中國人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）IWCDMA系統(tǒng)研究與仿真摘要：WCDMA（寬帶碼分多址）是一種無線通信技術(shù)，是中國聯(lián)通目前采用的3G通訊標(biāo)準(zhǔn)，作為3G的主流標(biāo)準(zhǔn)，WCDMA技術(shù)已逐步走向成熟。本文首先對第三代通信系統(tǒng)中的WCDMA系統(tǒng)的發(fā)展歷程和基本原理作了簡要介紹，然后對其進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析，分析了通信各個環(huán)節(jié)的運行機(jī)理，并利用Matlab軟件中的Simulink模塊對WCDMA的擴(kuò)頻系統(tǒng)進(jìn)行仿真設(shè)計，并給出了實現(xiàn)方法和仿真結(jié)果，在給定條件下運行了仿真程序，得到了預(yù)期的結(jié)果。關(guān)鍵詞：WCDMA；擴(kuò)頻；Simulink中國人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）IIResearchandSimulationofWCDMASystemsAbstract:WCDMA(WidebandCodeDivisionMultipleAccess)isawirelesscommunicationtechnology,ChinaUnicoms3Gcommunicationstandardcurrentlyusedasthemainstream3Gstandard,WCDMAtechnologyhasgraduallymatured.Thisarticlefirstthird-generationWCDMAcommunicationsysteminasystematicstudyofthesystemwereanalyzedusingMatlabSimulinksoftwaremoduleforWCDMA,spreadspectrumsystemsimulationdesign,andgivesanimplementationandsimulationresults,thenrunthedesignunderemulationprogramtogetthedesiredresults.Keywords:WCDMA；spreadspectrum；Simulink中國人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）III目錄1.引言.11.1移動通信系統(tǒng)發(fā)展歷程和WCDMA的產(chǎn)生.11.3本文主要內(nèi)容.32WCDMA系統(tǒng)構(gòu)成.32.1WCDMA通信基本模型和主要參數(shù):.32.2信源編碼與信源解碼.43.基于MATLAB的WCDMA系統(tǒng)的擴(kuò)頻實現(xiàn)方案.133.1Simulink簡介.133.2Simulink的功能.133.3Simulink中常用的模塊庫.143.4直接序列擴(kuò)頻通信的基本原理.153.5擴(kuò)頻系統(tǒng)的總設(shè)計模型.153.6BPSK調(diào)制與解調(diào).203.7解擴(kuò)與檢波.214.仿真參數(shù)設(shè)置以及結(jié)果分析.224.1參數(shù)設(shè)置.224.2仿真分析.25致謝.錯誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn).27中國人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）11.引言1.1移動通信系統(tǒng)發(fā)展歷程和WCDMA的產(chǎn)生上個世紀(jì)80年代，第一代(IG)模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)雖然頻譜利用率低、保密性能差，但是其實現(xiàn)了無線的語音通信，是人類從有線通信進(jìn)入無線通信的標(biāo)志。90年代初期，第二代(2G)數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)開始應(yīng)用，它彌補(bǔ)了模擬無線通信的一些缺陷，并在無線話音的業(yè)務(wù)上增加了低速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，但是其主要還是為了實現(xiàn)話音通信的無線化，不能為高速率的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)提供支持。所以近年來出現(xiàn)了2.5代移動通信系統(tǒng)，在一定程度上加強(qiáng)第二代移動通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Γ€是不能有效地支持高速率的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，因此其進(jìn)一步發(fā)展受到很大的限制。第三代移動通信系統(tǒng)是基于因特網(wǎng)的飛速發(fā)展、各種無線通信業(yè)務(wù)需求量的加大，人們對高速率數(shù)據(jù)傳輸迫切要求下應(yīng)運而生。WCDMA全名是WidebandCodeDivisionMultipleAeeess，中文譯名為“寬帶分碼多工存取”，是在歐洲和日本幾種技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用MCFDD雙工模式的一個ITU(國際電信聯(lián)盟)標(biāo)準(zhǔn)，與GSM(GlobalSystemforMobileCommunications)網(wǎng)絡(luò)具有很好的兼容性和互操作性，并能夠為各種無線設(shè)備提供較高速率的數(shù)據(jù)傳輸。WCDMA系統(tǒng)的傳輸速率在局域網(wǎng)可達(dá)ZMb/S，在寬帶網(wǎng)能達(dá)到384Kb/s，因此能夠有效的支持無線話音、圖像、數(shù)據(jù)以及視頻通信業(yè)務(wù)。在人口密集的地方，第二代通信系統(tǒng)的語音線路容易產(chǎn)生堵塞，為了在一條線路上傳送更多的語音呼叫信號，WCDMA采用了異步傳輸模式(ATM)，從而把呼叫數(shù)目成倍的提高，由原來的30個提高中國人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）2到300個。WCDMA系統(tǒng)解決了第二代移動通信系統(tǒng)在同一條傳輸通道中，同一時間內(nèi)不能同時進(jìn)行語音通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，它采用了電路交換和分包交換技術(shù)。其中用電路交換技術(shù)實現(xiàn)語音通信，通過分包交換技術(shù)用戶在接聽電話時可以訪問因特網(wǎng)，大大提高了移動電話的使用效率。費用方面，由于第三代移動通信承載了語音業(yè)務(wù)和高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此它的費用可分為兩部分。第一部分:語音通信所產(chǎn)生的費用，按照用戶語音通信接入的時間進(jìn)行計算。第二部分:數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是通過分包交換技術(shù)實現(xiàn)的，因此它的費用計算不同與語音業(yè)務(wù)的按接入時間計算，而是通過數(shù)據(jù)的傳送量來計算。1.23G移動通信幾種技術(shù)方案的比較WCDMACDMA2000TD-SCDMA多址接入方式DS-CDMAMC-CDMADS-CDMA雙工方式FDD/TDDFDDTDD載頻間隔（MHz）51.25/3.751.6碼片速率（Mchip/s）3.841.2288/3.68641.28幀長10ms20ms10ms（含兩個子幀）基站同步方式不需要GPS/GLONASS同步方式GPS或者網(wǎng)絡(luò)同步方式功率控制快速閉環(huán)功控：1500Hz；外環(huán)功控快速閉環(huán)功控：800Hz；外環(huán)功控閉環(huán)功控：0200Hz；外環(huán)功控切換方式扇區(qū)間軟切換、小區(qū)間軟切換和載頻間硬切換支持軟切換和更軟切換接力切換中國人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）3語音編碼AMR8k/13kQCELP/8kEVRCAMR1.3本文主要內(nèi)容本文的主要內(nèi)容可分為三個部分。第一部分主要介紹WCDMA系統(tǒng)的發(fā)展歷程和基本原理以及與其他3G無線通信技術(shù)的區(qū)別；第二部分介紹系統(tǒng)的信號傳輸機(jī)理，并分析了各個環(huán)節(jié)的運行方式。最后一部分，利用MATLAB中的Simulink組件對WCDMA系統(tǒng)中的重要模塊擴(kuò)頻部分進(jìn)行了仿真設(shè)計，列出了具體的仿真方法，并進(jìn)行了仿真實現(xiàn)，然后針對已經(jīng)設(shè)計的擴(kuò)頻系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)果分析，主要包括關(guān)鍵步驟的結(jié)果分析，并得出最后結(jié)論，達(dá)到了預(yù)期的效果。2WCDMA系統(tǒng)構(gòu)成2.1WCDMA通信基本模型和主要參數(shù):系統(tǒng)組成如圖1所示。信源編碼信道編碼交織加擾調(diào)制擴(kuò)頻射頻發(fā)射信源解碼去交織信道解碼解擴(kuò)解擾解調(diào)射頻接收無線信道圖1WCDMA系統(tǒng)的信號傳輸過程WCDMA是一個帶寬直擴(kuò)碼分多址（DS-CDMA）系統(tǒng)，即通過用戶數(shù)據(jù)與由CDMA擴(kuò)頻碼得來的偽隨機(jī)比特（稱為碼片）相乘，從而把用戶信息比特擴(kuò)展到寬的帶寬上中國人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）4去。為支持很高的比特速率（最高可達(dá)2Mbps），采用了可變擴(kuò)頻因子和多碼連接。使用3.84Mbps的碼片速率需要大概5MHz的載波帶寬。帶寬約為1MHz的DS-CDMA系統(tǒng)，通常被稱為窄帶CDMA系統(tǒng)。WCDMA所固有的較寬的載波帶寬使其能夠支持高的用戶數(shù)據(jù)速率，并且也具有某些性能方面的優(yōu)勢，例如增強(qiáng)的多徑分集能力。網(wǎng)絡(luò)運營商可以依據(jù)其運營牌照，以等級式的小區(qū)分層的形式，使用多個這樣的5MHz載頻來增加容量。實際的載頻要根據(jù)載頻間的干擾情況，以200kHz為一個基本單位在大約4.4-5MHz之間選擇。WCDMA支持各種可變的用戶數(shù)據(jù)速率，換句話說，就是它能很好地支持帶寬需求的概念。在每個10ms期間，用戶數(shù)據(jù)速率是恒定的。然而這些用戶之間的數(shù)據(jù)容量幀與幀之間是可變的。這種快速的無線容量分配一般由網(wǎng)絡(luò)來控制，以達(dá)到分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最佳吞吐量。WCDMA支持兩種基本的工作模式：頻分雙工（FDD）和時分雙工（TDD）。在FDD模式下，上行鏈路和下行鏈路分別使用兩個獨立的5MHz的載波；在TDD模式下只使用一個5MHz的載波，在上下行鏈路之間分時共享。上行鏈路是移動臺到基站的連接，下行鏈路是基站到移動臺之間的連接。TDD模式在很大程度上是基于FDD模式的概念和思想的，加入它是為了彌補(bǔ)基本W(wǎng)CDMA系統(tǒng)的不足，也是為了能使用ITU為IMT-2000分配的那些不成對頻譜。2.2信源編碼與信源解碼WCDMA系統(tǒng)采用自適應(yīng)多速率（AdaptiveMulti-Rate，AMR）語音編解碼技術(shù)，多速率聲編碼器是一個帶8種信源速率的集成聲碼器，這8種速率包括：12.2kbps（GSM-EFR）、10.2kbps、7.95kbps、7.40kbps、（IS-641）、6.70kbps（PDC-EFR）、5.90kbps、5.15k