1、郑州航空工业管理学院电子信息系统仿真课程设计2008 届 电子信息工程 专业 0813081 班级题 目 码分多址系统建模与仿真 姓 名 王振华 学号 101308324指导教师 王娜 职称 助教 二 一 2 年 12 月 13 日1、设计目的1熟悉 CDMA 通信系统的构架,加深理解和掌握通信系统的相关内容。2学习 MATLAB 软件，学会利用 MATLAB 平台的 SIMULINK 可视化仿真功能3掌握伪随机码的性质，了解整个系统的误比特率与哪些因素有关。二、设计原理为了研究 CDMA 通信系统的多址干扰,实验利用 Matlab 提供的m 语言编写了 m 文件来建立 CDMA 通信系统仿真
2、模型 ,详细讲述各模块的设计及参数设置,并对仿真结果进行分析。结果表明 ,多址干扰是CDMA 系统的固有干扰 ,当同时通信的用户数增多时 ,多址干扰电平增大,导致系统的误码率也增大。因此,多址干扰是 CDMA 通信系统本身存在的自我干扰,它限制了蜂窝系统的通信容量。CDMA 多址技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端由使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。功率控制技术是 CDMA 系统的核心技术
3、。CDMA 功率控制的目的就是克服干扰，使系统既能维护高质量通信，又不对其他用户产生干扰。PN 码的选择直接影响到 CDMA 系统的容量、抗干扰能力、接入和切换速度等性能。CDMA 信道的区分是靠 PN 码来进行的，因而要求 PN 码自相关性要好，互相关性要弱，实现和编码方案简单等。不同的 PN 码扩频的信号需要对应的 PN 码来解扩，正交码型可以应用于多址通信。三、 设计步骤1.CDMA 系统整体仿真框图如图 1：图 1 CDMA 通信系统的仿真框图1.1 信源 二进制贝努力序列产生器产生一个二进制序列，并且这个二进制序列中的 0 和 1 服从贝努力分布，本次使用 3 个贝努力信号发生器，以
4、子系统形式封装于输入信号中。产生器的产生是由一个随机信号器和一个常数进行判决，输出地二进制再进行抽样整形，从而输出符合参数设置的二进制。1.2 伪随机序列生成器扩频通信系统中，伪随机序列与正交编码是十分重要的技术，本次设计主要对简单的 CDMA 系统进行仿真，故选用 m 序列作为扩频序列，且有三个用户。1.3 扩频本次设计采用直接序列扩频方式实现多址接入，在仿真中，将原信号与伪随机序列相乘，从而实现扩频。由于输入信号和 m 序列都是单极性二进制数，所以在进入乘法器进行扩频前，还要对它们进行单/双变换，变为双极性信号。图 2 分别给出了原信号波形、扩频序列和扩频后的信号波形。本系统的扩频倍数为
5、10。1.4 编码和调制对于 BCH 编码，模型采用（7,4）BCH 码，要求送入编码器的维数为 4的矢量，输出是维数为 7 的矢量，由图 4 知，只进行差错控制编码，而未经扩频的信号，在给定的高斯信道传输，随码元传输时间的增加，误码率会比较高。图 3 BCH 码的误码率曲线1.5 信道信道中的噪声直接影响信号的传输质量。根据信道噪声特点，可将信道划分为加性高斯白噪声信道、二进制对称信道、多径瑞利衰落信道和伦琴衰落信道等，本次设计采用加性高斯白噪声信道。1.6 接收端解扩过程要求使用的伪随机码与发送端扩频用的伪随机码不仅码字相同，而且相位相同。多用户情况下，由于信号相互叠加，所以解扩后信号不再
6、是二进制信号，因为存在多用户干扰，所以在进入接收端进行误码统计之前，必须经过滤波和判决。为减小噪声影响，在解扩后加入低通滤波器，采用直接型传输滤波器。2.仿真系统如下图，本系统主要包括信号源输入、扩频序列发生器、扩频解扩、编码译码、调制解调、信道、接收判决、误码计算等。下程序用于绘制低频滤波器频、相特性曲线：%程序：绘制滤波器幅频相频特性曲线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 各模块参数模块名称：Bernoulli Random Binary Gen
7、erator位置：Communications BlocksetComm Sources参数名称 参数值0 出现概率 0.5 0.5 0.5初始化种子 12345 34567 56789采样时间 9e-7模块名称：PN Sequence Generator位置：Communications BlocksetComm Sources参数名称 参数值生成多项式 1 0 0 1 1初始状态 0 0 1 0移动 0采样时间 3e-8模块名称：Gauss Noice Generator位置：Communications BlocksetComm SourcesNoise Generator参数名称 参数
8、值均值 0方差 0.1初始化种子 56789采样时间 3e-8模块名称：Direct-FormTranspose Filter位置：DSP BlocksetFilteringFilter Designs参数名称 参数值分子系数 0.0004 0.0017 0.0025 0.0017 0.0004分母系数 1.0000 -3.1811 3.8623 -2.1130 0.4385初始条件 0模块名称：Relay位置：SimulinkDiscontinuities参数值参数名称上三个 下三个大于等于时，开关打开 0.9 0.9小于等于时，开关关闭 0.1 0.1开关打开时输出值 1 1开关关闭时输出
9、值 -1 -1采样时间 9e-7 3e-8模块名称：Relay位置：SimulinkDiscontinuities参数名称 参数值大于等于时，开关打开 0.51小于等于时，开关关闭 0.49开关打开时输出值 1开关关闭时输出值 -1采样时间 9e-72.2 滤波器幅频相频特性曲线四、设计结果分析41 单用户在不同信道环境下的仿真由表 1 可以分析出，在信道传输过程中，信道的噪声对结果影响很大，在噪声功率为 100W 下，误码率偏高。降低噪声功率后，误码率也明显减小，可见，在单用户下，CDMA 系统误码率主要取决于信道噪声。4.2 多用户在相同信道下的仿真仿真条件：用户数从 1 到 3，由于本系
10、统采用了递加的方法，所以可以在同一个系统中观察到从 1 个用户一直到 3 个用户的三种不同情况下的仿真。由表 2，在噪声功率 0.01W 的信道传输环境下，用户增加时，误码率也随之增加，可知，信号传输过程中，除受到信道噪声影响外，还存在多址接入干扰、单频干扰等。简言之，单用户下可以正确接收数据，多用户时会产生不同情况的误码，多址处理有待加强。五、设计总结扩频通信以其较强的抗干扰、抗衰落、抗多径性能而成为第三代通信的核心技术，本文阐述了扩频通信的理论基础和实现方法，利用MATLAB 提供的可视化工具箱 Simulink 建立了扩频通信系统仿真模型，讲述了各模块的设计，并给出了仿真建模中需注意的问题。在
