【正文】 and 1 to code sequence consist of m2=m2*21。 % generate one m sequence m1 m2=mseq(9,[2,3,5,9],ones(1,9))。 表 21 產(chǎn) 生最大長(zhǎng)度序列的移位寄存器連接法 M 接至模 2 加法器的級(jí) M 接至模 2 加法器的級(jí) M 接至模 2 加法器的級(jí) 2 1,2 13 1,10 24 1,18,23,24 3 1,3 14 1,5,9,14 25 1,23 4 1,4 15 1,15 26 1,21,25,26 5 1,4 16 1,5,14,16 27 1,23,26,27 6 1,6 17 1,15 28 1,26 7 1,7 18 1,12 29 1,28 8 1,5,6,7 19 1,15,18,19 30 1,8,29,30 9 1,4,8,9 20 1,18 31 1,29 10 1,8 21 1,20 32 1,11,31,32 11 1,10 22 1,22 33 1,21 12 1,7,9,12 23 1,19 34 1,8,33,34 1 23 4 ? ? m 1 m 2m 級(jí)+輸出圖 25 具有 線 行反饋的一般 m 級(jí)移位寄存器 由 表 21得到一個(gè) m=9 的 M序列產(chǎn)生的移位寄存器接法，并用 MATLAB 程序?qū)λM(jìn)行了仿真得到它的自相關(guān)和互相關(guān)特性。每個(gè)周期內(nèi)有 12 1 ??m 個(gè)‘ 1’和 12?m 1個(gè)‘ 0’序列。 M 序列是由 N 級(jí)線性移位寄存器產(chǎn)生周期為 12 ?n 的碼序列， 是最長(zhǎng)線性移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱。 同時(shí) M 序列還是構(gòu)成 GOLD 和正交 GOLD 序列的基礎(chǔ)序列。 解 擴(kuò) 后信 號(hào)信 號(hào)干 擾干 擾 圖 24 信號(hào)在接收端解擴(kuò)前后信噪比情況 曾瑩： CDMA 基本性能評(píng)估及仿真 13 M 序列 碼分多址系統(tǒng)主要采用兩種長(zhǎng)度的 m 序列：一種是周期為 152 1 的 m序列，又稱為短 PN 碼序列；另一種是周期為 422 1 的 m 序列，又稱為長(zhǎng) PN 碼序列。因此這個(gè)模型是很有用的，在以后討論擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的抗干擾性能時(shí)，我們要經(jīng)常用到這個(gè)模型。 以上建立的 DSSS 數(shù)學(xué)模型，是擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)在理論上的抽象和概括，對(duì)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的本質(zhì)作了描述。 由上述處理過(guò)程可以看出，擴(kuò)展頻譜接收機(jī)提取有用信號(hào)的功能，是充分發(fā)揮了偽隨機(jī)碼尖銳的自相關(guān)特性而完成的。在線性模型的情況下，我們可以利用疊加定理分別求出它們?cè)诨鶐V波器輸出端的響應(yīng)，然后求總的響應(yīng)。 df? 及 ?? 是由鎖相環(huán)路提供的同步跟蹤量。圖中兩個(gè)乘法器是用來(lái)解擴(kuò)和解調(diào)的， )?( dr Ttc ? 是與發(fā)射端同步的本地?cái)U(kuò)頻碼， dT? 是鎖定環(huán)路提供的控制跟蹤量，作為對(duì)信道隨機(jī)延時(shí) dT 的同步跟蹤。相關(guān)解擴(kuò)就是利用擴(kuò)頻碼 (偽隨機(jī)碼 )的相關(guān)特性 1)()( 0?? ????tctc cc kk (212) 式中： kc 為擴(kuò)頻碼序列， )(tc 為擴(kuò)頻 碼波形，符號(hào)“ *”表示共軛，由于 )(tc 是實(shí)函數(shù)，因此 )()( tctc ?? 。在擴(kuò)頻接收機(jī)中，這個(gè)反變換就是解擴(kuò)和解調(diào)。 接收信號(hào)經(jīng)射頻濾波器后，用 )(tr 表示 )()(])(π2c o s [)()()( 0 diddd TtstntffTtcTtdtr ??????????? (211) 式中： )(tn? 表示通過(guò)射頻濾波器后的帶限加性噪聲； )( di Tts ?? 表示落入射頻濾波器通帶內(nèi)的干擾信號(hào)。有用信號(hào)在傳輸過(guò)程中一般要產(chǎn)生隨機(jī)時(shí)延dT 、多普勒頻移 df 和隨機(jī)相移 ? 。圖 23（ a）的射頻輸出信號(hào) )(ts 的表達(dá)式可寫為 tftctdts 0π2c o s)()()( ? (29) 為方便分析，我們假設(shè) )(td 和 )(tc 是相互獨(dú)立的，且 )(td 的碼元寬度 bT 是 )(tc碼元寬度 cT 的整數(shù)倍，以上的假設(shè)是符合實(shí)際情況的。 1 的二值波形，是一個(gè)對(duì)載波實(shí)行抑制后的幅度調(diào)制信號(hào) tftmtf 0π2co s)()( ? (27) 式中 ??? ?? ?? ”時(shí)當(dāng)二進(jìn)制序列為“ ”時(shí)當(dāng)二進(jìn)制序列為“ 11 11)( tm (28) 在圖 23（ a）中，我們用 )(td 表示數(shù)據(jù)流 ??na 經(jīng)編碼后的數(shù)字信號(hào)波形， )(tc表示擴(kuò)頻碼信號(hào)波形。 圖 23 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)模型 為運(yùn)算方便，假設(shè) A=1， 0)(0 ?? t 。假設(shè)系統(tǒng)的調(diào)制方式為 BPSK，圖 23 就是在這種情況下的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。偽隨機(jī)序列常以PN（ PseudoNoise）表示，常稱為偽碼 [10]。直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的原理框圖如圖 22 所示。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的帶寬比常規(guī)通信體制大幾百倍乃至幾萬(wàn)倍，所以在相同信噪比的條件下，具有較強(qiáng)的抗干擾的能力。對(duì)于任意給定的信號(hào)噪聲功率比 NS ，可以用增大系統(tǒng)的傳輸帶寬來(lái)獲得較低的信息 差錯(cuò)率。 令 C 是希望具有的信道容量，即要求的信息速率，對(duì) (21)式進(jìn)行變換 )1( e NSWC ?? (22) 對(duì)于干擾環(huán)境中的典型情況，當(dāng) 1??NS 時(shí)，對(duì)式 (22)用冪級(jí)數(shù)展開(kāi)，并略去高次項(xiàng)得 NSWC ? (23) 曾瑩： CDMA 基本性能評(píng)估及仿真 9 或 SNCW ? (24) 由式 (23)和 (24)可看出，對(duì)于任意給定的噪聲信號(hào)功率比 SN ，只要增加用于傳輸信息的帶寬 W，理論上就可以增加在信道中無(wú)誤差地傳輸?shù)男畔⒙?C。 Shannon）信道容量公式： )1(log 2 NSWC ?? (21) 式中 C 為信道容量 (bit/s)， W 為信道帶寬 (Hz)， S 為信號(hào)功率 (W)， N 為噪聲功率(W)。 擴(kuò)頻通信的基本理論根據(jù)是信息理論中的山農(nóng)（ C 1. 擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ) 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是其具有很強(qiáng)的抗人為干擾、抗窄帶干擾、抗多徑干擾的能力。隨后在二次世界大戰(zhàn)之后，世界進(jìn)入和平時(shí)期， CDMA開(kāi)始進(jìn)入民用。從大小來(lái)說(shuō)， CDMA 是擴(kuò)頻通信時(shí)采用的一種擴(kuò)展頻寬的，為達(dá)到把信息隱藏在空間的噪聲中的一種抗干擾技術(shù)。 CDMA 與擴(kuò)頻通信 CDMA 可以看為 CDMA 系統(tǒng)，也可以理解為 CDMA 技術(shù) [8]。 目前，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) IMT2021 的后續(xù)演進(jìn)路線主要有三個(gè) ,如圖 21所示：一是 3GPP 的 WCDMA 和 TDSCDMA，均從 HSPA 演進(jìn)至 HSPA+，進(jìn)而到 LTE；二是 3GPP2 的 CDMA2021 由 EVDO Rev. 0/ Rev. A / Rev. B，最終到UMB；三是 IEEE 的 WiMAX，由 演進(jìn)到 。但是隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)和需求的迅猛發(fā)展，以碼分多址（ CDMA）的技術(shù)為核心的傳統(tǒng) 3G 系統(tǒng)無(wú)法滿足需求。 CDMA 系統(tǒng)演進(jìn)方向 近年來(lái)移動(dòng)用戶對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求提高，促進(jìn)了移動(dòng)通信系統(tǒng)的高速發(fā)展。 ? 語(yǔ)音編碼： AMR與 GSM 兼容 。 ? 采用同步 CDMA 技術(shù)，降低上行用戶間的干擾和保持時(shí)隙寬度 。 ? 切換方式：采用接力切換，降低掉話率，提高切換的效率 。 ? 調(diào)制方式：前向 QPSK，反向 8PSK； 接收機(jī)和發(fā)射機(jī)采用軟件無(wú)線電技術(shù) ； ? 雙工方式：時(shí)分雙工（ TDD）。軍用通信網(wǎng)也是TDSCDMA 的核心任務(wù)。由于中國(guó)內(nèi)地龐大的市場(chǎng)，該標(biāo)準(zhǔn)受到各大主要電信設(shè)備廠商的重視，全球一半以上的設(shè)備廠商都宣布可以支持 TD— SCDMA 標(biāo)準(zhǔn)。它具備 TDDCDMA 的一切特征，能夠滿足 3G 系統(tǒng)的要求，可以在室內(nèi) /外環(huán)境語(yǔ)音、傳真及各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 ? 數(shù)據(jù)傳輸：支持高速數(shù)據(jù)傳輸 (慢速移動(dòng)時(shí) 384kb/s，室內(nèi)走動(dòng)時(shí) 2Mb/s)。 ? 切換方式： 扇區(qū)間軟切換、小區(qū)間軟切換和載頻間硬切換 。 ? 三種信道編碼方式： ? 在話音信道采用卷積碼 (R=1/3， K=9) 進(jìn)行內(nèi)部編碼和 Veterbi 解碼 ? 在數(shù)據(jù)信道采用 ReedSolomon 編碼，在控制信道采用卷積碼 (R=1/2，K=9)進(jìn)行內(nèi)部編碼和 Veterbi 解碼。（ CDMA無(wú)線通信原理） ? 調(diào)制方式：前向 QPSK,反向 BPSK。其主要技術(shù)指標(biāo)是： ? 擴(kuò)頻技術(shù)：?jiǎn)屋d波寬帶直接序列擴(kuò)頻 CDMA；支持可變速傳輸，幀長(zhǎng) 10ms，碼片速率 。具體一點(diǎn)來(lái)說(shuō)， WCDMA 是一種利用碼分多址復(fù)用（或者 CDMA 通用 復(fù)用技術(shù)，不是指 CDMA 標(biāo)準(zhǔn)）方法的寬帶擴(kuò)頻 3G 移動(dòng)通信空中接口。 ? 業(yè)務(wù)信道：設(shè)計(jì)了兩類碼復(fù)用業(yè)務(wù)信道，基本信道用于傳送語(yǔ)音、信令和低速數(shù)據(jù)，是一個(gè)可變速率信道，補(bǔ)充信道用以傳送高速率數(shù)據(jù)，在分組數(shù)據(jù)傳送上應(yīng)用了 ALOHA 技術(shù)，改善傳輸性能 [7]。根據(jù)資源可用性進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，附加信道速率為 、 、 ，前 /反向附加信道相互獨(dú)立。 ? 分組調(diào)度：無(wú)線分組調(diào)度的目的是盡量用分組數(shù)據(jù)所具有的 突發(fā)隨機(jī)特征和無(wú)線通道來(lái)為不同類型的移動(dòng)用戶傳輸分組數(shù)據(jù)；在無(wú)線鏈路差錯(cuò)限制下保證帶寬和時(shí)延帶要求，在共享資源上最大程度滿足各種類型用戶的不同服務(wù)質(zhì)量要求，確保其服務(wù)質(zhì)量并維護(hù)呼叫期間的吞吐量。與 IS95B 頻間切換。 ? 同步方式： cdma2021 與 IS95 相同，基站間同步采用 GPS 方式。 ? 雙工方式： FDD。反向鏈路也采用了可變長(zhǎng)度的 Walsh 碼序列 ，以適應(yīng)不同速率的信道 [6]。 基站利用導(dǎo)頻 PN 序列的時(shí)間偏置來(lái)標(biāo)識(shí)每個(gè)前向 CDMA 信道，在CDMA 蜂窩系統(tǒng)中可以重復(fù)使用相同的時(shí)間偏置。其主要技術(shù)介紹 ： ? 擴(kuò)頻技術(shù)：多載波和直 接序列 CDMA；在下行信道傳輸中，定義直擴(kuò)和多載波傳輸兩種方式，碼片速率分別 和 ，多載波方式能很好地兼容 IS95 網(wǎng)絡(luò)。 cdma2021 是從 cdma One 演進(jìn)而來(lái)的第三代移動(dòng)通信技術(shù)。其中 CDMA2021 1x EV 包括 CDMA2021 1x EVDO(也稱為 HRPD)和 CDMA2021 1x EVDV。 CDMA2021 的工作方式為頻分雙工 多載波（ FDDMC） [5]。 ? RAKE 接收機(jī)：利用基站和移動(dòng)臺(tái) 的 RAKE 接收機(jī)來(lái)分離多徑，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的空間分集。 ? 功率控制技術(shù)：為了使小區(qū)內(nèi)所有移動(dòng)臺(tái)到達(dá)及展示的信號(hào)電平基本維持在相等的水平，通信質(zhì)量維持在一個(gè)可接受水平，對(duì)移動(dòng)臺(tái)功率進(jìn)行控制的技術(shù)。在反向鏈路信道中，用長(zhǎng)碼的不同偏置來(lái)區(qū)分不同用戶，實(shí)現(xiàn)多址直接入。 IS95 的基本技術(shù)介紹： ? 擴(kuò)頻技術(shù)：?jiǎn)屋d波窄帶直序列擴(kuò)頻 CDMA； ? 擴(kuò)頻碼：擴(kuò) 頻碼速率為 ；基站識(shí)別碼采用周期為 152 1的 m序列，用戶識(shí)別采用周期為 422 1的 m序列。它是一個(gè)使用 CDMA 的 2G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)數(shù)據(jù)無(wú)線電多接入方案，其用來(lái)發(fā)送聲音，數(shù)據(jù)和在無(wú)線電話和蜂窩站點(diǎn)間發(fā)信號(hào)數(shù)據(jù)?；?IS95的第一個(gè)品牌是 cdma One。之后隨著一代代的高通人的努力和 CDMA 的優(yōu)越性能， CDMA 在世界的移動(dòng)通信市場(chǎng)中占有越來(lái)越重要的地位，下面介紹現(xiàn)在世界主要應(yīng)用的移動(dòng)通信系統(tǒng) 。 在第二章介紹了 CDMA 的基本性能的理論之后，第三章主要內(nèi)容包括：MATLAB軟件的介紹和在第二章介紹的 CDMA系統(tǒng)原 理的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的 DSCDMA 系統(tǒng)并進(jìn)行 MATLAB 仿真的實(shí)現(xiàn)，以及 AWGN 環(huán)境下得的不同偽隨機(jī)碼 （ M 序列和正交 GOLD 序列） 的抗噪聲性能的仿真。只要有不同用戶發(fā)送信息時(shí)的唯一的偽隨機(jī)碼就可以在接收端經(jīng)過(guò)偽隨機(jī)碼同步把想要恢復(fù)的 用戶信息從混雜在相同的時(shí)域和頻域里面的原始信息恢復(fù)出來(lái)。 本文內(nèi)容安排 本課題所介紹的所有性能方面均為民用通信里 應(yīng)用廣泛的直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的性能。從現(xiàn)在從我國(guó)的 3G 部署的現(xiàn)狀來(lái)看，我 國(guó)的 3G 還有很長(zhǎng)一段時(shí)間段 的 發(fā)展期，并且在以后的 4G 中也會(huì)用到 CDMA 技術(shù)。并且在 2G 向 3G 過(guò)渡中，所有商用系統(tǒng)基本采用 CDMA 技術(shù)作為主要多址技術(shù)。 在 ITU 宣布以 CDMA 為基礎(chǔ)的 IS95A 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)之后， CDMA 在 2G中因?yàn)轫n國(guó)政府把他作為全國(guó)通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)獲得成功商用后嶄露頭角。 1993 年 6 月電信工業(yè)協(xié)會(huì)接受 CDMA 技術(shù)為北美標(biāo)準(zhǔn)，即IS95A 標(biāo)準(zhǔn)。上世紀(jì) 80 年代中期，高通公司成立，并且開(kāi)始逐步把相關(guān) CDMA 技術(shù)轉(zhuǎn)為民用。 20 世界 50年代， Sylvania 公司開(kāi)始以海蒂?拉瑪和喬治?安泰爾的專利為出發(fā)點(diǎn)作為相關(guān)研發(fā)。而且為了防御敵軍也用同一種波段的無(wú)線電來(lái)干擾這套系統(tǒng)，德國(guó)開(kāi)發(fā)出了一些防干擾的無(wú)線通訊技術(shù)。每個(gè)發(fā)射機(jī)都有自己唯一的代碼（偽隨機(jī)碼），同時(shí)接收機(jī)也知道要接收的代碼，用這個(gè)代碼作為信號(hào)的濾波器，接收機(jī)就能從所有其他信號(hào)的背景中