基于MATLAB的CDMA通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 目錄 研究背景 研究方法 CDMA各部分仿真 CDMA系統(tǒng)仿真總圖 結(jié)果分析 致謝 * 研究背景 20世紀(jì)60年代以來，隨著民用通信事業(yè)的發(fā)展，頻帶擁擠問題日益突出。CDMA(Code Diveision Multiple Access，碼分多址)通信，在使用相同頻率資源的情況下，理論上CDMA移動網(wǎng)比模擬網(wǎng)容量大20倍，實(shí)際使用中比模擬網(wǎng)大10倍，比GSM要大4~5倍，所以在通信領(lǐng)域中起著非常重要的作用。CDMA的基本原理是利用互相正交(或盡可能正交)的不同編碼，分配給不同用戶調(diào)制信號，實(shí)現(xiàn)多用戶同時使用同一頻率接入系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的通信。由于利用互相正交(或盡可能正交)的編碼去調(diào)制信號，會將原信號的頻譜帶寬擴(kuò)展，因此，這種通信方式，又稱為擴(kuò)頻通信。本論文所完成的CDMA通信仿真系統(tǒng)，是結(jié)合CDMA的實(shí)際通信情況，利用MATLAB的通信工具箱-SIMULINK組建出完整的CDMA通信系統(tǒng)，完成整體設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)完整的發(fā)送到接收的端到端的CDMA通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和分析以及單用戶在不同信道環(huán)境下的仿真、多用戶在相同信道環(huán)境下的仿真。 * 研究方法 利用MATLAB平臺的SIMULINK可視化仿真功能，結(jié)合CDMA的實(shí)際通信情況，利用MATLAB組建出完整的CDMA通信系統(tǒng)，完成整體設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)完整的發(fā)送到接收的端到端的CDMA無線通信系統(tǒng)的建模、仿真和分析，介紹了CDMA的主要環(huán)節(jié)(包括擴(kuò)頻技術(shù)、解擴(kuò)技術(shù)、調(diào)制技術(shù)、解調(diào)技術(shù)、信道等)的參數(shù)設(shè)置。單用戶在不同信道環(huán)境下，信道的噪聲對結(jié)果影響很大，噪聲功率越大，系統(tǒng)的誤碼率越大。多用戶在相同信道環(huán)境下的仿真時，由于是采用了噪聲功率為0.01W的信道傳輸環(huán)境，所以在單用戶情況下誤碼率為0，而增加了用戶數(shù)之后，誤碼率也隨之增加。可見，信號在傳輸過程中，除了受到信道噪聲的影響外，還存在多址接入干擾、單頻干擾、窄帶干擾、跟蹤式干擾等，主要是多址接入干擾。 * CDMA系統(tǒng)各部分仿真 1、信源及擴(kuò)頻部分仿真 第一路二進(jìn)制伯努利序列產(chǎn)生器如下圖圖，0與1的概率分別0.5，基帶信號的比特率為9600kbps，輸出波形如圖 第二路二進(jìn)制伯努利序列產(chǎn)生器、將單極性波形轉(zhuǎn)化成雙極性、阿達(dá)瑪產(chǎn)生器都進(jìn)行了仿真，在此不展示。加法器，將多路信號疊加在一起，以便多用戶共同使用同一個信道，實(shí)現(xiàn)復(fù)用，下面就是其模型和波形 * CDMA系統(tǒng)各部分仿真 2、調(diào)制及信道部分仿真 用成形濾波器進(jìn)行波形變換 信道部分，在信噪比不同情況下 * 3、解調(diào)部分仿真 鎖相環(huán) 解調(diào)時用濾波器 CDMA系統(tǒng)各部分仿真 * 4、解擴(kuò)部分仿真 系統(tǒng)默認(rèn)的積分器為不定積分，而實(shí)際的積分器應(yīng)該為定積分，在每個碼元持續(xù)期間積分，積分結(jié)束后將積分值清零，使下一個積分開始時的初值為0， 模型和輸出波形如下圖所示： CDMA系統(tǒng)各部分仿真 * 5、抽樣判決部分仿真 抽樣，就是對積分后的信號采樣，所用的采樣脈沖信號就是如右所示： 從積分器出來的信號，是一個個的三角波，要對其每個周期的末端積分值進(jìn)行判定，看是0還是1。故對其末端進(jìn)行采樣，模型和波形如右圖所示： 用判決器判斷0和1分別在什么情況下，判斷完后用保持器得到發(fā)送的第一路與接收的第一路信號如右圖 CDMA系統(tǒng)各部分仿真 * 6、頻譜圖及誤碼率計(jì)算模塊 第一路信號頻譜和第一路信號擴(kuò)頻后的頻譜圖如下圖所示 CDMA系統(tǒng)各部分仿真 * CDMA系統(tǒng)仿真總圖 * 結(jié)果分析 1、單用戶在不同信道環(huán)境下的仿真由表1可以分析出，在信道傳輸過程中，信道的噪聲對結(jié)果影響很大，在噪聲功率為100W的情況下，誤碼率偏高。降低噪聲功率后，誤碼率也明顯減小。可見，在單用戶情況下，CDMA通信系統(tǒng)的誤碼率主要取決于信道中的噪聲。 用戶數(shù) 傳送信息量/ bit 誤碼數(shù) 噪聲功率/W 抗干擾方式 誤碼率 1 1000 444 100 直擴(kuò) 0.444 1 1000 345 10 直擴(kuò) 0.345 1 1000 161 1 直擴(kuò) 0.161 1 1000 23 0.1 直擴(kuò) 0.023 1 1000 0 0.01 直擴(kuò) 0 表1 單用戶在不同信道環(huán)境下的仿真 *

總結(jié)

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