【正文】 信系統(tǒng)的建模、仿真和分析過程 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ；仿真系統(tǒng)包括了 CDMA 編碼技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)、調(diào)制技術(shù)、信道傳輸以及解調(diào)恢復(fù)技術(shù)等各個(gè)功能模塊。同時(shí)，本文也通過舉例簡(jiǎn)單介紹了 MATLAB 軟件，對(duì)用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模塊功能的 MATLAB 仿真語句有了進(jìn)一步的了解。通過本次設(shè)計(jì)得出， CDMA 系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，單用戶的情況下，即使在各種人為和物理噪聲的干擾下，依舊可以準(zhǔn)確接收到數(shù)據(jù)。 基于 MATLAB的 CDMA系統(tǒng)仿真分析 1 第一章 緒論 CDMA的研究背景 CDMA 又稱為碼分多址，其前身是擴(kuò)頻通信技術(shù)。經(jīng)過載波調(diào)制之后，再?gòu)陌l(fā)送端 發(fā)送出去。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 本研究系統(tǒng)中采用是直接擴(kuò)頻序列 DSSS，載波本身有噪聲的性質(zhì)。由于窄帶通信的帶寬非常小，小到只有幾十 kHz，所以要干擾對(duì)方的通信是很容易的 錯(cuò)誤 !未找到引用源。CDMA 的中心思想就是把信號(hào)分布到一個(gè)很寬的頻帶上，隱藏在各種各樣的噪聲里。 CDMA 技術(shù)基于擴(kuò)頻通信技術(shù)，而擴(kuò)頻技術(shù)則來自于一個(gè)美麗的奧地利女演員海蒂 .拉瑪?shù)脑缙诎l(fā)現(xiàn)。 50年代， 美國(guó) 公司 就 開始 用 海蒂 的 專利為 基礎(chǔ)開始了擴(kuò)頻技術(shù) 的研發(fā)。一直到 80年代 戰(zhàn)爭(zhēng) 結(jié)束后， 擴(kuò)頻技術(shù)才從軍事應(yīng)用開始慢慢投入到商業(yè)應(yīng)用中。 CDMA 的發(fā)展趨勢(shì) CDMA 的發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)今 CDMA 通信系統(tǒng)已基本形成了幾種主流技術(shù)，即： WCDMA、 CDMA2020 和 TDSCDMA。 (1)CDMA 在國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷史 90 年代中期 ,CDMA 技術(shù)在中國(guó)地區(qū)開始投入商業(yè)使用，由此 CDMA 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)開始走上研究的歷史舞臺(tái)。兩千 年年初 ,中興通訊公司自己研發(fā)的 CDMA 移動(dòng)交換系統(tǒng)，并完成了對(duì)其有效性的檢測(cè)，而且很快的在同年下半年向推出了第一個(gè)產(chǎn)品。 。 (2) CDMA 在國(guó)外的發(fā)展 歷史 總體上看來，目前全球 CDMA 的用戶已超過 2 億戶。前者總用戶數(shù)量達(dá)到了 7831 戶，后者總用戶數(shù)量也已達(dá)到了 7519 萬戶。另外令人吃驚的是， CDMA 在大部分使用的是 GSM 的歐洲也受到運(yùn)營(yíng)商的廣泛關(guān)注。韓國(guó)最早開始接觸 CDMA 技術(shù)是在 1993 年，兩年后的 1月，韓國(guó)把 CDMA 移動(dòng)電話投入商用使用，這也在全球開了一個(gè)先河。短短幾年時(shí)間 ,CDMA 手機(jī)在韓國(guó)已經(jīng)非常常見，用戶突破 1500 萬 ,市場(chǎng)份額達(dá)到超過市場(chǎng)總份額的一半。 CDMA 的發(fā)展趨勢(shì) (1)第一代和第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) 1G和 2G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的功能還比較不全 面，兩者都是基于電路交換模塊的基礎(chǔ)之上，主要能提供的服務(wù)是容量不大的話音業(yè)務(wù)。 2G系統(tǒng)跟 1G 系統(tǒng)的性能差不多，只比 1G 系統(tǒng)好一些。 (2)第 代移動(dòng)通信系統(tǒng) 隨著時(shí)代的發(fā)展， 1G 和 2G 移動(dòng)通信系統(tǒng)所能提供的業(yè)務(wù)已經(jīng)趕不上人們的需求。于是如何合理利用有限的資源，克服各方面的困難和差異，滿足用戶越來越多的需求，就成為了通信系統(tǒng)需要好好思考的一個(gè)重要問題 錯(cuò)誤 !未找到引用源。因此 移動(dòng)通信系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生了。這個(gè) IMT2020 系統(tǒng)有頻譜利用率高，兼容性好，覆蓋區(qū)域廣，業(yè)務(wù)質(zhì)量好等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。韓國(guó)于同年 10 月推出介于 1G 和 2G 之間的 移動(dòng)通信系統(tǒng)CDMA2020 1x，相對(duì)于 1G、 2G的移動(dòng)通信系統(tǒng)有了很大進(jìn)步，功能更加齊全了。從頻譜利用率上看來，第三種系統(tǒng)性能最好。它不僅能夠在 FDD 模式下工作，而且也能在 TDD 模式下工作。 在對(duì)稱業(yè)務(wù)的前提下，系統(tǒng)能夠充分有效的利用頻譜。 。 CDMA2020 信號(hào)采用兩種調(diào)制方式，即用 BPSK 鍵控調(diào)制一條鏈路，用 QPSK 鍵控調(diào)制另外一條鏈路，該系統(tǒng)是美國(guó)提出的 IMT2020 系統(tǒng)方案，只能在 FDD模式下進(jìn)行工作。 TDSCDMA 由我國(guó)提出的設(shè)計(jì)方案，在 TDD 模式下工作。 (4)第四代移動(dòng)通信系統(tǒng) 相比于 2G 移動(dòng)通信， 3G 移動(dòng)通信雖然能以高速率傳輸數(shù)據(jù)和圖像 ,但仍無法滿足一天天增長(zhǎng)的用戶的需求。 ，它的空中接口的三種體制所支持的核心網(wǎng)有的是基于電路交換，也有的是基于分組交換，沒有一個(gè) 固定的標(biāo)準(zhǔn) ,因此在提供多速率業(yè)務(wù)上存在一定困難 ,因此第 4 代移動(dòng)通信系統(tǒng)的研發(fā)和誕生勢(shì)在必行。 4G移動(dòng)通信系統(tǒng)基于 IP 的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)并在 IP 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、圖像和視頻等多種功能。即每個(gè)基于 MATLAB的 CDMA系統(tǒng)仿真分析 4 用戶使用的寬帶信號(hào)都有噪聲信號(hào)的性質(zhì)，并能夠不分時(shí)間長(zhǎng)度的占用給定頻帶。 。在這種不在理想狀態(tài)下的相關(guān)性會(huì)在用戶和用戶之間的相互干擾，這種干擾就稱為多址干擾。影響所用用戶的噪聲和干擾都來自所有用戶，但是其輸出功率被控制到最低可能。 此次設(shè)計(jì)仿真實(shí)現(xiàn)了 CDMA通信系統(tǒng)每個(gè)模塊的功能并進(jìn)行分析。 研究思路 首先，從目的出發(fā)對(duì)整個(gè)通信系統(tǒng)進(jìn)行分析，對(duì) CDMA 通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送端、信道和接 收端的各個(gè)環(huán)節(jié)功能分解，掌握系統(tǒng)的整體運(yùn)作過程。 再次，分析各個(gè)模塊功能，針對(duì)各個(gè)功能模塊確定算法，進(jìn)行源程序編寫。仿真調(diào)試得到最終結(jié)果。這幾個(gè)方面的討論讓我們了解該通信系統(tǒng)的基本情況，給本文奠定一個(gè)方向和思路，方便理解對(duì)該通信系統(tǒng)研究的重要意義。只有在完全理解通信系統(tǒng)的基本工作原理和 CDMA 先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，才能了解通信系統(tǒng)在工作過程中每個(gè)環(huán)節(jié)如何實(shí)現(xiàn)，結(jié)果是否有誤。 第三章為 CDMA 通信系統(tǒng)的仿真調(diào)試和結(jié)果。同時(shí)本章還包含了 CDMA通信系統(tǒng)的仿真分析，包括 CDMA 系統(tǒng)基本參 數(shù)的設(shè)置、程序的調(diào)試過程和仿真結(jié)果分析，基于 MATLAB的 CDMA系統(tǒng)仿真分析 5 通過調(diào)試過程中的結(jié)果可以與理論結(jié)果進(jìn)行比較，最終得到結(jié)論。 最后是致謝部分，感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中幫助過給予幫助和建議的人?；灸Ｐ腿鐖D 21所示： 圖 21 CDMA 系統(tǒng)基本模型 卷積編碼 卷積編碼器對(duì)輸入的數(shù)據(jù)流每次 1比特或 k 比特進(jìn)行編碼，輸出 n 個(gè)編碼符號(hào)。卷積編碼可表示為（ n， k， m），碼率為 k/n。便于串行傳輸， 傳輸 時(shí)延小。 編碼后的碼元與當(dāng)前 k 個(gè)信息 有關(guān) 的同時(shí) ， 也 與前面的 N1個(gè) 信息有關(guān) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 N 越大是，卷積碼的糾錯(cuò)性越好，差錯(cuò)率則越小。卷積碼編碼器每次輸入一個(gè)信息比特，從輸出端輸出卷積碼分信源 卷積編碼 交織編碼 加擾碼 擴(kuò)頻 調(diào)制 AWGN 信道 解調(diào) 解擴(kuò)頻 信宿 解卷積 解交織 去擾碼 基于 MATLAB的 CDMA系統(tǒng)仿真分析 7 支碼字的兩個(gè)碼元，并有轉(zhuǎn)換開關(guān)把兩個(gè)輸出端口變換為串行輸出。 交織編碼 交織編碼將序列的順序打亂，這樣的好處是，在信道受到突發(fā)干擾的時(shí)候，可以將誤碼分散。偽隨機(jī)序列主要包括 m序列碼， Gold 序列碼， Walsh 序列碼等。 。 Walsh 碼的良好正交性體現(xiàn)在：在同一個(gè)周期 T 內(nèi)，不同碼字之間的積分為零，相同碼字之間的積分不為零，為 T。 偽隨機(jī)碼 偽隨機(jī)碼簡(jiǎn)稱 PN碼。 偽隨機(jī)碼是周期碼，容易賦值加工。能容易從其他噪聲和干擾信號(hào)中分離出來，因此在實(shí)踐中常用偽隨機(jī)碼作為擴(kuò)展頻譜的擴(kuò)頻碼。 (2) 在一個(gè)周期內(nèi)，連續(xù)出現(xiàn)長(zhǎng)度為 x 比特的 1（ 0）的次數(shù)比連續(xù)出現(xiàn)長(zhǎng)度為 x+1比特的 1（ 0）的次數(shù)多一倍。 (21) 其中 為碼元延時(shí)， N為碼長(zhǎng)， K為小于 N的整數(shù)。其中，若函數(shù)是周期的， 則其自相關(guān)函數(shù)也是周期的，且周期與原函數(shù)相同。 ,其互相關(guān)函數(shù)定義為式（ 22）： ?? ??Ni iiab baNR 11)( ?? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (23) 令 ，能將二元域 {0， 1}映射到 {1,1}， 1 變成 1,0 變成 1。 (24) N DADA DARa ?????)(? (25) 其中 A為 和 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 兩序列中同 0或同 1的數(shù)目， D是亮序列中對(duì)應(yīng)不同碼元的數(shù)目。 )( m od )( m od00111)( 1 NNaaNR Ni iia ????? ??? ?? ? ???? ?錯(cuò)誤 !未找到引用源。 與 1/N相等時(shí)，得到上文中的式（ 21）。 可以通過傅里葉變化由信號(hào)的時(shí)域表示得到頻域表示 F（ f） 錯(cuò)誤 !未找到引用源。頻域和時(shí)域的關(guān)系如式（ 27）： 基于 MATLAB的 CDMA系統(tǒng)仿真分析 9 ????????????????dfefFtfdtetffFftjftj??22)()()()(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)是香農(nóng)公式，香農(nóng)公式反映了影響信道的無差錯(cuò)傳輸能力的因素。 (28) 當(dāng) S/N 的比值遠(yuǎn)小于 1 時(shí)，有式 (29)的結(jié)論： NSBC ? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 擴(kuò)頻系統(tǒng)的發(fā)射模型如圖 23所示 0： 輸出信號(hào) s（ t）表達(dá)式 (210)如下： )2c o s ()()()( 0 tftctAdts ?? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。但在這使用 QPSK 調(diào)試不是因?yàn)槠涔?jié)省帶寬，而是因?yàn)?QPSK 對(duì)不受到某些干擾的影響。接著進(jìn)行極性變換，然后用兩個(gè)相互正交的載波分別乘上兩個(gè)信號(hào)，再把兩個(gè)信號(hào)相加，從輸出端輸出。 (211) 式中 x1(t)和 x2(t)分別為同相支路和正交支路的擴(kuò)頻碼，兩擴(kuò)頻碼的碼速率相同但碼結(jié)構(gòu)不同，取值為177。在設(shè)計(jì)時(shí)我們?nèi)?x1(t)和 x2(t)的碼速率是同步的并且相干， x1(t)和 x2(t)彼此獨(dú)立。其原理框圖如圖 27所示： 在同相路和正交路兩路分別設(shè)置一個(gè)相關(guān)器，即用兩個(gè)相互正交的同頻載波信號(hào)分別圖 27 QPSK 解調(diào)原理圖 90176。相移 二進(jìn)制信息 X 已調(diào)信號(hào) Sqpsk I