制
%+++++++++++++++++++++++variables++++++++++++++++++++++++++++
%chips发送的初始数据
%MFType成型滤波器的类型选择
%Walshwalsh码
%TxOut调制输出信号序列
%PN用于扩频调制的PN码序列
%MF匹配滤波器参数
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
globalZiZqshowRGiGq
N=length（chips）*length（Walsh）;
%输入速率=19.2KBps,输出速率=1.2288Mcps
tmp=sign（Walsh-1/2）*sign（chips'-1/2）;
chips=reshape（tmp,prod（size（tmp））,1）;
[PNiZi]=PNGen（Gi,Zi,N）;
[PNqZq]=PNGen（Gq,Zq,N）;
PN=sign（PNi-1/2）+j*sign（PNq-1/2）;
chips_out=chips.*PN;
chips=[chips_out,zeros（N,R-1）];
chips=reshape（chips.',N*R,1）;
%成型滤波器
switch（MFType）
case1
%升余弦滤波器
L=25;
L_2=floor（L/2）;
n=[-L_2:
L_2];
B=0.7;
MF=sinc（n/R）.*（cos（pi*B*n/R）./（1-（2*B*n/R）.^2））;
MF=MF/sqrt（sum（MF.^2））;
case2
%矩形滤波器
L=R;
L_2=floor（L/2）;
MF=ones（L,1）;
MF=MF/sqrt（sum（MF.^2））;
case3
%汉明滤波器
L=R;
L_2=floor（L/2）;
MF=hamming（L）;
MF=MF/sqrt（sum（MF.^2））;
end
MF=MF（:
）;
TxOut=sqrt（R）*conv（MF,chips）/sqrt
（2）;
TxOut=TxOut（L_2+1:
end-L_2）;
if（show）
figure;
subplot（211）;plot（MF,'-o'）;title（'MatchedFilter'）;gridon;
subplot（212）;psd（TxOut,1024,1e3,113）;title（'Spectrum'）;
end
%************************endoffile***********************************
%************************beginningoffile*****************************
%Demodulator.m
function[SD]=Demodulator（RxIn,PN,MF,Walsh）;
%
%此函数是实现基于RAKE接收机的IS-95前向信链路系统的数据包的解调
%+++++++++++++++++++++++variables++++++++++++++++++++++++++++
%RxIn输入信号
%PNPN码序列（用于解扩）
%MF匹配滤波器参数
%Walsh用于解调的walsh码
%SDRAKE接收机的软判决输出
%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
globalR
N=length（RxIn）/R;
L=length（MF）;
L_2=floor（L/2）;
rr=conv（flipud（conj（MF））,RxIn）;
rr=rr（L_2+1:
end-L_2）;
Rx=sign（real（rr（1:
R:
end）））+j*sign（imag（rr（1:
R:
end）））;
Rx=reshape（Rx,64,N/64）;
Walsh=ones（N/64,1）*sign（Walsh'-1/2）;
PN=reshape（PN,64,N/64）';
PN=PN.*Walsh;
%输入速率=1.2288Mpbs,输出速率=19.2KBps
SD=PN*Rx;
SD=real（diag（SD））;
%***********************endoffile***********************************
%************************beginningoffile*****************************
%ReceiverSD.m
function[DataOut,Metric]=ReceiverSD（SDchips,G,Scrambler）;
%
%此函数用于实现基于Viterbi译码的发送数据的恢复
%+++++++++++++++++++++++var
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