wcdma系統(tǒng)研究及仿真設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 15:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 駐波比達(dá)到一定的要求，因?yàn)樵趯拵н\(yùn)用時(shí)頻率范圍很廣，駐波比會(huì)隨頻率而變，應(yīng)使阻抗在寬度范圍內(nèi)盡量匹配。直擴(kuò)接收機(jī)的問(wèn)題要復(fù)雜一些，因?yàn)槌杏脤拵盘?hào)外，還存在其他干擾信號(hào)。直擴(kuò)系統(tǒng)接收機(jī)的線性很重要，限幅會(huì)引起6dB信噪比的損失。從接收機(jī)前端到相關(guān)器要求保持線性，不僅在信號(hào)范圍內(nèi)，也包含干擾。自動(dòng)增益控制只能部分地解決問(wèn)題。通常應(yīng)盡量把相關(guān)器靠近前端，使相關(guān)器前高電平級(jí)盡量的少，這樣做的結(jié)果也降低了對(duì)本振信號(hào)電平的要求。另外，一般認(rèn)為接收機(jī)前端最好能復(fù)蓋整個(gè)寬頻帶，用改變本振頻率經(jīng)混頻得到固定的中頻信號(hào)。但由于干擾信好的存在，這會(huì)導(dǎo)致大量的干擾信號(hào)落入中頻通帶內(nèi)，故一般最好不用寬帶放大。一個(gè)理想的直擴(kuò)接收系統(tǒng)應(yīng)使有用信號(hào)得到放大，而干擾信號(hào)被濾除。故接收機(jī)前端應(yīng)調(diào)諧在PN碼鐘率的兩倍。當(dāng)然，實(shí)際上有多種接收機(jī)的結(jié)構(gòu)可供我們選擇。 RAKE接收機(jī)在CDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)中，信道帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信道的平坦衰落帶寬。不同于傳統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)需要用均衡算法來(lái)消除相鄰符號(hào)間的碼間干擾，CDMA擴(kuò)頻碼在選擇時(shí)就要求它有很好的自相關(guān)特性。這樣，在無(wú)線信道中出現(xiàn)的時(shí)延擴(kuò)展，就可以被看作只是被傳信號(hào)的再次傳送。如果這些多徑信號(hào)相互間的延時(shí)超過(guò)了一個(gè)碼片的長(zhǎng)度，那么它們將被CDMA接收機(jī)看作是非相關(guān)的噪聲，而不再需要均衡了。由于在多徑信號(hào)中含有可以利用的信息，所以CDMA接收機(jī)可以通過(guò)合并多徑信號(hào)來(lái)改善接收信號(hào)的信噪比。其實(shí)RAKE接收機(jī)所作的就是：通過(guò)多個(gè)相關(guān)檢測(cè)器接收多徑信號(hào)中的各路信號(hào)，并把它們合并在一起。圖42所示為一個(gè)RAKE接收機(jī)，它是專(zhuān)為CDMA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)典的分集接收器，其理論基礎(chǔ)就是：當(dāng)傳播時(shí)延超過(guò)一個(gè)碼片周期時(shí)，多徑信號(hào)實(shí)際上可被看作是互不相關(guān)的。圖4 RAKE接收機(jī)框圖帶DLL的相關(guān)器是一個(gè)具有遲早門(mén)鎖相環(huán)的解調(diào)相關(guān)器。遲早門(mén)和解調(diào)相關(guān)器分別相差177。1/2（或1/4）個(gè)碼片。遲早門(mén)的相關(guān)結(jié)果相減可以用于調(diào)整碼相位。延遲環(huán)路的性能取決于環(huán)路帶寬。由于信道中快速衰落和噪聲的影響，實(shí)際接收的各徑的相位與原來(lái)發(fā)射信號(hào)的相位有很大的變化，因此在合并以前要按照信道估計(jì)的結(jié)果進(jìn)行相位的旋轉(zhuǎn)，實(shí)際的CDMA系統(tǒng)中的信道估計(jì)是根據(jù)發(fā)射信號(hào)中攜帶的導(dǎo)頻符號(hào)完成的。根據(jù)發(fā)射信號(hào)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(cè)和基于判決反饋技術(shù)的相位預(yù)測(cè)方法。如圖圖7所示。圖5 基于連續(xù)導(dǎo)頻信號(hào)的信道估計(jì)方法圖6 使用判決反饋技術(shù)的間斷導(dǎo)頻條件的信道估計(jì)方法LPF是一個(gè)低通濾波器，濾除信道估計(jì)結(jié)果中的噪聲，其帶寬一般要高于信道的衰落率。使用間斷導(dǎo)頻時(shí)，在導(dǎo)頻的間隙要采用內(nèi)插技術(shù)來(lái)進(jìn)行信道估計(jì)，采用判決反饋技術(shù)時(shí)，先硬判決出信道中的數(shù)據(jù)符號(hào)，在已判決結(jié)果作為先驗(yàn)信息（類(lèi)似導(dǎo)頻）進(jìn)行完整的信道估計(jì)，通過(guò)低通濾波得到比較好的信道估計(jì)結(jié)果，這種方法的缺點(diǎn)是由于非線性和非因果預(yù)測(cè)技術(shù)，使噪聲比較大的時(shí)候，信道估計(jì)的準(zhǔn)確度大大降低，而且還引入了較大的解碼延遲。延遲估計(jì)的作用是通過(guò)匹配濾波器獲取不同時(shí)間延遲位置上的信號(hào)能量分布（如圖45所示），識(shí)別具有較大能量的多徑位置，并將它們的時(shí)間量分配到RAKE接收機(jī)的不同接收徑上。匹配濾波器的測(cè)量精度可以達(dá)到1/4～1/2碼片，而RAKE接收機(jī)的不同接收徑的間隔是一個(gè)碼片。實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，如果延遲估計(jì)的更新速度很快（比如幾十ms一次），就可以無(wú)須遲早門(mén)的鎖相環(huán)。圖7 匹配濾波器的基本結(jié)構(gòu)延遲估計(jì)的主要部件是匹配濾波器，匹配濾波器的功能是用輸入的數(shù)據(jù)和不同相位的本地碼字進(jìn)行相關(guān)，取得不同碼字相位的相關(guān)能量。當(dāng)串行輸入的采樣數(shù)據(jù)和本地的擴(kuò)頻碼和擾碼的相位一致時(shí)，其相關(guān)能力最大，在濾波器輸出端有一個(gè)最大值。根據(jù)相關(guān)能量，延遲估計(jì)器就可以得到多徑的到達(dá)時(shí)間量。從實(shí)現(xiàn)的角度而言，RAKE接收機(jī)的處理包括碼片級(jí)和符號(hào)級(jí)，碼片級(jí)的處理有相關(guān)器、本地碼產(chǎn)生器和匹配濾波器。符號(hào)級(jí)的處理包括信道估計(jì)，相位旋轉(zhuǎn)和合并相加。碼片級(jí)的處理一般用ASIC器件實(shí)現(xiàn)，而符號(hào)級(jí)的處理用DSP實(shí)現(xiàn)。移動(dòng)臺(tái)和基站間的RAKE接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法和功能盡管有所不同，但其原理是完全一樣的。對(duì)于多個(gè)接收天線分集接收而言，多個(gè)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(jī)既可以接收來(lái)自同一天線的多徑，也可以接收來(lái)自不同天線的多徑，從RAKE接收的角度來(lái)看，兩種分集并沒(méi)有本質(zhì)的不同。但是，在實(shí)現(xiàn)上由于多個(gè)天線的數(shù)據(jù)要進(jìn)行分路的控制處理，增加了基帶處理的復(fù)雜度。 Simulink簡(jiǎn)介Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和 綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書(shū)寫(xiě)程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀 的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。S imulink 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及 仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn) S imulink 已被廣泛 應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具， 是一種基于 MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。S imulink可以連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率 系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型Simulink 提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過(guò)程只需單 擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。Simulink 是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。 對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號(hào)處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，S imulink 提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫(kù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。.構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與MATLAB緊密集成，可以直接訪問(wèn)MATLAB大量的工具來(lái)進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義。 Simulink 中常用的模塊庫(kù)（1）信宿（S inks）模塊庫(kù)：包括顯示或?qū)⑤敵龌貙?xiě)的模塊。Display 顯示輸 入的值；Output 創(chuàng)建子系統(tǒng)的輸出端口或外部輸出端口；Scope、F loat Scope 顯示 仿真時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)；StopSimulation 當(dāng)輸入不等于零時(shí)停止仿真；Terminator 將未 連接的輸出端口作為終端；XY Graph 顯示 XY 坐標(biāo)圖。（2）信源（Sources）模塊庫(kù)：包括產(chǎn)生各種信號(hào)的模塊。Band－Limited White Noise 為連續(xù)系統(tǒng)引入白噪聲；C hirp S ignal 產(chǎn)生一個(gè)掃
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