畢業(yè)論文---cdma通信原理及系統(tǒng)仿真

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　題目：CDMA通信原理及系統(tǒng)仿真 </p><p>　　一、畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</p><p>　　1、該設(shè)計(jì)項(xiàng)目的主要功能</p><p>　　CDMA技術(shù)是當(dāng)前無(wú)線電通信，尤其是移動(dòng)通信的主要技術(shù),CDMA概念可以簡(jiǎn)單地解釋為基于擴(kuò)頻通信的

2、調(diào)制和多址接入方案,編碼調(diào)制與解調(diào)在通信系統(tǒng)中有重要的作用,其中地址碼的選擇直接影響到CDMA系統(tǒng)的容量，抗干擾能力，接入和切換等性能。CDMA系統(tǒng)中有兩個(gè)序列的PN碼：長(zhǎng)碼：242-1（r=42）；短碼：215-1（r=15）。在前向信道中PN碼標(biāo)識(shí)基站，長(zhǎng)碼擾碼，短碼正交調(diào)制；在反向信道中PN碼標(biāo)識(shí)用戶，長(zhǎng)碼擴(kuò)頻，短碼正交調(diào)制。在CDMA通信系統(tǒng)中可以用64階Walsh函數(shù)進(jìn)行前向擴(kuò)頻以區(qū)分前向碼分信道，還可以用64階Walsh函數(shù)

3、進(jìn)行前反向正交調(diào)制。CDMA系統(tǒng)的反向信道調(diào)制采用的是正交非相干解調(diào)；CDMA系統(tǒng)的前向信道調(diào)制采用的是正交相干解調(diào)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作對(duì)MATALB軟件進(jìn)行熟悉和了解，對(duì)MATLAB軟件中的SIMULINK部分及其內(nèi)部的CDMA模塊用法和參數(shù)設(shè)置進(jìn)行熟悉，熟悉現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成與基本工作原理，重點(diǎn)掌握卷積編碼、塊交織和碼擴(kuò)展等相關(guān)編碼技術(shù)，并能將這些技術(shù)應(yīng)用實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高自己對(duì)CDMA通信系統(tǒng)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。</p>

4、<p><b>　　具體包括：</b></p><p>　?。?）了解CDMA 系統(tǒng)物理層過(guò)程； </p><p>　　（2）了解訓(xùn)練系列的組成；</p><p>　?。?）了解CDMA系統(tǒng)中常用碼序列；</p><p>　?。?）掌握CDMA系統(tǒng)各種調(diào)制解調(diào)的基本原理</p><p&g

5、t;　　（5）掌握mltlab的基本操作</p><p>　?。?）對(duì)以上部分模型進(jìn)行仿真，給出仿真結(jié)果；</p><p>　?。?）以正確的格式撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告和畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；</p><p>　　2、設(shè)計(jì)環(huán)境（場(chǎng)地及硬件條件）要求</p><p><b>　　計(jì)算機(jī) </b></p><p>　

6、　3、參考資料及軟件要求</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]《大話TD-SCDMA》左飛 人民郵電出版社</p><p>　　[2]《TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)與優(yōu)化》(第3版) 羅建迪 汪丁鼎 肖清華 朱 東照人民郵電出版社</p><p>　　[3]《TD-SCDMA移

7、動(dòng)通信技術(shù)原理與應(yīng)用—原理/設(shè)備/仿真實(shí)踐》中興通訊NC 教育管理中心 人民出版社</p><p>　　[4]《移動(dòng)通信原理與技術(shù)》王華奎 李艷萍 張立毅 王鴻斌 李鴻燕 清華大學(xué)出版社</p><p>　　[5]《3G技術(shù)與基站工程》杜慶波 羅文茂 人民郵電出版社</p><p><b>　　軟件要求</b></p><p

8、>　　MATLAB的編程和仿真環(huán)境</p><p><b>　　4、課題的其他要求</b></p><p>　?。?）了解課題的相關(guān)知識(shí)。</p><p>　　（2）調(diào)研，比較國(guó)內(nèi)外相關(guān)方面的課題。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)方案要進(jìn)行技術(shù)分析，以選擇較為合理的方案。</p><p>　

9、?。?）提出設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)措施。</p><p>　?。?）完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量，并完成數(shù)據(jù)分析。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括與有關(guān)的敘述說(shuō)明和計(jì)算，內(nèi)容完整、計(jì)算正確。</p><p>　　（7）書(shū)寫(xiě)工整。計(jì)算公式和引用數(shù)據(jù)要正確，并說(shuō)明其來(lái)源。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)圖紙應(yīng)能較好地表達(dá)意圖，圖面布局合理，符合國(guó)

10、家制圖標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)范。</p><p><b>　　5、提交材料要求</b></p><p><b>　?。?）寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。</b></p><p>　　（2）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括題目、目錄、摘要、前言、正文、結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)、附錄。其中正文應(yīng)包括理論分析、課題研究的方法和手段、結(jié)果與討論。</p>

11、<p>　?。?）答辯時(shí)要準(zhǔn)備內(nèi)容如下：一、關(guān)于畢業(yè)設(shè)計(jì)的說(shuō)明報(bào)告。二、準(zhǔn)備回答答辯委員會(huì)教師提問(wèn)的材料：關(guān)于本課題的已有研究成果、觀點(diǎn)、方案，本人的研究成果、觀點(diǎn)、方案；設(shè)計(jì)方案或論文的主要依據(jù)；重要的引文、文獻(xiàn)、技術(shù)方案；對(duì)本課題研究的進(jìn)一步思考與展望，本次研究尚存在的問(wèn)題，預(yù)計(jì)如何研究。三，答辯的輔佐用品準(zhǔn)備，如畢業(yè)設(shè)計(jì)或畢業(yè)論文的底稿及其說(shuō)明的綱要，答辯問(wèn)題綱要及主要參考資料，多媒體演示文稿，必要的掛圖等。答辯時(shí)間

12、和內(nèi)容要求：學(xué)生向答辯小組報(bào)告自己畢業(yè)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)要情況，時(shí)間約20分鐘，學(xué)生回答教師提問(wèn)約10分鐘。報(bào)告內(nèi)容如下：一、課題任務(wù)、目的與意義；二、所采用的原始質(zhì)料或指導(dǎo)文獻(xiàn)等；三、設(shè)計(jì)、論文的基本內(nèi)容及主要方法；四、成果、結(jié)論和第自己完成任務(wù)的評(píng)價(jià)。</p><p>　　二、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃及檢查情況記錄表</p><p><b>　　目錄</b></p>

13、<p><b>　　第一章緒論1</b></p><p>　　1.1 移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展概況1</p><p>　　1.2 CDMA技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.3 CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)2</p><p>　　1.3.1 移動(dòng)通信系統(tǒng)的多址方式2</p><p

14、>　　1.3.2 CDMA多址技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)3</p><p>　　1.4 本文的主要內(nèi)容安排4</p><p>　　第二章基本理論分析5</p><p>　　2.1 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)5</p><p>　　2.1.1 CDMA技術(shù)基本原理5</p><p>　　2.1.2 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)6</p&

15、gt;<p>　　2.1.3 CDMA碼序列8</p><p>　　2.1.4 卷積編碼、塊交織9</p><p>　　2.2 CDMA系統(tǒng)的物理層技術(shù)11</p><p>　　2.2.1CDMA2000物理層11</p><p>　　2.2.2 WCDMA物理層13</p><p>　　2.2

16、.3 TD-SCDMA系統(tǒng)的物理層14</p><p>　　2.3本章小結(jié)14 </p><p>　　第三章CDMA在不同訓(xùn)練序列下的調(diào)制解調(diào)過(guò)程15</p><p>　　3.1調(diào)制解調(diào)的概念15</p><p>　　3.2 CDMA信道調(diào)制15</p><p>　　3.2.1 反向信道的調(diào)制16<

17、/p><p>　　3.2.2 前向信道的調(diào)制16</p><p>　　3.2.3 CDMA系統(tǒng)干擾分析17</p><p>　　3.3本章小結(jié)14</p><p>　　第四章CDMA通信系統(tǒng)中基于simlink的系統(tǒng)仿真26</p><p>　　4.1 SIMLINK簡(jiǎn)介26</p><p&

18、gt;　　4.2 QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真28</p><p>　　4.3 本章小結(jié)30</p><p>　　第五章 總結(jié)31</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p>　　CDMA通信

19、原理及系統(tǒng)仿真</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　CDMA技術(shù)的原理是基于擴(kuò)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(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信息帶寬的高速偽隨機(jī)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(jī)碼與接受的帶寬信號(hào)作相關(guān)處理，即解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)信息通信。</p><p>　　利用Simulink仿真

20、軟件對(duì)CDMA通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真，得到基帶信號(hào)源與通過(guò)CDMA通信系統(tǒng)的接收信號(hào)的時(shí)間波形圖。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)出個(gè)路信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)CDMA通信系統(tǒng)的多路復(fù)用。證明了CDMA通信系統(tǒng)仿真模型的正確性。</p><p>　　本文對(duì)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(duì)部分計(jì)算模型進(jìn)行仿真，具體工作內(nèi)容如下：</p><p>　　第一、分析CDM

21、A 系統(tǒng)物理層過(guò)程和訓(xùn)練系列的組成；</p><p>　　第二、對(duì)部分計(jì)算模型進(jìn)行仿真，給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。</p><p>　　關(guān)鍵詞:CDMA; 通信原理; 系統(tǒng)仿真; matlab</p><p>　　CDMA Communication Principle and System Simulation</p><p><b>　　

22、Abstract</b></p><p>　　CDMA technology is based on the principle of spread spectrum technology, will need to transfer information and data with a certain bandwidth, the bandwidth is much larger than the

23、 information with a high-speed bandwidth, modulated pseudo-random code, and then sent by the carrier modulation.</p><p>　　Simulink simulation software for the use of CDMA communication system simulation, the

24、 base-band signal sources and the adoptionof CDMA communication system to receive the time signal waveform diagram. Simulation results show that in the absence of background noise, at thereceiving end be able to restore

25、the integrity of the various signal, in order to achieve multiplexing CDMA communication system. CDMA communication system proves the correctness of simulation model.</p><p>　　In this paper, CDMA communicati

26、on systems principle part of the research, including systems theory model, it is estimated part of mathematic model simulation, specific work as follows: First, the analysis of CDMA physical layer process and the co

27、mposition of the training series; Second , on the part of the simulation model, experimental results are give</p><p>　　Key words: CDMA ; conmmunication principle ; system simulation ; matlab</p>

28、<p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1 移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展概況</p><p>　　隨著信息的高速發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入了一個(gè)前所未有的信息量急劇增長(zhǎng)的信息時(shí)代。計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、各種通信技術(shù)迅速興起，給人類(lèi)的物質(zhì)和精神生活帶來(lái)了翻天覆地的變化。與之對(duì)應(yīng)，人們對(duì)通信業(yè)務(wù)有了更高層次和更高質(zhì)量的要求，這對(duì)通信業(yè)務(wù)的容量產(chǎn)生了巨大的沖擊，同時(shí)對(duì)

29、通信網(wǎng)傳遞信息的能力提出了更高的要求。移動(dòng)通信出現(xiàn)于20世紀(jì)初，但真正發(fā)展卻開(kāi)始于20世紀(jì)40年代中期。從那時(shí)起，移動(dòng)通信的發(fā)展大體可分為三代，即模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)、數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)和現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)。移動(dòng)通信技術(shù)以其巨大的寬帶潛力和無(wú)與倫比的傳輸性能在通信領(lǐng)域，在長(zhǎng)距離大容量通信中占據(jù)著不可替代的位置。更大系統(tǒng)容量、更好的通信質(zhì)量，而且要能在全球范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游及為用戶提供包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及多媒體等在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)技術(shù)仍然是移動(dòng)通信

30、技術(shù)發(fā)展的主要方向[1]。</p><p>　　1.模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)（1G）</p><p>　　從1946年美國(guó)使用150MHz單工無(wú)線電話開(kāi)始到20世紀(jì)90年代初，主要發(fā)展了第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。這種移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)都是模擬的，所以被稱為模擬移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出應(yīng)用范圍形式豐富的多樣化局面。以AMPS和TACS為代表的移動(dòng)通信

31、系統(tǒng)是模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)。模擬移動(dòng)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(zhǎng)的用戶需求、頻譜利用率低、業(yè)務(wù)種類(lèi)受限制、安全保密性能差及設(shè)備價(jià)格高等，解決這些問(wèn)題的根本辦法是采用新一代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。</p><p>　　2.數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）</p><p>　　早在20世紀(jì)70年代末，一些發(fā)達(dá)國(guó)家就已開(kāi)始研制數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。從20世紀(jì)80年代中

32、期開(kāi)始，數(shù)字移動(dòng)通信得到了發(fā)展和應(yīng)用。數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)由于采用了多種數(shù)字技術(shù)，使得系統(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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字移動(dòng)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。由于數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)具有容量大、保密性強(qiáng)、移動(dòng)臺(tái)體積小、能提供國(guó)際漫游等特點(diǎn)，世界各國(guó)都給予了足夠的重視和資金投入。</p><

33、;p>　　3.現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）</p><p>　　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)。與前兩代系統(tǒng)相比，3G系統(tǒng)的主要特征是可提供豐富多彩的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供比第二代系統(tǒng)更大的系統(tǒng)容量、更好的通信質(zhì)量，而且要能在全球范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游及為用戶提供包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及多媒體等在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)。<

34、/p><p>　　目前，國(guó)際電聯(lián)接受的3G無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)主要有以下三種：WCDMA、CDMA2000與TD-SCDMA。CDMA是Code-Division Multiple Access（碼分多址）的縮寫(xiě)，是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。CDMA系統(tǒng)以其頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單、系統(tǒng)容量大、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗多徑能力強(qiáng)、通信質(zhì)量好、軟容量、軟切換等特點(diǎn)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?lt;/p><p>　　1.2 C

35、DMA技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　CDMA技術(shù)的出現(xiàn)源自于人類(lèi)對(duì)更高質(zhì)量無(wú)線通信的需求。第二次世界大戰(zhàn)期間因戰(zhàn)爭(zhēng)的需要而研究開(kāi)發(fā)出CDMA技術(shù)，其思想初衷是防止敵方對(duì)己方通訊的干擾，在戰(zhàn)爭(zhēng)期間廣泛應(yīng)用于軍事抗干擾通信，后來(lái)由美國(guó)高通公司更新成為商用蜂窩電信技術(shù)。1995年，第一個(gè)CDMA商用系統(tǒng)（被稱為IS-95）運(yùn)行之后，CDMA技術(shù)理論上的諸多優(yōu)勢(shì)在實(shí)踐中得到了檢驗(yàn)，從而在北美、南美和亞洲等地得到

36、了迅速推廣和應(yīng)用。</p><p>　　CDMA技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)歷了幾個(gè)階段。IS-95是CDMA ONE系列標(biāo)準(zhǔn)中最先發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，真正在全球得到廣泛應(yīng)用的第一個(gè)CDMA標(biāo)準(zhǔn)是IS-95A，這一標(biāo)準(zhǔn)支持8K編碼話音服務(wù)。其后又分別出版了13K話音編碼器的TSB74標(biāo)準(zhǔn)，支持1.9GHz的CDMA PCS系統(tǒng)的STD-008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。隨著移動(dòng)通信對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增加

37、，1998年2月，美國(guó)高通公司宣布將IS-95B標(biāo)準(zhǔn)用于CDMA基礎(chǔ)平臺(tái)上。IS-95B可提供CDMA系統(tǒng)性能，并增加用戶移動(dòng)通信設(shè)備的數(shù)據(jù)流量，提供對(duì)64Kb/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持。</p><p>　　CDMA是移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展方向。在2G階段，CDMA增強(qiáng)型IS-95A與GSM在技術(shù)體制上屬于同一時(shí)代產(chǎn)品，提供大致相同的業(yè)務(wù)。但CDMA技術(shù)有其獨(dú)到之處，在通話質(zhì)量好、掉話少、低輻射、健康環(huán)保等方面具有顯著特色

38、。在2.5G階段，CDMA2000 1X RTT與GPRS在技術(shù)上已有明顯不同，在傳輸速率上CDMA2000 1X RTT高于GPRS，在新業(yè)務(wù)承載上CDMA2000 1X RTT比GPRS成熟，可提供更多的中高速率的新業(yè)務(wù)。</p><p>　　為了能夠在未來(lái)的全球化標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)賽中處于領(lǐng)先位置，各個(gè)國(guó)家、地區(qū)、標(biāo)準(zhǔn)化組織及公司紛紛提出了自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在所有提案中以歐洲的W-CDMA技術(shù)和美國(guó)的CDMA2000技

39、術(shù)最為看好，同時(shí)，中國(guó)的TD-SCDMA技術(shù)由于其本身的技術(shù)先進(jìn)性得到了中國(guó)政府、運(yùn)營(yíng)商和產(chǎn)業(yè)界的支持，也很受矚目。</p><p>　　我國(guó)提出的TD-SCDMA建議標(biāo)準(zhǔn)與歐洲、日本提出的W-CDMA和美國(guó)提出的CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)一起被列入該建議，成為世界三大主流標(biāo)準(zhǔn)之一。</p><p>　　1.3 CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)</p><p>　　1.3.1 移

40、動(dòng)通信系統(tǒng)的多址方式</p><p>　　在無(wú)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(wú)線信道的連接，是多址接入方式的問(wèn)題。因?yàn)闊o(wú)線通信具有大面積無(wú)線電波覆蓋和廣播信道的特點(diǎn)，網(wǎng)內(nèi)一個(gè)用戶發(fā)射的信號(hào)其他用戶均可接受，所以網(wǎng)內(nèi)用戶如何能從播發(fā)的信號(hào)中識(shí)別出發(fā)送給本用戶地址的信號(hào)就成為建立連接的首要問(wèn)題。</p><p>　　多址接入方式的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是信號(hào)的正交分割原理。無(wú)線電信號(hào)可以表達(dá)為

41、時(shí)間、頻率和碼型的函數(shù)，即可寫(xiě)作</p><p><b>　　(1.1)</b></p><p>　　其中，是碼型函數(shù)，為時(shí)間和頻率的函數(shù)。</p><p>　　以傳輸信號(hào)的載波頻率的不同劃分來(lái)建立的多址接入方式，被稱為頻分多址方式（FDMA）；以傳輸信號(hào)存在的時(shí)間不同劃分來(lái)建立的多址接入方式，被稱為時(shí)分多址方式（TDMA）；以傳輸信號(hào)碼型的不

42、同劃分來(lái)建立的多址接入方式，被稱為碼分多址方式（CDMA）。圖1.1分別給出了FDMA,TDMA和CDMA的示意圖。</p><p>　　圖1.1 頻域、時(shí)域和碼分多址</p><p>　　Fig.1.1 FDMA，TDMA and CDMA</p><p>　　1.3.2 CDMA多址技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　CDMA多址技術(shù)的原理是

43、基于擴(kuò)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(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信息帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，再經(jīng)載波調(diào)制發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼與接收的帶寬信號(hào)作相關(guān)處理，即解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)信息通信。</p><p>　　與FDMA和TDMA相比，CDMA具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其中一部分是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)所固有，另一部分則是由軟切換和功率控制等技術(shù)所帶來(lái)的。CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)是由擴(kuò)頻、多址接入、蜂窩組網(wǎng)和頻率再用等幾

44、種技術(shù)結(jié)合而成，含有頻域、時(shí)域和碼域三維信號(hào)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(gè)小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，所要求的載干比（）較小，容量和質(zhì)量之間可作權(quán)衡取舍等屬性。這些屬性使CDMA比其他系統(tǒng)具有以下幾點(diǎn)非常重要的優(yōu)勢(shì)。</p><p><b>　　1.系統(tǒng)容量大。</b></p><p>　　理論上CDMA移動(dòng)網(wǎng)比模擬網(wǎng)大20倍。&l

45、t;/p><p>　　2.系統(tǒng)容量的靈活配置。</p><p>　　在CDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)的增加相當(dāng)于背景噪聲的增加，造成話音質(zhì)量的下降。但對(duì)用戶數(shù)并無(wú)限制，操作者可在容量和話音質(zhì)量之間折中考慮。另外，多小區(qū)之間可根據(jù)話務(wù)量和干擾情況自動(dòng)均衡。</p><p>　　3.系統(tǒng)性能質(zhì)量更佳。</p><p>　　這里指的是CDMA系統(tǒng)具有較高的話音

46、質(zhì)量，聲碼器可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率，并可根據(jù)適當(dāng)?shù)拈T(mén)限值選擇不同的電平級(jí)發(fā)射。同時(shí)，門(mén)限值根據(jù)背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。另外，CDMA系統(tǒng)“掉話”的現(xiàn)象明顯減少，CDMA系統(tǒng)采用軟切換技術(shù)，即“先連接再斷開(kāi)”，這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點(diǎn)。 </p><p><b>　　4.輻射小。</b></p><p&g

47、t;　　普通的手機(jī)GSM 和模擬手機(jī)功率一般能控制在 600 毫瓦以下,而 CDMA 手機(jī)的問(wèn)世給人們帶來(lái)了"綠色"手機(jī)的曙光。因?yàn)榕c GSM 手機(jī)相比，CDMA 手機(jī)的發(fā)射功率尚不足其一小零頭。CDMA系統(tǒng)發(fā)射功率最高只有200毫瓦，普通通話功率可控制在零點(diǎn)幾毫瓦，其輻射作用可以忽略不計(jì)，對(duì)健康沒(méi)有不良影響?；竞褪謾C(jī)發(fā)射功率的降低將大大延長(zhǎng)手機(jī)的通話時(shí)間，意味著電池、話機(jī)的壽命長(zhǎng)了，對(duì)環(huán)境起到了保護(hù)作用，故稱之為

48、"綠色手機(jī)"。 </p><p><b>　　5.保密性好。 </b></p><p>　　客戶在使用移動(dòng)電話時(shí)往往擔(dān)心自己的移動(dòng)電話被別人監(jiān)聽(tīng)或盜打，但是要竊聽(tīng)通話必須要找到碼址。CDMA手機(jī)的用戶每次通話時(shí)系統(tǒng)都將在2的42次方個(gè)碼中隨機(jī)分配任意一個(gè)碼給該手機(jī)用戶共有4.4萬(wàn)億種可能的排列，要想破解密碼或竊聽(tīng)簡(jiǎn)直不可想象。而且CDMA采用的擴(kuò)頻

49、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 。另外CDMA 系統(tǒng)的鑒權(quán)、數(shù)字格式、擴(kuò)頻處理等通話保護(hù)措施，可提供最佳的保密特性防止通信過(guò)程中的盜聽(tīng)和手機(jī)密碼的盜用。</p><p>　　6.頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單。用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以不相同的CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃靈活，擴(kuò)展簡(jiǎn)單。</p><p>　　7.延長(zhǎng)手機(jī)電池壽命。采用功率控制和可變速率

50、聲碼器，手機(jī)電池使用壽命延長(zhǎng)。</p><p><b>　　8.建網(wǎng)成本下降。</b></p><p>　　1.4 本文的主要內(nèi)容安排</p><p>　　CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)是一個(gè)有較長(zhǎng)一段研究歷史的課題，21世紀(jì)我們已經(jīng)進(jìn)入到一個(gè)信息化的社會(huì)，沒(méi)有信息的傳遞和交流，人們就無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代化的快節(jié)奏的生活和工作。人們期望隨時(shí)隨地、及時(shí)可靠、不受時(shí)

51、空限制地進(jìn)行信息交流，提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。雖然CDMA通信已經(jīng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶，但是當(dāng)?shù)谌苿?dòng)通信系統(tǒng)蓬勃發(fā)展之時(shí)，對(duì)于第四代（4G）或者超三代（Beyond 3G）移動(dòng)通信技術(shù)的討論已如火如荼地展開(kāi)。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(qiáng)，業(yè)務(wù)的多樣性，高度自組織、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)等。</p><p>　　本文以CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)為研究對(duì)象，根據(jù)不同的訓(xùn)練系

52、列和干擾，研究它的調(diào)制解調(diào)過(guò)程，并對(duì)部分計(jì)算模型進(jìn)行仿真。本文的內(nèi)容安排如下：</p><p>　　第一章主要現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展概況，CDMA技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r以及CDMA通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　第二章介紹CDMA基本理論以及CDMA的物理層基本原理知識(shí)。</p><p>　　第三章介紹CDMA信道以及調(diào)制解調(diào)的基本知識(shí)，在不同的訓(xùn)練系列和

53、干擾，研究CDMA調(diào)制解調(diào)原理。</p><p>　　第四章對(duì)CDMA通信系統(tǒng)中基于訓(xùn)練序列的QPSK調(diào)制仿真，并得出相關(guān)的仿真結(jié)果。</p><p>　　第五章是對(duì)本論文的總結(jié)</p><p><b>　　。 </b></p><p><b>　　基本理論分析</b></p><

54、;p>　　2.1 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)</p><p>　　2.1.1 CDMA技術(shù)基本原理</p><p><b>　　1.基本原理</b></p><p>　　所謂CDMA，即在發(fā)送端使用各不相同的、相互（準(zhǔn)）正交的偽隨機(jī)地址碼調(diào)制其所發(fā)送的信號(hào)；在接收端則采用同樣的偽隨機(jī)地址碼從混合信號(hào)中解調(diào)檢測(cè)出相應(yīng)的信號(hào)。</p>&

55、lt;p>　　在碼分多址通信系統(tǒng)中，利用自相關(guān)性強(qiáng)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(guò)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(duì)收到的所有信號(hào)進(jìn)行鑒別（相關(guān)檢測(cè)），從中將地址碼與本地地址碼一致的信號(hào)選出，把不一致的信號(hào)除掉[4]。</p><p>　　2.CDMA通信系統(tǒng)原理</p><p>　　CDMA通信系統(tǒng)

56、原理圖如下圖2.1</p><p>　　圖2.1 CDMA通信原理圖</p><p>　　Fig2.1 CDMA communication schematic</p><p>　　CDMA系統(tǒng)原理框圖如圖2.2：</p><p>　　圖2.2 CDMA系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　Fig.2.2 CDMA Sys

57、tem Block Diagram</p><p>　　2.1.2 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)</p><p>　　1.擴(kuò)頻通信的基本概念</p><p>　　擴(kuò)頻碼分多址是數(shù)字移動(dòng)通信中的一種多址接入方式，特別是在第三代移動(dòng)通信中，它已成為最主要的多址接入方式。</p><p>　　擴(kuò)頻通信確切地說(shuō)稱為擴(kuò)譜通信更為恰當(dāng)，因?yàn)楸粩U(kuò)展的是信號(hào)頻譜帶寬，不過(guò)習(xí)

58、慣上均稱為擴(kuò)頻，它是一類(lèi)寬帶通信系統(tǒng)。它的主要特征是：擴(kuò)頻前的信息碼元帶寬遠(yuǎn)小于擴(kuò)頻后的擴(kuò)頻碼序列（chip）的帶寬[2]。</p><p>　　(1)窄帶和寬帶通信系統(tǒng)</p><p>　　定義：設(shè)為待傳送信息碼元速率，為信息碼元的接續(xù)時(shí)間，為傳送信號(hào)擴(kuò)頻碼序列(chip)所占用的帶寬。</p><p>　　若時(shí)，即當(dāng)，或者時(shí)，稱為一般窄帶通信系統(tǒng)，在通常數(shù)字通信

59、系統(tǒng)中，移頻、移相均屬于窄帶通信系統(tǒng)。</p><p>　　若F>>R，即，則稱該系統(tǒng)為寬帶通信系統(tǒng)。</p><p>　　寬帶通信系統(tǒng)是窄帶系統(tǒng)通過(guò)擴(kuò)頻方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。碼分多址CDMA就是一類(lèi)典型的擴(kuò)頻寬帶通信系統(tǒng)。</p><p><b>　　(2)擴(kuò)頻增益</b></p><p>　　在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，經(jīng)

60、過(guò)對(duì)信息信號(hào)帶寬的擴(kuò)展和解擴(kuò)處理，獲得了擴(kuò)頻增益()。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的擴(kuò)頻部分是一個(gè)帶寬比信息帶寬得多的偽隨機(jī)碼（PN碼）對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，解擴(kuò)則是將接收到的擴(kuò)展頻譜信號(hào)與一個(gè)和發(fā)端偽隨機(jī)碼完全的本地碼相關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)收到的信號(hào)與本地碼相匹配時(shí)，所要的信號(hào)就會(huì)恢復(fù)到其擴(kuò)展之前的原始帶寬。而任何不匹配的輸入信號(hào)則被本地碼擴(kuò)展至本地碼的帶寬或更寬的頻帶上。解擴(kuò)后的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)窄帶濾波器后，有用的信號(hào)被保留，干擾信號(hào)被抑制，從而改善了信噪比，

61、提高了抗干擾能力。而擴(kuò)頻增益是擴(kuò)頻信號(hào)帶寬與信息帶寬之比，即</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　它表示了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)信噪比改善的程度，是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)一個(gè)重要指標(biāo)。例如：，，則，說(shuō)明這個(gè)系統(tǒng)在接收機(jī)的射頻輸入端和基帶濾波器輸出端之間有的信噪比增益改善。</p><p><b>　　(3)干擾容限()&l

62、t;/b></p><p>　　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)，接收機(jī)輸入端能承受的干擾信號(hào)比有用信號(hào)高出的分貝（）數(shù)。其數(shù)學(xué)表達(dá)方式為</p><p><b>　　（2.2）</b></p><p>　　式中為干擾容限，為擴(kuò)頻增益，為系統(tǒng)損耗，為接收機(jī)輸出信噪比。</p><p>

63、　　干擾容限直接反映了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)接收機(jī)允許的極限干擾強(qiáng)度，它往往能比擴(kuò)頻增益更確切地表征系統(tǒng)的抗干擾能力。</p><p>　　例如，某擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的擴(kuò)頻增益，系統(tǒng)損耗，接收機(jī)的輸出信噪比，則該系統(tǒng)的干擾容限。這表明該系統(tǒng)最大能承受(100倍)的干擾，即當(dāng)干擾信號(hào)功率超過(guò)有用信號(hào)功率時(shí)，該系統(tǒng)不能正常工作，而二者之差不大于時(shí),系統(tǒng)仍能正常工作。</p><p>　　2.擴(kuò)頻通信的基本原理

64、</p><p>　　由通信原理與信息論中的著名香農(nóng)公式:</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　公式中F為限頻帶寬，為限時(shí)時(shí)隙且取，為功率信噪比，為信道容量。</p><p>　　這一公式指出一個(gè)限時(shí)（）、限頻（）、限功率（）的連續(xù)白色高斯信道，其信道容量可以形象的用三個(gè)主要信號(hào)參量所決定

65、的體積來(lái)表示。</p><p>　　三個(gè)參量，與所構(gòu)成的體積，當(dāng)容積不變時(shí),具有“可塑性”。即三個(gè)參量之間可以互換。</p><p>　　在移動(dòng)通信中，信噪比是最主要的矛盾，為了提高信噪比，可以不惜一切手段。其中Shannon（香農(nóng)）公式指出：可以采用頻帶來(lái)?yè)Q取信噪比，即當(dāng)不變時(shí)，增加頻帶可以降低接收機(jī)接收的信噪門(mén)限值。這就是擴(kuò)頻通信的基本原理，即用頻帶換取信噪比。</p>

66、<p><b>　　信道容量為</b></p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　公式中為信道帶，為信噪比，信道容量。</p><p>　　圖2.3 信道容量C的直觀圖示</p><p>　　Fig.2.3 The channel capacity C of th

67、e visual icon</p><p>　　3.擴(kuò)頻通信的主要優(yōu)缺點(diǎn)</p><p><b>　　(1)主要優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　　A.抗干擾能力強(qiáng)且越大，抗干擾能力越強(qiáng)，抗白噪聲、抗單頻窄帶干擾、抗人為干擾、抗跟蹤干擾、抗寬帶的等效白噪聲的多址與多徑干擾能力都很強(qiáng)。</p><p>　　B.擴(kuò)頻系統(tǒng)抗干擾

68、性強(qiáng)的物理解釋是：在允許的一定誤碼率的條件下，可以實(shí)現(xiàn)很低的值下進(jìn)行通信，即允許很強(qiáng)的干擾。</p><p>　　C.保密性能強(qiáng)，無(wú)論是直擴(kuò)還是跳頻，擴(kuò)頻后其頻譜均為近似白噪聲，因此具有良好的保密性能。</p><p>　　D.低功率譜密度，由于擴(kuò)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。且對(duì)其他通信系統(tǒng)及人體的干擾與影響也小。</p><p

69、>　　E.易于實(shí)現(xiàn)大容量多址通信，時(shí)頻二維地址劃分使?jié)撛诘刂窋?shù)量增大?？垢蓴_能力強(qiáng)與低功率密度對(duì)于干擾受限系統(tǒng)，將允許接納更多的用戶數(shù)。</p><p>　　F.適合于變參信道的無(wú)線通信，擴(kuò)頻系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)多種形式分集接收并提高抗干擾性。</p><p><b>　　(2)主要缺點(diǎn)</b></p><p>　　A.占用信號(hào)頻帶寬，擴(kuò)頻后的碼

70、序列(chip)帶寬遠(yuǎn)大于擴(kuò)頻前的信息序列帶寬。</p><p><b>　　B.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。</b></p><p>　　C.在時(shí)變信道中實(shí)現(xiàn)同步較為困難。</p><p>　　D.目前受尋找地址碼數(shù)量上的限制，實(shí)現(xiàn)大容量通信仍存在一定困難。</p><p>　　2.1.3 CDMA碼序列</p>&l

71、t;p>　　地址碼和擴(kuò)頻碼的設(shè)計(jì)是碼分多址體制的關(guān)鍵技術(shù)之一。具有良好的相關(guān)特性和隨機(jī)性的地址碼和擴(kuò)頻碼對(duì)碼分多址通信是非常重要的，對(duì)系統(tǒng)的性能具有決定的作用。它直接關(guān)系到系統(tǒng)的多址能力，關(guān)系到抗干擾、抗噪聲、抗截獲的能力及多徑保護(hù)和抗衰落的能力，關(guān)系到信息數(shù)據(jù)的隱蔽和保密，關(guān)系到捕獲與同步系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。理想的地址碼和擴(kuò)頻碼主要應(yīng)具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　1.有足夠多的地址碼；</p>

72、<p>　　2.有尖銳的自相關(guān)特性；</p><p>　　3.有處處為零的互相關(guān)特性；</p><p>　　4.不同碼元數(shù)平衡相等；</p><p>　　5.盡可能大的復(fù)雜度。</p><p>　　然而，要同時(shí)滿足這些特性目前任何一種編碼體制都達(dá)不到。就地址碼而言，目前采用的是沃爾什碼。該碼是正交碼，具有良好的自相關(guān)特性和處處為零

73、的互相關(guān)特性。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(kuò)頻碼。作為擴(kuò)頻碼的偽隨機(jī)碼（或同時(shí)用作地址碼）具有類(lèi)似的白噪聲的特征。因?yàn)檎嬲碾S機(jī)信號(hào)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(hào)來(lái)近似隨機(jī)噪聲的性能，故稱之為偽隨機(jī)碼或PN碼。此類(lèi)碼具有良好的相關(guān)特性，即自相關(guān)值與互相關(guān)值比較有較大的隔離度；并且同一碼組內(nèi)的各碼占據(jù)的頻帶可以做到很寬并且相等。但是PN碼由于其互相關(guān)值不是處處為零，用作擴(kuò)頻碼且同

74、時(shí)作為地址碼時(shí)，系統(tǒng)的性能將受到一定的影響。PN序列有一個(gè)很大的家族，包含很多碼組，例如m序列、Gold序列、GL（Gold-Like）序列、R-S序列、DBCH序列等等。</p><p>　　2.1.4 卷積編碼、塊交織</p><p><b>　　1.卷積編碼</b></p><p>　　現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)常常設(shè)計(jì)成以非常高的速率傳輸。卷積碼

75、已應(yīng)用于很多個(gè)同系統(tǒng)，例如，不僅在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)種應(yīng)用卷積編碼／譯碼，而且在空間和衛(wèi)星也應(yīng)用。為了防止系統(tǒng)出錯(cuò),經(jīng)常會(huì)使用卷積碼。信息數(shù)據(jù)序列劃分成許多長(zhǎng)度為k的小塊，每段小塊被編碼長(zhǎng)度為n的碼字符號(hào)。卷積碼(n,k,m)由k條輸入、具有m階存儲(chǔ)的n條輸出線性時(shí)序電路實(shí)現(xiàn)。通常，n和k是較小的整數(shù)，且k<n，但m相當(dāng)大。特別地，當(dāng)k=1時(shí)，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(wú)線通信信道

76、數(shù)字傳輸?shù)膶?shí)際應(yīng)用。</p><p>　　卷積碼(n，k，m)指定的碼率為：R=k/n,編碼器級(jí)數(shù)為m=K—1，其中K是碼的約束長(zhǎng)度。編碼器存儲(chǔ)階數(shù)等于數(shù)據(jù)序列時(shí)延。m級(jí)n維生成序列集通?？梢园慈缦路绞矫枋觯?lt;/p><p><b>　　(2.5)</b></p><p>　　其中j＝1，2，…，k表示輸入端數(shù),i＝1，2，…，n表示模2加法器

77、數(shù)(輸出端)。方程(2.1)也可以以多項(xiàng)式形式表達(dá)為： </p><p><b>　　(2.6)</b></p><p>　　其中D是時(shí)延操作符，每一項(xiàng)D的指數(shù)對(duì)應(yīng)于該項(xiàng)的單位時(shí)延數(shù)。 </p><p>　　每個(gè)生成序列直接由從編碼器級(jí)到各自模2加法器的連接序列確定，1表示連接，0表示斷開(kāi)。每個(gè)生成序列包含m+1位二進(jìn)制數(shù)。如果每次信息序列輸入

78、編碼器1比特，那么編碼器輸出序列可以通過(guò)合并離散卷積得到，即：</p><p><b>　　(2.7)</b></p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　(2.8)</b></p><p>　　基站對(duì)前向CDMA信道如同步、尋呼和業(yè)務(wù)信道上發(fā)送的數(shù)

79、據(jù)進(jìn)行卷積編碼。前向CDMA信道使用碼率、約束長(zhǎng)度為9的(2,1,8)卷積碼。</p><p>　　該卷積碼的生成序列為：</p><p>　　由于碼率為1/2,所以每次編碼器輸入一位數(shù)據(jù),編碼器輸出就產(chǎn)生兩位編碼符號(hào)。</p><p>　　初始化后第一個(gè)輸出符號(hào)是由生成序列編碼的符號(hào)，第二個(gè)輸出符號(hào)是由生成序列編碼的符號(hào)。</p><p>

80、　　例如,以1.2kb/s速率傳輸?shù)那跋驑I(yè)務(wù)信道的幀結(jié)構(gòu)包含24比特(20ms)。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。如果信息序列表示成d=(1010100100000101)，相應(yīng)的多項(xiàng)式為 。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)或者寫(xiě)成多項(xiàng)式形式:</p><p><b>　

81、　(2.9)</b></p><p>　　由于m＝8，n＝2，因此該編碼器包含一個(gè)具有2個(gè)模2加法器的8級(jí)移位寄存器和用于編碼器連續(xù)輸出的轉(zhuǎn)向器。對(duì)于卷積編碼器，兩個(gè)生成序列分別為：</p><p><b>　　(2.10)</b></p><p><b>　　和</b></p><p>

82、;<b>　　(2.11)</b></p><p>　　利用方程(2.4)，對(duì)于i=1和j=1，2，有:</p><p><b>　　(2.12)</b></p><p><b>　　(2.13)</b></p><p>　　利用生成序列編碼器每個(gè)模2加法器的輸出分別為：<

83、;/p><p><b>　　(2.14)</b></p><p><b>　　(2.15)</b></p><p>　　輸出符號(hào)()連接成單個(gè)序列，即發(fā)送到塊交織器的編碼符號(hào)序列:</p><p>　　= (2.16)</p><p>　　對(duì)于前向和反向的CDMA

84、信道，每當(dāng)信息速率小于9600b/s時(shí)，每個(gè)卷積編碼的符號(hào)重復(fù)k次后再發(fā)送到塊交織器。k的大小隨著信息速率的不同而不同。</p><p><b>　　2.交織技術(shù)介紹</b></p><p>　　直接擴(kuò)頻CDMA支持同時(shí)在數(shù)量很大的用戶群體而不只是單個(gè)用戶之間的數(shù)字通信服務(wù)。這將反映在如何利用額外的維數(shù)和冗余來(lái)提高性能。使用了兩種處理技術(shù)：用于提高額外冗余的交織技術(shù)和

85、用于前向糾錯(cuò)的編碼技術(shù)。</p><p>　　交織是排列符號(hào)序列的過(guò)程。這種為獲得時(shí)間分集的重排過(guò)程稱為交織，可以以兩種方法考慮：塊交織和卷積交織。</p><p>　　交織常重復(fù)或編碼相結(jié)合，是一種防止突發(fā)錯(cuò)誤的時(shí)間分集形式。符號(hào)在進(jìn)入突發(fā)信道傳送之前被改變順序或進(jìn)行交織。如果傳送時(shí)發(fā)生突法錯(cuò)誤，恢復(fù)原來(lái)順序就可以在時(shí)間上分散錯(cuò)誤。如果交織器設(shè)計(jì)良好，那么錯(cuò)誤將會(huì)隨機(jī)地分布，用編碼技術(shù)極

86、容易糾正。</p><p>　　最常見(jiàn)的交織技術(shù)的兩種中，最常見(jiàn)的類(lèi)型是塊交織。這種方式常在數(shù)據(jù)分塊分幀的情況下使用，入IS-95系統(tǒng)。另一方面，卷積交織對(duì)連續(xù)少數(shù)據(jù)流來(lái)說(shuō)是比較實(shí)用的類(lèi)型。塊交織很容易實(shí)現(xiàn)，而卷積交織有很好的性能。連續(xù)操作使得卷積交織的初始開(kāi)銷(xiāo)變得不重要。IS-95用了以類(lèi)似塊交織技術(shù)為基礎(chǔ)的交織形式，將在下面進(jìn)一步討論。</p><p>　　有幾個(gè)描敘交織器性能的參數(shù)。

87、重要的參數(shù)之一是最小間隔S，指突發(fā)連續(xù)錯(cuò)誤分布的最小距離。一般來(lái)說(shuō)這個(gè)參數(shù)依賴于突發(fā)長(zhǎng)度，突發(fā)長(zhǎng)度增加則S變小。不論如何排列，錯(cuò)誤之間總是相互挨著的。交織時(shí)，讀取一部分符號(hào)同時(shí)需要存儲(chǔ)另一些符號(hào)，因此就帶來(lái)了延時(shí)。一般來(lái)說(shuō)，這種延時(shí)也出現(xiàn)在解交織時(shí)。延時(shí)D表示交織和解交織時(shí)帶來(lái)的額外讀/寫(xiě)操作量。而剛提到，處理過(guò)程需要一些存儲(chǔ)單元，用M來(lái)表示。為了達(dá)到較好的交織器性能，最小間隔越大越好，延時(shí)和存儲(chǔ)容量越小越好。所以性能通?？捎米钚￠g隔與

88、延時(shí)的比S/D以及最小間隔和存儲(chǔ)容量的比S/M來(lái)描述。</p><p>　　一個(gè)(I,J)的塊交織器可以看成是一個(gè)J行I列的存儲(chǔ)矩陣。數(shù)據(jù)按列寫(xiě)入，按行讀出。符號(hào)從矩陣的左上角開(kāi)始寫(xiě)入，從右下角開(kāi)始讀出。連續(xù)的數(shù)據(jù)處理要求有兩個(gè)矩陣：一個(gè)用于數(shù)據(jù)寫(xiě)入，另一個(gè)用于數(shù)據(jù)的讀出/解交織過(guò)程也要求有兩個(gè)矩陣，用于反轉(zhuǎn)交織過(guò)程。</p><p>　　塊交織器特性很容易通過(guò)觀察矩陣得到。假使突發(fā)錯(cuò)誤的

89、長(zhǎng)度為B。兩個(gè)錯(cuò)誤之間的最小間隔可以由下式給出: </p><p><b>　　(2.17)</b></p><p>　　交織延時(shí)在發(fā)端是IJ,在接收端是IJ，因此總延時(shí)是</p><p><b>　　(2.18)</b></p><p>　　為了連續(xù)的操作,需要兩個(gè)矩

90、陣,存儲(chǔ)的要求就是</p><p><b>　　(2.19)</b></p><p>　　交織器的最小間隔可以通過(guò)改變讀出的行順序來(lái)改變,延時(shí)和存儲(chǔ)要求在這個(gè)操作中不變。情況下，最大的最小間隔由上面所說(shuō)的讀出方法得到。然而，這種方法使得時(shí)。其他的方法可以減小時(shí)的最小間隔而增加時(shí)的最小間隔。IS-95就用了這樣的技術(shù)。除非仔細(xì)觀察考慮讀出的方法，否則一般最小間隔都是減少

91、的。</p><p>　　IS-95系統(tǒng)交織一幀之內(nèi)的數(shù)據(jù)，除了同步信道之外，其他信道都是20毫秒，同步信道的一幀周期上26.66毫秒。因此，所有的IS-95的交織器在塊數(shù)據(jù)上操作嚴(yán)格地說(shuō)，并沒(méi)有用塊交織，但是交織的類(lèi)型設(shè)計(jì)要依賴于信道和原始數(shù)據(jù)率。例如，反向鏈路通過(guò)矩陣之中以非傳統(tǒng)的方法讀出各行數(shù)據(jù)以改變最小間隔特性。</p><p>　　2.2 CDMA系統(tǒng)的物理層技術(shù)</p&g

92、t;<p>　　2.2.1CDMA2000物理層</p><p>　　CDMA2000的物理層處于其體系結(jié)構(gòu)的底層，用于完成高層信息與空中無(wú)線信號(hào)件的相互轉(zhuǎn)換，同時(shí)也是這種無(wú)線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。為了滿足3G業(yè)務(wù)的需求，CDMA2000提出了更多種類(lèi)的物理信道，其中有一部分是為了保持后相兼容，也有一部分是為了支持其要求的數(shù)據(jù)傳輸以及信令需求。</p><p>　　與IS-95系統(tǒng)

93、相比，CDMA2000系統(tǒng)提出了更多種類(lèi)的物理信道。其可分為前向鏈路物理信道和反向鏈路物理信道。前向鏈路物理信道分為前向鏈路公用物理信道和前向鏈路專用物理信道兩大類(lèi)。前向鏈路公共物理信道包括：導(dǎo)頻信道、同步信道、尋呼信道、廣播控制信道、快速尋呼信道、公共功率控制信道、公共支配信道和公共控制信道。其中前三種是和IS-95系統(tǒng)兼容的前向鏈路信道，后面的信道則是CDMA2000新添加的類(lèi)型。CDMA2000支持與IS-95兼容的前向公共信道的

94、目的是為了支持系統(tǒng)的平滑演進(jìn)。反向鏈路物理信道也分為反向鏈路公共物理信道和反向鏈路專用物理信道兩大類(lèi)。反向鏈路公共物理信道包括：反向接入信道、反向公共控制信道和反向增強(qiáng)接入信道，這些信道是多個(gè)移動(dòng)臺(tái)共享的。為了實(shí)現(xiàn)沖突控制，CDMA2000采用了相應(yīng)的隨機(jī)接入機(jī)制。在公共信道中，R-ACH屬于CDMA2000中的后向兼容信道，與IS-95兼容。</p><p>　　1.前向鏈路的主要特性概括如下：</p&g

95、t;<p>　　(1)發(fā)射分級(jí)。前向鏈路采用的發(fā)射分集為多載波發(fā)射分集、正交發(fā)射分集和空時(shí)擴(kuò)展分集三種。發(fā)射分集可以減少所需的Eb/No，增加系統(tǒng)容量。</p><p>　　(2)快速功率控制。前向鏈路采用了快速功率控制，在CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了快速功率控制的算法。功率控制信道與反向?qū)ьl信道時(shí)分復(fù)用，功控速率為900Hz。</p><p>　　(3)可變Walsh碼

96、區(qū)分前向信道。與IS-95標(biāo)準(zhǔn)不同，CDMA2000系統(tǒng)采用了可變長(zhǎng)度的Walsh碼，不同的前向信道之間是正交的。為了保持調(diào)制信道的帶寬不變，Walsh碼長(zhǎng)度隨著信息速率的增大而減?。碬alsh碼的階數(shù)隨信息速率增大而升高）。不同長(zhǎng)度Walsh碼之間的正交性需要研究。同時(shí)，不同的Walsh碼分配算法對(duì)系統(tǒng)容量也有影響。當(dāng)Walsh碼數(shù)量受限時(shí)，可以乘以相應(yīng)的掩碼生成準(zhǔn)正交函數(shù)來(lái)補(bǔ)充。</p><p>　　(4)

97、信道編碼。信道編碼采用卷積編碼和Turbo碼，卷積編碼適合低速數(shù)據(jù)的傳輸，約束長(zhǎng)度為9，編碼速率根據(jù)信道配置的不同而不同。Turbo編碼主要用于高速數(shù)據(jù)的傳輸。</p><p>　　(5)可變幀長(zhǎng)。CDMA2000支持5ms、10ms、20ms、40ms和80ms的幀。交織器的時(shí)間跨度是權(quán)衡時(shí)延、交織器內(nèi)存的要求和Eb/No要求而得。較短的幀長(zhǎng)可以減少端到端的時(shí)延，而對(duì)較長(zhǎng)的幀而言，幀頭占的比重小，因而要求的Eb

98、/No也小。</p><p>　　(6)QPSK調(diào)制。前向鏈路在擴(kuò)頻前采用QPSK調(diào)制，每?jī)蓚€(gè)信息比特映射為一個(gè)QPSK符號(hào)。與BPSK相比，可用的Walsh碼數(shù)量增加一倍。</p><p>　　(7)調(diào)制和擴(kuò)頻。前向鏈路中，用戶的數(shù)據(jù)首先經(jīng)過(guò)長(zhǎng)PN碼加擾，然后經(jīng)過(guò)I路和Q路映射、信道增益、功控比特?fù)舸┖蚖alsh碼擴(kuò)頻，最后進(jìn)行復(fù)擴(kuò)頻。</p><p>　　2.反

99、向鏈路的主要特性概括如下：</p><p>　　(1)反向相干解調(diào)。與IS-95系統(tǒng)不同，CDMA2000系統(tǒng)的反向鏈路為每個(gè)業(yè)務(wù)信道都配備了一個(gè)導(dǎo)頻信道，所以反向鏈路也可進(jìn)行相干解調(diào)，這是CDMA2000系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。通過(guò)相干解調(diào)，反向鏈路的性能得到了改善。</p><p>　　(2)反向功率控制。反向鏈路采用三種不同的功控方式：開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)。反向快速功率控制的速率可達(dá)800Hz。

100、</p><p>　　(3)可變Walsh碼。反向鏈路也才用了可變長(zhǎng)度的Walsh碼序列，以適應(yīng)不同速率的信道。</p><p>　　(4)可變幀長(zhǎng)。與前向鏈路類(lèi)似，反向鏈路也采用了可變的幀長(zhǎng)，幀長(zhǎng)為5ms、10ms或20ms。</p><p>　　(5)信道編碼。反向信道采用卷積碼或Turbo碼進(jìn)行編碼，Turbo碼主要用于反向補(bǔ)充信道傳輸高速數(shù)據(jù)。</p&

101、gt;<p>　　(6)混合移向鍵控（HPSK）。反向鏈路采用了混合移向鍵控的調(diào)制方式，降低了峰均值和過(guò)零率。</p><p>　　2.2.2 WCDMA物理層</p><p>　　WCDMA系統(tǒng)的物理信道按時(shí)間分為三層結(jié)構(gòu)：超幀、無(wú)線幀和時(shí)隙。一個(gè)超幀的時(shí)長(zhǎng)為720ms，分為72個(gè)無(wú)線幀，每個(gè)無(wú)線幀的時(shí)長(zhǎng)為10ms。無(wú)線幀是物理信道的基本單元，對(duì)應(yīng)38400chip，包括1

102、5個(gè)等長(zhǎng)的時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)2560chip。</p><p>　　WCDMA分為上行鏈路物理信道和下行鏈路物理信道。上行鏈路物理信道分為上行公共物理信道和上行專用物理信道兩大類(lèi)。上行鏈路公共物理信道分為隨機(jī)接入物理信道和公共分組物理信道。上行鏈路專用物理信道分為專用物理數(shù)據(jù)信道和專用物理控制信道。下行鏈路物理信道分為下行公共物理信道和下行專用物理信道兩大類(lèi)。下行鏈路公共物理信道分為公共導(dǎo)頻信道、主公共控制物理信

103、道、輔公共控制物理信道、同步信道、下行共享信道、捕獲指示信道、接入前導(dǎo)請(qǐng)求指示信道、沖突檢測(cè)/信道分配指示信道、尋呼指示信道和狀態(tài)指示信道。下行鏈路專用物理信道分為專用物理數(shù)據(jù)信道和專用物理控制信道。</p><p>　　傳輸信道是物理層提供給上層的服務(wù)接入點(diǎn)，上層如果需要物理層提供的服務(wù)，就只能通過(guò)傳輸信道來(lái)接入，同樣，上層生成的數(shù)據(jù)也由映射到不同物理信道的傳輸信道在空中傳送。傳輸信道分為公共傳輸信道和專用傳輸

104、信道。其中，公共傳輸信道分為廣播信道、前向接入信道、隨機(jī)接入信道、尋呼信道、公共分組信道和下行共享信道；專用傳輸信道包括上行專用信道和下行專用信道。</p><p>　　WCDMA系統(tǒng)物理層的特點(diǎn)如下：</p><p>　　1.采用復(fù)擾碼來(lái)區(qū)分基站和用戶，復(fù)擾碼由GODL序列生成。前向擾碼可選用長(zhǎng)擾碼或短擾碼，其中長(zhǎng)擾碼周期225-1；反向擾碼周期為218-1。</p>&l

105、t;p>　　2.為了滿足不同業(yè)務(wù)的需求和多速率傳輸，采用正交可變擴(kuò)頻因子作為信道碼，擴(kuò)頻因子為4~512。</p><p>　　3.前向鏈路采用QPSK調(diào)制，反向鏈路采用HPSK調(diào)制，上下行鏈路均采用相干解調(diào)技術(shù)。</p><p>　　4.允許一個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送多種業(yè)務(wù)，同時(shí)，為了充分利用資源，采用包括速率匹配在內(nèi)的信道復(fù)用技術(shù)。</p><p>　　5.信道編

106、碼除了采用傳統(tǒng)的卷積編碼技術(shù)外，還利用了用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)腡urbo編碼技術(shù)。</p><p>　　6.沒(méi)有采用GPS系統(tǒng)，所以是一個(gè)準(zhǔn)同步的系統(tǒng)，具有獨(dú)特的小區(qū)搜索過(guò)程。</p><p>　　7.可以應(yīng)用多種提高系統(tǒng)性能的新技術(shù)，如：智能天線、多用戶檢測(cè)等[11]。</p><p>　　2.2.3 TD-SCDMA系統(tǒng)的物理層</p><p&g

107、t;　　TD-SCDMA系統(tǒng)存在三種信道模式：邏輯信道、傳輸信道和物理信道。邏輯信道是MAC子層向上層（RLC子層）提供的服務(wù)，它描述的是承載什么類(lèi)型的信息；傳輸信道作為物理層向高層提供的服務(wù)，它描述的是所承載信息的傳送方式。TD-SCDMA通過(guò)物理信道模式直接把需要傳輸?shù)男畔l(fā)送出去，即在空中傳輸物理信道承載的信息。傳輸信道作為物理層提供給高層的服務(wù)，通常被分為公共傳輸信道和專用傳輸信道。TD-SCDMA的物理信道由四層結(jié)構(gòu)組成，即系

108、統(tǒng)幀、無(wú)線幀、子幀和時(shí)隙。時(shí)隙用于在時(shí)域上區(qū)分不同用戶信號(hào)，具有TDMA的特性。</p><p><b>　　2.3本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了關(guān)于CDMA的一些基本概念及其基本原理，所謂CDMA，即在發(fā)送端使用各不相同的、相互（準(zhǔn)）正交的偽隨機(jī)地址碼調(diào)制其所發(fā)送的信號(hào)；在接收端則采用同樣的偽隨機(jī)地址碼從混合信號(hào)中解調(diào)檢測(cè)出相應(yīng)的信號(hào)。還介紹了

109、CDMA通信系統(tǒng)的基本組成以及工作流程等，同時(shí)還闡述了CDMA通信系統(tǒng)中的一些物理層技術(shù)基本理論，這些都將為下面的信道調(diào)制和仿真提供理論基礎(chǔ)。</p><p>　　第三章 CDMA在不同訓(xùn)練序列下的調(diào)制解調(diào)過(guò)程</p><p>　　3.1調(diào)制解調(diào)的概念</p><p>　　調(diào)制就是用基帶信號(hào)去控制載波信號(hào)的某個(gè)或幾個(gè)參量的變化，將信息荷載在其上形成已調(diào)信號(hào)傳輸，而

110、解調(diào)是調(diào)制的反過(guò)程，通過(guò)具體的方法從已調(diào)信號(hào)的參量變化中將恢復(fù)原始的基帶信號(hào)。</p><p>　　調(diào)制的種類(lèi)很多，分類(lèi)方法也不一致。按載波的形式可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。用模擬信號(hào)調(diào)制稱為模擬調(diào)制；用數(shù)據(jù)或數(shù)字信號(hào)調(diào)制稱為數(shù)字調(diào)制。按被調(diào)信號(hào)的種類(lèi)可分為脈沖調(diào)制、正弦波調(diào)制和強(qiáng)度調(diào)制(如對(duì)非相干光調(diào)制)等。調(diào)制的載波分別是脈沖，正弦波和光波等。正弦波調(diào)制有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制三種基本方式，后兩者合稱為角

111、度調(diào)制。此外還有一些變異的調(diào)制，如單邊帶調(diào)幅、殘留邊帶調(diào)幅等。脈沖調(diào)制也可以按類(lèi)似的方法分類(lèi)。此外還有復(fù)合調(diào)制和多重調(diào)制等。不同的調(diào)制方式有不同的特點(diǎn)和性能。</p><p>　　解調(diào)是從攜帶消息的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)消息的過(guò)程。在各種信息傳輸或處理系統(tǒng)中，發(fā)送端用所欲傳送的消息對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生攜帶這一消息的信號(hào)。接收端必須恢復(fù)所傳送的消息才能加以利用，這就是解調(diào)。</p><p>　　解調(diào)