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基于matlab的cdma系統(tǒng)仿真分析說明書-預(yù)覽頁

2025-01-07 02:26 上一頁面

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【正文】 行擴展。 MATLAB 軟件功能齊全,操作簡單,應(yīng)用廣泛。 基于 MATLAB 的 CDMA 系統(tǒng)仿真分析 【摘 要】 本設(shè)計基于 MATLAB 仿真軟件,完整地實現(xiàn)了 CDMA 通信系統(tǒng)的建模、仿真和分析過程 錯誤 !未找到引用源。同時,本文也通過舉例簡單介紹了 MATLAB 軟件,對用于實現(xiàn)系統(tǒng)模塊功能的 MATLAB 仿真語句有了進一步的了解。 1 第一章 緒論 CDMA的研究背景 CDMA 又稱為碼分多址,其前身是擴頻通信技術(shù)。 錯誤 !未找到引用源。由于窄帶通信的帶寬非常小,小到只有幾十 kHz,所以要干擾對方的通信是很容易的 錯誤 !未找到引用源。 CDMA 技術(shù)基于擴頻通信技術(shù),而擴頻技術(shù)則來自于一個美麗的奧地利女演員海蒂 .拉瑪?shù)脑缙诎l(fā)現(xiàn)。一直到 80年代 戰(zhàn)爭 結(jié)束后, 擴頻技術(shù)才從軍事應(yīng)用開始慢慢投入到商業(yè)應(yīng)用中。 (1)CDMA 在國內(nèi)的發(fā)展歷史 90 年代中期 ,CDMA 技術(shù)在中國地區(qū)開始投入商業(yè)使用,由此 CDMA 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開始走上研究的歷史舞臺。 。前者總用戶數(shù)量達到了 7831 戶,后者總用戶數(shù)量也已達到了 7519 萬戶。韓國最早開始接觸 CDMA 技術(shù)是在 1993 年,兩年后的 1 月,韓國把 CDMA 移動電話投入商用使用,這也在全球開了一個先河。 CDMA 的發(fā)展趨勢 (1)第一代和第二代移動通信系統(tǒng) 1G 和 2G 移動通信系統(tǒng)的功能還比較不全 面,兩者都是基于電路交換模塊的基礎(chǔ)之上,主要能提供的服務(wù)是容量不大的話音業(yè)務(wù)。 (2)第 代移動通信系統(tǒng) 隨著時代的發(fā)展, 1G 和 2G 移動通信系統(tǒng)所能提供的業(yè)務(wù)已經(jīng)趕不上人們的需求。因此 移動通信系統(tǒng)就應(yīng)運而生了。韓國于同年 10 月推出介于 1G 和 2G 之間的 移動通信系統(tǒng)CDMA2021 1x,相對于 1G、 2G 的移動通信系統(tǒng)有了很大進步,功能更加齊全了。它不僅能夠在 FDD 模式下工作,而且也能在 TDD 模式下工作。 。 TDSCDMA 由我國提出的設(shè)計方案,在 TDD模式下工作。 ,它的空中接口的三種體制所支持的核心網(wǎng)有的是基于電路交換,也有的是基于分組交換,沒有一個 固定的標準 ,因此在提供多速率業(yè)務(wù)上存在一定困難 ,因此第 4代移動通信系統(tǒng)的研發(fā)和誕生勢在必行。即每個 4 用戶使用的寬帶信號都有噪聲信號的性質(zhì),并能夠不分時間長度的占用給定頻帶。在這種不在理想狀態(tài)下的相關(guān)性會在用戶和用戶之間的相互干擾,這種干擾就稱為多址干擾。 此次設(shè)計仿真實現(xiàn)了 CDMA通信系統(tǒng)每個模塊的功能并進行分析。 再次,分析各個模塊功能,針對各個功能模塊確定算法,進行源程序編寫。這幾個方面的討論讓我們了解該通信系統(tǒng)的基本情況,給本文奠定一個方向和思路,方便理解對該通信系統(tǒng)研究的重要意義。 第三章為 CDMA 通信系統(tǒng)的仿真調(diào)試和結(jié)果。 最后是致謝部分,感謝在畢業(yè)設(shè)計過程中幫助過給予幫助和建議的人。卷積編碼可表示為( n, k, m),碼率為 k/n。 編碼后的碼元與當前 k個信息 有關(guān) 的同時 , 也 與前面的 N1個 信息有關(guān) 錯誤 !未找到引用源。卷積碼編碼器每次輸入一個信息比特,從輸出端輸出卷積碼分信源 卷積編碼 交織編碼 加擾碼 擴頻 調(diào)制 AWGN 信道 解調(diào) 解擴頻 信宿 解卷積 解交織 去擾碼 7 支碼字的兩個碼元,并有轉(zhuǎn)換開關(guān)把兩個輸出端口變換為串行輸出。偽隨機序列主要包括 m 序列碼, Gold 序列碼, Walsh 序列碼等。 Walsh 碼的良好正交性體現(xiàn)在:在同一個周期 T 內(nèi),不同碼字之間的積分為零,相同碼字之間的積分不為零,為 T。 偽隨機碼是周期碼,容易賦值加工。 (2) 在一個周期內(nèi),連續(xù)出現(xiàn)長度為 x比特的 1( 0)的次數(shù)比連續(xù)出現(xiàn)長度為 x+1 比特的 1( 0)的次數(shù)多一倍。其中,若函數(shù)是周期的, 則其自相關(guān)函數(shù)也是周期的,且周期與原函數(shù)相同。 錯誤 !未找到引用源。 (24) N DADA DARa ?????)(? (25) 其中 A為 和 錯誤 !未找到引用源。 )(m od )(m od00111)( 1 NNaaNR Ni iia ????? ??? ?? ? ???? ?錯誤 !未找到引用源。 可以通過傅里葉變化由信號的時域表示得到頻域表示 F( f) 錯誤 !未找到引用源。 擴頻通信的理論基礎(chǔ)是香農(nóng)公式,香農(nóng)公式反映了影響信道的無差錯傳輸能力的因素。 擴頻系統(tǒng)的發(fā)射模型如圖 23所示 0: 輸出信號 s( t)表達式 (210)如下: )2c o s ()()()( 0 tftctAdts ?? 錯誤 !未找到引用源。接著進行極性變換,然后用兩個相互正交的載波分別乘上兩個信號,再把兩個信號相加,從輸出端輸出。在設(shè)計時我們?nèi)?x1(t)和 x2(t)的碼速率是同步的并且相干, x1(t)和 x2(t)彼此獨立。相移 二進制信息 X 已調(diào)信號 Sqpsk I Q Ipluse Qpluse Iqpsk Qqpsk 12 對兩個相干信號進行解調(diào)。 所謂逐步比較就是把接收序列的第 j 個分支碼字和網(wǎng)格圖上相應(yīng)的兩個時刻 j 和 j+1時刻之間的各支路作比較,即和編碼器在此期間可能 輸出的分支碼字作比較,計算和記錄它們之間的漢明距離,同時把他們分別累加到 j 時刻之前的各支路累加到漢明距離之上。 CDMA 的技術(shù)特點 CDMA 系統(tǒng)是 基于 擴頻技術(shù) 的 自干擾 通信 系統(tǒng) 。所以在相同的信噪比條件下, CDMA 系統(tǒng)的抗干擾能力 是 比其他系統(tǒng)都好。簡單的說就是在到達兩個基站覆蓋網(wǎng)絡(luò)范圍的臨界點時,手機會先跟新的基站建立起聯(lián)系,確認聯(lián)通之后,再斷開與原來基站的聯(lián)系。 (2)輻射小, CDMA 手機又稱“綠色手機”,它的最大發(fā)射功率不超過 200mW,在通話過程中 CDMA 系統(tǒng)的發(fā)射功率甚至更小,其輻射作用小到可以忽略不計。 (5)網(wǎng)速快,這也是其用戶量大的一個主要原因。 。以下我們簡單舉一個 MATLAB 在教育學(xué)科《通信原理》中的應(yīng)用,關(guān)于 QPSK 調(diào)制仿真的例子。 : 表 31 QPSK 編碼與載波相位的關(guān)系 0 a b 0 90 0 0 1 1 0 270 1 1 180 15 從 QPSK 的調(diào)制圖中,我 們就能夠非常直觀的看到并理解 QPSK 調(diào)制的原理,直觀的理解 QPSK 相位和載波相位之間的關(guān)系。 。再根據(jù)調(diào)試的結(jié)果圖對整體通信系統(tǒng)進行必要的補充和修改,使系統(tǒng)更完 整。 title(39。 得到以 下圖 31的 結(jié)果: 17 圖 31 原 始序列 以上為原始序列,序列長度 184。 plot(abs(chips))。 運行可以得到以下圖 32的結(jié)果: 18 圖 32 維特比編碼序列 維特比編碼屬于糾錯編碼,在原始序列中加入冗余,在接收信噪比惡化的時候,用于糾錯,編碼后碼率變高,帶寬變大。 chips = reshape(INTERL39。 title(39。也就是誤碼不會集中在一小段時間,這樣有利于糾錯。 figure。)。解擾的過程就是加擾的逆過程。 title(39。 pwelch(2*x1)。指令中“ 1”是為了去除直流分量,所有的單極性碼(碼元只有 0和 +1),都要做去直流處理。 其中,調(diào)制過程中所選擇的匹配濾波器如圖 37: 圖 37 匹配濾波器 加噪信號 代碼中 畫加噪信號圖的指令: noise = 1/sqrt(2)*sqrt(R/2)*( randn(size(x)) + j*randn(size(x)))*10^((EbNo(i) EbEc)/20)。 title(39。 pwelch(r)。 plot(abs(RxSD))。 figure。 解擾解交織得到的信號 代碼中 畫解擾解交織得到的序列圖的 指令 : 25 HDchips = xor(HDchips, Scrambler)。 figure。)。 恢復(fù)序列 代碼中 畫恢復(fù)序列圖的 指令 : RxHD = (RxSD0)。 plot(RxData)。 運行得到如下圖 312 的結(jié)果: 圖 312 恢復(fù)序列 經(jīng)過判決后得到恢復(fù)序列。 subplot(211)。 title(39。 27 plot(xor(TxData, RxData), 39。Data Bit Errors. Metric = 39。對比可以看出,譯碼之后的誤碼率有明顯的降低。得到以下圖 314。且在系統(tǒng)中使用不同的濾波器會得到結(jié)果。本文還簡要介紹了 CDMA 的目前在全球發(fā)展的態(tài)勢和今后的發(fā)展方向;介紹了 CDMA 通信系統(tǒng)的所采用的主要技術(shù)以及這些技術(shù)的特征和優(yōu)勢。本設(shè)計主要研究了 CDMA 通信系統(tǒng)的 誤碼率和信噪比之間的關(guān)系。 但本次的設(shè)計還存在一些可以做的更好的地方,比如可以進一步研究通信過程中多址干擾的影響;還可以研究在多戶情況下 CDMA 準確接收和還原數(shù)據(jù)的能力。 第二章 目的與要求 第二條 畢業(yè)論文(設(shè)計)教學(xué)環(huán)節(jié)的目的 ,培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神,實事求是、嚴肅認真的科學(xué)態(tài)度和嚴謹求實的工作作風(fēng)。 第六條 要求所有畢業(yè)生必須撰寫畢業(yè)論文(設(shè)計),各系要認真組織畢 業(yè)論文(設(shè)計)工作,確保畢業(yè)論文(設(shè)計)的質(zhì)量。 (設(shè)計)工作的檢查、評估和總結(jié)。 。 (設(shè)計)。 ( 設(shè)計)選題,落實一人一題的工作要求;定期 34 檢查畢業(yè)論文(設(shè)計)工作的進度和質(zhì)量。 (設(shè)計)的評選工作。 ,并定期檢查學(xué)生的工作進度和工作量,及時解答和處理學(xué)生提出的有關(guān)問題,嚴格要求學(xué)生。 (設(shè)計)成績。 (三 )課題的類型可以多種多樣,貫徹因材施教的原則,使學(xué)生的創(chuàng)造性得以充分發(fā)揮,利于提高課題成果的質(zhì)量。經(jīng)教研室審定,報系主任批準后,確定分配題目。 (三)藝術(shù)類專業(yè),應(yīng)以畢業(yè)設(shè)計為主,畢業(yè)設(shè)計題目通過指導(dǎo)教師與學(xué)生溝通制定,畢業(yè)設(shè)計應(yīng)有設(shè)計作品。 (二 )學(xué)生在教師指導(dǎo)下要精心選擇調(diào)研對象。 37 第五章 畢業(yè)論文 (設(shè)計 )指導(dǎo) 第十二條 指導(dǎo)教師 畢業(yè)論文(設(shè)計)實行指導(dǎo)教師負責制。 、教書育人,同時對學(xué)生嚴格要求。在畢業(yè)論文(設(shè)計)期間,指導(dǎo)教師必須堅守崗位。 第十三條 學(xué)生 (一 )申請做畢業(yè)論文 (設(shè)計 )的學(xué)生必須修完所學(xué)專業(yè)教學(xué)計劃規(guī)定的全部課程。 (四 )學(xué)生在畢業(yè)論文(設(shè)計)工作中應(yīng)充分發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性,樹立實事求是、誠實守信的科學(xué)作風(fēng),嚴格遵守規(guī)章制度 ,愛護公共財物和堅持節(jié)約,杜絕浪費。 (七 )學(xué)生在畢業(yè)論文(設(shè)計)答辯后,應(yīng)交回畢業(yè)論文(設(shè)計)的所有材料(包括設(shè)計實驗的原始資料、報告、調(diào)研資料、畢業(yè)設(shè)計圖紙、論文等)。藝術(shù)類專業(yè)畢業(yè)論文必須結(jié)合畢業(yè)設(shè)計進行撰寫。 第七章 評閱、答辯及成績評定 第十七條 評閱 (一 )指導(dǎo)教師評閱:指導(dǎo)教師應(yīng)對學(xué)生的畢業(yè)論文(設(shè)計)完成情況進行認真、全面的審查后給出成績,并填寫《大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計)指導(dǎo)教師評分表》 (附件 5)。評閱專家根據(jù)論文(設(shè)計)的實際情況進行評閱,給出成績, 對不足之處提出修改意見,提出是否可以進行答辯的意見,并填寫《大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計)評閱教師評分表》(附件 6)。 40 專業(yè)答辯委員會成員及答辯小組成員必須由具有講師以上(或具有同等職稱的專業(yè)技術(shù)人員)擔任。 (設(shè)計)內(nèi)容、文字寫作(規(guī)劃設(shè)計)水平、口頭表達能力等進行現(xiàn)場評分,并填寫答辯成績。從嚴要求,優(yōu)秀的比例一般不得 41 超過 20%。 級優(yōu)秀畢業(yè)論文 (設(shè)計) 由 各 系推薦,推薦比例不超過畢業(yè)學(xué)生人數(shù)的 3% , 教務(wù)處最終 備案 。 第二十二條 在學(xué)生答辯前,各系按各專業(yè)人數(shù) 5%比例對 畢業(yè)論文(設(shè)計)進行抽查,并按一定比例進行抄襲檢測。 (三)文字復(fù)制比在 70%以上(含 70%)畢業(yè)論文(設(shè)計),取消該生當年畢業(yè)論 文(設(shè)計)答辯資格,該生畢業(yè)論文(設(shè)計)須重新撰寫,延期一年答辯。 第九章 在校外做畢業(yè)論文(設(shè)計)的規(guī)定 第二十五條 凡需要在 用人單位或協(xié)作單位安排學(xué)生做畢業(yè)論文 (設(shè)計 )的系必須提前與教務(wù)處聯(lián)系。通過對畢業(yè)論文(設(shè)計)的總結(jié),分析學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量,總結(jié)組織、指導(dǎo)畢業(yè)論文(設(shè)計)工作的經(jīng)驗。畢業(yè)論文(設(shè)計)資料包括任務(wù)書、開題報告、指導(dǎo)情況記錄、答辯記錄、評閱書以及成績評定表、畢業(yè)論文(設(shè)計)文本,一律左裝訂。 (設(shè)計)的學(xué)生應(yīng)征得工作單位同意, 44 根據(jù)畢業(yè)論文(設(shè)計)題目及主要內(nèi)容,向原所在系提出申請,經(jīng)原所在系同意后,補做的畢業(yè)論文(設(shè)計)成績方予以承認。 ,在工作單位補做的,應(yīng)將畢業(yè)論文(設(shè)計)連同任務(wù)書、畢業(yè)論文(設(shè)計)成績考核登記表寄到學(xué)生所在系,由系組織人員對畢業(yè)論文(設(shè)計)成績進行復(fù)核,并將復(fù)核結(jié)果報教務(wù)處。題目字數(shù)要適當,一般不宜超過 20 個漢字。 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞是反映畢業(yè)論文(設(shè)計)主題內(nèi)容的名詞。主要包括緒論(或前言、序言)、論文主體、結(jié)論、參考文獻等。 論文主體包括研究內(nèi)容與方法、實驗材料、實驗結(jié)果與分析(
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