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1、四川理工学院本科毕业（设计）论文摘 要为了解CDMA系统的性能和数据处理过程，本文对DS-CDMA系统在高斯加性白噪声信道下用MATLAB函数和程序进行了仿真，得到了DS-CDMA系统抗多址干扰的和误码率相关的结论，以及用户数据在系统中的被处理的过程。用MATLAB研究了M序列、GOLD序列和正交GOLD序列它们的自相关和互相关特性，得到了与理论相符合的结果。同时本文也介绍了商用的几大关于CDMA技术的移动通信系统和它们的发展方向，从中可以看出CDMA技术越来越被移动通信所青睐。关键词：码分多址系统；扩频；加性高斯白噪声信道；误码率 ABSTRACT In order to understan
2、d the performance and data processing of the CDMA system ,this paper simulated the performance of DS-CDMA system in AWGN channel within the help of different MATLAB functions and MATLAB program segment，furthermore, obtained conclusions about multiple access interference(MAI) and bit error rate (BER)
3、 of DS-CDMA systems ,as well as how user data processed in the system. This paper investigated the M sequenceGOLD sequence and orthogonal GOLD sequences autocorrelation and cross-correlation properties. Also, this paper introduced commercial mobile communication systems using CDMA technology and the
4、ir direction of development from where we can see CDMA technology is increasingly being favored by mobile communications.Key words: CDMA system; spreading sequences; AWGN channel; Bit Error Ratio53目录摘 要IABSTRACTII第1章 引 言11.1 CDMA的历史与前景11.2 CDMA的基本性能与仿真内容2第2章 CDMA相关的系统和技术32.1 CDMA主要应用的系统32.1.1 IS-953
5、2.1.2 CDMA 2000系列42.1.3 WCDMA52.1.4 TD-SCDMA62.1.5 CDMA系统演进方向72.2 CDMA的基本性能82.2.1 CDMA与扩频通信82.2.2 直接扩频通信系统介绍92.2.3 M序列132.2.3 GOLD序列172.2.4正交GOLD序列202.2.5 Walsh序列222.3 移动通信现有与CDMA并列的多址技术222.3.1 FDMA232.3.2 TDMA232.3.2 TDMA232.3.3 CDMA232.3.4 SCDMA242.3.5 OFDMA24第3章 DS-CDMA系统的仿真253.1 MATLAB的介绍253.1.1
6、 MATLAB历史253.1.2 MATLAB系统简要介绍263.2仿真系统模型273.2.1 系统发射机模型273.2.2系统接收机模型283.2.3 调制器和解调器283.2.4信道模型303.3仿真测试30第4章 结束语46致 谢47参考文献48附 录49曾莹：CDMA基本性能评估及仿真第1章 引 言1.1 CDMA的历史与前景CDMA是以扩频通信为基础发展起来一种多址技术。它可以在一个信道上同时传输多个用户的信息，也就是说，允许用户之间相互干扰。其关键是信息在传输以前要用特殊码字编码，编码后的信息混合后不会丢失原来的信息。特殊的码子就是相互正交的码序列。有多少个互为正交的码序列，就可以
7、有多少个用户同时在一个载波上通信。每个发射机都有自己唯一的代码（伪随机码），同时接收机也知道要接收的代码，用这个代码作为信号的滤波器，接收机就能从所有其他信号的背景中恢复出来的信息码（这个过程称为解扩）1。在二次世界大战前夕，德国为了提高潜艇鱼雷的命中率而开发出一种利用“无线电波”来开发出能够“无线遥控”的控制系统。而且为了防御敌军也用同一种波段的无线电来干扰这套系统，德国开发出了一些防干扰的无线通讯技术。这就是扩频通信的前身，战争之中海蒂拉玛和几位科学家开发出早期CDMA专利，当时叫“秘密通信系统”，之后海蒂拉玛提出“扩展频谱技术”。20世界50年代，Sylvania公司开始以海蒂拉玛和乔治
8、安泰尔的专利为出发点作为相关研发。60年代，相关的扩频技术出现了，美国军方开始在军事通讯系统中使用以扩频技术为核心的CDMA。上世纪80年代中期，高通公司成立，并且开始逐步把相关CDMA技术转为民用。1989年11月，高通公司成功完成历史上第一次CDMA呼叫实验。1993年6月电信工业协会接受CDMA技术为北美标准，即IS-95A标准。当时CDMA冲破当时得到整个市场认可的GSM系统的垄断，以其独特的系统优势开始迅速发展2。在ITU宣布以CDMA为基础的IS-95A系统标准之后，CDMA在2G中因为韩国政府把他作为全国通信系统的标准获得成功商用后崭露头角。通过技术根据市场的需要一步一步地完善和
9、商用的实际效果的展现，CDMA系统以其独特的优势在当时的2G市场越来越有竞争力。并且在2G向3G过渡中，所有商用系统基本采用CDMA技术作为主要多址技术。并且在ITU制定的以后的移动通信向IMT-Advance演进过程中，使用OFDMA技术和CDMA混合的方式为用户提供高数据业务。从现在从我国的3G部署的现状来看，我国的3G还有很长一段时间段的发展期，并且在以后的4G中也会用到CDMA技术。所以通过现在研究CDMA的基本性能对现在的关于CDMA的基本技术进行一个总结和了解，同时对以后的移动通信的发展方向有一定的了解，这样对以后工作学习有一定的帮助。1.2 本文内容安排本课题所介绍的所有性能方面
10、均为民用通信里应用广泛的直接扩频通信系统的性能。CDMA系统用户发送的信息在经过扩频码的直接扩频之后，有用信号被展宽为具有伪噪声特性的扩频信息。只要有不同用户发送信息时的唯一的伪随机码就可以在接收端经过伪随机码同步把想要恢复的用户信息从混杂在相同的时域和频域里面的原始信息恢复出来。本课题在第2章介绍有关CDMA的基本内容：当今使用CDMA的主要商用的通信系统；CDMA与扩频通信之间的关系和CDMA系统的基本原理；CDMA系统中使用的基本扩频码(包括M序列、GOLD序列、正交GOLD序列和Walsh函数)的理论和他们之中（M序列、GOLD序列、正交GOLD序列）的MATLAB仿真的实现；与CDM
11、A并列的多址技术。在第二章介绍了CDMA的基本性能的理论之后，第三章主要内容包括：MATLAB软件的介绍和在第二章介绍的CDMA系统原理的基础上构建一个简单的DS-CDMA系统并进行MATLAB仿真的实现，以及AWGN环境下得的不同伪随机码（M序列和正交GOLD序列）的抗噪声性能的仿真。第2章 CDMA相关的系统和技术2.1 CDMA主要应用的系统随着高通公司的不断努力和韩国政府的政策支持，全世界第一个国家级以CDMA技术为主的商用移动通信系统在20世界90年代建成，并且取得了很好的应用效果。之后随着一代代的高通人的努力和CDMA的优越性能，CDMA在世界的移动通信市场中占有越来越重要的地位，
12、下面介绍现在世界主要应用的移动通信系统。2.1.1 IS-95IS-95是由高通公司发起的第一个基于CDMA数字蜂窝标准3。基于IS-95的第一个品牌是cdma One。IS-95也叫TIA-EIA-95。它是一个使用CDMA的2G移动通信标准，一个数据无线电多接入方案，其用来发送声音，数据和在无线电话和蜂窝站点间发信号数据。IS-95是一种直接序列扩频CDMA系统，它允许同一个小区内的用户使用相同的无线信道，临近小区内的用户也可以使用相同的无线信道4。IS-95的基本技术介绍：l 扩频技术：单载波窄带直序列扩频CDMA；l 扩频码：扩频码速率为1.2288Mcps；基站识别码采用周期为-1的
13、m序列，用户识别采用周期为-1的m序列。前向链路中，来自不同基站的信号可以用不同的PN短码偏置来区分。在反向链路信道中，用长码的不同偏置来区分不同用户，实现多址直接入。l 调制方式：前向链路采用QPSK调制方式,反向链路OQPSK；l 双工方式：FDD；l 信道编码：采用卷积码编码和维比特译码，前向链路卷积码的编码效率为1/2，反向链路卷积码的编码效率为1/3，卷积码的长度为9.l 同步方式：基站同步需要GPS；l 软切换技术：只在相同频率的小区进行，移动台先于目标机站建立通信链路，在切断与原基站的通信链路。l 功率控制技术：为了使小区内所有移动台到达及展示的信号电平基本维持在相等的水平，通信
14、质量维持在一个可接受水平，对移动台功率进行控制的技术。l 可变速率生码器及语音激活技术：大大提高了频谱效率，非通话状态时的速率是通话状态时速率的1/8；其次，它改进语音质量，采用13kbit/s声码器和8kbit/s声码器；它可以支持多个声码器同时工作。l RAKE接收机：利用基站和移动台的RAKE接收机来分离多径，可以实现信号的空间分集。2.1.2 CDMA 2000系列 CDMA2000系列是美国向ITU提出的3G标准，目的是增强移动通信系统对用户提供数据的能力。CDMA2000的工作方式为频分双工-多载波（FDD-MC）5。CDMA2000标准版本在IS-95A/B基础上发展到CDMA2
15、000 1x之后出现两个分支：CDMA2000 1x EV和CDMA2000 3x（即将3个CDMA载频捆绑以提供高速率数据）。其中CDMA2000 1x EV包括CDMA2000 1x EV-DO(也称为HRPD)和CDMA2000 1x EV-DV。CDMA2000 1x EV-DO系统专门为高速为无线分组数据设计，CDMA2000 1x EV-DV系统则能够提供混合高速数据和语音业务。cdma2000 是从cdma One 演进而来的第三代移动通信技术。事实上，cdma2000标准是一个体系结构，称为cdma2000 family，它同样还包含一系列的子标准。其主要技术介绍：l 扩频技术：多载波和直接序列CDMA；在下行信道传输中，定义直扩和多载波传输两种方式，码片速率分别3.6864Mcps 和1.22Mcps，多载波方式能很好地兼容IS-95 网络。l 扩频码：在扩频码选择采用相同M 序列，通过不同相位偏置区分不同的小区和用户; 基站利用导频PN序列的时间偏置来标识每个前向CDMA信道，在CDMA蜂窝系统中可以重复使用相同的时间偏置。前向
