【導(dǎo)讀】MultipleAccess，CDMA)、抗衰落、抗多徑干擾等許多獨(dú)特的性能。中最基本的擴(kuò)頻通信原理以及CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的基本原理。了系統(tǒng)擴(kuò)頻和解擴(kuò)功能。接著基帶系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，該系統(tǒng)能夠在接收端還原出。正確的基站信息信號(hào)。

　　

【正文】 解擴(kuò)功能），故在發(fā)射部分 沒 有對(duì)原始信息（信源）的一系列編碼、擴(kuò)頻等處理過程進(jìn)行仿真，而是用邏輯信道的單個(gè)圖標(biāo)直接仿真。圖 中，圖標(biāo) 0 為導(dǎo)頻信道，其信源為圖標(biāo) 1 產(chǎn)生的階躍信號(hào)，它是不包含任何信息信號(hào)，信道號(hào)固定為 0(即 W0)。圖標(biāo) 8 為同步信道，其數(shù)據(jù)固定為 ，信道號(hào)固定為 32（即 W32）。圖標(biāo) 10 為尋呼信道，在仿真中設(shè)定為 7 號(hào)信道（即W7） , 數(shù)據(jù)速率為 。圖標(biāo) 3 為業(yè)務(wù)信道，在本設(shè)計(jì)中選擇 55 號(hào)信道（即W55），數(shù)據(jù)速率設(shè)為 。又因?yàn)闃I(yè)務(wù)信道中還有附加功率控制信道，所以該圖標(biāo)有第二個(gè)激勵(lì)源，固定速率為 800bit/s。 4 種功能信道圖標(biāo)均有多個(gè)輸出端口，只要進(jìn)行正確的參數(shù)設(shè)置，便可以得到經(jīng)過各項(xiàng)處理后的信號(hào)。圖 中， 4 種功能信道的 0 輸出端輸出的均是 I 路基帶信號(hào)， 1 輸出端輸出的均是 Q路基帶信號(hào)。導(dǎo)頻信道輸出的 I 路基帶信號(hào)是經(jīng)過 Walsh 擴(kuò)頻以及 I 信道 PN 序列擴(kuò)頻后的信號(hào)， Q 路基帶信號(hào)是經(jīng)過 Walsh 擴(kuò)頻以及 Q 信道 PN 序列擴(kuò)頻后的信號(hào)。同步信道輸出的 I、 Q 兩路基帶信號(hào)在擴(kuò)頻之前還經(jīng)過了卷積、碼元重復(fù)、交織等一系 列編碼處理。而尋呼信道和業(yè)務(wù)信道在此基礎(chǔ)上還加了擾碼過程，擾碼是為了擾亂數(shù)據(jù)，具有保密的功能。對(duì)于業(yè)務(wù)信道，共有 7 個(gè)輸出端口， 2輸出端為指定數(shù)據(jù)速率的原始數(shù)據(jù)幀， 3 輸出端為卷積編碼輸出， 4 輸出端為交織輸出， 6 輸出端為 Walsh 編碼后的輸出， 5 輸出端輸出的信號(hào)為信源經(jīng)過了幀質(zhì)量校驗(yàn)、碼元交織、碼元重復(fù)，且已完成了掩碼和功率控制，但并為被 Walsh函數(shù)擴(kuò)頻的信號(hào)，直接連到延遲圖標(biāo) 6，其輸出波形可以在觀察窗口 7 中觀察。 在仿真電路圖 中可以看到， 4 種功能信道最終輸出的 I 路（ 0 輸出端）和Q 路基帶信號(hào)（ 1 輸出端 ）分別連至兩個(gè)加法器，即合并后進(jìn)入移動(dòng)通信環(huán)境，完成基站發(fā)送部分的仿真。（限于 System View 仿真環(huán)境的資源有限，為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)，提高仿真效率，在仿真中省略了 QPSK 載波調(diào)制，故是直接將 I、 Q 兩路基帶正交信號(hào)直接送入移動(dòng)通信環(huán)境。） 移動(dòng)臺(tái)接收部分的仿真 如圖 中的移動(dòng)臺(tái)接收部分， I、 Q 兩路信號(hào)在通過了移動(dòng)通信環(huán)境后，被送入移動(dòng)臺(tái)的接收端，進(jìn)行解調(diào)：信號(hào)經(jīng)過由兩個(gè)子系統(tǒng)圖標(biāo) 49 和 98 仿真的 2頭 RAKE 接收機(jī)后解調(diào)解擴(kuò)輸出的兩路信號(hào)由圖標(biāo) 8 85 和圖標(biāo) 4 48 分別進(jìn)行延遲采樣處理 ，采樣器 8 48 的采樣頻率均設(shè)為 ，與業(yè)務(wù)信道輸出的調(diào)制碼元速率相一致，兩路 RAKE 接收信號(hào)分別送觀察窗口 92 和 93 進(jìn)行觀察。最后兩路信號(hào)經(jīng)加法器 97 合并為一路輸出，經(jīng)限幅器 88 進(jìn)行限幅，圖標(biāo)95 多項(xiàng)式運(yùn)算函數(shù)設(shè)為 y=+,目的是完成輸出信號(hào)由雙極性到單極性的轉(zhuǎn)湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 換并送觀察窗 89 觀察還原出的基站信息信號(hào)。 本部分仿真的關(guān)鍵在于 RAKE 接收子系統(tǒng)的仿真。 DSCDMA 系統(tǒng)中的移動(dòng)臺(tái)采用的 RAKE 接收機(jī)由 3 個(gè)相關(guān)器、 1 個(gè)搜索器和 1 個(gè)合并器組成，如圖 所示。其中 3 個(gè)相關(guān)器可分離 3 路多 徑信號(hào)，在按相干最大合并后完成 3 路信號(hào)的分集接收。搜索器用于捕獲有用的 CDMA 信號(hào)。由于前面的移動(dòng)通信環(huán)境選定為 2 路的多徑環(huán)境，故本部分仿真只需 2 個(gè)相關(guān)器即可。 RAKE 接收機(jī)中的相關(guān)器的原理框圖如圖 所示。由于受限于仿真環(huán)境，并不需要將信號(hào)恢復(fù)到信號(hào)源格式，只需恢復(fù)到經(jīng)一系列信號(hào)處理但并為被 Walsh 函數(shù)擴(kuò)頻的 相 關(guān) 器相 關(guān) 器相 關(guān) 器搜 索 器合 并器一 路 輸 出多 徑 信 號(hào) 圖 RAKE 接收機(jī)原理框圖 匹 配濾 波 器低 通濾 波 器判 決電 路 圖 相關(guān)器原理框圖 信號(hào)格式便可，則在仿真中，對(duì)于每一個(gè)相關(guān)器，可用一個(gè) 48 抽頭的低通濾波器來模擬圖 中的匹配濾波器和低通濾波器。因?yàn)椴捎?I、 Q 兩路正交信號(hào)輸入，需要進(jìn)行 I、 Q 通道的相干解調(diào)。在 System View 中，可以通過速率為 的 I 路擴(kuò)頻碼發(fā)生器和 Q 路擴(kuò)頻碼發(fā)生器這兩種圖標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。為了恢復(fù)成未進(jìn)行 Walsh 函數(shù)擴(kuò)頻的信號(hào)源格式，必須用同相的本地 Walsh 函數(shù)碼進(jìn)行湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 相干解調(diào)。與前面基站發(fā)送用戶信號(hào)的業(yè)務(wù)信道數(shù)相對(duì)應(yīng)，此處的本地 Walsh 函數(shù)也應(yīng)為 55 號(hào)，即 W(64,55)。搜索器使用了一個(gè) PLL 回路（ Phase Locked Loop，鎖相回路）來仿真。 RAEK 接收機(jī)子系統(tǒng)的仿真電路如圖 所示。 圖 RAKE 接收機(jī)子系統(tǒng)仿真電路圖 圖標(biāo) 52，、 53 為 48 抽頭的低通濾波器，分別用來仿真相關(guān)器中的 I 路和 Q路匹配濾波器和低通濾波器。圖標(biāo) 50， 60 為方波序列發(fā)生器，分別為本地?cái)U(kuò)頻碼產(chǎn)生器和 Walsh 碼產(chǎn)生器的激勵(lì)源，其頻率均設(shè)為 ，與發(fā)送端的擴(kuò)頻碼片速率一致。圖標(biāo) 51 為 I 路擴(kuò)頻碼發(fā)生器，與圖標(biāo) 76， 54， 66 組成的延遲采樣器共同完成 I 路通道本地 PN 序列擴(kuò)頻。圖標(biāo) 83 為 Q 路擴(kuò) 頻碼發(fā)生器，與圖標(biāo) 77， 55， 67 組成的延遲采樣器共同完成 Q 路通道本地 PN 序列擴(kuò)頻功能。圖標(biāo) 60， 61(Walsh 碼產(chǎn)生器 )， 78， 70， 69 完成 Walsh 擴(kuò)頻碼解調(diào)的功能。 RAKE接收機(jī)原理框圖中的搜索器是由圖標(biāo) 56(調(diào)頻器 )， 57(復(fù)數(shù)乘法器 )， 58（四相反正切函數(shù)）， 59（平均器）組成的 PLL 回路來仿真的。 仿真結(jié)果 利用 System View 完成了 DSCDMA下行鏈路基帶系統(tǒng)仿真電路以及 RAKE接收機(jī)子系統(tǒng)電路的搭建，并為系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)后，運(yùn)行該系統(tǒng)，在圖形觀察窗口中可以觀察到 如下波形： 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 兩路 RAKE 接收解擴(kuò)的輸出 圖 兩路 RAKE 接收解擴(kuò)的輸出（局部放大后） 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 兩路 RAKE 接收解擴(kuò)輸出合并后的信號(hào) 圖 兩路 RAKE 接收解擴(kuò)輸出合并后的信號(hào)（局部放大后） 圖 基站的信息信號(hào)和系統(tǒng)的解調(diào)輸出 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 基站的信息信號(hào)和系統(tǒng)的解調(diào)輸出（局部放大后） 波形分析及結(jié)論 從圖 ， 可以看出，兩路 RAKE 接收和解擴(kuò)的輸出相同，故可以直接相加完成兩路信號(hào)的合并。說明此系統(tǒng)能 夠完成 RAKE 接收機(jī)子系統(tǒng)的作用，體現(xiàn)了 CDMA 系統(tǒng)抗多徑干擾的能力 。在對(duì)合并兩路 RAKE 接收和解擴(kuò)子系統(tǒng)的輸出信號(hào)這一環(huán)節(jié)應(yīng)注意，由于兩路信號(hào)的路徑延遲不同，所以先分別經(jīng)過不同的延遲后進(jìn)行采樣，再相加，才能得到正確的合并結(jié)果。合并后的輸出信號(hào)如圖 ， 所示，與兩路 RAKE 接收和解擴(kuò)的輸出的波形相同。 圖 ， 說明基站發(fā)出的信息信號(hào)通過 DSCDMA 下行鏈路基帶系統(tǒng)又被重新還原，說明了此系統(tǒng)的可行性。圖 中的系統(tǒng)解調(diào)輸出波形是由合并后的波形（如圖 ）經(jīng)過限幅器進(jìn)行波形整 形，并進(jìn)多項(xiàng)式運(yùn)算（ y=+）得來的。正是由于經(jīng)過了多項(xiàng)式運(yùn)算，解調(diào)輸出的是單極性的數(shù)據(jù)信號(hào)。由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，波形較密。為了便于觀察，圖 ， ， 均經(jīng)過了等比例放大。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 第五章 結(jié)論 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我來說是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)，經(jīng)過指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和自身的努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我的收獲很大。在理論方面，我進(jìn)一步了解了直序擴(kuò)頻的基本原理以及 CDMA 的有關(guān)知識(shí)，通過查閱資料，我了解了一些基于混沌擴(kuò)頻通信的基本知識(shí)。在實(shí)踐方面，我較熟練地掌握了System View 這個(gè)系統(tǒng)仿真軟件。這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和科研都將是一筆寶貴的財(cái)富。 在學(xué)習(xí)理論、熟悉軟件的基礎(chǔ)上，我完成了兩個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真。第一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真是直序擴(kuò)頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)擴(kuò)頻和解擴(kuò)的功能，得出了與理論相符的仿真結(jié)果。更直觀的說明了直序擴(kuò)頻系統(tǒng)的原理。 第二個(gè)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)是 DSCDMA 下行鏈路基帶系統(tǒng)仿真。其功能是將基站發(fā)送的各種控制信號(hào)和業(yè)務(wù)信號(hào)通過尋呼信道、同步信道、引導(dǎo)信道以及業(yè)務(wù)信道處理，合并為 I、 Q 兩路信號(hào)經(jīng)過移動(dòng)通信環(huán)境后通過 RAKE 接收和解擴(kuò)還原出基站信息信號(hào)。 兩個(gè)系統(tǒng)仿真設(shè) 計(jì)都基本上完成了原設(shè)想中應(yīng)達(dá)到的效果。但限于 CDMA系統(tǒng)牽涉技術(shù)廣泛，而本人現(xiàn)所探究的局限性，簡(jiǎn)化了仿真電路，在設(shè)計(jì)的深度方面還需加強(qiáng)。比如實(shí)際工程中的碼同步問題是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，在本直序擴(kuò)頻系統(tǒng)仿真中，在接收端，是通過本地載波解調(diào)后的復(fù)合信號(hào)直接與原擴(kuò)頻PN 碼直接相與后解擴(kuò)，中間省略了有關(guān)本地 PN 發(fā)生器和相關(guān)的碼同步電路。另外，在 System View 環(huán)境中，仿真資源有限，并且受限于計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量和運(yùn)算速度的限制，在 DSCDMA 下行鏈路基帶系統(tǒng)的仿真中并未將解調(diào)輸出信號(hào)恢復(fù)到信號(hào)源格式，只是驗(yàn)證了組 成結(jié)構(gòu)的正確性以及其良好的抗干擾性。將系統(tǒng)的輸入信號(hào)業(yè)務(wù)信道的信號(hào)（經(jīng)碼元交織，掩碼和功率控制處理但未被 Walsh 函數(shù)擴(kuò)頻的信號(hào)與系統(tǒng)解調(diào)輸出的信號(hào)）進(jìn)行了對(duì)比。 總的說來，本次設(shè)計(jì)還算成功，在探索中我學(xué)到了很多東西，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己還有很多欠缺的東西需要不斷去學(xué)習(xí)去實(shí)踐。在今后的學(xué)習(xí)中，我會(huì)繼續(xù)努力，不斷的完善自己，提高自己的理論水平和實(shí)踐能力。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 參考文獻(xiàn) [1] J 楊家瑋，劉勤，劉靜 ． Larson． CDMA移動(dòng)無線電設(shè)計(jì) [M]． 北京：人民郵電出版社 ， 2020： 1527． [2] John G． Proakis． Digital Communications( 4th Edition )． The Mc GrawHill Companies Inc， 2020． [3] 樊昌信，張甫翊，徐炳祥 ， 吳成柯．通信原理 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果沒有指導(dǎo)老師的督促和指導(dǎo)，相信這個(gè)設(shè)計(jì)是很難完成的。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我的壓力比較大，但總的來說是成功的。在實(shí)踐中我的見識(shí)、知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)都長(zhǎng)進(jìn)了不少。 首先，要感謝我的指導(dǎo)老師 王志強(qiáng)老師，是他在一開始就幫助我定下了明確的設(shè)計(jì)思路；在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我遇到許多問題，也是他不斷的給予我鼓勵(lì)和悉心教導(dǎo)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的后期，又對(duì)我的論文作了認(rèn)真的校審。 然后，要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下通信工程方面的專業(yè)基礎(chǔ)。同時(shí)要感謝在我身邊關(guān)心著我的同學(xué)們，謝謝你們對(duì)我的關(guān)心、鼓勵(lì)和支持。 最后要感謝我的母校四年來對(duì)我的栽 培和教育。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 附錄 ： （ 1） DSCDMA系統(tǒng)的參數(shù) 頻段（ MHz） 824849（上行鏈路）， 869894（下行鏈路） 雙工方式 FDD(Frequency Division Duplexing,頻分雙工） 載波間隔（ MHz） 信道傳輸速率（ kb/s） 多址接入方式 CDMA