【正文】 c ?? ??上式為濾波后的接收電壓，下面用它來(lái)計(jì)算誤碼率。根據(jù)合并與區(qū)分各信號(hào)的方法不同，主要有三種復(fù)用方式 ，即頻分復(fù)用 (FDM)、時(shí)分復(fù)用 (TDM)和碼分復(fù)用 (CDM)。 相對(duì)而言，數(shù)字通信具有 抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、靈活性高、便于集成和微型化等優(yōu)點(diǎn)，但都以占據(jù)更多系統(tǒng)帶寬為代價(jià)，并且對(duì)同步要求高，系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。耳機(jī)、揚(yáng) 聲器、顯像管等。 信 源 編碼器 調(diào)制器 信 道 解調(diào)器 譯碼器 信宿 噪聲源 信道 ：傳送物理信號(hào)的設(shè)施。 編碼器 包括信源編碼和信道編碼。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)模型，一般可用圖 22 所示，當(dāng)然實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng)并非一定要包括所有的環(huán)節(jié)。代表消息的電信號(hào)，按其代表消息的參量的取值方式不同，可以分為模擬信號(hào) (如語(yǔ)音信號(hào) )和數(shù)字信號(hào) (如代表文字的編碼、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)等 )。人們接收消息，關(guān)心的是消息中包含的有效內(nèi)容，即信息(information)。 20202020 年全國(guó)第三代移動(dòng)系統(tǒng)終端用戶規(guī)模 (單位 :百萬(wàn) ) 3G 投入運(yùn)營(yíng)年份 1 2 3 4 5 6 3G 用戶（低） 3G 用戶（高） 目前， CDMA 技術(shù)已經(jīng)采用完善的功率控制、話音激活技術(shù)，降低了手機(jī)發(fā)射功率，增加了系統(tǒng)容量，延長(zhǎng)了電池使用時(shí)間，對(duì)人體健康的影響最小 ,綠色手機(jī)，其 平均發(fā)射功率 2 mW，最大發(fā)射功率 發(fā)射功率 200mW。 2020 年 10 月 中國(guó)聯(lián)通的 CDMA 1X 在北京、上海、廣州開通。D 協(xié)議。 1997 年 , 國(guó)內(nèi)設(shè)備制造商相繼開始投巨資開發(fā) CDMA 產(chǎn)品。目前 CDMA 用戶已超 1 億，占移動(dòng)用戶總數(shù)的 20%。在美國(guó)， 10 個(gè)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)公司中有 7 家選用 CDMA。 第二次世界大戰(zhàn) 期間因戰(zhàn)爭(zhēng)的需要而研究開發(fā)出 CDMA技術(shù)，其思想初衷是防止敵方對(duì)己方通訊的干擾，在戰(zhàn)爭(zhēng)期間廣泛應(yīng)用于軍事抗干擾通信，后來(lái)由美國(guó)高通公司更新成為商用蜂窩電信技術(shù)。通過使用 Matlab 仿真 CDMA 了解其原理，為以后繼續(xù)學(xué)習(xí) CDMA 或從事相關(guān)職業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。它們的共同特點(diǎn)是都采用了碼分多址（ CDMA）技術(shù)。論文為本人親自撰寫，我對(duì)所寫的內(nèi)容負(fù)責(zé)，并完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。東華大學(xué)研究生課程論文封面 教師填寫： 得分 任課教師簽名 年 月 日 學(xué)生填寫： 姓名 徐慧軍 學(xué)號(hào) 2121134 專業(yè) 電子與通信工程 導(dǎo)師 許武軍 課程名稱 通信系統(tǒng)建模 任課教師 郁進(jìn)明 課程學(xué)分 2 上課時(shí)間 20 12 至 20 13 學(xué)年 第 二 學(xué)期 星期 四 遞交時(shí)間 2020 年 5 月 23 日 本人鄭重聲明：我恪守學(xué)術(shù)道德，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)。 論文作者簽名： 基于 matlab 的 cdma 通信系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì) 摘要： CDMA(Code Division Multiple Access)又稱碼分多址，是在無(wú)線通信上的使用技術(shù)，更是第三代移動(dòng)通信的核心技術(shù)。 碼分多址包含兩種基本技術(shù)：一是碼分技術(shù)， 其基礎(chǔ)是擴(kuò)頻技術(shù)；二是多址技術(shù)。 本課題主要研究?jī)?nèi)容包括：將兩路信號(hào)擴(kuò)頻后混合在一起，調(diào)制解調(diào)，加入噪聲，最后通過一定方法將兩路信號(hào)分離出來(lái)，使誤碼率盡量小，通過波形、頻譜圖等， 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了 性能分析 ，并作了進(jìn)一步改 進(jìn)與調(diào)試。 1995 年 ，第一個(gè) CDMA商用系統(tǒng)（被稱為 IS95A）被美國(guó)高通公司運(yùn)行之后， CDMA技術(shù) 理論 上的諸多優(yōu)勢(shì)在實(shí)踐中得到了檢驗(yàn)，從而在北美、南美和亞洲等地得到了迅速推廣和應(yīng)用。到 2020 年 4 月，韓國(guó)有 60%的人口成為 CDMA 用戶。 CDMA 在全球的普及程度會(huì)進(jìn)一步加大，根據(jù) Datam 數(shù)據(jù)公司的預(yù)測(cè)，在未來(lái) 5 年內(nèi)， CDMA 全球用戶數(shù)有望占到總移動(dòng)用戶數(shù)的 35%。 1999 年 2 月，聯(lián)通與 QUALCOMM 簽署知識(shí)產(chǎn)權(quán)框架協(xié)議。 2020 年 7 月，中興推出國(guó)內(nèi)首家獨(dú)立開發(fā)的 BSS 產(chǎn)品和手機(jī)產(chǎn)品。 2020 年 2 月， CDMA 用戶已經(jīng)達(dá)到 2256 萬(wàn)戶。 2 CDMA 系統(tǒng)理論介紹 模擬，數(shù)字通信系統(tǒng) 模擬通信系統(tǒng)： 模擬通信系統(tǒng)的模型如 圖 21 所示 ,本文討論的主要為數(shù)字通信系統(tǒng) ,故在模擬處不做過多介紹。消息必須轉(zhuǎn)換為電信號(hào) (常簡(jiǎn)化為信號(hào) signal)才能在通信系統(tǒng)中傳輸 —消息被載荷在電信號(hào)的某一參量上。代表數(shù)字信號(hào)一個(gè) 取值的波形稱為一個(gè)碼元。圖中同步環(huán)節(jié)沒有出示，因它的位置往往是不固定的。信源編碼實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能： 除去信源中的多余信息 (數(shù)據(jù)壓縮 )，提高傳輸效率； 當(dāng)信源發(fā)出的是模擬信號(hào)時(shí)，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸。如明線、雙絞線、同軸電纜、光纖、無(wú)線電波等。 解調(diào)和譯碼分別與編碼和調(diào)制對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)反變換。通信方式從模擬向數(shù)字通信發(fā)展是通信技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。碼分復(fù)用是用一組包含互相正交的碼字的碼組攜帶多路信號(hào)，即 CDM。 相干解調(diào)法 的誤碼率： 抽樣判決處的電壓 x(t) 為： () 式中， )(tnc － 高斯過程。 載波同步是指在相干解調(diào)時(shí)，接收端需要提供一個(gè)與接收信號(hào)中的調(diào)制載波嚴(yán)格同頻同相的相干載波。 如果接收信號(hào)中沒有離散載頻分量，就需要用復(fù)雜的方法從信號(hào)中提取載波。有些信號(hào)，如 DSBSC、 PSK 等，它們雖然本身不直接含有載波分量，但經(jīng)過某種非線性變換后，將具有載波的諧波分量，因而可從中提取出載波 分量來(lái)。基于這種構(gòu)思的平方變換法提取載波的方框圖如圖 211 所示。相移 低通 環(huán)路 濾波 輸出 已調(diào) 信號(hào) 平方 二 分頻 壓控 震蕩 環(huán)路 濾波 鑒 相器 已調(diào) 信號(hào) 載波 輸出 圖 210平方法 聲的影響，則 VCO 輸出的兩路互為正交的本地載波分別為 )co s(1 ?? ?? tV c , )sin(2 ?? ?? tV c 式中， ? 為 VCO 輸出信號(hào)與輸入已調(diào)信號(hào)載波之間的相位誤差。 有一種很重要的噪聲，叫做熱噪聲，它是由電阻性元器件中自由電子的布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，它來(lái)自一切電阻性元器件中的電子的熱運(yùn)動(dòng)。在沒有外界作用力的條件下，這 些電子的布朗運(yùn)動(dòng)結(jié)果產(chǎn)生的電流平均值等于 0，但是會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交流電流分量。 )。 偽隨機(jī)碼 偽隨機(jī)碼（ PN 碼）又稱偽 隨機(jī)序列。偽隨機(jī)序列不止一種。 在用“ 1”和“ 0”表示二進(jìn)制碼元時(shí)，通常用二進(jìn)制數(shù)字“ 1”表示“ 1”，用二進(jìn)制數(shù)字“ 0” 表示“ +1”，于是碼組的互相關(guān)系數(shù)的定義式應(yīng)該變?yōu)椋? DA DAyx ???),(? () 式中， A 為 x 和 y 中對(duì)應(yīng)碼元相同的個(gè)數(shù)， D 為 x 和 y 中對(duì)應(yīng)碼元不同的個(gè)數(shù)。若兩個(gè)碼組的相關(guān)系數(shù) ? 為負(fù)值，即 0?? ，則稱其為超正交。阿達(dá)瑪矩陣是一種方陣，僅由元素 +1 和 1 構(gòu)成 。例如： ??????????????????????????????????????2222224HHHHHHH ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4444248 HHHHHHH 阿達(dá)瑪矩陣簡(jiǎn)稱 H 矩陣。目前，除了 188474 ???N 外，所有 200?N 的 H 矩陣都已經(jīng)找到。 香農(nóng)公式的重要結(jié)論： 當(dāng)信道的傳輸帶寬一定時(shí)，接收端的信噪比越大，其系統(tǒng)的信道容量越大。 ))/(1(B l o g l i m)/1(B l o g l i mC l i m 022 BnSNS BBB ?? ?????? ?? () ns? 當(dāng)信道容量一定時(shí)，信道帶寬與信噪比可以互換。 擴(kuò)頻系統(tǒng)的分類 ① DSSS（直擴(kuò)系統(tǒng)） 信號(hào)時(shí)域波形與頻域波形關(guān)系可以采用窄的脈沖序列去進(jìn)行調(diào)制某一載波，得到一個(gè)很寬的雙邊帶的直擴(kuò)信號(hào)。產(chǎn)生的寬帶二進(jìn)制序列的帶寬 W近似是 cT/1 .因此原始信息比特流的帶寬要乘以 W/R， W/R 稱為系統(tǒng)的擴(kuò)頻增益。其中圖212（ a）， 212（ b）是發(fā)送設(shè)備及接收設(shè)備的原理方框 圖。 圖 212 DSSS 通信系統(tǒng)原理方框圖 通常每個(gè)信號(hào)碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)包含許多碼片，故 cT t。其中，圖（ a）是發(fā)送端輸入基帶信號(hào)碼元波形 )(tm ；圖 b 是周期性擴(kuò)頻碼 c（ t），給出了一個(gè)周期為15 的 m 序列，它和基帶信號(hào)的時(shí)鐘是同步的；圖 c 是基帶信號(hào)和擴(kuò)頻碼相乘后的波形 d（ t）。這時(shí)已假定“ 1”對(duì)應(yīng)相位“ ? ”，“ 0”對(duì)應(yīng)相位“ 0”。 在接收設(shè)備中，為了能夠產(chǎn)生和發(fā)送端同步的擴(kuò)頻碼，需要有同步電路。將其與本本地?cái)U(kuò)頻馬相乘 后，只有有用信號(hào)的功率譜寬度受到壓縮而使譜密度增大，白噪聲和寬帶干擾信號(hào)的功率譜基本 未變，窄帶干擾的功率譜則大大展寬而使其譜密度大大下降。因此在傳輸中有可能將信號(hào)隱藏在噪聲和干擾下，很難被他人發(fā)現(xiàn)。也就是說(shuō)，用擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行頻移鍵控調(diào)制，使載波頻率不斷地跳變，所以稱為跳頻。在一幀內(nèi)哪個(gè) 時(shí)片發(fā)射信號(hào)由擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行控制。 在大量信號(hào)需做頻分復(fù)用時(shí)，總的占用頻帶必然很寬。 對(duì)于 CDMA，前面已經(jīng)介紹，碼分的基礎(chǔ)是擴(kuò)頻，擴(kuò)頻的優(yōu)點(diǎn)都是 CDMA 的優(yōu)點(diǎn)，具體如下： 1．抗干擾性能好。 5．頻率利用率高。 另外，對(duì)于 CDMA 中的 WCDMA， CDMA2020， TDSCDMA 對(duì)比情況如下： 表 21 三種主要技術(shù)體制的對(duì)比情況 制式 WCDMA CDMA2020 TDSCDMA 采用國(guó)家 歐洲、日本 美國(guó)、韓國(guó) 中國(guó) 繼承基礎(chǔ) GSM 窄帶 CDMA GSM 同步方式 異步 同步 異步 碼片速率 ? 信號(hào) 1 擴(kuò)頻碼 N 擴(kuò)頻碼 1 信號(hào) N 解調(diào) 積分 積分 抽樣判決 抽樣判決 信號(hào)帶寬 5MHz N? 空中接口 WCDMA CDMA2020 兼容 IS95 TDSCDMA 核心網(wǎng) GSM MAP ANSI41 GSM MAP 3 CDMA系統(tǒng)的 Matlab 仿真 仿真軟件介紹 Matlab 綜述 Matlab 是當(dāng)前最優(yōu)秀的科學(xué)計(jì)算軟件之一 ,也是許多科學(xué)領(lǐng)域中分析、應(yīng)用和開發(fā)的基本工具。它可以用來(lái)對(duì)各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真。其界面如圖 31所示： 圖 31 Simulink 界面 Simulink Simulink是 MATLAB軟 件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它與 MATLAB語(yǔ)言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于 Windows的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建而非語(yǔ)言的編程上。