【正文】 CDMA 是指在各發(fā)送端使用不相同、相互（準(zhǔn)）正交的地址碼調(diào)制所傳送的信息，而在接收端在利用碼型的（準(zhǔn)）正交性，通過相關(guān)檢測，從混合信號中選出相應(yīng)的信號的一種技術(shù)。 本文討論的 CDMA 信號的 REAK 接收機 MATLAB 仿真 。較為常見的MATLAB 工具箱有：控制系統(tǒng)工具箱、系統(tǒng)辯識工具箱、多變量頻率設(shè)計工具箱、分析與綜合工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱、最優(yōu)化工具箱、信號處理工具箱、模糊推理系統(tǒng)工具箱，以及通信工具箱等。這種仿真被稱為時間流的仿真。除具備卓越的數(shù)值計算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號計算，文字處理，可視化建模仿真和實時控制等功能。 功能工具包用來擴充 MATLAB 的符號計算 ， 可視化建模仿真 ， 文字處理及實時控制等功能 。 產(chǎn)生的歷史背景 在 70 年代中期 ， Cleve Moler 博士和其同事在美國國家科學(xué)基金的資助下開發(fā)了調(diào)用 EISPACK 和 LINPACK 的 FORTRAN 子程序庫 。 Cleve Moler 給這個接口程序取名為MATLAB， 該名為矩陣 (matrix)和實驗室 (labotatory)兩個英文單詞的前三個字母的組合 。 這一代的MATLAB 語言同時具備了數(shù)值計算和數(shù)據(jù)圖示化的功能 。 在 MATLAB 進(jìn)入市場前，國際上的許多軟件包都是直接以 FORTRAN/C 語言等編程語言開發(fā)的。 MathWorks 公司 1993 年推出了 MATLAB 版， 1995 年推出 版（ for ） 1997 年推出 版。在國外， MATLAB 已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗?？梢哉f，無論你從事工程方面的哪個學(xué)科，都能在 MATLAB 里找到合適的功能。 MATLAB 給用戶帶來的是最直觀，最簡潔的程序開發(fā)環(huán)境。 MATLAB 程序書寫形式自由，利用起豐富的庫函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務(wù)，壓縮了一切不必要的編程工作。例如，如果用戶想求解一個線性代數(shù)方程，就得編寫一個程序塊讀入數(shù)據(jù)，然后再使用一種求解線性方程的算法（例如追趕法）編寫一個程序塊來求解方程，最后再輸出計算結(jié)果。解線性方程的程序用 FORTRAN 和 C 這樣的高級語言編寫，至少需要四百多行，調(diào)試這種幾百行的計算程序可以說很困難 。 4）程序限制不嚴(yán)格，程序設(shè)計自由度大。 在 FORTRAN 和 C 語言里，繪圖都很不容易，但在 MATLAB 里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡單。 8）功能強大的工具箱是 MATLAB 的另一特色。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實時交互功能。 9）源程序的開放性。運行 setup 后，輸入正確的序列號，選擇好安裝路徑和安裝的模塊，幾乎是一直回車就可以了。 MATLAB 運行 MATLAB 的啟動運行：＃ :\MATLAB6p1\bin\win32\（其中＃為安裝盤符。如果重復(fù)輸入一組表達(dá)式 或計算復(fù)雜，則可以定義程序文件來執(zhí)行達(dá)到目的。 結(jié)束 MATLAB 有三種方法可以結(jié)束 MATLAB： exit 武漢理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 quit MATLAB 的命令視窗（ Command window） MATLAB 基本語法和基本操作 數(shù)值運算的功能 命令行的基本操作 創(chuàng)建矩陣的方法 直接輸入法 規(guī)則： 1 矩陣元素必須用 [ ]括住 2 矩陣元素必須用逗號或空格分隔 3 在 [ ]內(nèi)矩陣的行與行之間必須 用分號分隔 矩陣元素 矩陣元素可以是任何 matlab 表達(dá)式 ，可以是實數(shù) ，也可以是復(fù)數(shù)，復(fù)數(shù)可用特殊函數(shù) I， j 輸入 a=[1 2 3。 冒號的作用 用于生成等間隔的向量，默認(rèn)間隔為 1。指令修改 可以用 A(?,?)= ? 來修改。 矩陣乘（ ?）運算 規(guī)則： （ 1） A 矩陣的列數(shù)必須等于 B 矩陣的行數(shù) （ 2）標(biāo)量可與任何矩陣相乘。但是，現(xiàn)有系統(tǒng)的容量有限，難以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)服務(wù)、全球覆蓋、國際漫游等服務(wù)業(yè)務(wù)。手機自問世至今，共經(jīng)歷了第一代模擬制式手機（ 1G）和第二代 GSM、 TDMA 等數(shù)字手機（ 2G），而當(dāng)前通信運營商和終端產(chǎn)品制造商倡導(dǎo)的 3G 是指將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)。 3G 技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn) 3G 技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)：國際電信聯(lián)盟（ ITU）早在 2020 年 5 月即確定了 WCDMA、CDMA2020 和 TDSCDMA 三個主流 3G 標(biāo)準(zhǔn)。 CDMA 的優(yōu)點包括： CDMA 中所提供的語音編碼技術(shù)，其通話品質(zhì)比目前的 GSM 好，而且可以把用戶對話時周圍環(huán)境的噪音降低，使通話更為清晰。 目前 CDMA 系統(tǒng) 正快速發(fā)展中。 1995 年 ，第一個 CDMA 商用系統(tǒng)（被稱為 IS95）運行之后， CDMA技術(shù) 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(yīng)用。到 2020 年 4 月，韓國有 60%的人口成為 CDMA 用戶。 IS95 是 cdmaONE 系列標(biāo)準(zhǔn)中最先發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，真正在全球得到廣泛應(yīng)用的第一個 CDMA 標(biāo)準(zhǔn)是 IS95A，這一標(biāo)準(zhǔn)支持8K 編碼話音服務(wù)。其后， cdma2020成為窄帶 CDMA 系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)過渡的標(biāo)準(zhǔn)。在一些歐洲國家，一些運營商也建起了 CDMA 網(wǎng)絡(luò)。美國地區(qū)的增長率更是高達(dá) 143%，達(dá)到 1650 萬，但用戶絕對數(shù)量要低于亞洲，在亞太地區(qū)，中國香港、 日本 、韓國、澳大利亞 、 泰國 、 印度 、 菲律賓 、新西蘭、 孟加拉國等許多國家和地區(qū)都已建有 CDMA 商用網(wǎng)絡(luò)，用戶數(shù)量已超過 2100 萬戶。在 2G 階段， CDMA 增強型 IS95A 與 GSM在技術(shù)體制上處于同一代產(chǎn)品，提供大致相同的業(yè)務(wù)。 CDMA 所具 有的 優(yōu)勢 及 技術(shù)持點 的優(yōu)勢 (1) 系統(tǒng)容量大 理論上，在使用相同頻率資源的情況下， CDMA 移動網(wǎng)比模擬網(wǎng)容量大 20 倍，實際使用中比模擬網(wǎng)大 10 倍，比 GSM 要大 45 倍。 這一特點與 CDMA 的機理有關(guān)。如果能控制住用戶的信號強度，在保持高質(zhì)量通話的同時，我們就可以容納更多的武漢理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 用戶。 CDMA 系統(tǒng)的聲碼器可以動態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率，并根據(jù)適當(dāng)?shù)拈T限值選擇不同的電平級發(fā)射。 (4) 頻率規(guī)劃簡單 用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以不相同 CDMA 載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃靈活，擴展簡單。 (5)建網(wǎng)成本低 CDMA 系統(tǒng)有著容量大、工作頻點較 GSM 低，因此，在 CDMA 規(guī)劃中，CDMA 的站間距一般較 GSM 稀疏。 2. CDMA 技術(shù)持點 1． CDMA 是 擴頻通信 的一種，他具有擴頻通信的以下特點： （ 1）抗干擾能力強。 （ 4）利用擴頻碼的相關(guān)性來獲取用戶的信 息，抗截獲的能力強。 （ 2）采用了話音激活技術(shù)和扇區(qū)化技術(shù)。處于切換區(qū)域的移動臺通過分集接收多個基站的信號，可以減低自身的發(fā)射功率，從而減少了對周圍基站的干擾，這樣有利于提高反向聯(lián)路的容量和覆蓋范圍。當(dāng)相鄰小區(qū)的負(fù)荷一輕一重時，負(fù)荷重的小區(qū)可以通過減少導(dǎo)頻的發(fā)射功率，使本小區(qū)的邊緣用戶由于導(dǎo)頻強度的不足而切換到相臨小區(qū)，使負(fù)擔(dān)分擔(dān)。 （ 7） CDMA 的頻率利用率高，不需頻率規(guī)劃，這也是 CDMA 的特點之一。這種編五馬方式被認(rèn)為是目前效率最高的編碼技術(shù)，在保證有較好話音質(zhì)量的前提下，大大提高了系統(tǒng)的容量。 CDMA 信號分類及各自特點 國際電信聯(lián)盟（ ITU）早在 2020 年 5 月即確定了 WCDMA、 CDMA2020 和TDSCDMA 三個主流 3G 標(biāo)準(zhǔn)。 GPRS 是 General Packet Radio Service(通用分組無線業(yè)務(wù) )的簡稱， EDGE是 Enhanced Data rate for GSM Evolution(增強數(shù)據(jù)速率 的 GSM 演進(jìn) )的簡稱，這兩種技術(shù)被稱為 代移動通信技術(shù)。 WCDMA[2]（寬帶碼分多址）是一個 ITU(國際電信聯(lián)盟 )標(biāo)準(zhǔn)，它是從碼分多址（ CDMA）演變來的 ，從官方看被認(rèn)為是 IMT2020 的直接擴展，與現(xiàn)在市場上通常提供的技術(shù)相比，它能夠為移動和手提無線設(shè)備提供更高的數(shù)據(jù)速率。窄帶CDMA 使用的是 200KHz 寬度的載頻，而 WCDMA 使用的則是一個 5MHz 寬度的載頻 CDMA2020 CDMA2020 是由窄帶 CDMA(CDMA IS95)技術(shù)發(fā)展而來的寬帶 CDMA 技術(shù) ，由美國主推該標(biāo)準(zhǔn)提出了從 CDMA IS95(2G)—CDMA20201x—CDMA20203x(3G)的演進(jìn)策略。 TDSCDMA 全稱為 Time DivisionSynchronous CDMA(時分同步 CDMA)，是由我國大唐電信公司提出的 3G 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)提出不經(jīng)過 代的中間環(huán)節(jié)，直接向 3G 過渡，非常適用于 GSM 系統(tǒng)向 3G 升級。目前 ―TDSCDMA 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 ‖包括大唐電信、南方高科、華立、華為、聯(lián)想、中興、中國電子、中國普天等 8 家企業(yè)，使該技術(shù)邁向商用有了強大的技術(shù)力量支持，中國移動的加入可能能給該技術(shù)的進(jìn)一步提高帶來活力。該標(biāo)準(zhǔn)草案以智能天線、同步碼分多址、接力切換、時分雙工為主要特點，于 ITU 征集 IMT2020 第三代移動通信無線傳輸技術(shù)候選方案的截止日 1998 年6 月 30 日提交到 ITU，從而成為 IMT2020 的 15 個候選方案之一。 經(jīng)過一年多的時間，經(jīng)歷了幾十次工作組會議幾百篇提交文稿的討論，在 2020年 3 月棕櫚泉的 RAN 全會上，隨著包含 TDSCDMA 標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的 3GPPR4 版本規(guī)范的正式發(fā)布， TDSCDMA 在 3GPP 中的融合工作達(dá)到了第一個目標(biāo)。在寫字樓、賓館、酒店、購物中心、機場等話務(wù)密集的地區(qū)，為達(dá)到有效話務(wù)吸收和 ―無死角 ‖覆蓋目的，可以使用分布式天線系統(tǒng) DAS 進(jìn)行專門的室內(nèi)覆蓋。 TDSCDMA 優(yōu)點： TD 一個載頻 W 一個載頻 10M TD 0~200MZ W 1500MZ 智能 天線和聯(lián)合測試 引入了所謂的空中分級，但效果如何，還待驗證 TD 不同業(yè)務(wù)對覆蓋區(qū)域的大小影響較小 ,易于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 TDSCDMA 缺點 : TD 需要 GPS 同步，同步的準(zhǔn)確程度影響整個系統(tǒng)是否正常工作 TD 只有 16 個碼 ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于業(yè)務(wù)需求所需要的碼數(shù)量 上下行、本小區(qū)、鄰小區(qū)都可能存在干擾 TD 120KM/H W 500KM/H 武漢理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 3 RAKE 接收機 RAKE 接收機 RAKE 接收技術(shù)是第三代 CDMA移動通信系統(tǒng)中的一項重要技術(shù) （ RAKE 接收機示意圖 如圖 3— 1） 。 RAKE 接收機示意圖如圖 1 所示。在 1996 年推動了窄帶 CDMA IS95 商用運行，讓. RAKE 接收機 示意圖 （圖 1） ∑ Q∑ I合并相加I延遲估計相位旋轉(zhuǎn)信道估計延遲均衡IQ第一徑第二徑第三徑基帶輸入信號時間量 （徑位 置）的相關(guān)器帶 D L L本地擴頻碼 RAKE 接收機框圖 （圖 2） 武漢理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 RAKE 接收機產(chǎn)業(yè)化，同時也推動了 RAKE 接收技術(shù)的長足發(fā)展。不同于傳統(tǒng)的 調(diào)制技術(shù)需要用 均衡 算法來消除相鄰符號間的碼 間 干 擾 ，CDMA 擴頻碼在選擇時就要求它有很好的 自相關(guān) 特性。其實 RAKE 接收機所作的就是：通過多個 相關(guān)檢測器 接收多徑信號中的各路信號，并把它們合并在一起。1/2（或 1/4）個碼片。根據(jù)發(fā)射信號中是否攜帶有連續(xù)導(dǎo)頻，可以分別采用基于連續(xù)導(dǎo)頻的 相位預(yù)測 （如圖 3 所示）和基于 判決反饋 技術(shù)的相位預(yù)測方法 （如圖 4 所示） 。匹配濾波器的測量精度可以達(dá)到 1/4～ 1/2 碼片，而 RAKE 接收機的不同接收徑的間隔是一個碼片。根據(jù)相關(guān)能量，延遲估計器就可 以得到多徑的到達(dá)時間量。 從實現(xiàn)的角度而言，RAKE 接收機的處理包括碼片級和符號級，碼片級的處理有 相關(guān)器 、本地碼產(chǎn)生器和匹配濾波器。 對于多個接收天線 分集接收 而言，多個接收天線接收的多徑可以用上面的方 法同樣處理， RAKE 接收機既可以接收來自同一天線的多徑，也可以接收來自不同天線的多徑，從 RAKE 接收的角度來看，兩種分集并沒有本質(zhì)的不同。在圖中， RAKE 接收機的每個 finger 由 內(nèi)插 /下抽樣 、 解擾 、數(shù)據(jù)信道 解擴 、 抽樣 、 相位補償 、 導(dǎo)頻信道解擴 、 抽樣時鐘偏移跟蹤、 定時跟蹤 、 相位誤差跟蹤等單元組成；而擾碼捕獲、多徑捕獲、 RAKE finger 控制等單元是整個解擴解調(diào)接收機的控制部分。接收機接收解擴判決輸出，利用的是 最大比