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1、 编号：大学2010届本科毕业论文IS-95前向链路通信系统设计与仿真论文 _冀秋月_作 者 学 号：_06022170_所 在 学 院：物理与电子学院所 学 专 业：_通信工程 _导师职称：_永军_讲师_论文完成时间： 2010年05月20日 _目 录摘要：10 前言21 IS-95系统简介21.1IS-95系统的参数31.2 IS-95系统关键技术32 IS-95前向链路系统设计综述52.1 IS-95系统根本容52.2 IS-95系统简介63 发射机的设计93.1 函数生成器93.2 卷积码93.3 码元重复103.4 块交织103.5 数据加扰113.6 正交复用113.7 四相扩展1
2、24 信道设计135 接收机设计145.1 QPSK解调145.2 基带滤波145.3短码解扩和沃尔什解扩155.4 解扰和去交织155.5 Viterbi译码156 系统仿真与结论16参考文献16 / IS-95前向链路通信系统设计与仿真冀秋月大学物理与电子学院， ，475004摘 要：随着社会的进步，人们对通信的要求越来越高，移动通信技术也随之不断开展。自20世纪80年代中期以来，蜂窝移动通信已从第一代的模拟蜂窝移动通信系统开展到了第二代的数字蜂窝移动通信系统，并正在向第三代蜂窝移动通信系统演进。北美的IS-95 CDMA系统是第一个比拟成熟的CDMA蜂窝移动通信系统，它的根本技术是扩频和
3、码分多址(CDMA)。本文首先介绍了IS-95系统的参数和主要技术，然后根据系统标准设计了简单的发射机，信道和接收机。设计发射机时主要用到卷积编码，块交织器，伪随机发生器，Walsh码和基带滤波器。实际的信道是很复杂的，受到各种干扰，而本次设计主要考虑加性高斯把噪声的影响，将信道简单化。接收机的设计类似于发射机的反向操作，解扩，解扰，去交织，维特比译码。最后，用Matlab/Simulink对该通信系统进展仿真，查看结果。关键词： 数字蜂窝移动通信系统；码分多址；频分复用；Matlab/Simulink仿真IS-95 Forward Link munication System Design
4、And SimulationJi Qiu-Yue(School of Physics and Electronics, Henan University, Henan Kaifeng 475004, China)Abstract: With thedevelopment of the society, munication requirements of people bee biger and biger,and mobile munications technology has developing. Since the mid-80s of 20th century, cellular
5、mobile munication has developed to the second-generation digital cellular mobile munication systemfrom the first generation of analog cellular mobile munication system, and is evoluting to the third generation cellular mobile munication system . IS-95 CDMA system of north American is the first and m
6、ore mature CDMA cellular mobile munication system, Basic technology of it is spread spectrum and code division multiple access (CDMA).This paper introduces the IS-95 system and the main technical parameters firstly, and then the design of transmitter, channel and receiver according to the standard o
7、f systerm. The design of the transmitter mainly use convolutional coding, block interleaver, a pseudo-random generator, Walsh code and baseband filters. The actual channel is very plex and subject to various disturbances, but the main consideration in this design is the additive Gaussian noise, so c
8、hannel is simplified. Receiver transmitter is similar to reverse operation of the transmitter, despreading, remove the interference,remove interleaver, Viterbi decoding. Finally, usingMatlab / Simulink to simulate the munication system and examining the results.Key words: Digital Cellular Mobile mun
9、ication ,Code Division Multiple Access ,Frequency Division Duplx， Matlab/Simulink Simulation0 前言 蜂窝移动通信是人类二十世纪伟大的创造之一，是解决地面移动通信特别是人口比拟密集地区通信的主要方法。第一代蜂窝网采用模拟技术和频分多址(FDMA)技术，特点是制式太多，互不兼容，频带利用率低，容量有限。1991年诞生数字调制体制的第二代蜂窝网，主要采用的是数字的时分多址(TDMA)技术和码分多址(CDMA)技术，与第一代蜂窝网相比语音质量有明显的改善，网络提供了一个公用标准，用户能在整个网络效劳域使用系统
10、，同时还增加了收发消息和 等业务。虽然第二代蜂窝网有了很大的改善，但仍有业务单一等缺憾，因此第三代蜂窝网具有多媒体化，全球化的特点，可以方便的进展网页浏览，收发，可视，视频点播等功能。IS的全称是Interim Standard，即暂时标准。是由高通公司Qualm发起的。1993年美国电信工业协会将IS-95定为美国窄带CDMA无线接口规，基于IS-95的窄带CDMA技术自1995年进入商用以来，迅速覆盖了国、日本、美国、欧洲和南美洲的一些主要技术市场，2002年中国联通“新时空CDMA网络正式开通。北美的IS-95CDMA系统是第一个比拟成熟的移动通信系统，而且系统中采取的一些技术思路具有普
11、遍意义，不仅是第二代移动通信标准，也是第三代移动通信的根底。1 IS-95系统简介1993年7月，美国公布了由高通公司提出并获TIA/EIA通过的IS-95标准。IS-95标准的全称是“双模宽带扩频蜂窝系统的移动台-基站兼容标准，实际上这个标准是一个公共空中接口CAI它没有完全规定一个系统怎样实现，而只是提出了信令协议和数据构造的特点与限制。不同的制造商可采用不同的技术和工艺制造出符合IS-95标准规定的系统和设备。1.1IS-95系统的参数表1主要技术参数 频段上行824849MHz收；814849MHz发下行869894MHz收；869894MHz发载波间隔1.25MHz多址技术CDMA帧
12、长度20ms数据速率1200/2400/4800/9600bps码片速率1.2288Mcps信道编码卷积吗，r=1/3，k=9上行卷积吗，r=1/2，k=9下行调制方式偏置正交相移键控OQPSK上行正交相移键控QPSK(下行)接收方式采用RAKE接收，3径RAKE(上行)采用RAKE接收，4径RAKE(下行)导频前向链路用导频信号作同步跟踪用交织编码采用交织编码时间分集，20ms间距扩频方式直接序列扩频PN码码片速率为1.2288Mbps,基站识别为215-1位m序列，用户识别码为242-1位m序列64个正交Wslsh函数为64个信道地址码双工方式FDD1.2IS-95系统关键技术本节介绍IS
13、-95系统的一些操作特性频率复用，功率控制，软切换和硬切换，分集技术。1.2.1频率复用有限频率资源的重复使用是移动通信蜂窝构造的重要特征，也是提高频谱利用率的有效手段。在蜂窝网中，将地面按正六边形划分成蜂窝状，将每一个正六边形称为一个小区，在小区可以将使用的频率经过一定距离后在另一个小区可以重复使用，如图中的频率1，也可以，所有的用户使用一样的载频。图1蜂窝网中的7频率规划方案在IS-95系统中，用户用一样的频率，同一载频含有64个物理信道，每一个信道宽1.23MHz，因此整个频带共25 MHz *64/1.23 MHz =1300个物理信道。CDMA使用不同的扩频码来区分用户，所有用户使用
14、一样频率进展收发工作。通过频率的复用，增加了系统容量。1.2.2功率控制在CDMA系统中，用户使用一样的频带同时发送信息，如果各移动台以一样的功率发射信号，那么信号到达基站时，因为传输路程的不同，基站接收到的近用户的信号比远用户的信号强度大，因此远用户的信号会被淹没，产生远近效应。通常，路径损耗的总动态围在80dB围。但CDMA系统要求到达接收机的信号的平均功率要相等才能正常解扩。功率控制就是调整各个用户发射机的功率，使其到达基站接收机的平均功率相等。功率控制有开环控制用户根据测量到的帧的过失概率调整发射功率和闭环控制基站根据收到信号的信噪比调整移动台发射机的功率。1.2.3软切换和硬切换用户
15、的位置并不是固定的，在用户移动的过程中，当用户穿过小区的边界且必须转换基站时，就发生了切换。切换有两种方式，一种是先与旧基站断开再与新的基站建立连接，这就是硬切换，产生的原因是两个基站工作在不同的频段上，所以发生硬切换时会导致通信的中断。另一种就是软切换，IS-95系统中所有的小区工作在同一频段，这就意味着，在转换基站时，用户可以同时保持同两个基站的连接，从基站中选择较好的信号。1.2.4分集技术移动通信系统中，移动台常常工作在楼群，高山等复杂的地理环境中，发射的信号经过反射、散射的传播路径后，到达接收端的信号是多个幅度和相位的信号的叠加，形成多径衰落。此外还有阴影衰落。分集是减少衰落的影响，提高系统的可靠性。它的根本原理是如果选取了一个信号的两个或多个独立的采样，这些样本相互独立，这就是说所有样本同时低于给定电平的概率比任何一个样本低于该值的概率要小的多，因而将不同的样本适当合并而成的信号比拟好。IS-95采用了频率分集，时间分集，空间分集。本次用到的是空间分集，数据在发送前通过交织器传送，打乱了原数据比特的次序，如
