基于matlab的cdma系统仿真分析毕业论文(编辑修改稿)

基于matlab的cdma系统仿真分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

1 CDMA 系统基本模型 卷积编码 卷积编码器对输入的数据流每次 1比特或 k 比特进行编码，输出 n 个编码符号。 但输出分支码字的每个码元不仅和此时刻输入的 k个信息有关，也和前面 m 个连续时刻输入的信息元有关，因此编码器包含有 m 级寄存器以记录这些信息，即卷积码编码器是有记忆的。 卷积编码可表示为（ n， k， m），码率为 k/n。 卷积 编 码 的原理是把 k 个信息比特 通过编码，扩展成 n个比特 ， k和 n都不大。 便于串行传输， 传输 时延小。 卷积编码另一个不同于 分组码 的特点是 ，卷积码编码中 有 nN 个相关的码元数。 编码后的码元与当前 k 个信息 有关 的同时 ， 也 与前面的 N1个 信息有关 错误 !未找到引用源。 N 越大是，卷积码的纠错性越好，差错率则越小。 当 k为 1时，卷积码编码器的结构包括一个有 m个串接的寄存器构成的移位寄存器（成为 m 级以为寄存器）、 n个连接到指定寄存器的模二加法器以及把模二加法器的输出转化为串行输出的转换开关。 卷积码编码器每次输入一个信息比特，从输出端输出卷积码分信源 卷积编码 交织编码 加扰码 扩频 调制 AWGN 信道 解调 解扩频 信宿 解卷积 解交织 去扰码 基于 MATLAB的 CDMA系统仿真分析 7 支码字的两个码元，并有转换开关把两个输出端口变换为串行输出。 二进制卷积编码器如图 22 所示。 交织编码 交织编码将序列的顺序打乱，这样的好处是，在信道受到突发干扰的时候，可以将误码分散。 也就是误码不会集中在一小段时间，这样有利于纠错。 伪随机序列主要包括 m序列码， Gold 序列码， Walsh 序列码等。 其中 Walsh 码序列复杂，正交性较好，可用于前向扩展频谱，反向区分信道类型 错误 !未找到引用源。 而相比于 m 序列， Gold 序列可以产生更多地址码，更适合于大型的通信系统。 Walsh 码的良好正交性体现在：在同一个周期 T 内，不同码字之间的积分为零，相同码字之间的积分不为零，为 T。 本次设计系统选用的是第三种码。 伪随机码 伪随机码简称 PN码。 为随机码性质上与白噪声相似，白噪声是瞬间值服从正态分布，并在很大频带内功率谱都是均匀的一种随即过程。 伪随机码是周期码，容易赋值加工。 伪随机码性能类似于白噪声，功率谱频带很宽，具有很好的抗干扰特性。 能容易从其他噪声和干扰信号中分离出来，因此在实践中常用伪随机码作为扩展频谱的扩频码。 实践中常用来产生伪随机码有如下特点： (1) 在一个周期内 0和 1出现的概率相近，出现次数最多只差一次。 (2) 在一个周期内，连续出现长度为 x 比特的 1（ 0）的次数比连续出现长度为 x+1比特的 1（ 0）的次数多一倍。 图 22. 二进制卷积编码器 寄存器 寄存器 寄存器 a b 基于 MATLAB的 CDMA系统仿真分析 8 (3) 伪随机序列的自相关函数满足式（ 21）的特性： NNKR m o d001)(   错误 !未找到引用源。 (21) 其中 为码元延时， N为码长， K为小于 N的整数。 所谓自相关函数反映的是一个序列不同时刻两个状态之间的相关程度。 其中，若函数是周期的， 则其自相关函数也是周期的，且周期与原函数相同。 对于码长为 N 的周期码 和 错误 !未找到引用源。 ,其互相关函数定义为式（ 22）：  Ni iiab baNR 11)(  错误 !未找到引用源。 (22) 特别的，当 为零时两个码序列相互正交。 错误 !未找到引用源。 的自相关函数定义为式（ 23）：  Ni iia aaNR 11)(  错误 !未找到引用源。 (23) 令 ，能将二元域 {0， 1}映射到 {1,1}， 1 变成 1,0 变成 1。 结合公式 (22)和公式（ 23）可得到式（ 24）和式（ 25）： N DADA DARab )(错误 !未找到引用源。 (24) N DADA DARa )( (25) 其中 A为 和 错误 !未找到引用源。 /错误 !未找到引用源。 两序列中同 0或同 1的数目， D是亮序列中对应不同码元的数目。 故有，周期码序列满足式 (26)时，则称之为广义伪随机码。 )( m od )( m od00111)( 1 NNaaNR Ni iia      错误 !未找到引用源。 (26) 当 错误 !未找到引用源。 与 1/N相等时，得到上文中的式（ 21）。 扩频序列 在扩频系统中，电信号的频域描述是频谱，常见的语音、图像和数据等信息的信号都可以用频谱表示出来，即信息信号可表示为时间的函数。 可以通过傅里叶变化由信号的时域表示得到频域表示 F（ f） 错误 !未找到引用源。 频域和时域的关系如式（ 27）： 基于 MATLAB的 CDMA系统仿真分析 9 dfefFtfdtetffFftjftj22)()()()(错误 !未找到引用源。 (27) 扩频通信系统具有抗干扰能力好。 扩频通信的理论基础是香农公式，香农公式反映了影响信道的无差错传输能力的因素。 即式（ 28）： )1(log2 NSBC  错误 !未找到引用源。 (28) 当 S/N 的比值远小于 1 时，有式 (29)的结论： NSBC  错误 !未找到引用源。 (29) 由此可见，在给定噪比 S/N的前提下，增大带宽可获得较低的信息差错率。 扩频系统的发射模型如图 23所示 0： 输出信号 s（ t）表达式 (210)如下： )2c o s ()()()( 0 tftctAdts  错误 !未找到引用源。 (210) 直接扩频过程是利用扩频序列乘上原始序列，得到复合序列，其时域表示如下图 24： 图 23 扩频发射原理框图 编码器 M 序列发生器 数据源 发射机 射频振荡器 c(t) d(t) s(t) 基于 MATLAB的 CDMA系统仿真分析 10 接收端的频谱示意图如图 25： 信号调制 同等发射功率的条件下， QPSK 只要用一半的带宽就能得到与 BPSK 条件下相同的误码率。 但在这使用 QPSK 调试不是因为其节省带宽，而是因为 QPSK 对不受到某些干扰的影响。 QPSK 信号产生原理是采用正交调制法来直接产生调相信号，二进制码两位一组以串行形式输入，经转换后，宽度变为原来的两倍，以并行形式输出。 接着进行极性变换，然后用两个相互正交的载波分别乘上两个信号，再把两个信号相加，从输出端输出。 其原理框图如图 26所示： 复合序列 信息数据 扩频序列 图 24 扩频信号传输示意图 恢复序列 图 25 输出信号频谱示意图 0 基于 MATLAB的 CDMA系统仿真分析 11 QPSK 调制的输出如式（ 211） ： )()2s in ()()()2c os ()()( 21 txfttqtxfttits   错误 !未找到引用源。 (211) 式中 x1(t)和 x2(t)分别为同相支路和正交支路的扩频码，两扩频码的码速率相同但码结构不同，取值为177。 1。 在设计时我们取 x1(t)和 x2(t)的码速率是同步的并且相干， x1(t)和 x2(t)彼此独立。 信号解调 QPSK 信号是由两个相互正交的信号合成的。 其原理框图如图 27所示： 在同相路和正交路两路分别设置一个相关器，即用两个相互正交的同频载波信号分别图 27 QPSK 解调原理图 90176。 相移 Sqpsk 匹配滤波 抽样判决 串 /并转换 载波恢复换 抽样判决 匹配滤波 定时恢复 QPSK信号 DemQpluse DemIpluse DemIqpsk DemQqpsk Sqpsk 还原的二进制信息 图 26 QPSK 信号产生原理框图 串 /并转换 脉冲成型 脉冲成型 载波发生 90 176。 相移 二进制信息 X 已调信号 Sqpsk I Q Ipluse Qpluse Iqpsk Qqpsk 基于 MATLAB的 CDMA系统仿真分析 12 对两个相干信号进行解调。 然后信号经过滤波器，即可恢复出原始相互正交的基带信号，最后再经过电平判决和串并转换即可还原出原来的信号。 维特比译码 译码器的功能就是要根据某种法则以尽可能低的错误概率对编码输入信息做出估计。 卷积码译码通常按照最大似然法则译码，采用逐步比较的方法来逼近发送序列的路径。 所谓逐步比较就是把接收序列的第 j 个分支码字和网格图上相应的两个时刻 j 和 j+1时刻之间的各支路作比较，即和编码器在此期间可能 输出的分支码字作比较，计算和记录它们之间的汉明距离，同时把他们分别累加到 j 时刻之前的各支路累加到汉明距离之上。 比较累加结果并进行选择，保留汉明距离最小的一条路径，称其为幸存路径，其余的路径均被删除。 所以 j+1 时刻进入每个节点的路径只有一条，且均为幸存路径。 这一过程直到接收序列的分支码字全部处理完毕，具有最小汉明距离的路径即为发送序列。 CDMA 的技术特点 CDMA 系统是 基于 扩频技术 的 自干扰 通信 系统。 系统为 不同的 用户。