【正文】 ............... 28 QPSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真圖如下 ................................................................................................. 29 本章小結(jié) ......................................................................................................................................... 33 第五章 總結(jié) .............................................................................................................. 34 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 35 致 謝 ............................................................................................................................ 36 畢業(yè)論文總結(jié) .............................................................................................................. 37 附 錄 ............................................................................................................................ 39 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 I 摘 要 CDMA 技術(shù)的原理是基于擴頻技術(shù)，即將需要傳送的具有一定帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠(yuǎn)大于信息帶寬的高速偽隨機碼進(jìn)行調(diào)制，再經(jīng)載波調(diào)制發(fā)送出去。接受端使用完全相同的偽隨機碼與接受的帶寬信號作相關(guān)處理，即解擴，以實現(xiàn)信息通信。仿真結(jié)果表明，在噪聲的背景下，在接收端能夠完整地恢復(fù)出 輸入 信號。本文對 CDMA 系統(tǒng)原理部分進(jìn)行研究，主要包括系統(tǒng)理論模型，對部分計算模型進(jìn)行仿真 。計算機、互聯(lián)網(wǎng)、各種通信技術(shù)迅速興起，給人類的物質(zhì)和精神生活帶來了翻天覆地的變化。移動通信出現(xiàn)于 20 世紀(jì)初，但真正發(fā)展卻開始于 20 世 紀(jì) 40 年代中期。移動通信技術(shù)以其巨大的寬帶潛力和無與倫比的傳輸性能在通信領(lǐng)域，在長距離大容量通信中占據(jù)著不可替代的位置。 模擬移動通信系統(tǒng)（ 1G） 從 1946 年美國使用 150MHz 單工無線電話開始到 20 世紀(jì) 90 年代初，主要發(fā)展了第一代移動通信系統(tǒng)。由于大規(guī)模集成電路及微處理器的大量應(yīng)用，模擬移動通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出應(yīng)用范圍形式豐富的多樣化局面。模擬移動通信系統(tǒng)雖然獲得了很大成功，但也暴露出很多不足，如系統(tǒng)容量不能滿足日益增長的用戶需求、頻譜利用率低、業(yè)務(wù)種類受限制、安全保密性能差及設(shè)備價格高等，解決這些問題的根本辦法是采用新一代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。從20 世紀(jì) 80 年代中期開始，數(shù)字移動通信得到了發(fā)展和應(yīng)用。數(shù)字移動通信系統(tǒng)由于采用了多種數(shù)字技術(shù)，使得這種系統(tǒng)具有頻譜利用率高、系統(tǒng)容量大、可提供多種形式的服務(wù)、與 ISDN 兼容性強等優(yōu)點。 現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)（ 3G） 3G 系統(tǒng)與 2G 系統(tǒng)有根本的不同， 3G 系統(tǒng)采用 CDMA 技術(shù)和分組交換技術(shù)，而 2G 系統(tǒng)通常采用的是 TDMA 技術(shù)和電路交換技術(shù)。 目前，國際電聯(lián)接受的 3G 無線接口標(biāo)準(zhǔn)主要有以下三種： WCDMA、 CDMA2021與 TDSCDMA。 CDMA 系統(tǒng)以其頻率規(guī)劃簡單、系統(tǒng)容量大、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗多徑能力強、通信質(zhì)量好、軟容量、軟切換等特點顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α５诙问澜绱髴?zhàn)期間因戰(zhàn)爭的需要而研究開發(fā)出 CDMA 技術(shù)，其思想初衷是防止敵方對己方通訊的干擾，在戰(zhàn)爭期間廣泛應(yīng)用于軍事抗干擾通信，后來由美國高通公司更新成為商用蜂窩電信技術(shù)。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 3 CDMA 技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)歷了幾個階段。其后又分別出版了 13K 話音編碼器的 TSB74 標(biāo)準(zhǔn)，支持 的 CDMA PCS 系統(tǒng)的 STD008 標(biāo)準(zhǔn)，其中 13K 編碼話音服務(wù)質(zhì)量已非常接近有線電話的話音質(zhì)量。 IS95B 可提供 CDMA 系統(tǒng)性能，并增加用戶移動通信設(shè)備的數(shù)據(jù)流量，提供對 64Kb/s 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持。在 2G階段， CDMA 增強型 IS95A 與GSM 在技術(shù)體制上屬于同一時代產(chǎn)品，提供大致相同的業(yè)務(wù)。在 階段， CDMA2021 1X RTT 與 GPRS 在技術(shù)上已有明顯不同，在傳輸速率上 CDMA2021 1X RTT 高于 GPRS，在新業(yè)務(wù)承載上 CDMA2021 1X RTT 比GPRS 成熟，可提供更多的中高速率的新業(yè)務(wù)。在所有提案中以歐洲的 WCDMA技術(shù)和美國的 CDMA2021 技術(shù)最為看好，同時，中國的 TDSCDMA 技術(shù)由于其本身的技術(shù)先進(jìn)性得到了中國政府、運營商和產(chǎn)業(yè)界的支持，也很受矚目。 CDMA 系統(tǒng)的特點與優(yōu)勢 移動通信系統(tǒng)的多址方式 在無線通信環(huán)境的電波覆蓋區(qū)內(nèi)，如何建立用戶之間的無線信道的連接，是多址接入方式的問題。 多址接入方式的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是信號的正交分割原理。 以傳輸信號的載波頻率的不同劃分來建立的多址接入方式，被稱為頻分多址方式（ FDMA） ；以傳輸信號存在的時間不同劃分來建立的多址接入方式，被稱為時分多址方式 （ TDMA） ；以傳輸信號碼型的不同劃分來建立的多址接入方式，被稱為碼分多址方式 （ CDMA） 。接收端使用完全相同的偽隨機碼與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，即解擴，以實現(xiàn)信息通信。 CDMA 移動通信網(wǎng)是由擴頻、多址接入、蜂窩組網(wǎng)和頻率再用等幾種技術(shù)結(jié)合而成，含有頻域、時域和碼域三維信號處理的一種協(xié)作，因此它具有抗干擾性好，抗多徑衰落，保密安全性高，同頻率可在多個小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，所要求的載干比（ c/i）較小，容量和質(zhì)量之間可 作權(quán)衡取舍等屬性。 。 。但對用戶數(shù)并無限制，操作者可在容量和話音質(zhì)量之間折中考慮。 。同時，門限值 根據(jù)背西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 5 景噪聲的改變而改變，這樣即使在背景噪聲較大的情況下，也可以得到較好的通話質(zhì)量。 。因為與 GSM 手機相比， CDMA 手機的發(fā)射功率尚不足其一小零頭?；竞褪謾C發(fā)射功率的降低將大大延長手機的通話時間，意味著電池、話機的壽命長了，對環(huán)境起到了保護(hù)作用，故稱之為 綠色手機 。 客戶在使用移動電話時往往擔(dān)心自己的移動電話被別人監(jiān)聽或盜打，但是要竊聽通話必須要找到碼址。而且 CDMA 采用的擴頻通信技術(shù)使通信具有天然的保密性，其消息在空中信道上被截獲的概率幾乎為零 。 。 。 。人們期望隨時隨地、及時可靠、不受時空限制地進(jìn)行信息交流，提高工作效率和經(jīng)濟效益。而這些新型通信技術(shù)就須要更高的技術(shù)要求，其中包括：更高的通信速率，更寬的網(wǎng)絡(luò)頻譜，靈活性較強，業(yè)務(wù)的多樣性，高度自組織、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)等。本文的 內(nèi)容安排如下： 第一章主要現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展概況， CDMA 技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r以及 CDMA 通信系統(tǒng)的特點與優(yōu)勢。 第三章介紹 CDMA 信道以及調(diào)制解調(diào)的基本知識，在不同的訓(xùn)練系列和干擾，研究 CDMA 調(diào)制解調(diào)原理。 第五章是對本論文的總結(jié) 。 在碼分多址通信系統(tǒng)中，利用自相關(guān)性強而互相關(guān)為 0或很小周期碼序列為地址碼，與用戶信息數(shù)據(jù)相乘（或模 2 加），經(jīng)過相應(yīng)的信道傳輸后，在接收端以本地產(chǎn)生的已知地址碼為參考，根據(jù)相關(guān)性的差異，對收到的所有信號進(jìn)行鑒別（相關(guān)檢測），從中將地址碼與 本地地址碼一致的信號選出，把不一致的信號除掉。 擴頻通信確切地說稱為擴譜通信更為恰當(dāng)，因為被擴展的是信號頻譜帶寬，不過習(xí)慣上均稱為擴頻，它是一類寬帶通信系統(tǒng)。 (1)窄帶和寬帶通信系統(tǒng) 定義：設(shè) R 為待傳送信息碼元速率， T 為信息碼元的接續(xù)時間， F 為傳送信號擴頻碼序列 (chip)所占用的帶寬。 若 FR，即 ( / ) 10 ~ 60 )F R dB? ，則稱該系統(tǒng)為寬帶通信系統(tǒng)。碼分多址 CDMA 就是一類典型的擴頻寬帶通信系統(tǒng)。擴頻通信系統(tǒng)的擴頻部分是一個帶寬比信息帶寬得多的偽隨機碼（ PN碼）對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，解擴則是將接收到的擴展頻譜信號與一個和發(fā)端偽隨機碼完全的本地碼相關(guān)來實現(xiàn)的。而任何不匹配的輸入信號則被本地碼擴展至本地碼的帶寬或更寬的頻帶上。而擴頻增益 是擴頻信號帶寬 B 與信息帶寬 之比，即 /Gp W B? （ 21） 它表示了擴頻通信系統(tǒng)信噪比改善的程 度，是擴頻通信系統(tǒng)一個重要指標(biāo)。 (3)干擾容限 (Mj ) 干擾容限是在保證系統(tǒng)正常工作的條件下 (保證輸出端一定的信噪比 )，接收西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 9 機輸入端能承受的干擾信號比有用信號高出的分貝（ dB ）數(shù)。 在移動通信中，信噪比 /SN是最主要的矛盾，為了提高信噪比，可以不惜一切手段。這就是擴頻通信的基本原理，即用頻帶換取信噪比。 ：在允許的一定誤碼率的條件下，可以實現(xiàn)很低的 值下進(jìn)行通信，即允許很強的干擾。 ，由于擴頻屬于 寬帶系統(tǒng) ,頻帶越寬，功率譜密度就越低，因此它具有良好的隱蔽性能。 ，時頻二維地址劃分使?jié)撛诘刂窋?shù)量增大。 ，擴頻系統(tǒng)易于實現(xiàn)多種形式分集接收并提高抗干擾性。 。 ，實現(xiàn)大容量通信仍存在一定困難。具有良好的相關(guān)特性和隨機性的地址碼和擴頻碼對碼分多址通信是非常重要的，對系統(tǒng)的性能具有決定的作用。理想的地址碼和擴頻碼主要應(yīng)具有如下特點： 1. 有足夠多的地址碼； ； 的互相關(guān)特性； ； 。就地址碼而言，目前采用的是沃爾什碼。但是，該碼組內(nèi)的各碼由于所占頻譜帶寬不同等原因，不能用作擴頻碼。因為真正的隨機信號和噪聲是不能重復(fù)再現(xiàn)和產(chǎn)生的，我們只能產(chǎn)生一種周期性的脈沖信號來近似隨機噪聲的性能，故稱之為偽隨機碼或 PN 碼。但是 PN 碼由于其互相關(guān)值不是處處為零，用作擴頻碼且同時作為地址碼時，系統(tǒng)的性能將受到一定的影響。 卷積編碼、塊交織 現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)常常設(shè)計成以非常高的速率傳輸。為了防止系統(tǒng)出錯 ,經(jīng)常會使用卷積碼。卷積碼 (n,k,m)由 k西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 11 條輸入、具有 m階存儲的 n 條輸出線性時序電路實現(xiàn)。特別地，當(dāng) k=1 時，信息序列不再分成小塊，以便可以連續(xù)處理，因此，卷積碼的發(fā)展產(chǎn)生了很多有線和無線通信信道數(shù)字傳輸?shù)膶嶋H應(yīng)用。編碼器存儲階數(shù)等于數(shù)據(jù)序列時延。方程 ()也可以以多項式形式表達(dá)為： ( ) ( ),0()mjjiig D g D ????? ? (23) 其中 D 是時延操作符，每一 項 D 的指數(shù)對應(yīng)于該項的單位時延數(shù)。每個生成序列包含 m+1 位二進(jìn)制數(shù)。前向 CDMA 信道使用碼率 、約束長度為 9 的 (2,1,8)卷積碼。 初始化后第一個輸出符號 是由生成序列 編碼的符號，第二個輸出符號 是( 1 )1( 2 )17 3 5 ( )5 6 1 ( )gg ??八 進(jìn) 制 （ 111101011 ） （ 二 進(jìn) 制 ）八 進(jìn) 制 （ 101110001 ） （ 二 進(jìn) 制 ）西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 12 由生成序列 編碼的符號。這24 比持由 16 位信息比特和 8 位編碼器尾比特組成，最后 8 位編碼尾比特全部設(shè)成 0。由于 16位 信 息 比 特 后 面 有 8 位 編 碼 器 比 特 ， 則 前 向 業(yè) 務(wù) 信 道 幀 表 示 為M=(101010010000010100000000)， 由于 m＝ 8， n＝ 2，因此該編碼器包含一個具有 2 個模 2 加法器的 8 級移位寄存器和用于編碼器連續(xù)輸出的轉(zhuǎn)向器。 k的大小隨著信息速率的不同而不同。這將反映在如何利用額外的維數(shù)和冗余來提高性能。 交 織是排列符號序列的過程。 交織常重復(fù)或編碼相結(jié)合，是一種防止突發(fā)錯誤的時間分集形式。如果傳送時發(fā)生突法錯誤，恢復(fù)原來順序就可以在時間上分散錯誤。 最常見的交織技術(shù)的兩種中，最常見的類型是塊交織。另一方面，卷積交織對連續(xù)少數(shù)據(jù)流來說是比較實用的類型。連續(xù)操作使得卷積交織的初始開銷變得不重要。 有幾個描敘交織器性能的參數(shù)。一般來說這個參數(shù)依賴于突發(fā)長