【正文】 LINK，對(duì)碼分多址通信仿真系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 SIMULINK simulation。頻分多址方式是以傳輸信號(hào)載波頻率的不同劃分來(lái)建立多址接入。碼分多址方式是以傳輸?shù)男盘?hào)碼型的不同劃分來(lái)建立多址接入。存在問(wèn)題：由于所有的基站都使用同一個(gè)頻率，相互之間存在干擾，如果小區(qū)規(guī)劃做得不好，將直接影響話(huà)音質(zhì)量和使系統(tǒng)容量打折扣，因而在進(jìn)行站距、天線(xiàn)高度等設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎。一個(gè)典型的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)框圖 [2]如圖 所示。擴(kuò)頻和解擴(kuò)是為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力而進(jìn)行的信號(hào)頻譜展寬和還原。 CDMA 系統(tǒng)的擴(kuò)頻方式和重要參數(shù)在實(shí)際的碼分多址系統(tǒng)中，直接序列擴(kuò)頻方式得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。（1）擴(kuò)頻增益擴(kuò)頻增益，通常用于衡量擴(kuò)頻系統(tǒng)抗干擾能力的優(yōu)劣。 CDMA 擴(kuò)頻碼：偽隨機(jī)碼序列碼分多址系統(tǒng)中，非常注重研究偽隨機(jī)序列的自相關(guān)和互相關(guān)特性。偽隨機(jī)序列定義 [3]如下： 凡自相關(guān)系數(shù)具有下列形式的碼序列，稱(chēng)為偽隨機(jī)序列,又稱(chēng)為狹義偽隨機(jī)序列： ()??10Pxix?????????????其中 為序列與初始序列的相位差。需滿(mǎn)足：目標(biāo)接收端，能識(shí)別并同步產(chǎn)生此序列；對(duì)于非目標(biāo)接收端而言，該序列是不可識(shí)別的。 m 序列 m 序列是由 n 級(jí)線(xiàn)性移位寄存器產(chǎn)生的周期為 的碼序列，是最長(zhǎng)線(xiàn)性反饋移12?n位寄存器序列的簡(jiǎn)稱(chēng)。（2）移位特性：m 碼序列和其移位后的序列模 2 相加，所得的序列還是 m 序列，只是相位不同。求出特征多項(xiàng)式，可通過(guò)兩種方式產(chǎn)生 m 序列。1na?2na? nra?1z1z?... 1z1c2crc......na圖 反饋移位寄存器原理框圖序列生成多項(xiàng)式表示為: ()1200() iiGxaxax??????將線(xiàn)形反饋邏輯代入后,選擇初始狀態(tài)為 ()121rraa????????得到 ()0()riiGzFxc??????其中, 是關(guān)于 的多形式。圖 產(chǎn)生 m 序列的仿真模型偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器模塊的參數(shù)設(shè)置為：生成多項(xiàng)式為[1 0 0 1 1]；初始狀態(tài)為：[0100]；采樣時(shí)間為： s，仿真時(shí)間設(shè)置為 1 秒。得 m 序列互相關(guān)函數(shù)特性如圖 所示（Matlab 程序見(jiàn)附錄（2））。滿(mǎn)足下列條件的兩個(gè) m 序列可構(gòu)成優(yōu)選對(duì)：??12n 4xyR???????為 奇 數(shù)為 偶 數(shù) 且 不 能 被 整 除 CDMA 擴(kuò)頻碼：PN 序列的擴(kuò)頻原理在 CDMA 中，不同的用戶(hù)在相同的時(shí)間用相同的頻帶，有一系列正交的波形、序列或碼字來(lái)相互分離開(kāi)。（3）每個(gè)碼自己的內(nèi)積被碼元的數(shù)量相除必須為 1。假設(shè)有相同的三個(gè)用戶(hù)希望發(fā)送三條單獨(dú)的信息。對(duì)于第一條信息： ??1mt?1?1? 1??1? 0pt? ? 1其中， 是第一條信息的擴(kuò)展信號(hào)。結(jié)果推導(dǎo)出函數(shù)、 和 ：??1Mt2t??3t 0p1???13??1? t 797? 3C1?3? ??2t 79 6p1???131? 3Mt 9 7?根據(jù)積分函數(shù) 、 和 ，有一個(gè)“判決門(mén)限”。2 SIMULINK 仿真概述本文采用的是 SIMULINK 仿真，其所有的模塊在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)上同時(shí)執(zhí)行，被稱(chēng)為時(shí)間流的仿真。當(dāng)一個(gè)動(dòng)態(tài)模型包含許多環(huán)節(jié)時(shí)，往往把系統(tǒng)按功能分塊，每一塊建立一個(gè)子系統(tǒng)。碼分多址通信系統(tǒng)原理框圖 [2]如圖 所示。再用一條 15 位的 m 序列與每個(gè)信息碼元進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，數(shù)據(jù)單位為切普，長(zhǎng)度縮短為比特的 1/30，信號(hào)頻譜大大擴(kuò)展。當(dāng)從信道中檢測(cè)到信號(hào)后，接收端首先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)處理，通過(guò)擴(kuò)頻碼的正交性去除多址干擾恢復(fù)為擴(kuò)頻前的原始數(shù)據(jù)。 本文將實(shí)際應(yīng)用中的碼分多址通信系統(tǒng)的解擴(kuò)設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)化。不同用戶(hù)間擴(kuò)頻碼字的正交性越好，MAI 就越小。由于碼字的不相關(guān)特性，多個(gè)用戶(hù)可以采用相同的載波同時(shí)向信道發(fā)送數(shù)據(jù)包。分別延遲四個(gè)、七個(gè) m 序列碼元的兩個(gè)碼組與源信號(hào)的原始碼組構(gòu)成三個(gè)正交碼組，它們分別對(duì)單個(gè)用戶(hù)的信號(hào)進(jìn)行直接擴(kuò)頻。以后進(jìn)入接收部分，信號(hào)與源信號(hào) m 序列擴(kuò)頻碼相乘進(jìn)行解擴(kuò)。碼分多址通信系統(tǒng)的仿真模型 mafenduozhi，包括源信號(hào)的生成、卷積編碼、信道調(diào)制、擴(kuò)頻調(diào)制、多址干擾、加性高斯白噪聲信道、解擴(kuò)、解調(diào)、譯碼、錯(cuò)誤率統(tǒng)計(jì)等模塊。Initial seed：隨機(jī)數(shù)種子，不同的隨機(jī)數(shù)種子通常產(chǎn)生不同的序列，設(shè)為 12345。編碼原理是其碼字與現(xiàn)在和之前的信息比特都有關(guān)系，糾錯(cuò)能力與約束長(zhǎng)度有關(guān)，糾錯(cuò)性能與譯碼算法有關(guān)。源信號(hào)數(shù)據(jù)流進(jìn)行卷積編碼，由一列信號(hào)變成兩列信號(hào)，可得波形如圖 所示。表 緩存器和緩存器 1 參數(shù)設(shè)置參數(shù)名稱(chēng) 緩存器 緩存器 1Specify output buffer size（指定輸出緩存大?。?使能（選中）Output buffer size(channel)（每信道輸出緩存大?。?1 2Buffer overlap（緩存交疊） 0Initial conditions（初始條件） 0Number of channels（信道數(shù)） 1根據(jù)表 設(shè)置，得碼分多址仿真系統(tǒng) mafenduozhi 中卷積編碼后的雙列信號(hào)經(jīng)緩存器后變?yōu)檫m應(yīng) MDPSK 調(diào)制的一列信號(hào)，碼元周期為 ，波形如圖 所示。擴(kuò)頻、解擴(kuò)的方式可以使用單極性二進(jìn)制碼元用異或的方式，但是 0 的結(jié)果有時(shí)處理起來(lái)有一定的困難；當(dāng)信號(hào)疊加了噪聲信號(hào)后已經(jīng)不是二進(jìn)制碼時(shí)，就不能用異或方式處理。擴(kuò)頻模塊如圖 所示。 MAI 干擾產(chǎn)生的原因是由于多個(gè)用戶(hù)的隨機(jī)接入，不同用戶(hù)21r?擴(kuò)頻偽碼之間不能保證完全正交。MAI 干擾模塊仿真了一個(gè)三發(fā)射條件下，另兩個(gè)用戶(hù)數(shù)據(jù)包對(duì)源信號(hào)的干擾情況。延遲四個(gè)碼元及延遲七個(gè)碼元的兩個(gè)碼組與源信號(hào)原始碼組構(gòu)成三個(gè)正交碼組，分別對(duì)單個(gè)用戶(hù)信號(hào)進(jìn)行直接擴(kuò)頻。圖 MAI 干擾生成模塊框圖通過(guò)示波器，可得多址用戶(hù) 1 信號(hào)經(jīng)卷積編碼、緩存轉(zhuǎn)換、MDPSK 調(diào)制、擴(kuò)頻等打包后的多址干擾信號(hào) 1 波形如圖 所示。模塊參數(shù)設(shè)置如下：Initial seed：初始化種子，設(shè)為 18233。信號(hào)夾雜著加性高斯白噪聲，其均值為 0，方差表現(xiàn)為噪聲功率的大小。要求使用的偽隨機(jī)碼與發(fā)送端擴(kuò)頻用的偽隨機(jī)碼不僅碼字相同，而且相位相同。圖 接收端解擴(kuò)后信號(hào)波形 MDPSK 解調(diào)模塊在接收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，以恢復(fù)原來(lái)的頻譜。 圖 經(jīng) MDPSK 解調(diào)后信號(hào)波形根據(jù)表 中緩存器 1 的設(shè)置，通過(guò)示波器，可得碼分多址仿真系統(tǒng) mafenduozhi中 MDPSK 解調(diào)后的信號(hào)經(jīng)過(guò) 緩存器 1 轉(zhuǎn)換后波形如圖 所示。設(shè)置為 Hard Decision，對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)為二進(jìn)制數(shù)據(jù)。根據(jù)維特比譯碼器以上參數(shù)設(shè)置，可得碼分多址仿真系統(tǒng)中信號(hào)經(jīng)過(guò)卷積譯碼后波形如圖 所示，其碼元周期恢復(fù)為 。錯(cuò)誤率統(tǒng)計(jì)模塊的參數(shù)設(shè)置如表 所示。信宿端接收信號(hào)與源信號(hào)波形如圖 所示，可以得到接收端接收信號(hào)可以很好的恢復(fù)發(fā)送端發(fā)送的源信號(hào)，只是存在不可避免的延遲。固定信道信噪比 SNR=15dB 的傳輸環(huán)境，對(duì)相同的源信號(hào)，來(lái)分析 m 序列抽樣時(shí)間即頻譜的倒數(shù)與誤碼率的關(guān)系（Matlab 程序見(jiàn)附錄（4）），如圖 所示。 7 結(jié)論本文首先對(duì)碼分多址技術(shù)進(jìn)行了介紹，列出其主要優(yōu)點(diǎn)和存在問(wèn)題。參考文獻(xiàn)[1] 李賀冰，袁杰萍，孔俊霞. 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