CDMA系統(tǒng)仿真(通信原理三級項目).ppt

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1、CDMA系統(tǒng)仿真CDMA是指在各發(fā)送端使用不相同、相互（準(zhǔn)）正交的地址碼調(diào)制所傳送的信息，而在接收端在利用碼型的（準(zhǔn)）正交性，通過相關(guān)檢測，從混合信號中選出相應(yīng)的信號的一種技術(shù)。實現(xiàn)CDMA的理論基礎(chǔ)是擴(kuò)頻通信，即在發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)用偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，實現(xiàn)頻譜擴(kuò)展，然后進(jìn)行傳輸，而在接收端則采用同樣的編碼進(jìn)行解擴(kuò)及相關(guān)處理，恢復(fù)原始的數(shù)據(jù)信息。該實驗系統(tǒng)通過對4用戶下的DS-CDMA系統(tǒng)進(jìn)行仿真設(shè)計，說明DS-CDMA通信系統(tǒng)的基本實現(xiàn)方式，實現(xiàn)PSK調(diào)制與解調(diào)，加入信道噪聲，并實現(xiàn)4用戶檢測。系統(tǒng)框

2、圖DS-CDMA利用不同的地址碼（PN序列）區(qū)分用戶，地址碼與用戶數(shù)據(jù)（信碼）相乘后得到擴(kuò)頻信號，經(jīng)信道傳輸后，在接受端與本地地址碼進(jìn)行相關(guān)檢測后，從中將地址碼與本地地址碼一致的用戶數(shù)據(jù)選出，把不一致的用戶除掉。從而實現(xiàn)了利用正交地址碼序列區(qū)分用戶，體現(xiàn)了碼分多址的通信方式。擴(kuò)頻設(shè)計基本原理擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴(kuò)展是通過一個獨(dú)立的碼序列來完成，用編碼及調(diào)制的方法來實現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)；在接收端則用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢

3、復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。擴(kuò)頻設(shè)計擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)香農(nóng)公式擴(kuò)頻設(shè)計由上面的香農(nóng)公式可以看出，在給定的傳輸速率C不變的條件下，頻帶寬度W和信噪比S／N是可以互換的。即可通過增加頻帶寬度的方法，在較低的信噪比情況下，傳輸信息。擴(kuò)展頻譜換取信噪比要求的降低，正是擴(kuò)頻通信的重要特點，并由此為擴(kuò)頻通信的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。擴(kuò)頻設(shè)計①（0，1）域上的二進(jìn)制序列作乘法運(yùn)算，必須首先轉(zhuǎn)換到（-1，+1）域上（0→-1，1→+1）然后再相乘。②二進(jìn)制序列在（0，1）域上模二加（異或）運(yùn)算與其在（-1，+1）域上的乘法運(yùn)算等效。故可用乘

4、法器（Product）對將已進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換的信源和擴(kuò)頻序列相乘，完成擴(kuò)頻。擴(kuò)頻過程演示信源設(shè)計信源采用二進(jìn)制貝努利序列產(chǎn)生器(BernoulliBinaryGenerator)產(chǎn)生二進(jìn)制序列。采樣時間設(shè)置為6e-4s，且不同用戶的隨機(jī)種子不同。偽隨機(jī)序列設(shè)計偽隨機(jī)碼是一種結(jié)構(gòu)可以預(yù)先確定，可重復(fù)產(chǎn)生和復(fù)制，具有某種隨機(jī)序列隨機(jī)特性的序列碼。偽隨機(jī)碼序列一般可以利用移位寄存器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生。在DS-CDMA系統(tǒng)中，所有用戶工作在相同的中心頻率上，輸入數(shù)據(jù)序列與偽隨機(jī)序列相乘后得到寬帶信息。不同用戶使用不同的PN序列

5、，這些PN序列相互正交。在實際的通信系統(tǒng)中可以利用不同的偽隨機(jī)序列作為不同用戶的地址碼，從而實現(xiàn)碼分多址通信。該設(shè)計采用PN序列生成器（PNSequenceGenerator），生成擴(kuò)頻序列不同的用戶。PN序列生成器，使用相同的特征多項式[1000011],但是初始狀態(tài)不同。采樣一般設(shè)置為信源速率的整數(shù)倍，該系統(tǒng)采樣時間設(shè)置為2e-5s。調(diào)制與解調(diào)設(shè)計調(diào)制采用M-PSK調(diào)制模塊（M-PSKModulatorBaseband），設(shè)置為8進(jìn)制相移鍵控。8進(jìn)制相移鍵控即是將輸入二進(jìn)制數(shù)字序列中每3比特分成一組，

6、共有8種組合，即000，001，010，011，100，101,110,111。用8種相位之一去代表每種排列。解調(diào)采用M-PSK解調(diào)模塊（M-PSKModulatorBaseband），同樣設(shè)置為8進(jìn)制。8PSK信號相位如圖：信道設(shè)計采用加性高斯白噪聲信道(AWGNChannel模塊)進(jìn)行分析。由于AWGN信號易于分析、近似，因此在信號處理領(lǐng)域，對信號處理系統(tǒng)（如濾波器、低噪音高頻放大器、無線信號傳輸?shù)龋┑脑肼曅阅艿暮唵畏治?如：信噪比分析)中，一般可假設(shè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪音或受到的噪音信號干擾在某頻段或限制

7、條件之下是高斯白噪聲。解擴(kuò)設(shè)計將解調(diào)后信號與原偽隨機(jī)序列相乘完成解擴(kuò)濾波器設(shè)計每一路用戶與對應(yīng)的PN序列相乘完成解擴(kuò)，解擴(kuò)后的信號是窄帶信號。其他用戶仍是寬帶信號，因此還需要設(shè)計一個低通濾波器，將窄帶信號提取出來。設(shè)置濾波器為FIR低通濾波器,Fs=100Hz,Fpass=4Hz,Fstop=9Hz。擴(kuò)頻前的頻譜擴(kuò)頻后的頻譜解擴(kuò)濾波后的頻譜由以上圖形可以看到：待傳信息的頻譜被擴(kuò)展了以后，能量被均勻地分布在較寬的頻帶上，功率譜密度下降；擴(kuò)頻信號解擴(kuò)以后，寬帶信號恢復(fù)成窄帶信息，功率譜密度上升；相對與信息信號

8、，脈沖干擾只經(jīng)過了一次被模二相加的調(diào)制過程，頻譜被擴(kuò)展，功率譜密度下降，從而使有用信息在噪聲干擾中被提取出來。用戶模塊用戶模塊完成擴(kuò)頻功能信道傳輸設(shè)計模塊相關(guān)接受模塊由輸入信號與PN碼相乘完成解擴(kuò)，并需要設(shè)置一個低通濾波器和抽樣判決器完成多用戶檢測。誤碼率測試模塊誤碼率檢測使用ErrorRateCalculation和display模塊組成，ErrorRateCalculation一端必須接上與對應(yīng)用戶相同的Bernoulli