【正文】 摘 要為了解CDMA系統(tǒng)的性能和數(shù)據(jù)處理過程，本文對DSCDMA系統(tǒng)在高斯加性白噪聲信道下用MATLAB函數(shù)和程序進(jìn)行了仿真，得到了DSCDMA系統(tǒng)抗多址干擾的和誤碼率相關(guān)的結(jié)論，以及用戶數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的被處理的過程。用MATLAB研究了M序列、GOLD序列和正交GOLD序列它們的自相關(guān)和互相關(guān)特性，得到了與理論相符合的結(jié)果。同時(shí)本文也介紹了商用的幾大關(guān)于CDMA技術(shù)的移動通信系統(tǒng)和它們的發(fā)展方向，從中可以看出CDMA技術(shù)越來越被移動通信所青睞。關(guān)鍵詞：碼分多址系統(tǒng)；擴(kuò)頻；加性高斯白噪聲信道；誤碼率 ABSTRACT In order to understand the performance and data processing of the CDMA system ,this paper simulated the performance of DSCDMA system in AWGN channel within the help of different MATLAB functions and MATLAB program segment，furthermore, obtained conclusions about multiple access interference(MAI) and bit error rate (BER) of DSCDMA systems ,as well as how user data processed in the system. This paper investigated the M sequence﹑GOLD sequence and orthogonal GOLD sequence’s autocorrelation and crosscorrelation properties. Also, this paper introduced mercial mobile munication systems using CDMA technology and their direction of development from where we can see CDMA technology is increasingly being favored by mobile munications.Key words: CDMA system。 spreading sequences。 AWGN channel。 Bit Error Ratio目錄摘 要 IABSTRACT II第1章 引 言 1 CDMA的歷史與前景 1 CDMA的基本性能與仿真內(nèi)容 2第2章 CDMA相關(guān)的系統(tǒng)和技術(shù) 3 CDMA主要應(yīng)用的系統(tǒng) 3 IS95 3 CDMA 2000系列 4 WCDMA 5 TDSCDMA 6 CDMA系統(tǒng)演進(jìn)方向 7 CDMA的基本性能 8 CDMA與擴(kuò)頻通信 8 直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)介紹 9 M序列 13 GOLD序列 17 20 Walsh序列 22 移動通信現(xiàn)有與CDMA并列的多址技術(shù) 22 FDMA 23 TDMA 23 TDMA 23 CDMA 23 SCDMA 24 OFDMA 24第3章 DSCDMA系統(tǒng)的仿真 25 MATLAB的介紹 25 MATLAB歷史 25 MATLAB系統(tǒng)簡要介紹 26 27 系統(tǒng)發(fā)射機(jī)模型 27 28 調(diào)制器和解調(diào)器 28 30 30第4章 結(jié)束語 46致 謝 47參考文獻(xiàn) 48附 錄 49第1章 引 言 CDMA的歷史與前景CDMA是以擴(kuò)頻通信為基礎(chǔ)發(fā)展起來一種多址技術(shù)。它可以在一個(gè)信道上同時(shí)傳輸多個(gè)用戶的信息，也就是說，允許用戶之間相互干擾。其關(guān)鍵是信息在傳輸以前要用特殊碼字編碼，編碼后的信息混合后不會丟失原來的信息。特殊的碼子就是相互正交的碼序列。有多少個(gè)互為正交的碼序列，就可以有多少個(gè)用戶同時(shí)在一個(gè)載波上通信。每個(gè)發(fā)射機(jī)都有自己唯一的代碼（偽隨機(jī)碼），同時(shí)接收機(jī)也知道要接收的代碼，用這個(gè)代碼作為信號的濾波器，接收機(jī)就能從所有其他信號的背景中恢復(fù)出來的信息碼（這個(gè)過程稱為解擴(kuò)）[1]。在二次世界大戰(zhàn)前夕，德國為了提高潛艇魚雷的命中率而開發(fā)出一種利用“無線電波”來開發(fā)出能夠“無線遙控”的控制系統(tǒng)。而且為了防御敵軍也用同一種波段的無線電來干擾這套系統(tǒng)，德國開發(fā)出了一些防干擾的無線通訊技術(shù)。這就是擴(kuò)頻通信的前身，戰(zhàn)爭之中海蒂?拉瑪和幾位科學(xué)家開發(fā)出早期CDMA專利，當(dāng)時(shí)叫“秘密通信系統(tǒng)”，之后海蒂?拉瑪提出“擴(kuò)展頻譜技術(shù)”。20世界50年代，Sylvania公司開始以海蒂?拉瑪和喬治?安泰爾的專利為出發(fā)點(diǎn)作為相關(guān)研發(fā)。60年代，相關(guān)的擴(kuò)頻技術(shù)出現(xiàn)了，美國軍方開始在軍事通訊系統(tǒng)中使用以擴(kuò)頻技術(shù)為核心的CDMA。上世紀(jì)80年代中期，高通公司成立，并且開始逐步把相關(guān)CDMA技術(shù)轉(zhuǎn)為民用。1989年11月，高通公司成功完成歷史上第一次CDMA呼叫實(shí)驗(yàn)。1993年6月電信工業(yè)協(xié)會接受CDMA技術(shù)為北美標(biāo)準(zhǔn)，即IS95A標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)時(shí)CDMA沖破當(dāng)時(shí)得到整個(gè)市場認(rèn)可的GSM系統(tǒng)的壟斷，以其獨(dú)特的系統(tǒng)優(yōu)勢開始迅速發(fā)展[2]。在ITU宣布以CDMA為基礎(chǔ)的IS95A系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)之后，CDMA在2G中因?yàn)轫n國政府把他作為全國通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)獲得成功商用后嶄露頭角。通過技術(shù)根據(jù)市場的需要一步一步地完善和商用的實(shí)際效果的展現(xiàn)，CDMA系統(tǒng)以其獨(dú)特的優(yōu)勢在當(dāng)時(shí)的2G市場越來越有競爭力。并且在2G向3G過渡中，所有商用系統(tǒng)基本采用CDMA技術(shù)作為主要多址技術(shù)。并且在ITU制定的以后的移動通信向IMTAdvance演進(jìn)過程中，使用OFDMA技術(shù)和CDMA混合的方式為用戶提供高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。從現(xiàn)在從我國的3G部署的現(xiàn)狀來看，我國的3G還有很長一段時(shí)間段的發(fā)展期，并且在以后的4G中也會用到CDMA技術(shù)。所以通過現(xiàn)在研究CDMA的基本性能對現(xiàn)在的關(guān)于CDMA的基本技術(shù)進(jìn)行一個(gè)總結(jié)和了解，同時(shí)對以后的移動通信的發(fā)展方向有一定的了解，這樣對以后工作學(xué)習(xí)有一定的幫助。 本文內(nèi)容安排本課題所介紹的所有性能方面均為民用通信里應(yīng)用廣泛的直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的性能。CDMA系統(tǒng)用戶發(fā)送的信息在經(jīng)過擴(kuò)頻碼的直接擴(kuò)頻之后，有用信號被展寬為具有偽噪聲特性的擴(kuò)頻信息。只要有不同用戶發(fā)送信息時(shí)的唯一的偽隨機(jī)碼就可以在接收端經(jīng)過偽隨機(jī)碼同步把想要恢復(fù)的用戶信息從混雜在相同的時(shí)域和頻域里面的原始信息恢復(fù)出來。本課題在第2章介紹有關(guān)CDMA的基本內(nèi)容：當(dāng)今使用CDMA的主要商用的通信系統(tǒng)；CDMA與擴(kuò)頻通信之間的關(guān)系和CDMA系統(tǒng)的基本原理；CDMA系統(tǒng)中使用的基本擴(kuò)頻碼(包括M序列、GOLD序列、正交GOLD序列和Walsh函數(shù))的理論和他們之中（M序列、GOLD序列、正交GOLD序列）的MATLAB仿真的實(shí)現(xiàn)；與CDMA并列的多址技術(shù)。在第二章介紹了CDMA的基本性能的理論之后，第三章主要內(nèi)容包括：MATLAB軟件的介紹和在第二章介紹的CDMA系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)簡單的DSCDMA系統(tǒng)并進(jìn)行MATLAB仿真的實(shí)現(xiàn)，以及AWGN環(huán)境下得的不同偽隨機(jī)碼（M序列和正交GOLD序列）的抗噪聲性能的仿真。第2章 CDMA相關(guān)的系統(tǒng)和技術(shù) CDMA主要應(yīng)用的系統(tǒng)隨著高通公司的不斷努力和韓國政府的政策支持，全世界第一個(gè)國家級以CDMA技術(shù)為主的商用移動通信系統(tǒng)在20世界90年代建成，并且取得了很好的應(yīng)用效果。之后隨著一代代的高通人的努力和CDMA的優(yōu)越性能，CDMA在世界的移動通信市場中占有越來越重要的地位，下面介紹現(xiàn)在世界主要應(yīng)用的移動通信系統(tǒng)。 IS95IS95是由高通公司發(fā)起的第一個(gè)基于CDMA數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)[3]?；贗S95的第一個(gè)品牌是cdma One。IS95也叫TIAEIA95。它是一個(gè)使用CDMA的2G移動通信標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)數(shù)據(jù)無線電多接入方案，其用來發(fā)送聲音，數(shù)據(jù)和在無線電話和蜂窩站點(diǎn)間發(fā)信號數(shù)據(jù)。IS95是一種直接序列擴(kuò)頻CDMA系統(tǒng)，它允許同一個(gè)小區(qū)內(nèi)的用戶使用相同的無線信道，臨近小區(qū)內(nèi)的用戶也可以使用相同的無線信道[4]。IS95的基本技術(shù)介紹：l 擴(kuò)頻技術(shù)：單載波窄帶直序列擴(kuò)頻CDMA；l 擴(kuò)頻碼：；基站識別碼采用周期為1的m序列，用戶識別采用周期為1的m序列。前向鏈路中，來自不同基站的信號可以用不同的PN短碼偏置來區(qū)分。在反向鏈路信道中，用長碼的不同偏置來區(qū)分不同用戶，實(shí)現(xiàn)多址直接入。l 調(diào)制方式：前向鏈路采用QPSK調(diào)制方式,反向鏈路OQPSK；l 雙工方式：FDD；l 信道編碼：采用卷積碼編碼和維比特譯碼，前向鏈路卷積碼的編碼效率為1/2，反向鏈路卷積碼的編碼效率為1/3，卷積碼的長度為9.l 同步方式：基站同步需要GPS；l 軟切換技術(shù)：只在相同頻率的小區(qū)進(jìn)行，移動臺先于目標(biāo)機(jī)站建立通信鏈路，在切斷與原基站的通信鏈路。l 功率控制技術(shù)：為了使小區(qū)內(nèi)所有移動臺到達(dá)及展示的信號電平基本維持在相等的水平，通信質(zhì)量維持在一個(gè)可接受水平，對移動臺功率進(jìn)行控制的技術(shù)。l 可變速率生碼器及語音激活技術(shù)：大大提高了頻譜效率，非通話狀態(tài)時(shí)的速率是通話狀態(tài)時(shí)速率的1/8；其次，它改進(jìn)語音質(zhì)量，采用13kbit/s聲碼器和8kbit/s聲碼器；它可以支持多個(gè)聲碼器同時(shí)工作。l RAKE接收機(jī)：利用基站和移動臺的RAKE接收機(jī)來分離多徑，可以實(shí)現(xiàn)信號的空間分集。 CDMA 2000系列 CDMA2000系列是美國向ITU提出的3G標(biāo)準(zhǔn)，目的是增強(qiáng)移動通信系統(tǒng)對用戶提供數(shù)據(jù)的能力。CDMA2000的工作方式為頻分雙工多載波（FDDMC）[5]。CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)版本在IS95A/B基礎(chǔ)上發(fā)展到CDMA2000 1x之后出現(xiàn)兩個(gè)分支：CDMA2000 1x EV和CDMA2000 3x（即將3個(gè)CDMA載頻捆綁以提供高速率數(shù)據(jù)）。其中CDMA2000 1x EV包括CDMA2000 1x EVDO(也稱為HRPD)和CDMA2000 1x EVDV。CDMA2000 1x EVDO系統(tǒng)專門為高速為無線分組數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，CDMA2000 1x EVDV系統(tǒng)則能夠提供混合高速數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)。cdma2000 是從cdma One 演進(jìn)而來的第三代移動通信技術(shù)。事實(shí)上，cdma2000標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)體系結(jié)構(gòu)，稱為cdma2000 family，它同樣還包含一系列的子標(biāo)準(zhǔn)。其主要技術(shù)介紹：l 擴(kuò)頻技術(shù)：多載波和直接序列CDMA；在下行信道傳輸中，定義直擴(kuò)和多載波傳輸兩種方式， ，多載波方式能很好地兼容IS95 網(wǎng)絡(luò)。l 擴(kuò)頻碼：在擴(kuò)頻碼選擇采用相同M 序列，通過不同相位偏置區(qū)分不同的小區(qū)和用戶。 基站利用導(dǎo)頻PN序列的時(shí)間偏置來標(biāo)識每個(gè)前向CDMA信道，在CDMA蜂窩系統(tǒng)中可以重復(fù)使用相同的時(shí)間偏置。前向鏈路中，用戶的數(shù)據(jù)首先經(jīng)過長PN碼加擾，然后經(jīng)過I路和Q路映射、信道增益、功率比特?fù)舸┖蚖alsh碼擴(kuò)頻，最后進(jìn)行復(fù)擴(kuò)頻。反向鏈路也采用了可變長度的Walsh碼序列，以適應(yīng)不同速率的信道[6]。l 調(diào)制方式：前向QPSK，反向BPSK。l 雙工方式：FDD。l 信道編碼：業(yè)務(wù)信道使用Baseline卷積碼（1/1/1/4，K=9）高速用turbo碼；控制信道前向使用卷積碼（1/4，K=9），反向使用卷積碼（1/2，K=9）高速時(shí)用turbo碼。l 同步方式：cdma2000 與IS95 相同，基站間同步采用GPS 方式。l 切換方式：支持軟切換和更軟切換。與IS95B頻間切換。l 功率控制：快速前向和反向功率控制。l 分組調(diào)度：無線分組調(diào)度的目的是盡量用分組數(shù)據(jù)所具有的突發(fā)隨機(jī)特征和無線通道來為不同類型的移動用戶傳輸分組數(shù)據(jù)；在無線鏈路差錯(cuò)限制下保證帶寬和時(shí)延帶要求，在共享資源上最大程度滿足各種類型用戶的不同服務(wù)質(zhì)量要求，確保其服務(wù)質(zhì)量并維護(hù)呼叫期間的吞吐量。l 分組域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：在cdma 2000系統(tǒng)中。根據(jù)資源可用性進(jìn)行動態(tài)分配，、前/反向附加信道相互獨(dú)立。支持簡單IP與移動IP兩類模式。l 業(yè)務(wù)信道：設(shè)計(jì)了兩類碼復(fù)用業(yè)務(wù)信道，基本信道用于傳送語音、信令和低速數(shù)據(jù)，是一個(gè)可變速率信道，補(bǔ)充信道用以傳送高速率數(shù)據(jù)，在分組數(shù)據(jù)傳送上應(yīng)用了ALOHA 技術(shù)，改善傳輸性能[7]。 WCDMA寬頻碼分多址（Wide band Code Division Multiple Access，常簡寫為WCDMA）是一種3G蜂窩網(wǎng)絡(luò)，使用的部分協(xié)議與2G GSM標(biāo)準(zhǔn)一致。具體一點(diǎn)來說，WCDMA是一種利用碼分多址復(fù)用（或者CDMA 通用 復(fù)用技術(shù)，不是指CDMA標(biāo)準(zhǔn)）方法的寬帶擴(kuò)頻3G移動通信空中接口。歷史上，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會（ETSI）在GSM之后就開始研究其3G標(biāo)準(zhǔn)，其中有幾種備選方案是基于直接序列擴(kuò)頻碼分多址的，而日本的第三代研究也是使用寬帶碼分多址技術(shù)的，其后以二者為主導(dǎo)進(jìn)行融合，在3GPP組織中發(fā)展成了第三代移動通信系統(tǒng)UMTS，并提交給國際電信聯(lián)盟（ITU）。其主要技術(shù)指標(biāo)是： l 擴(kuò)頻技術(shù)：單載波寬帶直接序列擴(kuò)頻CDMA；支持可變速傳輸，幀長10ms。l 擴(kuò)頻碼：上行鏈路采用1的GOLD碼來區(qū)別不同用戶，下行鏈路采用 1的GOLD碼來區(qū)別不同基站；同時(shí)采用可變長度的正交序列區(qū)分不同信道。（CDMA無線通信原理）l 調(diào)制方式：前向QPSK,反向BPSK。l 雙工方式：FDD/TDD。l 三種信道編碼方式：216。 在話音信道采用卷積碼(R=1/3，K=9) 進(jìn)行內(nèi)部編碼和Veterbi 解碼216。 在數(shù)據(jù)信道采用ReedSolomon 編碼，在控制信道采用卷積碼(R=1/2，K=9)進(jìn)行內(nèi)部編碼和Veterbi 解碼。l 基站同步方式： 支持異步和同步的基站運(yùn)行方式。 l 切換方式：扇區(qū)間軟切換、小區(qū)間軟切換和載