移动通信作业.docx

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移动通信作业

移动通信课程设计

题目：

CDMA通信系统中关键技术的研究

指导教师：

燕慧英

专业：

电子信息科学与技术

设计成员：

温卫明（40）、孙林杰（43）、巨光振（40）、马高翔（30）、牛振林（38）.

完成时间：

2013年12月25号

CDMA通信系统中关键技术的研究

1.设计说明

用matlab进行CDMA系统仿真，CDMA系统框图如图所示。

图1CDMA系统框图

2、设计思路

通过对IS-95窄带CDMA反向业务信道原理的了解，采用模块化思想，分为信源编码，信道交织编码，AWGN信道传播，信道解码以及信源解码等部分。

3、核心原理

3.1Viterbit（卷积）编码

卷积码是分组的，但它的监督元不仅与本组的信息元有关，还与前若干组的信息由关。

着种码纠错能力强，不仅可以纠正随机差错，还能纠正突发差错。

本系统采用（2，1，8）卷积编码，编码器如图2所示：

图2卷积编码

3.2Walsh码扩频

Walsh码是一组由0和1元素构成的正交方阵，即其任意两行（或两列）相互正交。

IS-95系统利用Walsh码作为地址码，与信息数据相乘（或模2加）进行地址么调制，增强系统的抗干扰能力。

3.3数据扰码

利用伪随机序列对数据进行扰码，增强系统的抗干扰能力。

伪随机序列具有类似于随机序列的确定序列，序列中不同位置的元素取值相互独立，取0和1的概率相等。

本系统采用生成矩阵为[1000000101010001110011011110000010011101111]的m序列发生器，对数据进行扰码。

3.4QPSK信号

3.4.1QPSK调制

MPSK调制中最常用的就是4PSK，又称QPSK。

因为它有四种相位状态，所以称为四相键控；又因为他是两个相互相交的BPSK之和，所以又称作为正交移相键控，记作QPSK。

对于矩形包络的多进制移相键控（MPSK），其已调信号的表达式为：

式中

同相分量

正交分量

当M=4时，即位QPSK，它是由两个互相正交的BPSK之和构成的。

输入的二进制信息码元经串/并变换电路后分为两个支路，一路为奇数码元，另一路为偶数码元。

这时，每个支路的码元宽度为原码元宽度的Tb的两倍。

每个支路再按BPSK的方法进行调制。

不过两支路的载波相位不同，他们为正交，即相位差为90°，一个称为同相支路，即I支路，另一个称为正交支路，即Q支路。

这两个支路非别调制，将调制后的信号合并相加，就得到QPSK信号，即完成了调制任务。

其原理图如图3。

图3QPSK调制原理图

3.4.2QPSK解调

QPSK信号解调方法可分为相干解调和差分解调两类。

本实验采用了相干解调。

图4为相干解调的组成方框图。

图4QPSK相干解调器

如图4所示，输入的QPSK信号，加入同相支路和正交支路的相关器（或匹配滤波器）。

由QPSK信号通过载波恢复（或载波提取）电路，产生相干载波。

供给同相支路相关器；本地载波经90°移相，供给正交支路相关器。

相关器输出经积分、判决、并/串变换，即可恢复出原始二进制信息数据，从而完成解调。

4、设计过程及仿真结果

4.1设计流程

该CDMA通信系统的设计流程图如图5所示。

图5CDMA设计流程图

4.2仿真结果

4.2.1原始序列图以及原始序列频谱图

图6

4.2.2维特比编码序列图以及其频谱图

图7

4.2.3扩频序列及其频谱图

图8

5.2.4扰码序列及其频谱图

由于扰码序列位数多，导致仿真结果中其序列图无法区分。

图9

5.2.5I信道序列图及其频谱图

由于I信道序列位数多，导致仿真结果中其序列图无法区分。

图10

4.2.6Q信道序列图及其频谱图

由于Q信道序列位数多，导致仿真结果中其序列图无法区分。

图11

4.2.7滤波器模型图及其频谱图

图12

4.2.8同相分量成型图及其频谱图

图13

4.2.9正交分量成型图及其频谱图

图14

4.2.10QPSK已调信号图及其频谱图

图15

4.2.11同相分量解调图及其频谱图

图16

4.2.12正交分量解调信号图及其频谱图

图17

4.2.13解调恢复后所得序列图及其频谱图

图18

4.2.14信噪比曲线图

图19

5.体会和心得

对于本课题而言，已基本完成了设计任务（DS-CDMA各个模块的选择设计和系统仿真）和研究目的，通过用MATLAB对CDMA系统的仿真调试、结果分析，让我们熟悉了CDMA的工作原理，加深了对QPSK调制方式的认识，并深刻的了解实际PN码扩频的产生和应用。

通过仿真结果中的波形、频谱图等直观的方式，有助于实现对CDMA系统规律的把握研究。

但是本设计中也存在着缺陷与不足：

1．在设计中只考虑了单用户的情况，没有考虑到多用户间的干扰；另外，也没有考虑信道编码等因素，这个仿真模型重点研究的是扩频、调制等模块的仿真。

2．在设计中只考虑到加性高斯信道所带来的干扰，在实际通信信道却是复杂多变，存在着各种各样的情况，所以最后的接收信号是在很简单的干扰下得出。

要想应用于实际中，必须加入各种噪声来考虑，以实现真实系统的设计。

即使如此，在我的课程设计的整个过程中，以上的结果已经令我们受益匪浅了。

从课程设计的过程中，我们学到了很多。

再过一些时间，我们就要踏上工作岗位了，那也是一个长期的学习过程。

将鼓足勇气，在自己的专业这条道路上走得更远。

通信系统的性能分析和仿真，随着通信技术、信息技术和计算机技术的发展以及网络系统的大量应用，显得越来越重要。

利用通信仿真定量地进行通信的分析与评价，为设计和规划通信提供了重要的依据。