【正文】 ple of spread spectrum technology, will need to transfer information and data with a certain bandwidth, the bandwidth is much larger than the information with a highspeed bandwidth, modulated pseudorandom code, and then sent by the carrier modulation. MATLAB simulation software for the use modulation of CDMA munication system simulation, the baseband signal sources and the adoption of modulation of CDMA munication system to receive the frequency diagram. Simulation results show that in the absence of background noise, at thereceiving end be able to restore the integrity of the input signal. CDMA munication system proves the correctness of simulation this paper, CDMA munication systems principle part of the research, including systems theory model, it is estimated part of mathematic model simulation. KEY WORDS： CDMA， conmmunication principle， system simulation， matlab 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 1 第一章 緒 論 移動通信系統(tǒng)的發(fā)展概況 隨著信息的高速發(fā)展，人類社會進入了一個前所未有的信息量急劇增長的信息時代。從那時起，移動通信的發(fā)展大體可分為三代，即模擬移動通信系統(tǒng)、數(shù)字移動通信系統(tǒng)和現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)。 這種移動通信系統(tǒng)發(fā)送的信號都是模擬的，所以被稱為模擬移動通信系統(tǒng)。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 2 數(shù)字移動通信系統(tǒng)（ 2G） 早在 20 世紀 70 年代末，一些發(fā)達國家 就已開始研制數(shù)字移動通信系統(tǒng)。由于數(shù)字移動通信系統(tǒng)具有容量大、保密性強、移動臺體積小、能提供國際漫游等特點，世界各國都給予了足夠的重視和資金投入。 CDMA 是 CodeDivision Multiple Access（碼 分多址）的縮寫，是第三代移動通信系統(tǒng)的技術基礎。 1995 年，第一個 CDMA 商用系統(tǒng)（被稱為 IS95）運行之后， CDMA 技術理論上的諸多優(yōu)勢在實踐中得到了檢驗，從而在北美、南 美和亞洲等地得到了迅速推廣和應用。隨著移動通信對數(shù)據(jù)業(yè)務需求的增加， 1998年 2 月，美國高通公司宣布 將 IS95B 標準用于 CDMA 基礎平臺上。但 CDMA 技術有其獨到之處，在通話質量好、掉話少、低輻射、健康環(huán)保等方面具有顯著特色。 我國提出的 TDSCDMA 建議標準與歐洲、日本提出的 WCDMA 和美國提出的CDMA2021 標準一起被列入該建議，成為世界三大主流標準之一。無線電信號可以表達為時西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 4 間、頻率和碼型的函數(shù)，即可寫作 ( , , ) ( ) ( , )s c f t c t s f t? (11) 其中， 是碼型函數(shù)， 為時間和頻率的函數(shù)。 與 FDMA 和 TDMA 相比， CDMA 具有許多獨特的優(yōu)點，其中一部分是擴頻通信系統(tǒng)所固有，另一部分則是由軟切換和功率控制等技術所帶來的。 理論上 CDMA 移動網(wǎng)比模擬網(wǎng)大 20 倍。另外， 多小區(qū)之間可根據(jù)話務量和干擾情況自動均衡。另外， CDMA 系統(tǒng)“掉話”的現(xiàn)象明顯減少， CDMA 系統(tǒng)采用軟切換技術，即“先連接再斷開”，這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點。 CDMA 系統(tǒng)發(fā)射功率最高只有 200 毫瓦，普通通話功率可控制在零點幾毫瓦，其輻射作用可以忽 略不計，對健康沒有不良影響。 CDMA 手機的用戶每次通話時系統(tǒng)都將在 2 的 42 次方個碼中隨機分配任意一個碼給該手機用戶共有 萬億種可能的排列，要想破解密碼或竊聽簡直不可想象。用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以不相同的 CDMA 載波可在相鄰的小區(qū)內使用，網(wǎng)絡規(guī)劃靈活，擴展簡單。 本文的主要內容安排 CDMA 移動通信系統(tǒng)是一個有較長一段研究歷史的課題， 21 世紀我們已經(jīng)進入到一個信息化的社會，沒有信息的傳遞和交流，人們就無法適應現(xiàn)代化的快節(jié)奏的生 活和工作。 本文以 CDMA 移動通信系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)不同的訓練系列和干擾，研究它的調制解調過程，并對部分計算模型進行仿真。 第四章對 CDMA 通信系統(tǒng)中基于訓練序列的 QPSK 調制仿真，并得出相關的仿真結果。 通信系統(tǒng)原理 CDMA 系統(tǒng)原理框圖如圖 ： 信 源 數(shù) 據(jù) 調 制 擴 頻 調 制 信 道 擴 頻 解 碼 數(shù) 據(jù) 調 制 接 受擴 頻 碼 發(fā)生擴 頻 編 碼發(fā) 生同 步 電 路圖 CDMA系統(tǒng)原理框圖 擴頻通信系統(tǒng) 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 8 擴頻碼分多址是數(shù)字移動通信中的一種多址接入方式，特別是在第三代移動通信中，它已成為最主要的多址接入方式。 若 1R T F T? ? ? ? 時，即當 RF? ，或者 2FR? 時，稱為一般窄帶通信系統(tǒng)，在通常數(shù)字通信系統(tǒng)中，移頻、移相均屬于窄帶通信系統(tǒng)。 (2)擴頻增益 在擴頻通信系統(tǒng)中，經(jīng)過對信息信號帶寬的擴展和解擴處理，獲得了擴頻增益 (Gp )。解擴后的信號經(jīng)過一個窄帶濾波器后，有用的信號被保留，干擾信號被抑制，從而改善了信噪比，提高了抗干擾能力。 干擾容限直接反映了擴頻通信系統(tǒng)接收機允許的極限干擾強度，它往往能比擴頻增益更確切地表征系統(tǒng)的抗干擾能力。 (1)主要優(yōu)點 越大，抗干擾能力越強，抗白噪聲、抗單頻窄帶干擾、抗人為干擾、抗跟蹤干擾、抗寬帶的等效白噪聲的多址與多徑干擾能力都很強。且對其他通信系統(tǒng)及人體的干擾與影響也小。 (2)主要缺點 ，擴頻后的碼序列 (chip)帶寬遠大于擴頻前的信息序列帶寬。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 10 CDMA 碼序列 地址碼和擴頻碼的設計是碼分多址體制的關鍵技術之一。 然而，要同時滿足這些特性目前任何一種編碼體制都達不到。作為擴頻碼的偽隨機碼（或同時用作地址碼）具有類似的白噪聲的特征。 PN 序列有一個很大的家族，包含很多碼組，例如 m序列、 Gold 序列、 GL（ GoldLike） 序列、RS 序列、 DBCH 序列等等。信息數(shù)據(jù)序列劃分成許多長度為 k 的小塊，每段小塊被編碼長度為 n 的碼字符號。 卷積碼 (n， k， m)指定的碼率為： R=k/n,編碼器級數(shù)為 m=K— 1，其中 K 是碼的約束長度。 每個生成序列直接由從編碼器級到各自模 2 加法器的連接序列確定， 1 表示連接， 0 表示斷開。 該卷積碼的生成序列為： 由于碼率為 1/2,所以每次編碼器輸入一位數(shù)據(jù) ,編碼器輸出就產(chǎn)生兩位編碼符號。如果信息序列表示成 d=(1010100100000101)，相應的多項式為 。 直接擴頻 CDMA 支持同時在數(shù)量很大的用戶群體而不只是單個用戶之間的數(shù)字通信服務。這種為獲得時間分集的重排過程稱為交織，可以以兩種方法考慮：塊交織和卷積交織。如果交織器設計良好，那么錯誤將會隨機地分布，用編碼技術極容易糾正。塊 交織很容易實現(xiàn)，而卷積交織有很好的性能。重要的參數(shù)之一是最小間隔 S，指突發(fā)連續(xù)錯誤分布的最小距離。一般來說，這種延時也出現(xiàn)在解交織時。所以性能通常可用最小間隔與延時的比 S/D 以及最小間隔和存儲容量的比 S/M 來描述。連續(xù)的數(shù)據(jù)處理要求有兩個矩陣：一個用于數(shù)據(jù)寫入，另一個用于數(shù)據(jù)的讀出 /解交織過程也要求有兩個矩陣，用于反轉交織過程。 情況下，最大的最小間隔由上面所說的讀出方法 得到。除非仔細觀察考慮讀出的方法，否則一般最小間隔都是減少的。 CDMA 系統(tǒng)的物理層技術 CDMA2021 物理層 CDMA2021 的物理層處于其體系結構的底層，用于完成高層信息與空中無線信號件的相互轉換，同時也是這種無線通信系統(tǒng)的基礎。前向鏈路物理信道分為前向鏈路公用物理信道和前向鏈路專用物理信道兩大類。反向鏈路物理信道也分為反向鏈路西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 15 公共物理信道和反向鏈路專用物理信道兩大類。 ： (1)發(fā)射分級。前向鏈路采用了快速功率控制，在 CDMA2021 標準中詳細規(guī)定了快速功率控制的算法。為了保持調制信道的帶寬不變， Walsh 碼長度隨著信息速率的增大而減?。?Walsh 碼的階數(shù)隨信息速率增大而升高）。 (4)信道編碼。 CDMA2021 支持 5ms、 10ms、 20ms、 40ms 和 80ms 的幀。前向鏈路在擴頻前采用 QPSK 調制，每兩個信息比特映射為一個 QPSK 符號。 ： (1)反向相干解調。反向鏈路采用三種不同的功控方式：開環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)。 (4)可變幀長。 (6)混合移向鍵控（ HPSK）。無線幀是物理信道的基本單元，對應 38400chip，包括 15 個等長的時隙，每個時隙對應2560chip。上行鏈路專用物理信道分為專用物理數(shù)據(jù)信道和專用物理控制信道。 傳輸信道是物理層提供給上層的服務接入點，上層如果需要物理層提供的服務，就只能通過傳輸信道來接入，同樣，上層生成的數(shù)據(jù)也由映射到不同物理信道的傳輸信道在空中傳送。前向擾碼可選用長擾碼或短 擾碼，其中長擾碼周期 2251；反向擾碼周期為 2181。 ，還利用了用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)腡urbo 編碼技術。邏輯信道是 MAC 子層向上層（ RLC 子層）提供的服務，它描述的是承載什么類型的信息；傳輸信道作為物理層向高層提供的服務，它描述的是所承載信息的傳送方式。時隙用于在時域上區(qū)分不同用戶信號，具有 TDMA的特性。 調制的種類很多，分類方法也 不一致。調制的載波分別是脈沖，正弦波和光波等。此外還有復合調制和多重調制等。接收端必須恢復所傳送的消息才能加以利用，這就是解調。正弦波解調還可再分為幅度解調、頻率解調和相位解調。 CDMA通信系統(tǒng)中常 采用的調制方式有以下幾種 : 最小頻移鍵控（ MSK） ； 高斯濾波最小頻移鍵控（ GMSK） ； 四相相移鍵控（ QPSK） ； 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 20 偏移四相相移鍵控（ OQPSK） ； 四相相對相移鍵控（ DQPSK） ； π/4正交相移鍵控（ π/4－ DQPSK） ； 正交幅度調制 (QAM)； 正交頻分復用 (OFDM)； 擴頻調制 ； 所謂“最小”是指這種調制方式能以最小的調制指數(shù) ()獲得正交信號； 所謂“快速”是指在給定同樣的頻帶內， MSK 能比 2PSK 的數(shù)據(jù)傳輸速率更高，且在帶外的頻譜分量要比 2PSK 衰減的快。 對 QPSK 做正交調制時，將正交分量 Q(t)的基帶信號相對于同向分量 I(t)的基帶信號延遲半個碼元間隔（ TS/2 一個比特間隔）。 π/4 QPSK 信號在 QPSK 和 OQPSK 基礎上發(fā)展起來的，與 QPSK 和 OQPSK相比，它有以下優(yōu)點： 在四進制碼元轉換時 刻，當前碼元的相位相對于前一碼元的相位改變 177。而且相鄰碼元間至少有 π/4的相位變化，西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 21 從而使接收機容易 進行時鐘恢復和同步。而且，通過研究還發(fā)現(xiàn)，在存在多徑和衰落時 , π/4 QPSK 的性能優(yōu)于 OQPSK. 正交振幅調制 (QAM)是一種幅度和相位聯(lián)合鍵控 (APK)的調制方式。直到 20 世紀 80 年代，人們提出了采用離散傅里葉變換來實現(xiàn)多個載波的調制，簡化了系統(tǒng)結構，使得 OFDM 技術更趨于實用化。 擴展頻譜系統(tǒng)必須滿足兩條準則： (1)傳輸帶寬遠大于被傳送的原始信號的帶寬或速率； (2)傳輸帶寬主要由擴頻函數(shù)決定，此擴頻函數(shù)常用的是偽隨機編碼信號，而被傳送的原始信號本身不再是確定傳輸帶寬的決定因素。 跳頻擴頻系統(tǒng) 跳頻是指在無線電設備工作過程中，載波頻率不斷自動跳變，用簡略的術語表達就是“多頻、選碼、頻移鍵控。