【正文】 串 /并 變換 相加 電路 cos?t A(t) s(t) a b 01 11 00 10 45? 00 10 11 01 位 (a) A方式 (b)B方式 參考相位 參考相位 同步 按照同步的功用分為：載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。這種方法是設(shè)法從接收信號(hào)中提取同步載波。 設(shè)輸入的抑制載波雙邊帶信號(hào)為 ttm c?cos)( ，并假定環(huán)路鎖定，且不考慮噪低通 壓控 震蕩 90176。 在這類器件中，電子由于其熱能而不斷運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中和其他粒子碰撞而隨機(jī)地以折線路徑運(yùn)動(dòng)，即呈現(xiàn)為布朗運(yùn)動(dòng)。 信噪比 一般來(lái)講，當(dāng)通信質(zhì)量比較差時(shí)，信噪比在 0~5dB 范圍內(nèi)，當(dāng)通信質(zhì)量比較好時(shí)，信噪比至少應(yīng)該在 10dB 以上。 碼組正交 設(shè)“ +1”和“ 1”表示 二進(jìn)制碼元，碼組由等長(zhǎng)的二進(jìn)制碼元組成，長(zhǎng)度為 N，并用 x 和 y 表示兩個(gè)碼組： ),(),( 2121 NiNi yyyyyxxxxx ???? ?? 式中， Niyx ii ?,2,1),1,1(, ???? . 則將兩個(gè)碼組的互相關(guān)系數(shù)定義為： iNi iyxNyx ???11),(? () 并將 0),( ?yx? 作為兩碼組正交的充分必要調(diào)件。這種矩陣是法國(guó)數(shù)學(xué)家 于1893 年首先構(gòu)造出來(lái)的。不難驗(yàn)證，若交換正規(guī) H 矩陣的任意兩行或兩列，或者改變?nèi)我恍校ɑ蛄校┲械娜吭氐姆?hào)，則此矩陣仍為 H 矩陣，并保持其正交性質(zhì)，但不一定是正規(guī)矩陣了。當(dāng)信道帶寬趨于無(wú)窮時(shí)，信道容量并不趨于無(wú)窮，而是趨于一個(gè)固定值。 設(shè)碼片長(zhǎng)度為 Tc，信息比特長(zhǎng)度 1/R， CT ?? 1/R，偽隨機(jī)序列乘以信息比特的目的是把二進(jìn)制比特信息流轉(zhuǎn)化成一個(gè)更寬頻譜的類噪聲序列，這也說(shuō)明了擴(kuò)頻通信這個(gè)詞可以與縮寫詞 CDMA 交換使用。假設(shè)信號(hào)碼元持續(xù)時(shí)間等于 T，擴(kuò)頻碼的碼元（稱為碼片 chip）持續(xù)時(shí)間等于 cT ,并將其稱為碼片持續(xù)時(shí)間。用圖 c 中的波形對(duì)載波進(jìn)行 BPSK 調(diào)制后，發(fā)送端已調(diào)信號(hào)的相位如圖 d 所示。這時(shí)有用信號(hào)的功率譜被淹沒在噪聲和干擾之下。 (b)解擴(kuò)后的功率譜 f 有用信號(hào) s1(t)功率譜密度 窄帶干擾功率譜密度 白噪聲功率譜密度 寬帶干擾功率譜密度 2Bc Bc f 寬帶干擾功率譜密度 白噪聲功率譜密度 窄帶干擾功率譜密度 有用信號(hào) s1(t) 功率譜密度 Bc 2Bc (a)解擴(kuò)前的功率譜 f0 ② FHSS 用一定碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控。 仿真整體框圖 仿真圖的發(fā)射、接收部分 如圖 21 216 所 示： 圖 215 發(fā)射部分原理框圖 信號(hào) 1 擴(kuò)頻碼 N 擴(kuò)頻碼 1 信號(hào) N + 調(diào)制 圖 2216 接收部分原理框圖 FDMA、 TDMA、 CDMA 的比較 FDMA（頻分多址：在頻分復(fù)用時(shí)，每路信號(hào)占用不同的頻段。 4．通信質(zhì)量好。 Simulink 是基于 matlab 的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是 Mathworks 公司于 1990 年推出的產(chǎn)品。 Systems(信號(hào)和系統(tǒng)模塊 )， Sinks(接收器模塊 )， Sources(輸入源模塊 )。模型如圖 32 所示，參數(shù)如表 31 所示，輸出波形如圖 33 所示。模型如圖 38所示，參數(shù)如表 34 所示，輸出波形如圖 39 所示。 考慮仿真時(shí)間，將載頻設(shè)置較低一些。模型如圖 320 所示，參數(shù)如表 39 所示。 模型如圖 323 所示。其中的延時(shí)要設(shè)置為 ，其原因是，若設(shè)置為 0，則在積分器的輸出在比較碼元末端時(shí)就已經(jīng)開始清零，并不是在積分結(jié)束后才清零。 圖 334 乘法器 圖 335 抽樣后波形 表 317 乘法器參數(shù)設(shè)置 參數(shù)名稱 參數(shù)值 模塊類型 Chouyang Pulse type Time based Time(t) Use simulation time Amplitude 1 Period（ secs） 1/9600 Pulse width（ % of period） 10 Phase delay（ secs） 9/96000 Interpret vector parameters as 1D Lock 常量：在判定是 0 還是 1 后，要輸出， 模型如圖 336 所示，參數(shù)如表 318 所示。從信源和擴(kuò)頻后波形的頻譜可知，信源頻譜帶寬被大大擴(kuò)展了，基本符合理論。通過(guò)仿真結(jié)果中的波形、頻譜圖等直觀的方式，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì) CDMA系統(tǒng)規(guī)律的把握研究。 (2) 在仿真中，如果 Simulink沒有提供現(xiàn)成的模塊要首先合成出合適的模塊，通?？梢杂靡延心K搭建。模型如圖 338 所示，參數(shù)如表 320 所示。模型如圖 332 所示，參數(shù)如表 316 所示，輸出波形如圖 333 所示。 圖 326濾波器 圖 327 解調(diào)后波形 表 313 濾波器參數(shù)設(shè)置 參數(shù)名稱 參數(shù)值 模塊類型 Analog filter design Design method Butterworth Filter type Lowpass Filter order 3 Passband edge frequency pi*12288000 解擴(kuò)部分仿真 積分器：系統(tǒng)默認(rèn)的積分器為不定積分，而實(shí)際的積分器應(yīng)該為定積分，在每個(gè)碼元持續(xù)期間積分，積分結(jié)束后將積 分值清零，使下一個(gè)積分開始時(shí)的初值為 0。模型如圖 321 所示，參數(shù)如表 310 所示 。 圖 315 正弦波 圖 316 正弦載波 表 37 正弦載波參數(shù)設(shè)置 參數(shù)名稱 參數(shù)值 模塊類型 Sine wave Sine type Time based Time(t) Use simulation time Amplitude 1 Bias 0 Frequency 2*pi*12288000 Phase 0 Sample time 1/1228800000 Interpret vector parameters as 1D Unlocked 信道主要參數(shù)有兩個(gè)，一個(gè)是信噪比（ SNR），在 CDMA 系統(tǒng)中， SNR 在 030dB范圍內(nèi)，當(dāng)噪聲比較小時(shí)， SNR 應(yīng)達(dá)到 10dB 以上，當(dāng)噪聲比較大時(shí)，可設(shè)置 SNR為 05dB。其中必然會(huì)有延時(shí)， 模型如圖 312 所示，參數(shù)如表 36 所示，輸出波形如圖 313 所示 ： 圖 312 成形濾波器模塊圖 圖 313 成形濾波器輸出 表 36 升余弦濾發(fā)送波器參數(shù)設(shè)置 參數(shù)名稱 參數(shù)值 模塊類型 Raised cosine transmit filter Filter type Square root Group delay 1 Rolloff factor 0 Framing Maintain input frame size Upsampling 64 增益，設(shè)置其倍數(shù)為 8。 模型如圖 36 所示，參數(shù)如表 33 所示，輸出波形如圖 37 所示。 在對(duì)通信系統(tǒng)實(shí)施仿真之前，首先需要研究通信系統(tǒng)的特性，通過(guò)歸納和抽象建立通信系統(tǒng)的仿真模型。 在 Matlab 的命令窗口輸入 Simulink 命令即可啟動(dòng) Simulink。 8．手機(jī)功耗小。 TDMA（時(shí)分多址）： 與頻分復(fù)用相比，時(shí)分復(fù)用優(yōu)點(diǎn)有許多，如：便于信號(hào)的數(shù)字化和實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，制造調(diào)試容易，更適合采用集成電路實(shí)現(xiàn)，等等。首先把時(shí)間軸分成許多時(shí)片。 圖 214 DSSS 系統(tǒng)中接收端擴(kuò)頻信號(hào)的解擴(kuò)原理示意圖 有上述 DSSS 基本原理可見，基帶信號(hào)碼元經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻后，其頻帶可以大大展寬，而其頻譜的幅度卻大大下降。它和接收端產(chǎn)生的本地載波相乘，進(jìn)行相干解調(diào)后，恢復(fù)出的波形如圖 f 所示，即原發(fā)送信碼。 在圖 213 中給出了 DSSS 技術(shù)的幾處關(guān)鍵波形舉例。對(duì)于 CDMA2020 系統(tǒng)， dBKMRWG bp 21)(l o g10)/(l o g10 1010 ????? () 在直接序列擴(kuò)頻 DSSS 通信系統(tǒng)中，最常用的是 BPSK、 QPSK、 MSK。常用的PN 序列有 m 序列、及 GOLD 序列 ，正交序列如 Walsh 序列 。 香農(nóng)定理： )/1(lo g 2 NSBC ??? ，其中 C 為信道容量， B 為傳輸帶寬， S/N為信噪比。 上式中直積的算法是將矩陣 2/NH 中的每個(gè)元素都用矩陣 2H 代替。當(dāng) 0?? 時(shí)，稱碼組為正交編碼；若 0?? ，稱為準(zhǔn)正交編碼。更重要的是，它具有良好的相關(guān)特性，可以用于碼分復(fù)用、多址接入、測(cè)距、密碼、擴(kuò)展頻譜通信和分離多徑信號(hào)等許多領(lǐng)域。在一個(gè)阻值為 R 的電阻兩端，在頻帶寬度為 B 的范圍內(nèi)，產(chǎn)生的熱噪聲電壓的有效值為： V 4kTRBV ? () 式中， ???k ，為波爾茲曼常數(shù)； T 為熱力學(xué)溫度 ( K。由于這樣的噪聲是疊加在信號(hào)上的，所以有時(shí)將其稱為加性噪聲。若用一窄帶濾波器將 c?2 頻率分量濾出，再進(jìn)行二分頻，就可獲得所需的相干載波。 如果接收信號(hào)中包含離散的載波分量時(shí)，在接受端可從信號(hào)中分離出信號(hào)載波作為本地相干波，這樣分離出的本地相干波必然和接收信號(hào)的載波頻率相同，但要相位相同，仍要作適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)發(fā)送“”時(shí)，當(dāng)發(fā)送“001c o s)( 0 tAts ?ttnttntn sc 00 s in)(co s)()( ?? ????? ? ??? ”時(shí)發(fā)送“ ”時(shí)發(fā)送“ 0s i n)(c o s)( 1s i n)(c o s)(c o s)(00000 ttnttn ttnttntAtyscsc ?? ?????? ? ??? ”時(shí)發(fā)送“ ”時(shí)發(fā)送“ 0s i n)(c o s)( 1s i n)(c o s)]([)(0000 ttnttn ttnttnAtyscsc ?? ??上式為濾波后的接收電壓，下面用它來(lái)計(jì)算誤碼率。 相對(duì)而言，數(shù)字通信具有 抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、靈活性高、便于集成和微型化等優(yōu)點(diǎn)，但都以占據(jù)更多系統(tǒng)帶寬為代價(jià)，并且對(duì)同步要求高，系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。 信 源 編碼器 調(diào)制器 信 道 解調(diào)器 譯碼器 信宿 噪聲源 信道 ：傳送物理信號(hào)的設(shè)施。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)模型，一般可用圖 22 所示，當(dāng)然實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng)并非一定要包括所有的環(huán)節(jié)。人們接收消息，關(guān)心的是消息中包含的有效內(nèi)容，即信息(information)。 2020 年 10 月 中國(guó)聯(lián)通的 CDMA 1X 在北京、上海、廣州開通。 1997 年 , 國(guó)內(nèi)設(shè)備制造商相繼開始投巨資開發(fā) CDMA 產(chǎn)品。在美國(guó)， 10 個(gè)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)公司中有 7 家選用 CDMA。通過(guò)使用 Matlab 仿真 CDMA 了解其原理，為以后繼續(xù)學(xué)習(xí) CDMA 或從事相關(guān)職業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。論文為本人親自撰寫，我對(duì)所寫的內(nèi)容負(fù)責(zé)，并完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 論文作者簽名： 基于 matlab 的 cdma 通信系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì) 摘要： CDMA(Code Division Multiple Access)又稱碼分多址，是在無(wú)線通信上的使用技術(shù)，更是第三代移動(dòng)通信的核心技術(shù)。 本課題主要研究?jī)?nèi)容包括：將兩路信號(hào)