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基于systemview的wcdma系統(tǒng)仿真畢業(yè)論文-預(yù)覽頁(yè)

 

【正文】 .............................................................31前 言自 1987 年至今,中國(guó)的移動(dòng)通信經(jīng)歷了從無(wú)到有、從第一代模擬移動(dòng)通信(1G)GSM 到 CDMA 第二代移動(dòng)通信(2G)的發(fā)展過程,歷經(jīng)了由小變大的奮斗過程。龐大的、成功的 2G 市場(chǎng)造就了成功的運(yùn)營(yíng)企業(yè),從技術(shù)應(yīng)用角度看,中國(guó)的移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)裝備、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和提供的業(yè)務(wù)在國(guó)際上均屬于先進(jìn)水平。從 1G 到 2G,中國(guó)的移動(dòng)通信創(chuàng)造了成功,3G 將不僅是對(duì) 2G 發(fā)展的延續(xù),更將是整個(gè)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)再次實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的新契機(jī)。不難看出,WCDMA 商用已呈現(xiàn)燎原之勢(shì)。所有這一切,連同第二代系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)的平滑連續(xù)過渡,不僅為設(shè)備制造商、運(yùn)營(yíng)商,同時(shí)也為使用這些網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容和應(yīng)用提供商創(chuàng)造了新的商機(jī) [1]。例如,為支持更高的比特速率,需要 5MHz 這一更寬的帶寬。還有,在新系統(tǒng)中對(duì)非實(shí)時(shí)的分組數(shù)據(jù)的有效支持也很重要。與窄帶的第二代系統(tǒng)相比,較高的碼片速率還會(huì)帶來(lái)較高的集群增益——尤其在高比特速率的情況下。WCDMA 相比與 2G 技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì),使得它的研究與發(fā)展更是當(dāng)前中國(guó)移動(dòng)通信走入世界的最迫在眉睫的舉動(dòng) [3][4]。在仿真電路中,設(shè)置參數(shù),調(diào)參數(shù),輸出仿真結(jié)果波形圖,觀察結(jié)果。第 2 章 WCDMA 的基本原理 WCDMA 主要系統(tǒng)參數(shù)WCDMA 主要系統(tǒng)參數(shù)如下:雙工方式 FDD多址方式 DSCDMA帶寬 5 MHz碼片速率 Mc/s幀長(zhǎng)度 10ms信道化編碼 正交可變擴(kuò)頻因子碼,上行鏈路 256~4,下行鏈路 512~4擾碼 下行鏈路:16 位 GOLD 碼 上行鏈路:短擾碼(取自 S(2)碼族) ,長(zhǎng)擾碼(24 位 GOLD 碼)導(dǎo)頻結(jié)構(gòu) 下行鏈路:公用或?qū)S脤?dǎo)頻 上行鏈路:專用導(dǎo)頻調(diào)制 QPSK基帶濾波 平方根升余弦,滾降系數(shù) 前向糾錯(cuò)編碼 卷積碼,Turbo 編碼功率控制 快速閉環(huán)、開環(huán)、外環(huán)WCDMA 采用 DSCDMA 多址方式,碼片速率為 ,載波帶寬為5MHz。功率控制速率為 1500 次/s,控制步長(zhǎng)可變,能有效滿足抗衰落的要求。物理信道通常由無(wú)線發(fā)送幀和時(shí)隙的分層結(jié)構(gòu)組成,但并不是所有物理信道都是如此。上行鏈路的專用物理信道包括專用物理數(shù)據(jù)信道(DPDCH)和專用物理控制信道(DPCCH) 。傳輸信道與物理信道是網(wǎng)絡(luò)中不同層次上的概念。 傳輸信道編碼和復(fù)用在傳輸信道中,數(shù)據(jù)是以傳輸塊的形式傳輸?shù)骄幋a/復(fù)用單元的,其信息的處理過程如下:? 在每個(gè)傳輸塊中加上循環(huán)冗余碼校驗(yàn)位(循環(huán)冗余校驗(yàn) CRC 編碼) ;? 傳輸塊串聯(lián)和編碼塊分割;? 信道編碼(包括卷積碼和 Turbo 碼,不同的傳輸信道可能有所不同) ;? 速率匹配;? 插入不連續(xù)傳輸(DTX)指示位;? 交織;? 無(wú)線幀映射;? 傳輸信道復(fù)用;? 物理信道分割;? 映射至物理信道。圖中 cd,n 代表不同專用物理數(shù)據(jù)信道的信道化編碼(即正交可變擴(kuò)頻因子碼) ,βd 代表增益因子,取值為N/15(0=N=15);C c 代表專用物理控制信道的信道化編碼; βc 是 cc 對(duì)應(yīng)的增益因子,取值范圍與 βd 相同; Slong, n 和 Sshort, n 分別代表長(zhǎng)擾碼和短擾碼。cd βdCc Βc jIQI+jQ Srmsg, nPRACH 信息數(shù)據(jù)部分PRACH 信息控制部分圖 23 上行鏈路 PRACH 的擴(kuò)頻過程PCPCH的擴(kuò)頻過程如圖 24所示。同步信道以外物理信道的擴(kuò)頻過程略。然后所有下行鏈路的物理信道經(jīng)過復(fù)雜的相加組合起來(lái)[9 ][10]。從濾波器設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、完整通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真,直到一般系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立等各個(gè)領(lǐng)域,System View 在友好且功能齊全的窗口環(huán)境下,為用戶提供了一個(gè)精密的嵌入式分析工具。它還可以實(shí)時(shí)地仿真各種位真的 DSP 結(jié)構(gòu),并進(jìn)行各種系統(tǒng)的時(shí)域和頻域分析、譜分析,以及對(duì)各種邏輯電路、射頻/模擬電路進(jìn)行理論分析和失真分析等。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展,無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)已日趨完善。(3)開放友好的用戶界面。同時(shí)它具有與外部文件的借口,可直接讀入真實(shí)的數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行處理。除了一般的方案論證外,System View 還提供了與多種硬件設(shè)計(jì)工具的接口:與 Xilinx 公司的軟件 CORE Generato 配套,可以將System View 系統(tǒng)中的部分器件生成下載 FPGA 芯片所需的數(shù)據(jù)文件;通過與 TI 公司 DSP 設(shè)計(jì)工具 CCS(Code Cmposer Ssudio)的接口,可以將其 DSP 庫(kù)中的部分器件生成 DSP 芯片編程的 C 語(yǔ)言源代碼,或在系統(tǒng)仿真中嵌入實(shí)際硬件電路;通過與 Xpedion 公司的射頻 /微波仿真工具的接口,可以將系統(tǒng)仿真與電路級(jí)仿真結(jié)合起來(lái),對(duì)分立元期間的射頻/微波特性進(jìn)行仿真。它還可以在編譯時(shí),給出系統(tǒng)運(yùn)行的大約時(shí)間,方便了設(shè)計(jì)人員進(jìn)行調(diào)試。另外,還有真實(shí)而靈活的分析窗口用以檢查系統(tǒng)波形。設(shè)計(jì)窗口主要包含以下部分:?設(shè)計(jì)區(qū)域:供用戶完成各種系統(tǒng)的搭建;?菜單欄:通過菜單欄可以執(zhí)行 System View 的各項(xiàng)功能;?工具欄:包含了在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真中可能用到的文件、圖標(biāo)、系統(tǒng)等的各種操作按鈕,如圖 32 所示,依次分別為庫(kù)選擇、打開保存文件、打印、清除、刪除、斷開連接、連接、復(fù)制、圖標(biāo)反向、注釋、生成子系統(tǒng)、展開子系統(tǒng)、根軌跡圖、波特圖、重繪、停止、運(yùn)行、定時(shí)、分析窗口;?提示信息區(qū):當(dāng)鼠標(biāo)置于某一工具按鈕上,在該處會(huì)顯示對(duì)該按鈕的說明和提示信息;?消息顯示區(qū):用來(lái)顯示系統(tǒng)仿真的狀態(tài)信息;?圖標(biāo)庫(kù)區(qū):可以通過庫(kù)切換按鈕來(lái)選擇基本庫(kù)、專業(yè)庫(kù)、擴(kuò)展庫(kù)的庫(kù)資源;動(dòng)態(tài)方針:可以仿真示波器或頻譜分析儀的功能;圖 31 System View 的設(shè)計(jì)窗口圖 32 設(shè)計(jì)窗口的工具欄?進(jìn)程顯示:在仿真運(yùn)行的過程中顯示整個(gè)運(yùn)行進(jìn)行的程度。如圖 33 所示。與設(shè)計(jì)窗口相似,在分析窗口的最頂端是菜單欄和工具欄。如果要觀察新的結(jié)果,需要用工具欄最左端藍(lán)色的刷新按鈕,載入新的數(shù)據(jù)以形成當(dāng)前運(yùn)行結(jié)果的波形圖像。在顯示資源利用程度的旁邊,有一個(gè)按鈕,是 System View 分析窗口中代郵的功能強(qiáng)大的“sink calculator”,也就是接收計(jì)算器。在上行鏈路中,這幾種速率對(duì)應(yīng)的 DPDCH 的碼速率分別為60kb/s、240kb/s、480 kb/s 和 960kb/s。考慮到與 DPDCH 相比,DPCCH 有較高的處理增益,故 DPCCH 的增益因子可以比 DPDCH 低一些,傳輸格式聯(lián)合處于開啟狀態(tài),重復(fù)率為 18%。DCCH 的傳輸塊大小為 96 位,而 DTCH 傳輸塊大小為 1280 位。循環(huán)冗余校驗(yàn)位數(shù)為16。為了簡(jiǎn)化仿真,在不影響仿真原理的條件下,本例中僅對(duì)一個(gè) DTCH 進(jìn)行仿真,傳輸速率為 64kb/s,幀長(zhǎng)度變?yōu)?20ms,數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度不變。最后,可將兩路輸出信號(hào)進(jìn)行比較并與系統(tǒng)的信號(hào)源對(duì)比,以驗(yàn)證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中,交織器圖標(biāo) 5 的每個(gè)交織塊大小為 1950 位,所以 3900 位要分為兩個(gè)部分交織。圖標(biāo) 912 按照與編碼過程相反的順序?qū)Υa流進(jìn)行解碼。圖 44 組合圖標(biāo)編碼輸出與單個(gè)圖標(biāo)編碼輸出的對(duì)比由圖 44 可以看出,使用單個(gè)圖標(biāo)仿真?zhèn)鬏斝诺谰幋a與用分立的圖標(biāo)組成的系統(tǒng)相比延時(shí)要小。系統(tǒng)最終解碼的結(jié)果與輸入信號(hào)的對(duì)比如圖 45 所示。設(shè)計(jì)過程如圖 46:信號(hào)發(fā)生器通信濾波(基帶脈沖成行)采樣采樣DPDCH和DPCCH的解擴(kuò)采樣 輸出圖 46 基帶頻分雙工寬帶 CDMA 上行鏈路設(shè)計(jì)過程圖 仿真電路及參數(shù) 設(shè)置系統(tǒng)的 System View 仿真電路如圖 47 所示。圖標(biāo) 0 是一個(gè)完整的上行鏈路圖標(biāo),它有多個(gè)輸出。觀察窗圖標(biāo) 5 用于觀察 Q 路基帶信號(hào)輸出(I、Q 信號(hào)分別為加擾后信號(hào)的虛部) 。I、O 信號(hào)同時(shí)進(jìn)入擴(kuò)頻解調(diào)器圖標(biāo) 10 解擾,然后DPDCH 和 DPCCH 兩路信號(hào)分別解擴(kuò)。圖標(biāo) 19 和 20 分別對(duì) DPDCH 和 DPCCH 的信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难舆t,再分別經(jīng)圖標(biāo) 222 采樣,即可得到 60kb/s 的數(shù)據(jù)信息和15kb/s 的控制信息。系統(tǒng)中各圖標(biāo)的參數(shù)設(shè)置見表 42 所示。③從觀察窗 12228 分別可以看到 DPCCH 的數(shù)據(jù)、導(dǎo)頻符號(hào)、傳輸格式聯(lián)合指示信息和功率控制信息。對(duì)信號(hào)做相干檢測(cè)時(shí)需知道它的相位信息,而傳輸過程中,時(shí)變的信道會(huì)對(duì)傳輸信號(hào)的幅度和相位產(chǎn)生影響,所以需要用導(dǎo)頻符號(hào)來(lái)估計(jì)接收信號(hào)的相位和功率。估計(jì)得到的相位用來(lái)將接收信號(hào)的星座圖旋轉(zhuǎn)回原有位置。 仿真電路及參數(shù) 設(shè)置系統(tǒng)的 System View 仿真電路如圖 412 所示。偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器圖標(biāo) 5 和 20 產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼輸出分別經(jīng)過采樣器圖標(biāo)4 和 19 采樣后,再進(jìn)入提取器圖標(biāo) 6 和 21。高斯信號(hào)源圖標(biāo) 33 和 34 產(chǎn)生 2 個(gè)高斯噪聲。在接收端有一個(gè)本地導(dǎo)頻符號(hào)發(fā)生器,它產(chǎn)生的導(dǎo)頻符號(hào)的復(fù)共軛與接收信號(hào)在圖標(biāo) 10 中進(jìn)行復(fù)乘,以估計(jì)接收信號(hào)的幅度相位。圖標(biāo) 7 的屏蔽輸出經(jīng)過采樣點(diǎn)延遲器圖標(biāo) 25 延遲 8 個(gè)系統(tǒng)采樣點(diǎn)后,進(jìn)入脈沖算子圖標(biāo) 24,其脈沖輸出用于圖標(biāo) 22 和 23 的采樣過程。系統(tǒng)中各圖標(biāo)的電路參數(shù)如表 43 所示。圖 413 幅度與相位的估計(jì)結(jié)果 圖 414 I、Q 通道接收信號(hào)波形總 結(jié)通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì),我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通,而且豐富了大腦,同時(shí)在查找資料的過程中也了解了許多課外知識(shí),開拓了視野,認(rèn)識(shí)了 WCDMA 系統(tǒng),使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多,以前老是覺得自己什么東西都會(huì),什么東西都懂,有點(diǎn)眼高手低。此外,還得出一個(gè)結(jié)論:知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值!有些東西以為學(xué)會(huì)了,但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事,所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。而且大大提高了動(dòng)手的能力,使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。感謝母校為我們提供的良好學(xué)習(xí)環(huán)境,使我們能夠在此專心學(xué)習(xí),陶冶情操。我只有在今后的學(xué)習(xí)、工作中,以鍥而不舍的精神,努力做出點(diǎn)成績(jī),以博恩師一笑。參考文獻(xiàn)[1]張捷,羅衛(wèi)兵,孫樺。System View 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析及通信系統(tǒng)仿真統(tǒng)計(jì),西安電子科技大學(xué)出版社,2022[5]成立華,程思遠(yuǎn)。System View 軟件在通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用,天津通信技術(shù),2022 年 04 期 [9]雍愛霞,李東生。System View 通信仿真開發(fā)手冊(cè),國(guó)防工業(yè)出版社, 2022[13]黃金平。WCDMA 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化系統(tǒng)的研究,硅谷,2022 年 20 期[17]朱江南,解建超。WCDMA 技術(shù)與系統(tǒng)研究,機(jī)械工業(yè)出版社,2022 年 7 月[21]John G Communication(Fourth edition)[M].Beijing:Publishing house of electronics industry,20
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