【正文】 states[0 0 0 0 0 0 0 1]Output mask vector(or scalar shift value)0Sample time1/10000Convert轉(zhuǎn)換器：在設(shè)計(jì)中Convert的作用是將{0,1}序列轉(zhuǎn)換成｛1，+1｝序列，這樣才可以通過(guò)乘法器直接與信源相乘，進(jìn)然后入到下一個(gè)模塊BPSK調(diào)制。Convert模塊參數(shù)設(shè)置如圖51截圖所示：圖51 Convert參數(shù)設(shè)置圖調(diào)制部分：使用BPSK方式進(jìn)行調(diào)制、解調(diào)。BPSK為雙相移相鍵控調(diào)制，在加入噪聲環(huán)境下可以進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)量。調(diào)制由正弦載波與雙極性擴(kuò)頻碼直接相乘實(shí)現(xiàn)，采用相干解調(diào)法進(jìn)行解調(diào)。如表53所示為BPSK模塊的參數(shù)設(shè)置。表53 BPSK模塊參數(shù)設(shè)置BPSKPhase offset(rad) 0Samples per symbol1信道部分：傳輸信道為加性高斯白噪聲信道。在加性高斯白噪聲信道模塊中，可進(jìn)行信號(hào)功率和信噪比的設(shè)置。次模塊可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求對(duì)信噪比進(jìn)行設(shè)置。 再次設(shè)計(jì)中采用的信噪比、參數(shù)Initial seed等設(shè)置如圖52截圖所示。圖52 AWGN信道參數(shù)設(shè)置圖示波器：如圖554為示波器參數(shù)的具體設(shè)置。圖53示波器Scope Properties參數(shù)設(shè)置圖54示波器Axis Properties設(shè)置在前面講到的直接擴(kuò)頻方案的總體設(shè)計(jì)圖中，AWGN是在傳輸信道中加入高斯白噪聲的目的，Sine Wave模塊是用來(lái)產(chǎn)生單頻正弦干擾的。所以我們?cè)诜治隼硐霠顟B(tài)下的仿真時(shí)，應(yīng)該不存在信道噪聲的影響和單頻正弦干擾。所以我們?nèi)サ暨@兩個(gè)個(gè)模塊就是理想狀態(tài)下的仿真。在系統(tǒng)仿真前，事先必須對(duì)仿真算法、輸出模式等各種仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。其方法是：打開(kāi)系統(tǒng)仿真模型，從模塊編輯窗口的Simulation菜單中選擇configuration parameters命令，打開(kāi)一個(gè)仿真參數(shù)對(duì)話框，在其中可以設(shè)置仿真參數(shù)，這個(gè)可以根據(jù)個(gè)人的意愿來(lái)設(shè)置仿真起始和停止時(shí)間等參數(shù)。設(shè)置完仿真參數(shù)之后，從Simulation中選擇start菜單項(xiàng)或單擊模型編輯窗口中的start simulation命令按鈕，便可啟動(dòng)對(duì)當(dāng)前模型的仿真。對(duì)于啟動(dòng)本設(shè)計(jì)模型的仿真，其理想狀態(tài)下的仿真結(jié)果如下：在仿真過(guò)程中，出現(xiàn)了五個(gè)頻譜示波器的變化圖，分別如圖555559所示：圖55 信源輸入頻譜圖圖56 擴(kuò)頻頻譜圖圖57 調(diào)制頻譜圖圖58 解擴(kuò)頻譜圖圖59 解調(diào)頻譜圖如圖510所示分別為擴(kuò)頻前和通過(guò)擴(kuò)頻解擴(kuò)后輸出的波形。對(duì)比兩個(gè)波形，可以發(fā)現(xiàn)輸入波形與輸出波形一致，這證明擴(kuò)頻調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)、解擴(kuò)后又回復(fù)到了初始狀態(tài)，即證明在理想條件下，系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的效果，此設(shè)計(jì)可用。 圖510 輸入、輸出波形對(duì)比圖同時(shí)當(dāng)我們?cè)谳斎攵撕蛿U(kuò)頻端接入示波器時(shí)可以對(duì)比擴(kuò)頻前后的時(shí)域波形進(jìn)行對(duì)比，如圖511所示：圖511擴(kuò)頻前后時(shí)域波形對(duì)比圖仿真后，除了上面的結(jié)果外，我們還可以很直觀的看出一個(gè)明顯變化。以前只有一個(gè)顯示“0”的Display模塊上經(jīng)過(guò)仿真后，出現(xiàn)了三個(gè)數(shù)字。如圖512所示，在Display前端接入了一個(gè)Error Rate Calculation模塊，則此圖顯示了系統(tǒng)的誤碼率情況。圖512 系統(tǒng)的誤碼率統(tǒng)計(jì)上述模塊的三個(gè)數(shù)字分別代表的含義為誤碼率、傳輸過(guò)程中錯(cuò)誤的碼元數(shù)、總傳輸碼元數(shù)。所以上面的信息為：本系統(tǒng)的總傳輸碼元數(shù)為1001，有0個(gè)碼元出現(xiàn)差錯(cuò)，此時(shí)的系統(tǒng)誤碼率為0。誤碼率是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_度。誤碼率=傳輸中的誤碼個(gè)數(shù)/所傳輸?shù)目偞a數(shù)*100%。引起無(wú)碼產(chǎn)生的因素有很多，如噪音、交流電火三點(diǎn)造成的脈沖、傳輸設(shè)備故障等，誤碼率越低表示系統(tǒng)的傳輸準(zhǔn)確性越高。 在強(qiáng)干擾條件下的仿真結(jié)果分析如圖本設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)框圖中，有AWGN模塊的設(shè)計(jì)圖為在強(qiáng)干擾條件下的系統(tǒng)仿真圖。其操作跟理想條件一樣。啟動(dòng)仿真按鈕，在仿真過(guò)程中，出現(xiàn)的六個(gè)個(gè)頻譜示波器的變化圖，分別如圖5151515151519所示。圖513 信源頻譜圖圖514 擴(kuò)頻輸出頻譜圖圖515 調(diào)制輸出頻譜圖圖516 加入噪聲后輸出頻譜圖圖517 解擴(kuò)輸出頻譜圖圖518 解調(diào)輸出頻譜圖仿真結(jié)束后，雙擊模塊的示波器，即可觀察到輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的波形。如圖519所示分別為擴(kuò)頻前和通過(guò)擴(kuò)頻解擴(kuò)后輸出的波形。對(duì)比兩個(gè)波形，可以發(fā)現(xiàn)輸入波形與輸出波形不一致，這證明擴(kuò)頻調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)、解擴(kuò)后沒(méi)有恢復(fù)到初始狀態(tài)，這可以說(shuō)明加入高斯白噪聲后，與理想條件下存在這差異，信號(hào)沒(méi)有從中提取出來(lái)。圖519輸入、輸出波形對(duì)比圖在看Display反映出來(lái)的。誤碼率不再是0而存在了一定的數(shù)值。如圖520所示。 圖520 系統(tǒng)的誤碼率統(tǒng)計(jì) 在強(qiáng)干擾條件下擴(kuò)頻系統(tǒng)的改進(jìn) 在信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，它會(huì)不可避免地受到各種干擾，這些干擾統(tǒng)稱為“噪聲”。加性高斯白噪聲AWGN（Additive White Gaussian Noise）是最常見(jiàn)的一種噪聲，它存在各種傳輸媒質(zhì)中，包括有線傳輸信道和無(wú)線傳輸信道。所謂高斯白噪聲中的高斯是指概率分布是正態(tài)函數(shù)，而白噪聲是指他的二階矩不相關(guān)，一階矩為常數(shù)。在前面講到直接序列擴(kuò)頻的特點(diǎn)的時(shí)候，提到一點(diǎn)就是它的抗干擾性強(qiáng)。根據(jù)香農(nóng)公式： (51)一個(gè)信道無(wú)誤差的傳輸信息的能力取決于信道中的信噪比以及用于傳輸信息的信道帶寬。給定的信道容量可以用不同的帶寬和信噪比來(lái)組合傳輸；給定信噪比，只要增加用于傳輸信息的帶寬，理論上就可以增加在信道中無(wú)誤差地傳輸?shù)男畔⒙?；在同樣的信道容量下，增大傳輸帶寬可由較小的信號(hào)傳輸功率傳送，這表明帶寬系統(tǒng)具有較好的抗干擾性。香農(nóng)指出在高斯白噪聲的干擾下，在平均功率受限的信道上，實(shí)現(xiàn)有效和可靠通信的最佳信號(hào)是具有白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的信號(hào)。這是因?yàn)楦咚拱自肼曅盘?hào)具有理想的自相關(guān)特性[12]。經(jīng)過(guò)以上的分析，在某一信號(hào)中加入高斯白噪聲的條件下，提高系統(tǒng)的可靠性和有效性的最簡(jiǎn)單辦法就是在保證用于傳輸信息的帶寬不變的條件下，只要提高信噪比就可以實(shí)現(xiàn)?；氐奖驹O(shè)計(jì)當(dāng)中，在強(qiáng)干擾條件下，我們將AWGN的信噪比SNR的值由初始值1開(kāi)始增加，在增加的過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)Display的誤碼率值在逐漸減小，示波器的擴(kuò)頻前后的波形圖也在不斷的接近。當(dāng)SNR增加到6時(shí)，強(qiáng)干擾條件下與理想條件下的波形仿真結(jié)果達(dá)到吻合，但是誤碼率任然還是存在。說(shuō)明SNR=6不是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)最佳值，當(dāng)SNR繼續(xù)增大為8時(shí)，波形跟理想情況下相同且誤碼率為0，說(shuō)明SNR=8是一個(gè)最小的最佳值。當(dāng)繼續(xù)增大其值時(shí)結(jié)果都不再發(fā)生變化，即通過(guò)改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期的效果。從仿真原理圖上可以看到，在進(jìn)行解擴(kuò)前，不僅向信道添加了信道高斯白噪聲，而且還加入了一個(gè)頻率為200HZ的單頻正弦干擾。由于它的頻率遠(yuǎn)小于信源的頻率，所以他對(duì)信號(hào)的干擾可以忽略不計(jì)。但如果干擾信號(hào)的頻率跟信源的頻率相當(dāng)或大于它的時(shí)候，干擾信號(hào)對(duì)信源的影響就得考慮了。單頻正弦波干擾是一類特殊的干擾，可作為帶寬為0的窄帶干擾來(lái)處理。單頻干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)接收機(jī)相關(guān)處理，輸出功率隨著擴(kuò)頻碼元寬度的減小而減小。擴(kuò)頻系統(tǒng)對(duì)正弦干擾有良好的抗干擾性，增大信噪比可以有效抑制正弦信號(hào)的干擾。結(jié)束語(yǔ)本文是針對(duì)擴(kuò)頻技術(shù)在WCDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)其仿真。文中對(duì)WCDMA的發(fā)展歷程和基本原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，也對(duì)移動(dòng)通信的發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明。在分析了擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)分別在上行鏈路、下行鏈路的應(yīng)用，以WCDMA為例，論述了直接序列擴(kuò)頻通信的原理及其在WCDMA系統(tǒng)方案中的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明，最后運(yùn)用Matlab中的Simulink模塊進(jìn)行了WCDMA直擴(kuò)系統(tǒng)的仿真，包括理想情況下和強(qiáng)干擾的實(shí)際情況下的仿真，最后對(duì)強(qiáng)干擾條件下的仿真結(jié)果進(jìn)行了分析并提出了一種最簡(jiǎn)單的改進(jìn)方法。鑒于擴(kuò)頻通信的抗干擾、抗衰落、抗多徑的性能，可以廣泛應(yīng)用于對(duì)抗干擾行和保密性要求較高的軍用或民用通信。 雖然在此過(guò)程中，遇到了很多的困惑，但最終還是實(shí)現(xiàn)了仿真，達(dá)到了預(yù)期的效果。擴(kuò)頻技術(shù)是一個(gè)蓬勃發(fā)展和十分活躍的研究領(lǐng)域，而直接序列擴(kuò)頻技術(shù)是其中運(yùn)用最廣泛、最簡(jiǎn)單的一種技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展。限于水平，文章有很多不足的地方，懇請(qǐng)考試批評(píng)指正。致 謝本文的研究工作是在導(dǎo)師周順勇老師的悉心指導(dǎo)下完成的。周老師對(duì)論文的研究方向、研究?jī)?nèi)容和學(xué)術(shù)思想嚴(yán)格要求，傾注了很多的心血。對(duì)提出的每一個(gè)問(wèn)題都細(xì)心、認(rèn)真的講解。周老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、寬廣淵博的專業(yè)知識(shí)以及待人寬厚、親切的為人風(fēng)格讓我非常敬佩。從周老師身上，我不僅學(xué)到了許多專業(yè)知識(shí)，更重要的是學(xué)到堅(jiān)持不懈、積極進(jìn)去的學(xué)習(xí)態(tài)度，是我在今后學(xué)習(xí)和工作中的一筆巨大的財(cái)富。此外，我還要對(duì)在這次設(shè)計(jì)中，幫助和支持我的同學(xué)，表示感謝！ 參考文獻(xiàn)[1] [M].北京，人民郵電出版社，.[2] :移動(dòng)通信系統(tǒng)第二版[M].北京，人民郵電出版社，.[3] [M].北京，北京郵電出版社，[4] [M].人民郵電報(bào)，.[5] [6] Mischa wireless Communications[M]..[7] [8] [M].北京，中國(guó)水利水電出版社，2009：232~248.[9] John of munication systems[M]..[10] [M].北京，國(guó)防工業(yè)出版社，2007：124~148.[11] [M].北京，電子工業(yè)出版社，2010：83~92.[12] Vijay CDMA and cdma2000 Cellular/Pcs systems Implementation[M].電 .[13] 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