基于MATLAB的CDMA系统仿真分析.doc

1、基于MATLAB的CDMA系统仿真分析【摘 要】本设计基于MATLAB仿真软件，完整地实现了CDMA通信系统的建模、仿真和分析过程Error! Reference source not found.；仿真系统包括了CDMA编码技术、扩频技术、调制技术、信道传输以及解调恢复技术等各个功能模块。全面的介绍了整个CDMA通信系统的工作原理和工作方式，并介绍了各个模块的参数设置；文章内容包括CDMA的发展现状以及发展趋势、CDMA通信系统的技术优势和应用领域，从而说明CDMA通信系统在的研究价值和潜力。同时，本文也通过举例简单介绍了MATLAB软件，对用于实现系统模块功能的MATLAB仿真语句有了进一

2、步的了解。MATLAB软件功能齐全，操作简单，应用广泛。通过本次设计得出，CDMA系统的抗干扰能力强，单用户的情况下，即使在各种人为和物理噪声的干扰下，依旧可以准确接收到数据。【关键词】CDMA,MATLAB,仿真,通信系统Analysis of CDMA System Simulation Based on MATLAB【Abstract】This thesis is based on the simulation function of the MATLAB software, using MATLAB language to carry out the modeling, simulat

3、ion, and analysis of the CDMA communication system. At the same time, the important parts of communication system are introduced in detail, including coding, spread spectrum, decoding, modulation and channel transmission, etc. This thesis also refers to the condition, advantages and development of C

4、DMA system to show its potential and value for research. Whats more, the thesis also using an example to give a brief introduction of the simulation platform of MATLAB software, it is such a powerful, easy operating software that is widely used in many fields. This simulation platform displays the s

5、uperiority of CDMA effectively, and the result shows that CDMA can receive the accurately data even in a big noise.【Key words】Code Division Multiple Access, communication system, MATLAB, simulation目录第一章 绪论11.1 CDMA的研究背景11.2 CDMA的发展趋势11.2.1 CDMA的发展现状11.2.2 CDMA的发展趋势21.3 CDMA的研究目的31.3.1 研究目的31.3.2 研究思

6、路4第二章 CDMA技术原理62.1 CDMA 基本模型62.1.1 卷积编码62.1.2 交织编码72.1.3 伪随机码72.1.4 扩频序列82.1.5 信号调制102.1.6 信号解调112.1.7 维特比译码122.2 CDMA的技术特点122.3 CDMA的主要应用优势13第三章 CDMA系统仿真分析143.1 MATLAB的简介143.2 调试结果153.2.1 原始序列163.2.2 维特比编码序列173.2.3 交织编码序列183.2.4 加扰码序列193.2.5 扩频调制序列203.2.6 加噪信号223.2.7 解扩频得到的信号243.2.8 解扰解交织得到的信号243.2

7、.9 恢复序列253.2.10 误码率263.3仿真结果27总结30参考文献31致谢32基于MATLAB的CDMA系统仿真分析第一章 绪论1.1 CDMA的研究背景CDMA又称为码分多址，其前身是扩频通信技术。就是利用一个带宽很大的高速伪随机码序列，将占用一定带宽，且带宽远小于伪随机码序列的传送信息的信号带宽进行扩展。经过载波调制之后，再从发送端发送出去。接收端需要用一样的伪随机码，将接收到的信号进行解扩，还原出原始信息信号，这就是整个信息通信的过程Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.。本研究系

8、统中采用是直接扩频序列DSSS，载波本身有噪声的性质。扩频技术起源于二战时期，其思想的最初目的是防止敌方对我方通信的干扰。由于窄带通信的带宽非常小，小到只有几十kHz，所以要干扰对方的通信是很容易的Error! Reference source not found.。CDMA的中心思想就是把信号分布到一个很宽的频带上，隐藏在各种各样的噪声里。在接收端利用一样的伪随机码还原信号，所以系统的抗干扰能力很好。CDMA技术基于扩频通信技术，而扩频技术则来自于一个美丽的奥地利女演员海蒂.拉玛的早期发现。早在1942年海蒂拉玛和她的作曲家丈夫乔治就定义了“扩展频谱技术”的概念。50年代，美国公司就开始用海

9、蒂的专利为基础开始了扩频技术的研发。而60年代，研发小有成果，出现了相关的扩频技术，这种技术被美国军方广泛用于在在军事通讯领域。一直到80年代战争结束后，扩频技术才从军事应用开始慢慢投入到商业应用中。直到90年中期，成立了以DSSS为基础，专门研发CDMA通信系统的公司。1.2 CDMA的发展趋势1.2.1 CDMA的发展现状当今CDMA通信系统已基本形成了几种主流技术，即：W-CDMA、CDMA-2000和TD-SCDMA。这三大种技术在提出地域上虽然有所差别，但是都大程度的受到了世界上各大型通信设备商家们的支持，并且商家们为之投入了大笔经费进行CDMA技术相关产品的研发。(1)CDMA在国

10、内的发展历史90年代中期,CDMA技术在中国地区开始投入商业使用，由此CDMA 网络建设开始走上研究的历史舞台。95年底，CDMA系统在HK投入商业使用。两千年年初,中兴通讯公司自己研发的CDMA移动交换系统，并完成了对其有效性的检测，而且很快的在同年下半年向推出了第一个产品。我国在2001春季开发完成了第一个能实现语音、图像等功能的CDMA2000-1X，自此成功实现了CDMA宽带化Error! Reference source not found.。中国联通在03年将现有的CDMA系统进行升级成为CDMA2000-1X,这标志着在韩国和日本等国家出现的类似 3G初级的新颖业务(如视频业务等

11、)在我国出现。(2) CDMA在国外的发展历史总体上看来，目前全球 CDMA 的用户已超过 2 亿户。CDMA 技术在两个地区的商业领域应用最广泛，一个是亚太地区，另一个是北美地区。前者总用户数量达到了7831户，后者总用户数量也已达到了 7519万户。现今在美国有七成的经营蜂窝移动的公司都选用CDMA 蜂窝网。另外令人吃惊的是，CDMA在大部分使用的是GSM的欧洲也受到运营商的广泛关注。值得一提的是CDMA技术在韩国地区的研制和发展的情况非常好，也是因此韩国CDMA技术才能立足于世界之林。韩国最早开始接触CDMA技术是在1993年，两年后的1月，韩国把CDMA 移动电话投入商用使用，这也在全

12、球开了一个先河。紧接着在又过了两年之后，韩国率先开始着手IMT-2000系统的开发。短短几年时间,CDMA手机在韩国已经非常常见，用户突破1500万,市场份额达到超过市场总份额的一半。到2000年10月，韩国SK电讯公司商业性质的该系统已经比较成熟，成功引领CDMA研究向着3G网络方向前进，从此在世界各国之间掀起了一阵升级网络的热潮，用户数量快速度增长。1.2.2 CDMA的发展趋势(1)第一代和第二代移动通信系统1G和2G移动通信系统的功能还比较不全面，两者都是基于电路交换模块的基础之上，主要能提供的服务是容量不大的话音业务。其中1G系统更是仅仅限于语音传输,采用蜂窝结构，通过频带的多次重复

13、利用来达到覆盖区域广，而且能进行移动通信的效果。2G系统跟1G系统的性能差不多，只比1G系统好一些。2G系统具有时分多址和码分多址的特征，相比于1G系统，2G系统能够提供数据业务，但是速率非常低。(2)第2.5代移动通信系统随着时代的发展，1G和2G移动通信系统所能提供的业务已经赶不上人们的需求。人们需要移动通信系统能够除了提供语音业务之外，还能够提供一些便于工作和娱乐的数据和图像方面等的相关业务。于是如何合理利用有限的资源，克服各方面的困难和差异，满足用户越来越多的需求，就成为了通信系统需要好好思考的一个重要问题Error! Reference source not found.。因此2.5

14、G移动通信系统就应运而生了。国际电讯联盟于2000年提出了全球移动通信系统。这个IMT-2000系统有频谱利用率高，兼容性好，覆盖区域广，业务质量好等多个优点。它不仅可以提供电路交换，也能提供分组交换的业务。韩国于同年10月推出介于1G和2G之间的 2.5G移动通信系统CDMA-2000 1x，相对于1G、2G的移动通信系统有了很大进步，功能更加齐全了。(3)第三代移动通信系统第三代移动通信系统已基本形成了三种主流技术，即：W-CDMA、CDMA-2000和TD-SCDMA。从频谱利用率上看来，第三种系统性能最好。W-CDMA是日本提出的IMT-2000的一种兼容系统方案，使用的QPSK键控实

15、现信号调制。它不仅能够在FDD模式下工作，而且也能在TDD模式下工作。FDD使用两个相互对称频带，上面一条链路用于发送，另一条链路进行接收的传输双工模式。在对称业务的前提下，系统能够充分有效的利用频谱。但当遇到不对称的业务时，系统上行负载低，不能有效的利用频谱Error! Reference source not found.。TDD方式能够利用扩频序列的不完全正交性消除用户之间的多址干扰。CDMA-2000信号采用两种调制方式，即用BPSK键控调制一条链路，用QPSK键控调制另外一条链路，该系统是美国提出的IMT-2000系统方案，只能在FDD模式下进行工作。TD-SCDMA信号调制方法有两

16、种，可以用8PSK键控实现信号调制，也可以用QPSK实现信号调制。TD-SCDMA由我国提出的设计方案，在TDD模式下工作。它具有频谱利用率高，覆盖区域广，网络灵活等优点。(4)第四代移动通信系统相比于2G移动通信，3G移动通信虽然能以高速率传输数据和图像,但仍无法满足一天天增长的用户的需求。3G移动通信在实现不尽相同频段和业务环境间的无缝漫游这方面还有所欠缺Error! Reference source not found.，它的空中接口的三种体制所支持的核心网有的是基于电路交换，也有的是基于分组交换，没有一个固定的标准,因此在提供多速率业务上存在一定困难,因此第4代移动通信系统的研发和诞生势在必行。4G