基于Matlab的CDMA多用戶通信系統(tǒng)的仿真分析報(bào)告

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1、Word格式CDMA通信系統(tǒng)的仿真分析（燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院）摘要：碼分多址（CDMA）以擴(kuò)頻信號為基礎(chǔ)，利用不同的碼型實(shí)現(xiàn)同一載波上的不同用戶的信息傳輸，是第三代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)采用的多址技術(shù)。本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)使用Simulink仿真工具對4用戶的CDMA無線通信系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析，觀察用戶和擴(kuò)頻碼波形，利用8psk實(shí)現(xiàn)調(diào)制，分析了信噪比、m序列抽樣時(shí)間、多址干擾對系統(tǒng)誤碼率的影響。關(guān)鍵詞：碼分多址、Simulink仿真、擴(kuò)頻、誤碼率分析1前言CDMA通信，是利用相互正交（或準(zhǔn)正交）的編碼分配給不同的用戶調(diào)制信號，實(shí)現(xiàn)多用戶同時(shí)使用一個(gè)頻率接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。如

2、果從頻域和時(shí)域來觀察，多個(gè)CDMA信號是相互重疊的，或者說它們均占有相同的頻段和時(shí)間，接收機(jī)用相關(guān)器在多個(gè)CDMA信號中選出其中使用預(yù)定碼型的信號。由于利用相互正交（或準(zhǔn)正交）的編碼去調(diào)制信號，會將原信號的頻譜擴(kuò)展，因此又稱為擴(kuò)頻通信。CDMA具有偽隨機(jī)編碼調(diào)制和信號相關(guān)處理兩大特點(diǎn)，因此CDMA具有許多優(yōu)點(diǎn)：抗干擾、抗噪聲、抗多徑衰落、能在低功率下工作、保密性強(qiáng)，可多址復(fù)用和任意選址等。CDMA技術(shù)在第三代移動通信中得到廣泛應(yīng)用。本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)使用Simulink仿真工具對4用戶的CDMA無線通信系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析，觀察用戶和擴(kuò)頻碼波形，利用8psk實(shí)現(xiàn)調(diào)制，分析了信

3、噪比、m序列抽樣時(shí)間、多址干擾對系統(tǒng)誤碼率的影響。2仿真系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.1擴(kuò)頻調(diào)制原理擴(kuò)頻通信的一般原理如圖1所示。在發(fā)送端的信息經(jīng)信息調(diào)制形成數(shù)字信號，然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜。展寬以后的信號在對載頻進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)過射頻功率放大器發(fā)射到天線上發(fā)射出去。在收端，從接受天線上收到的寬帶射頻信號，經(jīng)過輸入電路、高頻放大器后送入變頻器，下變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端完全相同的擴(kuò)頻碼序列去解擴(kuò)，最后經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出。圖1擴(kuò)頻系統(tǒng)原理框圖按照擴(kuò)展頻譜的方式的不同，目前的擴(kuò)頻通信可以分為：直接序列（DS）擴(kuò)頻，跳頻（FH），調(diào)時(shí)（

4、TH），以及上述幾種方式的組合。完美整理Word格式直接序列（DS）擴(kuò)頻:直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)端去擴(kuò)展信號的頻譜。而在收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號還原成原始的信息。跳頻（FH）:用一定碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控。即用擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行頻移鍵控調(diào)制，使載波頻率不斷地跳變，所以稱為跳頻。系統(tǒng)有幾個(gè)、幾十個(gè)、甚至上干個(gè)頻率、由所傳信息與擴(kuò)頻碼的組合去進(jìn)行選擇控制，不斷跳變。所以，跳頻系統(tǒng)也占用了比信息帶寬要寬得多的頻帶調(diào)時(shí)（TH）:跳時(shí)是使發(fā)射信號在時(shí)間軸上跳變。首先把時(shí)間軸分成許多時(shí)片。在一幀內(nèi)哪個(gè)時(shí)片發(fā)射信號由擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行控制?？梢园?/p>

5、跳時(shí)理解為：用一定碼序列進(jìn)行選擇的多時(shí)片的時(shí)移鍵控。由于采用了很窄的時(shí)片去發(fā)送信號，相對說來，信號的頻譜也就展寬了。?本次三級項(xiàng)目CDMA系統(tǒng)使用直接擴(kuò)頻的方法。1.1仿真電路整體設(shè)計(jì)根據(jù)直接擴(kuò)頻的原理框圖，在Simulink仿真工具可設(shè)計(jì)總電路圖如圖2。圖2CDMA系統(tǒng)仿真電路設(shè)計(jì)思路與各模塊功能見第3節(jié)。2模塊設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)根據(jù)仿真要求與設(shè)計(jì)電路，該設(shè)計(jì)大致分為以下幾個(gè)模塊：擴(kuò)頻模塊，調(diào)制解調(diào)模塊，解擴(kuò)模塊，誤碼率檢測?，F(xiàn)分別對各模塊做詳細(xì)說明。2.1擴(kuò)頻模塊采用直接擴(kuò)頻方法即直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)端去擴(kuò)展信號的頻譜。而在收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò)，把

6、展寬的擴(kuò)頻信號還原成原始的信息。1.信源設(shè)計(jì)利用二進(jìn)制伯努利產(chǎn)生器產(chǎn)生隨機(jī)二進(jìn)制序列來表示各用戶的信息，此時(shí)的信息碼元為單極性波形。2.偽隨機(jī)碼序列生成器利用PN序列生成器產(chǎn)生擴(kuò)頻調(diào)制需要的隨機(jī)序列，使用相同的生成多項(xiàng)式：[1000011]，不同的初始狀態(tài)，產(chǎn)生準(zhǔn)正交關(guān)系的周期性的m序列。完美整理Word格式m序列是最長線性移位寄存器序列的簡稱。它是由多級移位寄存器或其他延遲元件通過線性反饋產(chǎn)生的最長的碼序列。由于m序列容易產(chǎn)生、規(guī)律性強(qiáng)、有許多優(yōu)良的性能，在擴(kuò)頻通信中最早獲得廣泛的應(yīng)用。如圖3所示，m序列可由二進(jìn)制線性反饋移位寄存器產(chǎn)生。它主要由n個(gè)串聯(lián)的寄存器、移位脈沖

7、產(chǎn)生器和模2加法器組成。圖中第i級移存器的狀態(tài)ai表示，ai=0或ai=1，i=整數(shù)。反饋線的連接狀態(tài)用ci表示，ci=1表示此線接通（參加反饋），ci=0表示此線斷開。由于反饋的存在，移存器的輸入端受控地輸入信號。反饋線位置不同將出現(xiàn)不同周期的不同序列，我們希望找到線性反饋的位置，能使移存器產(chǎn)生的序列最長，即達(dá)到周期P=2n-1。按圖2中線路連接關(guān)系，可以寫為：（模2）該式稱為遞推方程。圖3線性反饋移位寄存器3.信息調(diào)制利用抽樣判決器將單極性信息碼元轉(zhuǎn)化為雙極性信號。4.擴(kuò)頻模塊利用乘法器完成擴(kuò)頻過程。擴(kuò)頻模塊的