【正文】 PSK 調(diào)制器可以采用乘法器或相位選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在本設(shè)計(jì)中采用的是相位選擇法（將載波的輸出及其經(jīng)一個(gè)反相器后 圖 直序擴(kuò)頻系統(tǒng)的仿真 電路 圖 的輸出一起與鍵控的輸入相連）。而是采用了比較簡(jiǎn)單而直接的方式來(lái)構(gòu)造模湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 型。 本設(shè)計(jì)只對(duì)最典型的直序擴(kuò)頻系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 ②同步信道：基站在此信道反復(fù)廣播同步信道信息，傳送重要的系統(tǒng)信息，以供移動(dòng)臺(tái) 建立與系統(tǒng)的定時(shí)和同步。導(dǎo)頻、同步和尋呼信道是公共控制信道，由蜂窩覆蓋區(qū)域的所有用戶共享并且支持移動(dòng)無(wú)線臺(tái)與基站之間的通信。 基 帶 濾 波 器基 帶 濾 波 器∑到 發(fā) 射 機(jī)經(jīng) W a l s h 碼調(diào) 制 的 數(shù) 據(jù)符 號(hào) 序 列QPNcc o s 2 π f tcs in 2 π f tIPN圖 下行鏈路正交擴(kuò)頻示意圖 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 CDMA 系統(tǒng)的下行鏈路由碼分物理信道來(lái)傳送不同的信息，利用碼分物理信道可以傳送不同功能的信息。 CDMA 系統(tǒng)的下行鏈路 下行鏈路即前向鏈路最多可以有 64 條同時(shí)傳輸?shù)男诺?，這 64 個(gè)不同的信道是由 64 階 Walsh 序列來(lái)區(qū)分的，具體實(shí)現(xiàn)方法是將每個(gè)信道的基帶數(shù)據(jù)與一個(gè)特定的 Walsh 序列相乘，得到碼率為 的數(shù)據(jù)序列。 IS95 CDMA 系統(tǒng)中，一個(gè)基站（ BS）和一個(gè)移動(dòng)臺(tái) (MS)構(gòu)成一個(gè)完整的 擴(kuò)頻碼分系統(tǒng)。 CDMA 系統(tǒng)一開始并沒有寬窄帶之分，因此窄帶 CDMA 系統(tǒng)是相對(duì)與寬帶 CDMA 系統(tǒng)而引出的一個(gè)概念。 如果作二進(jìn)制相移鍵控（ 2PSK）調(diào)制時(shí)，則調(diào)相波可表示為： 0( ) [ ( , ) ]f t Ac os w t C u t??? （ ） 式中 ( , )Cut? 是已調(diào)相波相位的變化， ? 是調(diào)制系數(shù) (即對(duì)應(yīng)載波的最大相移 )。需要說明的是，由自相關(guān)函數(shù)也可以看出擴(kuò)頻碼序列的互相關(guān)性很弱，這也就是其它擴(kuò)頻碼無(wú)法解湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 擴(kuò)出信號(hào)的原因。 ⑵每一周期內(nèi)，長(zhǎng)度為 n 比特的游程出現(xiàn)的次數(shù)比長(zhǎng)度為 n+1 比特的游程出現(xiàn)的次數(shù)多一倍。但在接收機(jī)中為了解擴(kuò)應(yīng)當(dāng)有一個(gè)同發(fā)送端擴(kuò)頻碼同步的副本。白噪聲是一種隨機(jī)過程，它的瞬時(shí)值服從正態(tài)分布，功率譜在很寬的頻帶內(nèi)都是均勻的，它有極其優(yōu)良的相關(guān)特性。擴(kuò)頻和解擴(kuò)的過程類似于擾碼，關(guān)鍵是擴(kuò)頻與解擴(kuò)使用的是同樣 的擴(kuò)頻碼序列，解擴(kuò)所需的擴(kuò)頻碼序列由碼元同步電路產(chǎn)生。這樣，不同用戶的接收端使用不同的偽隨機(jī)碼作解擴(kuò) 處理，就可得到相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多用戶（或多址）通信。在接收端，須用與發(fā)送端相同的偽隨機(jī)碼作擴(kuò)頻解調(diào)處理，把寬帶信號(hào)恢復(fù)成窄帶信號(hào)（解擴(kuò)），并用常規(guī)的信號(hào)處理方法解調(diào)出信息數(shù)據(jù) D。 Eb 為碼元能量， S=EbRmax=C，由式（ ）知： m a x 0lim 1 .4 4B SCR n?? ?? （ ） 可得： 0 0 m ax 4bESn n R?? （ ） 由此可得信道要求的最小信噪比為： m i n0 1( ) 0 .6 9 4 1 .61 .4 4bE dBn ? ? ? ? ? （ ） 擴(kuò)頻通信的基本原理 擴(kuò)頻通信是一種二次調(diào)制技術(shù) [1]，其基本原理如圖 所示。由式（ ）可知，信道容量 C 與信號(hào)帶寬成正比，增加 B，勢(shì)必會(huì)增加 C，但當(dāng) B 增加到一定 程度后， C 增加緩慢。由式（ ）可知， B與 C 成正比，而 C 與 S/N 呈對(duì)數(shù)關(guān)系，因此，增加 B 比增加 S/N 更有效。 由 shannon第二定理知，若信源的信息速率 R 小于或等于信道容量 C，通過編碼，信源的信息能以任意小的差錯(cuò)概率通過信道傳輸。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第三章 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)與 CDMA 模板 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)模塊 擴(kuò)頻技術(shù)的理論基礎(chǔ) 擴(kuò)頻是要把待發(fā)送的信號(hào)擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上，然后再發(fā)送出去，系統(tǒng)的射頻帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了信號(hào)的速率，一般情況下為信號(hào)速率的 100 多倍。為了增強(qiáng)通信系統(tǒng)的可靠性，增加信道容量，人們采用碼分多址技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展頻譜通信。 DSCDMA 有更大的覆蓋范圍，采用自適應(yīng)天線及多用戶檢測(cè)等新技術(shù)，并可支持頻率間切換。 DSCDMA 技術(shù)最早起源于歐洲和日本的第三代無(wú)線研究活動(dòng)， GSM 的巨大成功對(duì)第 三代系統(tǒng)在歐洲的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)生重大影響。 DSCDMA 技術(shù)遵循 ITU規(guī)定的 IMT2020 規(guī)格，并以 WCDMA 方式為基礎(chǔ)的一種通信技術(shù)。此外，關(guān)于 DS－ CDMA 的優(yōu)點(diǎn)還可以羅列很多：許多用戶可以共享頻率資源，無(wú)須復(fù)雜的頻率分配和管理；具有 軟容量 特性，即在一定限度內(nèi)的用戶數(shù)增加，只會(huì)使得信噪比下降，而不會(huì)終止通信，也就是說 DS－ CDMA 沒有絕對(duì)的容 量限制。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 DS— CDMA 系統(tǒng)的優(yōu)越性 DSCDMA 技術(shù) DS－ CDMA（ Direct Sequence — Code Division Multiple Access）即直接序列碼分多址。 CDMA 的碼分多址系統(tǒng)利用不同的擴(kuò)頻碼來(lái)區(qū)分每個(gè)基站的不同信道，而對(duì)不同的基站和移動(dòng)臺(tái)的區(qū)分同樣是通過擴(kuò)頻碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它是一種以擴(kuò)頻通信為基礎(chǔ)的調(diào)制和多址接 入方式，這種方式是通過給每個(gè)用戶分配一個(gè)具有良好自相關(guān)性和弱互相關(guān)性的唯一擴(kuò)頻碼片 ,并用它對(duì)承載信息的信號(hào)進(jìn)行編碼而實(shí)現(xiàn)的。而 MATLAB具有豐富的內(nèi)置函數(shù) ,強(qiáng)大的計(jì)算功能 ,以及高度靈活的可編程性 ,擅長(zhǎng)于數(shù)據(jù)分析與處理 ,在仿真領(lǐng)域同樣具有廣泛的應(yīng)用。具體步驟如下： ⑴設(shè)計(jì)創(chuàng)建系 統(tǒng)模型； ⑵安放信號(hào)源及其它元器件、函數(shù)模塊 ,并進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置菜單設(shè)置參數(shù)； ⑶連接器件 ,運(yùn)行系統(tǒng)； ⑷系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)修正； ⑸硬件模塊生成。 System View 系統(tǒng)的操作 System View 提供了一種可視化、動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)模式。如混合器、放大器和功率分配器等。還包括高級(jí)處 理工具 :混合的 Radix FFT、 FIR 和 IIR濾波器等。 ⑴ 通信庫(kù) System View 的通信庫(kù)包含仿真一個(gè)完整的通訊系統(tǒng)必要的工具 ,這些函數(shù)包括 :基帶脈沖整形、調(diào)制解調(diào)、信道模型、糾錯(cuò)編碼譯碼等。 System View 設(shè)計(jì)窗口用于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建 ,如全局參數(shù)連接、可變參數(shù)設(shè)計(jì)、與外部文件接口以及自動(dòng)程序生成功能等 ,并可以與其它仿真工具接口 。 信號(hào)源和接收端圖標(biāo)允許在 System View 內(nèi)部生成和分析信號(hào) ,還提供外部處理的各種文件格式的輸入 /輸出數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還支持外部數(shù)據(jù)的輸入輸出 ,支持用戶編寫代碼 (C++),兼容 Matlab 軟件，與其它仿真軟件不同 ,該系統(tǒng)還提供與硬件設(shè)計(jì)工具的接口 ,支持 Xilinx 公司的 FPGA 芯片和 TI 公司的 DSP 芯片 ,能將系統(tǒng)的單個(gè)模塊或整個(gè)系統(tǒng)生成 FPGA 或 DSP 芯片下載所需的數(shù)據(jù)文件 ,也就是說該系統(tǒng)將仿真、設(shè)計(jì)與硬件開發(fā)集成在一起。美國(guó) ELANIC 公司開發(fā)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)軟件將設(shè)計(jì)與仿真結(jié)合 ,功能、界面以及硬件接口遠(yuǎn)比其它EDA 軟件優(yōu)越 ,特別適合于通信系統(tǒng)的開發(fā)、設(shè) 計(jì)、模擬、調(diào)試、分析等。 DSCDMA 有更大的覆蓋范圍，采用自適應(yīng)天線及多用戶檢測(cè)等新技術(shù)，并可支持頻率間切換。 DSCDMA 技術(shù)最早起源于歐洲和日本的第三代無(wú)線研究活動(dòng)， GSM 的巨大成功對(duì)第三代系統(tǒng)在歐洲的標(biāo)準(zhǔn) 化產(chǎn)生重大影響。 DSCDMA 技術(shù)遵循 ITU 規(guī)定的IMT2020 規(guī)格，并以 WCDMA 方式為基礎(chǔ)的一種 通信技術(shù) 。因此奠定了它在移動(dòng)通信中的重要地位，被認(rèn)為是非常具有實(shí)用價(jià)值的一項(xiàng)技術(shù)，使得研究 CDMA 技術(shù)成為移動(dòng)通信從業(yè)湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 人員的迫切需要。 CDG表示，目前亞洲已經(jīng)成為 CDMA 市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?。在美?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)，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 (Qualm)更新成為商用蜂窩電信技術(shù)，該公司的 QCDMA 數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)是目前已推向市場(chǎng)的第一個(gè)實(shí)用的 CDMA 商用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。窄帶 CDMA（ IS95A） 技術(shù)已趨成熟，設(shè)備已用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)。隨著用戶數(shù)量的急速增長(zhǎng)，有限的頻率資源更加緊張。 System View。以 System View 為平臺(tái)對(duì)擴(kuò)頻通信中最典型、最常用的直序（ DS）擴(kuò)頻系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)擴(kuò)頻和解擴(kuò)功能。 湖 南 科 技 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ） 題目 基于 SystemView 的 DSCDMA系統(tǒng)仿真 作者 學(xué)院 信息與電氣工程學(xué)院 專業(yè) 通信工程 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 王志強(qiáng) 摘 要 擴(kuò)頻通信具有抗干擾能力強(qiáng)、隱蔽性好、可以實(shí)現(xiàn)碼分多址 (Code Division Multiple Access， CDMA)、抗衰落、抗多徑干擾等許多獨(dú)特的性能。 本文研究了 CDMA中最基本的擴(kuò)頻通信原理以及 CDMA 蜂窩通信系統(tǒng)的基本原理。 Code Division Multiple Access ( CDMA ) 。在我國(guó)，其發(fā)展速度更是超過人們的各種預(yù)測(cè)。 CDMA 數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)按其所占用的頻帶寬度，可分為窄帶CDMA(NCDMA)和寬帶 CDMA（ BCDMA） 系統(tǒng)。實(shí)際上，對(duì) CDMA 的系統(tǒng)的研制開發(fā)已成為我國(guó)在移動(dòng)通信領(lǐng)域趕上世界先進(jìn)水平的契機(jī)。在美國(guó)和日本， CDMA 成為國(guó)內(nèi)的主要移動(dòng)通信技術(shù)。 2020 年初全球 CDMA 移動(dòng)電話用戶的總數(shù)已突破 5000 萬(wàn)，在一年內(nèi)用戶數(shù)量增長(zhǎng)率達(dá)到 118%。 對(duì)運(yùn)營(yíng)者來(lái)說， CDMA 系統(tǒng)的大容量、大覆蓋既可以提高頻譜利用率，大大節(jié)約頻率資源，又可以減少基站數(shù)量，降低工程建設(shè)成本，加快工程建設(shè)進(jìn)度；并能以更經(jīng)濟(jì)的方式平滑過渡到第三代移動(dòng)通信，是多快好省地解決本世紀(jì)移動(dòng)通信市場(chǎng)發(fā)展容量需求的有效途徑。與常規(guī)通信相比， DSCDMA 系統(tǒng)具有高處理增益，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力 。 在 CDMA 標(biāo)準(zhǔn)中， DSCDMA 技術(shù)是其中的重要部分，是實(shí)現(xiàn)無(wú)線多媒體通信的關(guān)鍵。 DSCDMA 基于 ANSI41 核心網(wǎng)，它使用新的 頻帶 ，采用 FDD 工作方式，碼片速率為 。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二章 SystemView 與 CDMA 的系統(tǒng) SystemView 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (EDA)技術(shù)已經(jīng)從單純的性能模擬仿真 (Matlab)、系統(tǒng)元件級(jí)仿真 (PSPICE)發(fā)展到系統(tǒng)級(jí)仿真 ,直至指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 M a t l a b V C + +外 部數(shù) 據(jù)S y s t e m V i e w仿 真 系 統(tǒng)射 頻 / 微 波T I T M S 3 2 0 C 5 0 0 0T M S 3 2 0 C 6 0 0 0X i l i n x F P G A軟 件 接 口 圖 System View 設(shè)計(jì)仿真軟件接口框圖 該 系統(tǒng)可以方便設(shè)計(jì)各種濾波器 ,同時(shí)系統(tǒng)備有通信、邏輯、數(shù)字信號(hào)處理 、射頻 /模擬、 CDMA/PCS、 DVD、自適應(yīng)濾波器以及第三代無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)等專業(yè)庫(kù) ,適合各種專業(yè)設(shè)計(jì)人員。每個(gè) 功能模塊采用圖標(biāo)表示 ,System View 的圖標(biāo)庫(kù)包括幾百種信號(hào)源、接收端、操作符和功能塊 ,提供從 DSP、通訊信號(hào)處理、控制直到構(gòu)造通用數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用模塊。分析窗口如圖 所示，設(shè)計(jì)窗口如圖 所示。它允許通信、 DSP、射頻 /模擬和邏輯應(yīng)用。例如乘法器、加法器、除法器和反相器的圖標(biāo)代表真正的 DSP 算法操作符。 ⑷射頻 /模擬庫(kù) System View 模擬庫(kù)支持用于射頻設(shè)計(jì)的關(guān)鍵的電子組件。這些模板可以使用任何商品的 C 或 C++編譯器編譯。利用不同的元件便可組合搭接各種模擬、數(shù)字系統(tǒng) ,對(duì)各類通信系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的分析。 System View 與 MATLAB 比較 MATLAB 與 System View 在仿真方面各具優(yōu)勢(shì) ,System View 是用于電路與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析專用的通信仿真軟件 ,它能滿足從信號(hào)處理、濾波器設(shè)計(jì)、直到復(fù)雜的 通信系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立等不同層次的設(shè)計(jì)與仿真的需要。 CDMA 技術(shù)正是解決多個(gè)用戶共用同一帶寬問題的良好途徑。故接收端用戶信號(hào)的區(qū)分可以用多個(gè)用戶信號(hào)送多個(gè)用戶的相關(guān)運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。 + ++ +調(diào) 制信 道 1信 息信 道 2信 息W a l s h 碼 1W a l s h 碼 2