【文章內(nèi)容簡介】 ）。這些CRC校驗(yàn)位又稱為幀質(zhì)量指示（FQI，F(xiàn)rame Quality Indicator），它們可以用于協(xié)助接收端檢查數(shù)據(jù)幀的好壞。對于長度為16bit的CRC編碼器，它的生成多項(xiàng)式為：g(x)= (31)它適用于RC3中長度等于24bit、360bit、744bit、1512bit、3048bit和6120bit的數(shù)據(jù)幀，以及RC4中長度等于24bit、552bit、1128bit、2280bit和4584bit的數(shù)據(jù)幀。對于長度為12bit的CRC編碼器，它的生成多項(xiàng)式為：g(x)= (32)它適用于RC3中長度等于172bit的數(shù)據(jù)幀，以及RC4中長度等于267bit的數(shù)據(jù)幀。對于長度為10bit的CRC編碼器，它的生成多項(xiàng)式為：g(x)= (33)它用于計(jì)算RC4中長度等于125bit的數(shù)據(jù)幀的幀質(zhì)量指示。對于長度為8bit的CRC編碼器，它的生成多項(xiàng)式為：g(x)= (34)它適用于RC3中長度等于80bit的數(shù)據(jù)幀以及RC4中長度等于55bit的數(shù)據(jù)幀。對于長度為6bit的CRC編碼器，它的生成多項(xiàng)式為：g(x)= (35)它適用于RC3中長度等于16bit和40bit的數(shù)據(jù)幀，以及RC4中長度等于21bit的數(shù)據(jù)幀。另外，對于RC1和RC2，cdma2000 1x還使用了另外一種長度為6bit的CRC編碼器，其生成多項(xiàng)式為g(x)= (36)需要注意的一點(diǎn)是，在對RC4中的長度為21bit、55bit、125bit以及267bit的數(shù)據(jù)幀實(shí)施CRC編碼之前，cdma2000在這些數(shù)據(jù)幀之后添加一個(gè)1bit的填充位，使它們的長度分別變成22bit、56bit、126bit以及268bit。下面設(shè)計(jì)cdma2000移動(dòng)臺(tái)的CRC編碼器，這個(gè)CRC編碼器能夠根據(jù)信道的無線設(shè)置自動(dòng)選擇相應(yīng)的CRC編碼器，并且在輸入的數(shù)據(jù)幀后面添加特定長度的幀質(zhì)量指示（FQI）。CRC編碼器是由Simulink模塊庫中的零填充（Zero Pad）模塊和通用的CRC編碼器（General CRC Generator）模塊構(gòu)成。如圖31所示：圖31 CRC編碼器在創(chuàng)建完cdma2000基站CRC編碼器子系統(tǒng)后，可以把這個(gè)模塊封裝起來，并為這個(gè)封裝子系統(tǒng)，創(chuàng)建了4個(gè)參數(shù)：Radio Configuration、Bit Rate、Frame Length以及Frame Duration，這些參數(shù)對應(yīng)的內(nèi)部變量名稱分別為：xRC、xBitRate、xFrameLength和xFrameDuration，這些內(nèi)部變量對應(yīng)于封裝子系統(tǒng)中參數(shù)的設(shè)置對話框的各個(gè)參數(shù)，并且可以用于封裝子系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)模塊中。CRC譯碼器的設(shè)計(jì)則同編碼器相反，由Simulink模塊庫中的通用CRC檢測器（General CRC Syndrome Detector）模塊和零填充（Zero Pad）模塊構(gòu)成。CRC檢測器首先從接受到的二進(jìn)制序列中分離出信息序列和CRC，然后根據(jù)接收端的信息序列重新計(jì)算CRC。如果重新計(jì)算得到的CRC與接受到的CRC相等，則認(rèn)為接受序列是正確的；否則，接受序列存在著傳輸錯(cuò)誤。其Simulink建模圖形如圖32：圖32 CRC譯碼器二進(jìn)制貝努利序列產(chǎn)生器輸出的波形為：圖33 二進(jìn)制貝努利序列產(chǎn)生器輸出的波形經(jīng)過CRC卷積編碼后的，輸出波形為圖34：圖34 CRC編碼器輸出波形 卷積編碼器與譯碼器cdma2000 1x中反向信道采用的是卷積碼或Turbo碼來作為前向差錯(cuò)控制編碼。低速率信息比特采用卷積碼。本次仿真為基本業(yè)務(wù)信道RC3和RC4，是低速率傳輸，采用的是卷積碼。卷積碼需要選擇約束長度和編碼速率。約束長度應(yīng)盡可能的大，以便獲得良好的性能。而隨著約束長度的增加，解碼器的復(fù)雜性也增加，現(xiàn)代的VLSI的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)可獲得約束長度為9 的卷積碼，因此，在cdma2000系統(tǒng)設(shè)計(jì)了3中類型的卷積編碼器，他們的約束長度都等于9，編碼速率分別等于1/4，1/3，1/2，編碼速率是指卷積編碼器的輸入信號(hào)序列與輸出信號(hào)序列長度的比值。編碼速率為1/4的卷積碼的生成函數(shù)為（八進(jìn)制）、（八進(jìn)制）、（八進(jìn)制）、（八進(jìn)制），編碼器結(jié)構(gòu)如圖35。編碼速率為1/2的卷積碼生成函數(shù)為（八進(jìn)制）、（八進(jìn)制），編碼器結(jié)構(gòu)如圖36。圖35 r=1/4卷積編碼器結(jié)構(gòu)下面開始設(shè)計(jì)cdma2000移動(dòng)臺(tái)的卷積編碼模塊。在這個(gè)模塊中，卷積模塊使用的生成多項(xiàng)式取決于輸入數(shù)據(jù)幀的無線配置類型以及數(shù)據(jù)幀的長度。同時(shí)，卷積編碼器還在每幀輸入數(shù)據(jù)的后面預(yù)先添加8個(gè)0，用于在每幀數(shù)據(jù)的編碼結(jié)束后對各個(gè)寄存器進(jìn)行復(fù)位。cdma2000移動(dòng)臺(tái)卷積編碼器模塊由一個(gè)零填充（Zero Pad）模塊和一個(gè)卷積編碼器（Convolutional Encoder）模塊組成，這兩個(gè)模塊都是Simulink模塊庫中的自帶模塊。模塊的組成如圖37。圖36 r=1/2卷積編碼器結(jié)構(gòu)圖37 卷積編碼器在cdma2000基站卷積編碼器模塊中零填充模塊和卷積模塊的參數(shù)設(shè)置情況，其中使用了2個(gè)封裝子系統(tǒng)變量xPaddedFramLength和xTrellisStructure，它們分別表示添加編碼器尾部后數(shù)據(jù)幀的長度以及卷積編碼器的Trellis參數(shù)設(shè)置。最后，把這個(gè)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成一個(gè)封裝子系統(tǒng)。同時(shí)創(chuàng)建4個(gè)封裝子系統(tǒng)的內(nèi)部變量xRC、xBitRate、xFrameLength和xFrameDuration，他們分別表示輸入數(shù)據(jù)幀的無線配置、數(shù)據(jù)率、原始數(shù)據(jù)幀長度、以及數(shù)據(jù)幀周期（單位是ms）。數(shù)據(jù)幀經(jīng)過卷積編碼器后波形為圖38：圖38 卷積編碼器輸出波形卷積譯碼器的建模則與編碼器相反，由一個(gè)維特比譯碼器（Viterbi Decoder）模塊和一個(gè)零填充（Zero Pad）模塊組成。MATLAB中有兩種類型的卷積譯碼器，即后驗(yàn)概率卷積譯碼器以及維特比譯碼器。后驗(yàn)概率卷積譯碼器通常用于構(gòu)建Turbo譯碼器。而維特比譯碼器對卷積碼編碼器進(jìn)行解碼，還原出二進(jìn)制信號(hào)序列。維特比譯碼器有3種判決類型：Unquantized（非量化）、Hard Decision（硬判決）和Soft Decision（軟判決）。本次仿真實(shí)驗(yàn)采用的是硬判決。其建模圖形如圖410：圖410 卷積譯碼器 信號(hào)交織器與解交織塊交織是一種基于分組的交織方法，它在一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的交織信號(hào)與這段時(shí)間內(nèi)的輸入信號(hào)有關(guān)，它通過制定信號(hào)向量與輸出信號(hào)向量下標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行置換。MATLAB要求塊交織器的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)都是固定長度的向量。對于cdma2000中的RC3~6前反向信道數(shù)據(jù)幀，輸入數(shù)據(jù)按照0,1,2,……,N1的下標(biāo)寫入一個(gè)固定長度的交織器，然后按照交織順序讀出數(shù)據(jù)（即在第i個(gè)時(shí)刻讀取交織器中的第個(gè)數(shù)據(jù)），其中 ＝，I＝0,1,2,……,N1， (47) 表示與m bit整數(shù)y首尾翻轉(zhuǎn)之后得到的二進(jìn)制序列對應(yīng)的整數(shù)。例如，6表示成三位二進(jìn)制數(shù)為110，首尾翻轉(zhuǎn)之后得到的二進(jìn)制序列011，它對應(yīng)于整數(shù)3，因此。在上述計(jì)算過程中，m和J是由交織器長度決定的參數(shù)，它與交織器長度的對應(yīng)關(guān)系如工程要求。在本次仿真中，系統(tǒng)由信號(hào)重復(fù)（Repeat）模塊、信號(hào)抽?。≒uncture）模塊和矩陣交織器（Matrix Interleaver）構(gòu)成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖411：圖411 交織器cdma2000信號(hào)交織器根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)幀長度得到交織器長度，然后得到對應(yīng)的矩陣交織器的行和列的參數(shù)。cdma2000交織器模塊的參數(shù)設(shè)置方式與前面介紹的CRC編碼模塊以及卷積器模塊相同，只需設(shè)置輸入數(shù)據(jù)幀的無線配置、數(shù)據(jù)率、原始數(shù)據(jù)幀長度以及數(shù)據(jù)幀周期4個(gè)參數(shù)。cdma2000交織器模塊將根據(jù)這4個(gè)參數(shù)的設(shè)置情況自動(dòng)設(shè)置信號(hào)重復(fù)、信號(hào)抽取和信號(hào)交織參數(shù)，完成數(shù)據(jù)幀的交織過程。數(shù)據(jù)幀經(jīng)過交織后的波形為圖412：圖412 交織器輸出波形解交織的建模與交織正好相反，基站接收機(jī)按照抽取比例每隔一定的符號(hào)添加一個(gè)0，然后是對信號(hào)進(jìn)行去重復(fù)。如圖413解交織由去重復(fù)模塊（Derepeat）、零插入模塊（Insert Zero）和矩陣解交織器（Matrix Deinterleaver）構(gòu)成。圖413 解交織器 初始化模塊在前面創(chuàng)建的各個(gè)模塊都有一些相同的參數(shù)，如無線配置方式、數(shù)據(jù)幀長度等。當(dāng)這些模塊處于同一個(gè)仿真模型中時(shí)，它們的參數(shù)設(shè)置應(yīng)該相同。如果更改了其中某個(gè)模塊的某個(gè)參數(shù)，其他模塊相應(yīng)參數(shù)的數(shù)值也得相應(yīng)得改變。為此，我們設(shè)置一個(gè)初始化模塊，對整個(gè)仿真模型中相同參數(shù)得數(shù)值提供一個(gè)統(tǒng)一得平臺(tái)。cdma2000移動(dòng)臺(tái)初始化模塊是一個(gè)空的子系統(tǒng)，里面沒有任何的模塊，也沒有輸入輸出端口。其功能是使得仿真模型在初始化的過程中自動(dòng)創(chuàng)建4個(gè)工作區(qū)變量（mRC，mFrameDuration，mBitRate和mFrameLength），這些變量的設(shè)置等于初始化模塊的參數(shù)設(shè)置。其代碼如下：assignin(‘base’,’mRC’,xRC)。assignin(‘base’,’mFrameDuration’,xFrameDuration)。assignin(‘base’,’mBitRate’,xBitRate)。assignin(‘base’,’mFrameLength’,xFrameLength)。這段代碼寫在Initialization面板的Initialization mands內(nèi)。整個(gè)cdma2000的系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射機(jī)模塊框圖如圖414。圖414 cdma2000移動(dòng)臺(tái)發(fā)射機(jī)模塊框圖其中，數(shù)據(jù)幀處理模塊是由CRC編碼器模塊、卷積編碼器模塊、信號(hào)交織模塊以及正交擴(kuò)頻模塊組成。這些模塊具有相同的參數(shù)，只需改變初始化模塊相應(yīng)的參數(shù)數(shù)值即可實(shí)現(xiàn)工作區(qū)變量傳遞到這些模塊中。在仿真工程中為了更好的了解系統(tǒng)特性，在每個(gè)關(guān)鍵技術(shù)模塊后都加了示波器，來看信號(hào)的波形和譯碼結(jié)果，更加增進(jìn)了對系統(tǒng)解碼的過程。如圖415為數(shù)據(jù)經(jīng)過CRC編碼器、卷積編碼器和信號(hào)交織器，經(jīng)過加性高斯白噪聲信道，然后到接收端解交織、卷積譯碼器和CRC譯碼器模型框圖圖415 編碼與譯碼模型框圖卷積譯碼中通過維特比譯碼后的信號(hào)波形如圖416：圖416 維特比譯碼后的信號(hào)波形經(jīng)過CRC譯碼后還原出的原始數(shù)據(jù)幀與信源產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)幀波形：圖417 原始數(shù)據(jù)幀波形與CRC譯碼后的波形根據(jù)不同信噪比得到誤碼率曲線，如圖418。由曲線可知該系統(tǒng)符合要求。圖418 譯碼后的誤碼率 本章小結(jié)根據(jù)cdma2000 1x的反向信道的實(shí)際電路模型，數(shù)據(jù)幀需要經(jīng)過CRC編碼、卷積編碼、信號(hào)重復(fù)、信號(hào)抽取、塊交織然后數(shù)據(jù)幀調(diào)制，經(jīng)過信道后解調(diào)、解交織、去重復(fù)、卷積譯碼、CRC譯碼的過程，實(shí)現(xiàn)整個(gè)的cdma2000業(yè)務(wù)信道的功能。本章分別對CRC編碼與譯碼、卷積編碼與譯碼、交織與解交織和初始化模塊分節(jié)做了詳細(xì)的介紹并附相應(yīng)的輸出波形，以及譯碼后根據(jù)不同信噪比繪制誤碼率曲線，更好的了解系統(tǒng)特性，增進(jìn)了對系統(tǒng)解碼的過程。第4章 cdma2000 1x反向信道調(diào)制與解調(diào) 正交擴(kuò)頻信號(hào)cdma2000反向信道數(shù)據(jù)幀進(jìn)行調(diào)制之前進(jìn)入正交擴(kuò)頻模塊。正交擴(kuò)頻模塊根據(jù)信道的類型選擇一個(gè)相應(yīng)的Walsh碼對這個(gè)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻。由于不同的信道使用不同的Walsh序列，因此移動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生的不同信道的數(shù)據(jù)可以通過同一個(gè)物理信道進(jìn)行傳輸。長度為N的Walsh碼實(shí)際上是一個(gè)N階Hadamard矩陣的一個(gè)行向量。如果用表示第i個(gè)長度為N的Walsh碼，其中是介于0和N1之間的整數(shù)，且Walsh碼的元素是+1或1，表示W(wǎng)alsh碼序列的第k個(gè)元素，則對于任意的i， ＝0。對于任意兩個(gè)長度為N的Walsh碼和，有： (41)另外需要注意的一點(diǎn)是，Walsh碼生成器通過碼序列中過零點(diǎn)的數(shù)目來表示相同長度的各個(gè)碼序列，這跟Hadamard碼生成器的碼序號(hào)是不同的。對于長度為N的Walsh碼，它恰好有i個(gè)過零點(diǎn)。由于Walsh碼序列的碼片速率（）明顯高于各個(gè)信道交織后的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此cdma2000正交擴(kuò)頻模塊首先通過一個(gè)信號(hào)重復(fù)模塊（Repeat），然后通過極性轉(zhuǎn)換器（Unipolar to Bipolar Converter）模塊把二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成雙極性信號(hào)，再與Hadamard序列生成器（Hadamard Code Generator）產(chǎn)生的Walsh序列相乘，從而實(shí)現(xiàn)正交擴(kuò)頻。其框圖如圖41：圖41 正交擴(kuò)頻模塊另外，不同類型的信道具有不同的相對發(fā)射功率，因此，cdma2000正交擴(kuò)頻模塊的第二個(gè)輸入端口用于輸入信號(hào)發(fā)射功率的相對增益（絕對值）。數(shù)據(jù)幀經(jīng)過正交擴(kuò)頻模塊后，其波形如圖42：圖42 正交擴(kuò)頻模塊輸出波形cdma2000移動(dòng)臺(tái)正交擴(kuò)頻模塊的輸出信號(hào)是一個(gè)抽樣信號(hào)序列，信號(hào)的傳輸速率等于碼片速率（）。不同信道的數(shù)據(jù)幀在通過各自的正交擴(kuò)頻模塊之后疊加在一起，可以在同一個(gè)物理信道上進(jìn)行傳輸，而接收端則可以通過這些信道使用的Walsh碼把它們區(qū)分開來。 信號(hào)調(diào)制 PN信號(hào)生成器在調(diào)制模塊中應(yīng)用到了PN序列，對移動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生的兩個(gè)正交擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行擾碼以識(shí)別不同的用戶。PN序列產(chǎn)生器（PN Sequence Generator）用于產(chǎn)生一個(gè)偽隨機(jī)序列。PN序列廣泛應(yīng)用于CDMA系統(tǒng)中，用于對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼和解擾操作，以及用于直接序列擴(kuò)頻。PN序列采用移位寄存器來產(chǎn)生PN碼，PN序列生成器中共有r個(gè)寄存器，每個(gè)寄存器都以相同的抽樣頻率更新寄存器的狀態(tài)，即在第k個(gè)寄存器在時(shí)刻t+1的