1、.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電子信息系統(tǒng)仿真課程設(shè)計 2008 屆 電子信息工程 專業(yè) 0813081 班級 題 目 碼分多址系統(tǒng)建模與仿真 姓 名 王振華 學(xué)號 101308324 指導(dǎo)教師 王娜 職稱 助教 二一2年 12月 13 日 1、 設(shè)計目的1熟悉CDMA通信系統(tǒng)的構(gòu)架,加深理解和掌握通信系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容。2學(xué)習(xí)MATLAB軟件，學(xué)會利用MATLAB平臺的SIMULINK可視化仿真功能3掌握偽隨機碼的性質(zhì)，了解整個系統(tǒng)的誤比特率與哪些因素有關(guān)。二、設(shè)計原理為了研究CDMA 通信系統(tǒng)的多址干擾,實驗利用Matlab 提供的m語言編寫了m文件來建立CDMA 通信系統(tǒng)仿真模型,詳細講述各模塊的設(shè)

2、計及參數(shù)設(shè)置,并對仿真結(jié)果進行分析。結(jié)果表明,多址干擾是CDMA 系統(tǒng)的固有干擾,當(dāng)同時通信的用戶數(shù)增多時,多址干擾電平增大,導(dǎo)致系統(tǒng)的誤碼率也增大。因此,多址干擾是CDMA 通信系統(tǒng)本身存在的自我干擾,它限制了蜂窩系統(tǒng)的通信容量。CDMA多址技術(shù)的原理是基于擴頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端由使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴，以實現(xiàn)信息通信。功率控制技術(shù)是CDMA系統(tǒng)的核心技術(shù)。CDMA功率控制的目的就是克服干擾，使

3、系統(tǒng)既能維護高質(zhì)量通信，又不對其他用戶產(chǎn)生干擾。PN碼的選擇直接影響到CDMA系統(tǒng)的容量、抗干擾能力、接入和切換速度等性能。CDMA信道的區(qū)分是靠PN碼來進行的，因而要求PN碼自相關(guān)性要好，互相關(guān)性要弱，實現(xiàn)和編碼方案簡單等。不同的PN碼擴頻的信號需要對應(yīng)的PN碼來解擴，正交碼型可以應(yīng)用于多址通信。三、 設(shè)計步驟1. CDMA系統(tǒng)整體仿真框圖如圖1：圖1 CDMA通信系統(tǒng)的仿真框圖1.1 信源 二進制貝努力序列產(chǎn)生器產(chǎn)生一個二進制序列，并且這個二進制序列中的0和1服從貝努力分布，本次使用3個貝努力信號發(fā)生器，以子系統(tǒng)形式封裝于輸入信號中。產(chǎn)生器的產(chǎn)生是由一個隨機信號器和一個常數(shù)進行判決，輸出地

4、二進制再進行抽樣整形，從而輸出符合參數(shù)設(shè)置的二進制。1.2 偽隨機序列生成器擴頻通信系統(tǒng)中，偽隨機序列與正交編碼是十分重要的技術(shù)，本次設(shè)計主要對簡單的CDMA系統(tǒng)進行仿真，故選用m序列作為擴頻序列，且有三個用戶。1.3 擴頻本次設(shè)計采用直接序列擴頻方式實現(xiàn)多址接入，在仿真中，將原信號與偽隨機序列相乘，從而實現(xiàn)擴頻。由于輸入信號和m序列都是單極性二進制數(shù)，所以在進入乘法器進行擴頻前，還要對它們進行單/雙變換，變?yōu)殡p極性信號。圖2分別給出了原信號波形、擴頻序列和擴頻后的信號波形。本系統(tǒng)的擴頻倍數(shù)為10。1.4 編碼和調(diào)制對于BCH編碼，模型采用（7,4）BCH碼，要求送入編碼器的維數(shù)為4的矢量，輸

5、出是維數(shù)為7的矢量，由圖4知，只進行差錯控制編碼，而未經(jīng)擴頻的信號，在給定的高斯信道傳輸，隨碼元傳輸時間的增加，誤碼率會比較高。圖3 BCH碼的誤碼率曲線1.5 信道信道中的噪聲直接影響信號的傳輸質(zhì)量。根據(jù)信道噪聲特點，可將信道劃分為加性高斯白噪聲信道、二進制對稱信道、多徑瑞利衰落信道和倫琴衰落信道等，本次設(shè)計采用加性高斯白噪聲信道。1.6 接收端解擴過程要求使用的偽隨機碼與發(fā)送端擴頻用的偽隨機碼不僅碼字相同，而且相位相同。多用戶情況下，由于信號相互疊加，所以解擴后信號不再是二進制信號，因為存在多用戶干擾，所以在進入接收端進行誤碼統(tǒng)計之前，必須經(jīng)過濾波和判決。為減小噪聲影響，在解擴后加入低通濾

6、波器，采用直接型傳輸濾波器。2.仿真系統(tǒng)如下圖，本系統(tǒng)主要包括信號源輸入、擴頻序列發(fā)生器、擴頻解擴、編碼譯碼、調(diào)制解調(diào)、信道、接收判決、誤碼計算等。下程序用于繪制低頻濾波器頻、相特性曲線：%程序：繪制濾波器幅頻相頻特性曲線b=0.0004 0.0017 0.0025 0.0017 0.0004;a=1.0000 -3.1811 3.8623 -2.1130 0.44385;Freqz(b,a)2.1各模塊參數(shù)模塊名稱：Bernoulli Random Binary Generator位置：Communications BlocksetComm Sources參數(shù)名稱參數(shù)值0出現(xiàn)概率0.5 0.

7、5 0.5初始化種子12345 34567 56789采樣時間 9e-7模塊名稱：PN Sequence Generator位置：Communications BlocksetComm Sources參數(shù)名稱參數(shù)值生成多項式1 0 0 1 1初始狀態(tài)0 0 1 0移動0采樣時間3e-8模塊名稱：Gauss Noice Generator位置：Communications BlocksetComm SourcesNoise Generator參數(shù)名稱參數(shù)值均值0方差0.1初始化種子56789采樣時間3e-8模塊名稱：Direct-FormTranspose Filter位置：DSP Blocks

8、etFilteringFilter Designs參數(shù)名稱參數(shù)值分子系數(shù)0.0004 0.0017 0.0025 0.0017 0.0004分母系數(shù)1.0000 -3.1811 3.8623 -2.1130 0.4385初始條件0模塊名稱：Relay位置：SimulinkDiscontinuities參數(shù)名稱參數(shù)值上三個 下三個大于等于時，開關(guān)打開0.9 0.9小于等于時，開關(guān)關(guān)閉0.1 0.1開關(guān)打開時輸出值1 1開關(guān)關(guān)閉時輸出值-1 -1采樣時間9e-7 3e-8模塊名稱：Relay位置：SimulinkDiscontinuities參數(shù)名稱參數(shù)值大于等于時，開關(guān)打開0.51小于等于時，開

9、關(guān)關(guān)閉0.49開關(guān)打開時輸出值1開關(guān)關(guān)閉時輸出值-1采樣時間9e-72.2 濾波器幅頻相頻特性曲線四、設(shè)計結(jié)果分析41單用戶在不同信道環(huán)境下的仿真由表1可以分析出，在信道傳輸過程中，信道的噪聲對結(jié)果影響很大，在噪聲功率為100W下，誤碼率偏高。降低噪聲功率后，誤碼率也明顯減小，可見，在單用戶下，CDMA系統(tǒng)誤碼率主要取決于信道噪聲。4.2多用戶在相同信道下的仿真仿真條件：用戶數(shù)從1到3，由于本系統(tǒng)采用了遞加的方法，所以可以在同一個系統(tǒng)中觀察到從1個用戶一直到3個用戶的三種不同情況下的仿真。由表2，在噪聲功率0.01W的信道傳輸環(huán)境下，用戶增加時，誤碼率也隨之增加，可知，信號傳輸過程中，除受到信

10、道噪聲影響外，還存在多址接入干擾、單頻干擾等。簡言之，單用戶下可以正確接收數(shù)據(jù)，多用戶時會產(chǎn)生不同情況的誤碼，多址處理有待加強。五、設(shè)計總結(jié)擴頻通信以其較強的抗干擾、抗衰落、抗多徑性能而成為第三代通信的核心技術(shù)，本文闡述了擴頻通信的理論基礎(chǔ)和實現(xiàn)方法，利用MATLAB 提供的可視化工具箱Simulink 建立了擴頻通信系統(tǒng)仿真模型，講述了各模塊的設(shè)計，并給出了仿真建模中需注意的問題。在給定仿真條件下，運行了仿真系統(tǒng)，驗證了所建仿真模型的正確性。通過仿真研究了擴頻增益和輸出端信噪比的關(guān)系，結(jié)果表明，在相同誤碼率下，增大擴頻增益，可以提高系統(tǒng)輸出端的信噪比，從而提高系統(tǒng)的抗干擾能力。通過MATLAB/Simulink 建立的仿真平臺，研究了擴頻增益與誤碼率、信噪比之間的關(guān)系，為以擴頻通信為基礎(chǔ)的衛(wèi)星信號設(shè)計提供依據(jù)?；诒敬螌U頻通信系統(tǒng)的仿真實驗，讓我更進一步加深理解和掌握通信系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，鞏固了對MATLAB軟件的使用，在實驗過程中也遇到過一些問題也得到了解決。更具體的認識到了Simulink的重大功能，Simulink作為MATLB語言上的一個可視化建模仿真平臺，它采用方框圖的建模方式，更貼近于工程習(xí)慣。如系統(tǒng)模塊參數(shù)的設(shè)置問題，濾波器后需要加延時模塊的問題等等。通過這次課程設(shè)計，從接到課題到最后完成，總體來說，包括選題、資料查找、熟悉編程環(huán)境、分析題目、上機調(diào)試、書寫報告