本科毕业论文CDMA系统的上行链路仿真研究

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1、 2010届毕业生 毕业论文题 目： CDMA系统的上行链路仿真研究 院系名称： 信息工程学院 专业班级： 电子信息工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 教授 2010 年 6 月 2 日摘 要随着现代通信的发展，在任一时间、任一地点能与任一对象进行各种信息交流已成为现代通信理所当然的目标，促使移动通信技术发展异常迅速并日渐成熟。CDMA(Code Division Multiple Access)技术是当今通信领域主流的通信技术，最典型的是IS-95 CDMA蜂窝移动通信系统。同时CDMA码分多址技术作为第二代蜂窝移动通信系统主要的数字通信技术之一，已成为第三代移动通信的关键技

2、术。本文首先介绍了通信系统仿真的开发背景及其优缺点；然后给出了CDMA系统的关键技术、通信原理、信道结构及其上行链路相关知识；最后在给出CDMA上行链路系统模型的基础上，基于MATLAB/Simulink工具箱对各功能模块进行建模与仿真研究，利用广泛应用的仿真工具MATLAB，对CDMA系统上行链路业务信道的工作过程进行仿真设计，并通过仿真结果分析了系统的误码率和信噪比之间的关系。关键词：CDMA，上行链路业务信道，仿真，IS-95标准，MATLABTitle： Uplink CDMA System Simulation AbstractWith the development of mode

3、rn communications, people exchange of information at any time, any place and any objects become the goal of modern communication undoubtedly, push the mobile communication technology developed quickly and more mature. CDMA (Code Division Multiple Access) technology is the mainstream communications t

4、echnology nowadays in this field. The most typical is the IS-95 CDMA cellular mobile communication systems. At the same time, as the major technology of second generation of CDMA cellular mobile communication system has become the key third-generation mobile communications.This paper will describes

5、the development background of communication system simulation technology, and discuss its advantages and disadvantages firstly. Second, list the knowledge of key technologies of CDMA system uplink, communication theory, and channel structure. Finally, based CDMA uplink system model and the MATLAB /

6、Simulink toolbox to model and research the various functional modules. Using the common simulation tool -MATLAB, simulate the work process of CDMA system uplink traffic channel, and use the results of Simulation to analyze the relationship between SNR(Signal to Noise Ratio) with BER(Bit Error Rate).

7、Key words : CDMA，Uplink Traffic Channel，simulation，Standard IS-95，MATLAB25目 次1 引言11.1 通信系统仿真的开发背景11.2 通信系统计算机仿真的优缺点11.3 本文的研究内容22 CDMA系统原理及其仿真相关技术简介22.1 CDMA系统概述22.2 CDMA的关键技术22.3 CDMA系统的通信原理72.4 CDMA 信道结构82.5 IS-95上行链路业务信道93 MATLAB对系统上行链路的仿真113.1 设计流程与方法113.2 重点模块设计123.3 仿真结果与分析21结 论23致 谢24参考文献251

8、引言1.1 通信系统仿真的开发背景通信系统的计算机仿真，顾名思义，是涉及通信技术与计算机技术的一个学科。现代通信技术发展迅猛，新技术新标准不断涌现，在提高人们生活质量和生产效率的同时，也给广大的通信领域的技术人员增加了更高难度，提出了更高要求。特别是对于无线移动通信，系统复杂，环境恶劣，用传统的方法来设计和分析是很困难的。幸运的是，现代计算机技术的发展有过之而无不及，计算与信息处理能力极大提高，这就给用计算机软件仿真通信系统提供了可能。通信系统的计算机仿真，就是利用计算机对实际电子通信系统的物理模型或数学模型进行试验，通过这样的模型试验来对一个实际系统的性能和工作状态进行分析和研究。当在实际电

9、子通信系统中进行试验研究比较困难或者根本无法实现时，仿真技术就成为必然的选择。ITU（国际电信联盟）第三代通信系统的标准规定：技术文本与仿真结果必须同时提交，并且鼓励对其他公司提交的方案进行仿真验证。1.2 通信系统计算机仿真的优缺点现代通信系统通常是复杂的大规模系统，在噪声和各种随机因素的影响下，很难通过解析方法求得系统的数学描述，即使有一些相对简单的问题，能够写出数学表达式来，但往往难以使用解析法得到解答。应用MATLAB等的计算机仿真可以绕过困难的甚至是不可能的数学解析求解，能较轻易地获得问题的解。具有经济、安全、可靠、编程简易以及试验周期短等特点，在工程领域得到越来越广泛的应用。计算机

10、仿真技术在实际应用中当然也存在一些问题。比如对实际系统建模的原理和方法不正确，建模过程中忽略了部分次要因素，仿真试验时间太短，运行次数太少，随机变量的概率分布的类型或参数选取不当，输出结果的统计误差和编码、算法对仿真结果影响等。1.3 本文的研究内容本文旨在通过IS-95上行链路业务信道这样一个具体系统的仿真设计，探讨通信系统仿真的基本方法。具体介绍IS-95系统上行链路业务信道关键模块的原理,重点阐述了用MATLAB对IS-95上行链路业务信道的设计过程、设计思想和实现方法。仿真一方面用来验证理论的正确性和在实际环境中的适用性，另一方面用于验证仿真模型自身的有效性和正确性。2 CDMA系统原

11、理及其仿真相关技术简介2.1 CDMA系统概述随着现代通信的发展,在任一时间、任一地点能与任一对象进行各种信息交流已成为现代通信理所当然的目标，促使移动通信技术发展异常迅速并日渐成熟。20世纪80年代末90年代初Qualcomm公司开发出CDMA系统,由于该系统能有效的降低人为干扰、窄带干扰、多径干扰的影响，采用语音激活技术、各种分集技术、各小区间均使用同一频率无需频率管理和指配、实现软切换，大大增加了系统容量以及系统抗干扰能力，满足了日益激增的对移动通信非话业务的需求。最典型的是IS-95 CDMA蜂窝移动通信系统。该系统是1993年7月美国TIA/EIA通过的基于CDMA的双模式移动通信系

12、统标准，其信道位于800MHz的AMPS系统的频带内。2.2 CDMA的关键技术功率控制技术在CDMA系统中，由于所有用户均使用相同频段的无线信道和相同的时隙，用户间仅靠地址扩频码的不同，即靠它们之间的相关性加以区分。若用户的互相关不为零，则用户间就存在着干扰，我们称这种干扰为多址干扰。同时由于CDMA为一干扰受限系统，即干扰的大小直接影响系统容量，因此有效地克制和抑制多址干扰就成为CDMA系统中最主要、最关键的问题。除了多址干扰本身直接的影响以外，在上行链路中，如果保持小区内所有移动台的发射功率相同，由于小区内移动台用户的随机移动，使得移动台与基站间距离是不同的，离基站近的移动台的信号强，离

13、基站远的移动台信号弱，将会产生以强压弱的现象，而设备的非线性就更会加速这一现象的产生，这就是所谓的“远近效应”。在下行链路中，当移动台位于相邻小区的交界处时，收到所属基站的有用信号功率很低，同时还会受到相邻小区基站较强的干扰，这就是所谓的“角效应”。除此之外，电波传播中由于大型建筑物的阻挡，形成“阴影”效应产生了慢衰落。这些现象将会导致系统容量下降和通信服务范围缩小等。解决这些问题的一个最有效的方法是采用功率控制技术。因此可以认为，功率控制技术是CDMA走向实用化的一项核心技术。反响功率控制就是使所有的用户到达基站接收端的功率大致相等。软切换技术软切换是当移动台从一个蜂窝移动到另一个蜂窝时不中

14、断呼叫，移动台可以同时与多个基站连接。更软切换是一种蜂窝内的切换，发生在两扇区或三个扇区之间。这种类型的切换只发生在蜂窝内，而不涉及移动交换中心。CDMA移动通信系统使用软切换和更软切换，FDMA和TDMA移动通信系统使用硬切换。软切换的优点如下：（1）在有功率控制的CDMA系统中需要使用软切换，因为使用功率控制的系统希望在工作时动态地调整发射功率。功率控制与软切换紧密相关。一个原因是IS-95 CDMA标准同时使用功率控制和软切换作为降低干扰的机制。功率控制是IS-95用于对抗远近问题的主要工具。功率控制要正确地工作的原因是用户希望在所有的时间与它接收到最强信号的基站相连接，否则，可能会发生

15、正的功率控制反馈环路，使系统出现问题。软切换可以保证用户确实在所有的时间与它接收到最强信号的基站相连接（它也可能同时连接到其它基站）。（2）软切换减少/消除了硬切换中普遍存在的“乒乓”效应。（3）改善通话质量。分集与Rake接收技术分集技术是研究如何充分利用传输中的多径信号能量，以改善传输的可靠性。他也是一项研究利用信号的基本参量在时域、频域和空域中，如何分散开又如何收集起来的技术。它是一项主要的抗衰落技术，可以大大提高多径衰落信道下的传输可靠性。为了在接收端得到几乎相互独立的不同路径，可以通过空域、频域和时域的不同角度、不同的方法与措施来加以实现。因此CDMA系统的分集主要有三种：时间分集、

16、频域分集、空间分集。CDMA系统中的卷积编码、块交织、纠错编码技术和rake接收，可以用来实现时间分集。CDMA系统作为一个宽带系统本身就可以实现频率分集。CDMA系统的分集发射和分集接收就是空间分集，而CDMA系统特有的软切换也可以看成是一种空间分集。发射机的扩频信号，在传输过程中受到不同建筑物、山岗等各种障碍物的反射和折射，到达接收机时每个波束具有不同的延时，形成多径信号。如果不同路径信号的延时超过一个伪码的码片时延，则在接收端可将不同的波束区分开来。将这些不同波束分别经过不同的延迟线，对齐后合并在一起，把原来的干扰信号变成有用信号，这就是rake接收机的基本原理。Rake接收可以认为是一

17、种时间分集技术。如图2.1所示，rake接收机一般由搜索器（searcher）、解调器（finger）、合并器（combiner）3个模块组成。搜索器完成路径搜索，主要原理是利用码的自相关及互相关特性；解调器完成信号的解扩、解调，解调器的个数决定了解调的路径数。IS-95系统基站侧一个rake接收机由4个finger组成，1x系统由6个finger组成，终端由3个finger组成；合并器完成多个解调器输出信号的合并处理，通用的合并算法有选择式相加合并，等增益合并，最大比合并3种。合并后的信号输出到译码单元，进行信道译码处理。图2.1 IS-95中基站Rake接收总体框图软件无线电技术目前软件无

18、线电尚没有确切的定义，不过人们普遍认为，软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元通过一个通用硬件平台（比如用总线方式连接），再通过软件加载方式来实现各种类型的无线电通信系统的一种开放式的结构。可见，实现它，数字化硬件平台是基础，软件可编程、可重复使用是核心，实现多波段、多体制、多制式通用式接收才是目的。为了延长先进通信设备的使用寿命，可以彻底解决不同波段、不同制式、不同体制通信设备的互联互通，软件无线电是最佳的解决方案。软件定义的无线电（SDR）虽然也基本上实现了软件无线电的基本功能：硬件数字化、软件可编程、设备可重复配置性，但是SDR的流水线结构严重影响了设备可配置功能和设备的可扩展性。影

19、响可扩展性和影响开放式结构的主要问题可归结为流水线式的总线结构。很自然的想法是能否抛弃传统的流水线的总线结构，代替它的是引入网络式结构的虚拟无线电（VSR）。多用户检测技术在CDMA系统中，由于多个用户的随机接入，所使用的扩频码集一般并非严格正交，非零互相关系数会引起各用户间的相互干扰，即多址干扰（MAI），在异步传输信道以及多径传播环境中多址干扰将更加严重。在CDMA系统中，随着同时接入系统用户数的增加，多址干扰的功率也在增加，致使误码性能下降，系统的容量将受到限制。多址干扰可以通过选择相关性好的扩频码，结合功率控制、纠错编码等进行抑制。目前商用的CDMA系统中，主要采用功率控制技术处理多址

20、干扰问题，减小彼此间的影响，提高系统容量。但功率控制的方法并没有从接收信号中真正去除多址干扰，只能缓解这种矛盾，不能从根本上解决问题。另一方面，由于信号在移动通信信道中呈现瑞利衰落，功率控制系统无法补偿由于快衰落引起的信号功率变化。特别是当终端速度很快时，功率控制技术会失效。多用户检测是引用信息论并通过严格的理论分析后提出的一种新型抗多址技术，而且通过多用户检测可以实现一箭三雕的作用，既可以抗多址干扰，又可以抵抗远近效应和多径干扰。多用户检测认为多址干扰与白噪声具有互不相同的统计特性，是可估计、可再生、可去除的。它通过挖掘有关干扰用户的信息来消除多址干扰，进而提高信号检测的稳定性，不再像传统检

21、测器那样忽略系统中其他用户存在。基于上述，充分利用扩频码的一致结构和统计信息，在信息论最佳信号检测理论的指导下，对多个用户的匹配滤波接收的基础上，进行多用户联合检测，并充分利用已知伪码结构与统计信息，设法消除其他所有用户对有用用户干扰的方案，理论上是完全可行的。CDMA系统中多用户检测的定义是：综合考虑同时占用某个信道的所有用户或某些用户，消除或减弱其他用户对任一用户的影响，并同时检测出所有这些用户或某些用户信息的一种检测方法。多用户检测技术的主要用途是提高带宽效率，获得系统容量和覆盖的改进。多用户检测通过消除小区内干扰来提高上行链路的带宽效率，因此增加了系统容量。实际的容量增加值取决于算法的

22、有效性、无线环境和系统负载。如果上行链路的容量超过了下行链路，可以降低上行链路的处理增益，将节约出的带宽用于下行链路，从而提高整个系统的频带利用率。除了提高带宽的效率以及改进容量，多用户检测技术可以降低多址干扰，缓解“远近效应”问题，有些检测算法是专门消除“远近效应”的。多用户检测技术可以缓解功率控制的负担。多用户检测技术减少了上行链路中多址干扰功率，这意味着降低了对终端发射功率的要求，节省出的发射功率可以用于增大小区的覆盖面积。2.3 CDMA系统的通信原理 CDMA 是在扩频通信技术上发展起来的一种无线通信技术，基本通信原理如图 2.2 所示。具有一定信号带宽的信息数据在发送之前，用一个带

23、宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号带宽被扩展，再经载波调制后发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，对接收到的信号进行相关处理,将原始信息数据从宽带信号中还原出来（即解扩），从而实现信息通信。图2.2CDMA 通信原理图扩频通信按扩频方式主要分为以下三种：（1）直接序列扩频（DS-SS）：采用高码率的直接序列，相互正交的伪随机码(PN码)在发送端对信号进行扩频，在接收端通过与发送端完全相同的码序列进行解扩，从而还原出原始信息。 CDMA 通信采用DS-SS扩频。DS-SS抗干扰原理图如图2.3所示。（2）跳频扩频（FH-SS）：用一定码序列进行选择的多频率频移键控。（3）跳时

24、扩频 ( TH-SS)：一种用码序列进行选择的多时隙时移键控。图2.3DS2SS 抗干扰原理图2.4 CDMA信道结构 CDMA系统的服务区域被划分为一个个六边形的蜂窝小区，每个小区包含一个基站，在移动台与基站之间存在由前向和反向CDMA信道组成的链路。前向信道指从基站到移动台的下行传输链路，反向信道指从移动台到基站的上行传输链路。CDMA 前向链路信道 CDMA前向链路以64阶Walsh码划分成64个逻辑信道，典型配置为 1 个导频信道、一个同步信道、7个寻呼信道和55个前向业务信道。其特点包括：a. 通过64阶walsh序列区分前向信道；b. 用长度为的PN码对前向信道进行正交调制；c.

25、调制方式为QPSK（四相相移键控）；d. PN码元速率为1.2288Mc/s；e. 语音编码的数据速率为1.2/2.4/4.8/9.6kbit/s；f. 纠错编码为码率1/2的卷积编码；g. 同步信道的交织长度为26.66ms，其他信道的交织长度为20ms。CDMA反向链路信道 反向CDMA链路由接入信道和业务信道组成，其结构与前向链路信道相似。反向链路的码分物理信道由周期为的PN长码构成，用长码的不同相位偏置来区分不同的用户，实现多址接入。 CDMA 反向链路与前向链路的根本区别是，前向链路采用彼此正交的Walsh码进行信道化，而反向链路使用PN长码进行信道化。这是因为前向链路由于采用了前向

26、导频信道，walsh码序列在相位对齐、符号对齐和码片对齐的情况下是彼此正交的。而反向链路没有采用导频信道，各个信号是异步的，不太可能将来自不同用户的walsh码对齐，所以不采用walsh码来区分不同的反向链路信号，而是利用同一用户发射的不同walsh函数提供64进制正交调制，将6个信息比特转化为64个符号中的一个，每个符号是一个64阶walsh序列，包含了64个码元。反向信道的特征是：a. 用PN长码的不同相位偏移区分用户；b. 用长度为的PN长码进行扩频；c. 调制方式为OQPSK（偏移四相相移键控）；d. PN码元速率为1.2288Mc/s；e. 语音编码的数据速率为1.2/2.4/4.8

27、/9.6kbit/s；f. 纠错编码为码率1/3的卷积编码；g. 信道的交织长度为20ms。2.5 IS-95上行链路业务信道上行链路是指由移动台发往基站的无线通信链路，也即反向链路。上行链路有两类信道，接人信道和业务信道，接人信道用来建立移动台与基站通信联系，业务信道用来将移动台的话音和信令信息传向基站。上行链路业务信道是本设计研究对象，图2.4是该信道的电路框图。图2.4 上行链路业务信道电路框图上行链路业务信道主要用来传输业务信息（话音），也可以用来传送辅助业务和信令信息。上行链路业务信道的结构类似与上行链路接入信道，业务信道的信号需要经过卷积编码、符号重复、交织、六十四进制正交调制、数

28、据加扰，最后经过OQPSK调制后再送往射频发送。与接入信道不同的是，为了减少移动台的功耗和对其他用户产生的干扰，业务信道中对交织器输出的符号采用选通门电路进行选通，只允许所需的码元输出，而删除其他冗余码元，这个操作被称为可变速率传输，是通过数据突发随机器进行门控来完成的。上行链路业务信道在进入卷积编码器之前的操作和前向业务信道相同，信号经过编码速率为1/3、约束长度为9的卷积编码器后速率分别变为28.8,14.4,7.2,3.6ksps，然后分别进行符号重复，使进入交织器前的符号速率均达到28.2ksps。交织矩阵为3218，交织的时延为20ms。交织器输出的信号也需要进行六十四进制walsh

29、正交调制，过程与反向接入信道相同。3 MATLAB对系统上行链路的仿真3.1 设计流程与方法while结构是整个设计的中枢神经。本文对矩阵涉及大量的逐行(列)处理，while循环结构对这类问题具有普遍适用性，如符号重复模块，64阶正交调制模块,码元扩展,解调,解扩,解码等设计。if-else-end语句主要用于对9600bps和4800bps这两种数据率的判断，并决定执行与之相对应的程序。在解调，解扩，解码中if-else-end也是最关键的语句之一。for循环是系统的最大的循环,每一次循环就取信噪比数组EbNo = -1：0.5：2中的一个值，计算误码率，最后得到的就是误码率的曲线图。for

30、循环还用于长码和短码的产生。reshape函数在对矩阵的处理中也经常用到。例如在交织中关键的一步是将2761矩阵转化为3218的矩阵。设计的思路是，在一个信噪比下对从发送到接收整个过程的程序运行五次，把这五次的错码数加起来除以五次接收的总码元数，就得到这个信噪比的误码率。程序设计流程见图3.1。图3.1 程序流程图3.2 重点模块设计信源信号本文用正态分布的单极性随机码为信源信号。TxData = (randn ( Nn, 1 ) 0 ),其中Nn为184，该码代表一帧（20ms）的172bit信息加入帧质量指示符12bit后组成的184bit信息。随后pp = TxData; zeros(K

31、-1, 1) 加入8位编码尾比特形成192bit的信息。卷积编码与译码编码器输出的码符号速率是输入数据信息速率的3倍，输入192个码元，输出576个码元。KK为生成函数的行数，即有多少个生成函数；LL为输入信号的长度，这里是192,184增加8位编码尾比特之后的信号。KK=size（G_Vit,1）;LL=length (pp);%输入码元pp和生成函数G _ Vit =1 0 1 1 0 1 1 1 1 ;1 1 0 1 1 0 0 1 1 ;1 1 1 0 0 1 0 0 1进行卷积yy = conv2(G_ Vit, pp)；%截去yy 的后面8列yy = yy（：，1：LL）；%得到5

32、76个码元，下面的reshape语句实际上起到了开关的作用，把并行数据变成串行数据Chips = reshape (yy, KK*LL, 1);Chipss = mod (chips, 2);译码器的功能就是根据某种法则以尽可能低的错误概率对编码输人信息作出估计。卷积码的译码这里用了维特比译码。维特比译码是基于最大似然法则的重要卷积码译码法。最大似然算法的基本思想是,把接收码字与所有可能码字比较,选择一种码距最小的码字作为解码输出。这种算法通过“回溯”运算来实现,下面是“回溯”运算的程序：NextState = Trellis (Bestlnd, (T+1) )；for z =T:-1:2Da

33、taOut (t-1) = floor (NextState/ (Na/2);NextState = Trellis (NextState+1), z);end DataOut_SD = DataOut (1: end-K+1);符号重复符号重复模块用于交织之前，使得各种符号速率变成相同的调制符号速率，以便进行统一的交织操作。本设计使用的速率9600bps不需要符号重复，这里给出了4800bps的符号重复算法只是为了说明本模块的工作原理。 if BitRate = =9600 else ii =1;h = ; while ii=288 f = chipss(ii, :);%速率为4800bps

34、时每个符号重复一次，即这里的将每一个码元变为两个 h= h;f;f; ii = ii+1; end chips = h; end块交织设chipsi 是从经卷积编码输出的5761的矩阵-交织-按列写入交织器，填满整个3218矩阵INTERL1=reshape (chipsi, 32, 18);INTERL1= INTERL1；按从交织器读出Chips = reshape (INTERL1, length (chipsi), 1);设是chipso是从经64阶正交解调后的信号-解交织-RxSDttt = chipso;RxSDttt = reshape (RxSDttt, 576, 1);INT

35、ERL1 = reshape (RxSDttt, 18, 32);RxSDt = reshape (INTERL2, 576, 1);交织与解交织的整个过程，就是不断用reshape指令对矩阵进行变维转换的过程。64阶正交调制器-调制-设计64阶正交调制器，第一步就是要有哈得马矩阵。MATLAB中有直接产生这一矩阵的函数hadamard（x），但此矩阵是双极性码，可以用矩阵运算将它转化为单极性。如下： a = hadamard (64); b = ones (64); c = a+b; Walsh = c. /2; 根据64进制正交调制的工作原理，若输入的一组6位符号为100011，其十进制为

36、35，则从Walsh函数表中查出代码为35的Walsh序列作为调制器的输出。若输入的一组6位符号为101100，其十进制数为44，则从Walsh函数表中查出代码为44的Walsh序列作为解调器的输出。即；输入符号 输出代码对应的Walsh函数100011 代码35的Walsh序列101100 代码44的Walsh序列设x为从交织器输出后966的矩阵a = ;ii=1;while ii = 96 d = x (ii,:); %取出矩阵的第ii行 l = num2str (d(1,1) num2str (d(1,2) num2str (d(1,3) num2str (d(1,4) num2str

37、(d(1,5) num2str (d(1,6); %把矩阵的一行转化为一个字符串 index = bin2dec (1);%求此二进制字符串对应的十进制数 index = index+1; %矩阵的行号是从1而不是从0开始的，因此要加1 f = Walsh (index,:);%取出对应的一行Walsh码 a = a;f; %a为正交调制后的Walsh码矩阵，9664 ii= ii+1; %加1到下一个end设p是从四相解扩输出的一列码元-解调-%把a1转化为9664的矩阵，此矩阵理论上就是上面程序正交调制后的矩阵a，但实际上由于噪声的干扰,并不完全等于aa1 = reshape（p，96,6

38、4）；%实际上哈得马矩阵的第一列（行）都为1，即每行（列）码的第一个码元都为1，这里规定接收到的a1的第一列为1，以方便解调和提高解码的准确性%64阶的正交解调，基本思想是用输人的每行64个码元与64进制的函数表相比较，找出取差别最小的一行b1 = ;ii = 1;while ii = 6 c1 = a1(ii,:); b2 = ; kk = 1; while kk = 64 c2 = Walsh (kk,:); v = sum (xor (c1,c2);%找出两行的差别 b2 = b2; v; kk = kk + 1; end mi,l3 = min(b2);%找出最小的差别的书 mi，l3

39、为差别最小行的行号l3 = l3 -1； m = dec2bin (l3); %把行号转化为二进制数 e = length （m）；%行号二进制数的长度 %把二进制数固定为6位 e = 6e； jj =1;h = m; while jj = e g = dec2bin (0); h = strcat(g,h);%对二进制数的前面补0，使统一为6位 %strcat 函数的作用是将两个字符串首尾连接成一个新的字符串 jj = jj + 1; end d = h; f = dtr2num(d(1,1) dtr2num(d(1,2) dtr2num(d(1,3) dtr2num(d(1,4) dtr2

40、num(d(1,5) dtr2num(d(161);%把字符串转化为一行数值，即矩阵的一行 b1 = b1; f; ii = ii + 1; end 解调时也用到了最大似然译码算法。从上面的程序中可以看出，对64阶正交调制器设计的关键和繁杂的一点就是要进行字符串和数值的相互转换，如果不需要这样的转换，设计64阶正交调制器将会轻松得多。之所以必须要转换，是因为bin2dec（x）中的x只能是字符串。而用到strcat函数，是因为bin2dec语句输出的二进制字符串会随输人的十进制数大小不等而长短不均。数据突发随机性发生器本设计中只给出了9600bps和4800bps两种速率，而且4800bps的

41、只设计到以下模块为止，只求简要仿真数据突发随机性发生器的工作原理。If BitRate = 9600ElseBitRate = 4800时执行下面程序，根据数据突发随机化器的原理，先将最后的14个码元取出来 LongSeqw = flipud(LongSwq);%把长码前后翻转，最后14个比特变成最前14个比特 hh = 1;w = ;下面的while循环程序实现前面14个比特的翻转，即恢复它们原来在长码中的“相对”位置 While hh = 14 e = LongSeqw (hh, :); w = e;w;%w为原理长码LongSeqw的最后14个比特 hh = hh + 1; end ch

42、ipsw = reshape (chips,384,16); 下面程序实现b0,b1+2,b2+4,b3+6,b4+8,b5+10,b6+12,b7+14的运算 bb0 = w(1, :)；bw0 = bb0 + 1; bb1 = w(2, :)；bw1 = bb1 + 3; bb2 = w(3, :)；bw2 = bb2 + 5; bb3 = w(4, :)；bw3 = bb3 + 7; bb4 = w(5, :)；bw4 = bb4 + 9; bb5 = w(6, :)；bw5 = bb5 + 11; bb6 = w(7, :)；bw6 = bb6 + 13; bb7 = w(8, :)；

43、bw7 = bb7 + 15; 将选送的数据取出并按顺序组合起来 r0 = chipsw (:, bw0); r1 = chipsw (:, bw1); r2 = chipsw (:, bw2); r3 = chipsw (:, bw3); r4 = chipsw (:, bw4); r5 = chipsw (:, bw5); r6 = chipsw (:, bw6); r7 = chipsw (:, bw7); chips 即为经数据突发随机性发生器选通之后输出的信号 chips = r0; r1; r2; r3; r4; r5; r6; r7； endPN码发生器PN码发生器用于产生直接扩

44、频的长码和四相扩频的短码,产生两种码的原理是一样的,只是初始状态不同。1) PN码发生器的初始化G_ind是PN码的序列特征多项式,这里用长码的特征多项式作为例子。同理,短码中I支路特征多项式是Gi_ind = 15, 13, 9, 8, 7, 5, 0; Q支路特征多项式是Gi_ind = 15, 12, 11, 10, 6, 5, 4, 3, 0G_ind = 42, 35, 33, 31, 27, 26, 25, 22, 21, 19, 18, 17, 16, 10, 7, 6, 5, 3, 2, 1, 0;G = zeros (43, 1);%G是PN码的长度G (43G_ind) =

45、 ones (size (G_ind);Z = zeros (length(G) 1,1)；1；%Z是移位寄存器的初始状态L = length (G);2) PN码的产生N是输入信号的码元数y = zeros (N, 1);for i = 1:N y (i) = Z (L); Z = xor (G*Z (L),Z);%Z是移位寄存器的输入状态 Z = Z (L);Z (1:L1)；End信道信号t叠加了一个复数噪声noise，这个复数噪声的实部和虚部都具有正态随机性，虚部还与信道的信噪比有关：noise = 1/sqrt(2)* sqrt(R/2)* randn(size(t)+ j*rand

46、n(size(t)* 10 (-(EbNo(i)- EbEc)/ 20);r = t + noise;接调解扩模块设r是经过信道后的信号，此信号叠加了噪声-四相解调-RxChips = r. /PN;k = RxChips;ii = 1;o = ;while ii 0 f = 1; else f = -1; end o = o;f; ii = ii + 1;endRxChips = o;RxChips = (RxChips + ones (36864, 1). /2;-长码解扩-RxChips = xor (RxChips,Scrambler);%下面程序实现把被扩展为六个码元还原为一个 k

47、= reshape (RxChips, 6, 6144); k = k; jj = 1; p = ; while jj =0.5 %若该值大于0.5 f = 1 ; %判决为1 elseif g = = 0.5 %若该值刚好等于0.5 m = (randn (1,1)0); %则随机判决为1或0 end p = p;f; jj = jj + 1; end从以上程序可以看出，若六个码元中错误的码元较少（少于三个），则判决正确；若错误的码元刚好为一半（等于三个），则可能判决对也可能判决错若错误；码元较多（多于三个），则判决错误。3.3 仿真结果与分析设ErrorsB为每个信噪比错码组成的矩阵，NN

48、为总接收码元组成的矩阵，PerrB = ErrorsB./NN计算得一个误码率与信噪比关系的图画figure;semilogy (EbNo (1:length (PerrB), PerrB,r-o); grid on;xlabel ( 信噪比（dB）); ylabel (误码率)；title （误码性能曲线）；图3.2 误码性能曲线图图3.2中横轴代表信噪比,纵轴代表误码率。从图中可以看出总体趋势是，随着信噪比的升高，误码率下降。在-15dB到5dB范围内，曲线比较平缓，误码率随信噪比的变化并不明显。从纵轴看到，误码率的变化并不大。到了5dB到20dB范围，曲线变得比较陡峭，信噪比与误码率明显

49、成反比例。结 论本文利用广泛应用的仿真工具MATLAB,对CDMA系统的上行链路业务信道的工作过程进行仿真设计。为了突出仿真主要模块，对实际的上行链路业务信道作了简化，抓住主要框架，忽略了诸如多址干扰,同步问题等因素，基本完成了研究目的，但这只是一个较理想情况下的仿真，忽略了很多的实际情况，这就不可避免地有很大的局限性，也存在着缺陷与不足：1）在一些译码模块中设计存在着缺陷，虽然能实现一定程度的译码，但是仿真结果与实际情况不太相符。经检查程序的各部分，我发现问题主要在四相解调部分。该部分只是对接受到信号的实部与虚部简单相加，然后就根据正负号判断是1还是-1，这样判决不能对不同信噪比的影响进行有

50、效区分。该部分的算法还有待改进。2）实现的技术太少。本文虽然只是实现CDMA系统的有关基本技术。而如频率抽取，码行同步等等衍生于它，而与它息息相关，在核心技术中都起到了很大的作用，甚至已经成为了核心技术中一部分的一些技术，在本课题中却不考虑，这样无法充分显示CDMA通讯系统的优越性。此外还有其他的一些不足，如代码结构有些不合理，扩展性不强，等等，我还有许多需要学习改进的地方。 致 谢参考文献1 袁超伟,陈德荣,冯志勇.CDMA蜂窝移动通信 . 北京邮电大学出版社,20032 周伯扬.CDMA网络技术.国防工业出版社，20063 王文博.时分双工CDMA移动通信技术 .北京邮电大学出版社,200

51、14 万敏.CDMA移动通信网络优化 .人民邮电出版社,20045 (美)Kyoung Il Kim. CDMA系统设计与优化. 人民邮电出版社,20006 （美）传特. 通信系统仿真原理与无线应用. 机械工业出版社,20057 周建兴. MATLAB从入门到精通. 人民邮电出版社, 20088 （美）亨塞尔曼，（美）利特菲尔德. 精通Matlab 7. 清华大学出版社,20069 文元美，张树群，林家薇，黄爱华.现代通信原理.科学出版社，200510 韦惠民，李国民，暴宇.移动通讯技术.人民邮电出版社，200611 窦中兆，雷湘.CDMA无线通信原理.清华大学出版社，200412 章坚武.移动通信.西安电子科技大学出版社，200313 徐明远，邵玉斌.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用.西安电子科技大学出版社，200514 张德丰. MATLAB/Simulink建模与仿真. 电子工业出版社,200915 邵玉斌. MATLAB/SIMULINK通信系统建模与仿真实例分析. 清华大学出版社,200816 赵刚. 扩频通信系统实用仿真技术. 国防工业出版社,200917 郑侃，常永宇，宋建霞. 宽带TDD CDMA系统中的联合检测技术的链路级仿真研究. 通信学报, 2001年1期18 沈世一. CDMA系统链路容量分析与仿真建模研究学位论文.2006 - 北京邮电大学