1 绪论
1.1课题背景及目的
20世纪60年代以来，随着民用通信事业的发展，频带拥挤问题日益突出。CDMA(Code Diveision Multiple Access，码分多址)通信，在使用相同频率资源的情况下，理论上CDMA移动网比模拟网容量大20倍，实际使用中比模拟网大10倍，比GSM要大4~5倍，所以在通信领域中起着非常重要的作用。CDMA的基本原理是利用互相正交（或尽可能正交）的不同编码，分配给不同用户调制信号，实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络的通信。由于利用互相正交（或尽可能正交）的编码去调制信号，会将原信号的频谱带宽扩展，因此，这种通信方式，又称为扩频通信。本论文所完成的CDMA通信仿真系统，是结合CDMA的实际通信情况，利用MATLAB的通信工具箱—SIMULINK组建出完整的CDMA通信系统，完成整体设计方案，实现完整的发送到接收的端到端的CDMA 无线通信系统的建模、仿真和分析。教学实践表明，该系统的完成使得比较抽象的概念得以直接表示，烦琐的计算得以大大简化，提高上机效率，在通信原理课程教学中起到良好的辅助作用。
1.2课题研究方法
为了研究CDMA通信系统的通信方式，我们对两种扩频码（m序列和正交gold 序列）经过衰落信道后再解扩，通过比较两种扩频码的误比特率与信噪比的关系得出用来扩频的PN码哪种更好。使其更符合CDMA通信的抗干扰能力强的要求和实现多用户同时在同一频率互不干扰进行通信而误比特率性能不随着用户数的增加而恶化这样的目的进行仿真实验。
2 CDMA基础及原理
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的信息数据，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。
2.1扩频通信
扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息所需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接受、解扩及恢复所传信息数据。
2.1.1 扩频通信理论基础
香农公式：C=Wlog2(1+S/N)
1、在给定的传输速率C不变的条件下，频带宽度W和信噪比S/N是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法，在较低的信噪比情况下，传输信息。
2、扩展频谱换取信噪比要求的降低，正是扩频通信的重要特点，并由此为扩频通信的应用奠定了基础。
2.1.2 扩频通信系统的分类
（1）直接序列扩频（DS）
(2) 跳频扩频（FH）
(3) 跳时扩频（TH）
（4）混合方式（以上三种基本方式的不同组合）
在实际的CDMA系统中，直接序列扩频得到了广泛的认可和应用，所以，在本次实验中主要研究直接序列扩频技术。
2.2 直接序列扩频
DS-SS是直接用具有高码率的扩频码序列在发送端去扩展信号的频谱。而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。
图2-1 直接序列扩频的发射机和接收机框图
2.3 扩频码序列
在扩频系统中，信号频谱的扩展是通过扩频码实现的，扩频系统的性能与扩频码的性能有很大的关系，对扩频通常提出下列要求：易于产生；具有随机性；扩频码应该具有尽可能长的周期，使干扰者难以从扩频码的一小段中重建整个码序列；扩频码应该具有良好的自相关和互相关特性，以利于接收时的捕获和跟踪，以及多用户检测等。扩频码中应用最多的是M序列，又称最大长度序列，还有GOLD 序列、WALSH码序列等，本次试验中我们主要运用了M序列和正交GOLD序列。2.3.1 PN码
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。目前的CDMA系统就是采用一种基本的PN序列m序列作为地址码，利用它的不同相位来区分不同用户。
M序列是最长线性移位寄存器序列的简称，它通常是由反馈移位寄存器产生的具有像随机噪声波形的周期性二元序列。
Gold码序列是一种基于m序列的码序列。Gold码是m序列的组合码，由同步时钟控制的两个m序列逐位模2加得到。这两个码发生器的周期相同，速率也相同，因而两者保持一定的相位关系，这样产生的组合码与这两个子码序列的周期也相同。正交Gold码是在优选对产生的Gold码末尾加0，使序列的长度为偶
数。
3 DS-CDMA通信系统仿真
3.1 DS-CDMA 通信系统原理图
图3-1DS-CDMA通信系统原理图
在实验中，我们采用；两种扩频码进行仿真。M序列和正交Gold序列，扩频后的数据通过脉冲成型滤波器后通过信道同时到达接收端，在接收端分别对不同用户信息数据进行解扩，恢复各个用户的原始信息。
3.2仿真流程设计与介绍
3.2.1仿真设计步骤
1、m序列的DS-CDMA在AWGN下的性能的仿真。
2、正交Gold序列的DS-CDMA在AWGN下的性能的仿真。
3、对比两个扩频码在AWGN信道下的性能曲线，分析哪种扩频码更适合在AWGN 信道中传输，传输衰减最小，对比m序列和正交Gold序列的抗干扰能力。
4、为了证明这一结论，把两种PN码再经过Rayleigh衰落信道下的性能进行
验证。（代码见附录）
3.2.2程序编程设计
最外层循环的时候是信噪比，根据每种信噪比下，首先产生各个用户的发射数据，根据用户数，每一行是每个用户的发射数据，然后进行Gray编码、4-QAM 调制，调制完后，对信号进行扩频，扩频部分是通过spread函数完成的，是完成扩频的功能。扩频时，看输入参数是否满足要求，满足要求后，用扩频码与每一个数据符号相乘，对原始符号进行扩展，完成扩频。扩频完成后，再通过脉冲成形滤波器计算每个用户信号功率。当用户数大于1时，所有用户数据相加。相加完成后，如果需要通过瑞利衰落信道，再让信道系数与发射数据相乘。接收端加入高斯白噪声，首先根据信噪比计算高斯白噪声标准差，根据标准差加入白噪声。如果通过瑞利衰落信道后，我们还需要进行一个信道补偿。最后通过脉冲成形滤波器进行降采样，之后进行数据解扩，解扩部分是通过despread函数完成的，解扩完成后，对信号进行4-QAM解调、Gray编码逆映射，分别对用户原始数据和解扩后数据进行比较，最后统计误比特率。以上就是完成扩频的主程序。
M序列和正交Gold序列脚本程序的介绍：用户数统一定义的是1、4、7，扩频码分别选择的是M序列和正交Gold序列，然后在每种用户数下仿真扩频系统的性能，最后画出仿真得到的误比特率。
4 仿真结果分析
4.1 实验仿真运行结果
123
45678910
10
10
10
信噪比EbNo(dB)
误比特率(B E R )
图4-1 M 序列DS_CDMA 在AWGN 下的性能
从图4-1中可以看出，由于m 序列即使在完全同步时，之间的互相换值也不为0，因此随着用户数的增加（解调其中一个用户的数据时，其他用户会对该用户的解调产生干扰），干扰越来越大，导致系统的误码率性能下降。
123
456789
10
10
10
10
信噪比EbNo(dB)
误比特率(B E R )
图4-2 正交Gold 序列在AWGN 下的性能
从图4-2中可以看出，由于正交Gold 序列在完全同步时，它们的互相关值为0，因此其BER 性能并不随着用户数的增加而恶化。在信噪比为2 、4 、6时误比特率基本相同。由图可以看出来当误比特率仿真时候小于10-3时结果就会有一定的偏差。但还是可以看出正交Gold 序列比M 序列的性能要好。
所以，初步得出结论：正交Gold 序列在AWGN 信道下的抗干扰能力更强，衰减比,序列要小。
为证明这一结论进行了下面的实验（图4-3、图4-4）。
123
45678910
10
10
信噪比EbNo(dB)
误比特率(B E R )
图4-3M 序列在Rayleigh 衰落信道下的性能
对比图4-1和图4-3，显然M 序列在瑞利衰落信道下的性能要比能过AWGN 信道下的性能要差。
123
45678910
10
10
信噪比EbNo(dB)
误比特率(B E R )
图4-4 正交Gold 序列在Rayleigh 衰落信道下的性能
正交Gold 序列在的瑞利衰落信道下的性能也要比AWGN 信道下的性能要差，可以看出，DS-CDMA 系统在Rayeligh 衰落信道下的性能要比AWGN 信道下的性能差。
在图4-3上可以看出，随着用户数的增加，其误比特率还是会增高，但是由图4-4可以看出，信号的误比特率甚至由于用户的增多而降低，性能变的更优，此次实验，可能存在些许误差，而且为了使程序更快运行出结果我们给他加了信道补偿，也可能会由于描点过少，造成图像与真实有些不符，但从大体方向上仍然能够得出结论，即使在瑞利衰落信道下正交Gold 序列的性能依然优于m 序列。
总结
对于本仿真而言，已基本完成了设计任务书的设计和研究目的，通过用MATLAB 对DS-CDMA 系统的仿真调试、结果分析，让我组熟悉了DS-CDMA 的工作原
理，加深了对扩频通信的认识，并深刻的了解PN码在不同信道的衰落情况。通过仿真结果中波形的直观方式，更让我们了解到了系统衰减的规律。
但是在本设计中也存在着缺陷与不足
1、在本设计中过程中可能由于程序过于复杂，信息本身所占用的带宽偏大，用来传输信息的带宽相对不够大，造成结果并不明显，信息衰减严重。
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。
3、实验中，我们选择加大传输带宽，来弥补其他干扰带来的影响，可能会造成消耗过大，浪费带宽的结果，实际应用中是不实用的。只能作为仿真，进行研究。
即使如此，在本次设计的整个过程中，以上的结果已经令我们受益匪浅。
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。
致谢
在本次仿真设计中，感谢指导老师在论文选题、设计任务书中对我的无私帮助，加深了我对专业基础理论的理解，拓宽了我的专业知识面，实在是受益匪浅。
感谢我组同学的团结协作，在设计过程中，共同商讨，共同去图书馆查阅相关参考资料，使我组能够抓紧宝贵的时间，完成论文的写作。
在此，谨对所有在论文写作中帮助过我的老师、同学表示衷心的感谢和由衷的敬意！谢谢大家！
参考文献
[1] 刘学勇,编著.通信系统建模与仿真(电子工业出版社)
[2] 邓薇，编著.MATALB函数速查手册（人民邮电出版社）
[3] 【美】William C.Y.Lee,著.移动通信工程理论和应用（第二版）（人民邮电出版社）
[4] 王华奎，李艳萍等编著.移动通信原理与技术(清华大学出版社)
附录（各部分编程）：
1、M序列
function [mout] = mseq(n, taps, inidata, num)
% **************************************************************** % n : m序列的阶数n
% taps : 反馈寄存器的连接位置
% inidata : 寄存器的初始值序列
% num : 输出的m序列的个数
% mout : 输出的m序列，如果num>1,则每一行为一个m序列
% ****************************************************************
if nargin < 4
num = 1;
end
mout = zeros(num,2^n-1);
fpos = zeros(n,1);
fpos(taps) = 1;
for ii=1:2^n-1
mout(1,ii) = inidata(n); % 寄存器的输出值
temp = mod(inidata*fpos,2); % 计算反馈数据
inidata(2:n) = inidata(1:n-1); % 寄存器移位一次
inidata(1) = temp; % 更新第1个寄存器的值
end
if num > 1 %如果要输出多个m序列，生成其他m序列
for ii=2:num
mout(ii,:) = shift(mout(ii-1,:),1);
end
end
关于shift函数的代码：
function [outregi] = shift(inregi,shiftr)
% **************************************************************** % inrege : 输入序列
% shiftr : 循环右移的位数
% outregi : 输出序列
% ****************************************************************
v = length(inregi);
outregi = inregi;
shiftr = rem(shiftr,v);
if shiftr > 0
outregi(:,1:shiftr) = inregi(:,v-shiftr+1:v); %循环移位
outregi(:,1+shiftr:v) = inregi(:,1:v-shiftr);
elseif shiftr < 0
outregi(:,1:v+shiftr) = inregi(:,1-shiftr:v);
outregi(:,v+shiftr+1:v) = inregi(:,1:-shiftr);
end
%********************* end of file ********************************
2、Gold序列：
function [gout] = goldseq(m1, m2, num)
% **************************************************************** % m1 : m序列1
% m2 : m序列2
% num : 生成的Gold序列个数
% gout : 生成的Gold序列输出
% ****************************************************************
if nargin < 3 %如果没有指定生成的Gold序列个数，默认为1
num = 1;
end
gout = zeros(num,length(m1));
for ii=1:num %根据Gold序列生成方法生成Gold序列
gout(ii,:) = xor(m1,m2);
m2 = shift(m2,1);
end
%********************** end of file ********************************
其shift函数代码同M序列
3、仿真部分主程序：
%直接序列扩频主程序代码
function [ber] = dscdma(user,seq)
% user: 同时进行扩频通信的用户数
% seq: 扩频码1:M-序列 2:Gold序列 3:正交Gold序列
% ber：该用户数下的误码率
%************************** 初始化部分 ***************************** sr = 25600.0; % 符号速率nSymbol=1000; %每种信噪比下发送的符号数M = 4; % 4-QAM调制
br = sr * log2(M); % 比特速率graycode=[0 1 3 2]; % Gray编码规则EbNo=0:2:10; % Eb/No 变化范围
%********************** 脉冲成形滤波器参数 ************************** delay = 10; % 升余弦滤波器时延Fs = 8; % 滤波器过采样数rolloff = 0.5; % 升余弦滤波器滚降因子rrcfilter = rcosine(1,Fs,'fir/sqrt',rolloff,delay);
%设计根升余弦滤波器
%********************** 扩频码产生参数 **********************
% user = user1; % 用户数stage = 3; % m序列的阶数ptap1 = [1 3]; % m序列1的寄存器连接方式ptap2 = [2 3]; % m序列2的寄存器连接方式regi1 = [1 1 1 ]; % m序列1的寄存器初始值regi2 = [1 1 1]; % m序列2的寄存器初始值
%******************** 扩频码的生成 *********************
switch seq
case 1 % M-序列 code = mseq(stage,ptap1,regi1,user);
case 2 % Gold 序列 m1 = mseq(stage,ptap1,regi1);
m2 = mseq(stage,ptap2,regi2);
code = goldseq(m1,m2,user);
case 3 % 正交 Gold 序列 m1 = mseq(stage,ptap1,regi1);
m2 = mseq(stage,ptap2,regi2);
code = [goldseq(m1,m2,user),zeros(user,1)];
end
code = code * 2 - 1;
clen = length(code);
%************************** 衰落信道参数 **************************
ts = 1 / Fs / sr/ clen; % 信道采样时间间隔t=(0:nSymbol*Fs*clen-1+2*delay*Fs)*ts; % 每种信噪比下的符号传输时间%fd = 160; % 多普勒频移 [Hz] %h=rayleigh(fd,t);
%**************************** 仿真开始 ****************************
for indx=1:length(EbNo)
indx
%************************** 发射端 ******************************** data = randsrc(user,nSymbol,[0 :3]) ; % 产生各个用户的发射数据 data1=graycode(data+1); % Gray编码 data1 = qammod(data1,M); % 4-QAM 调制 [out] = spread(data1,code); % 扩频
out1=rcosflt(out.',sr,Fs*sr,'filter',rrcfilter);
% 通过脉冲成形滤波器
spow = sum(abs((out1)).^2) / nSymbol; % 计算每个用户信号功率if user > 1 % 用户数大于1时，所有用户数据相加 out1=sum(out1.');
else
out1=out1.';
end
%******************** 通过瑞利衰落信道 ******************************
% out1=h.*out1;
%************************* 接收端 *********************************
sigma = sqrt(0.5 * spow * sr / br * 10^(-EbNo(indx)/10));
% 根据信噪比计算高斯白噪声方差
y=[];
for ii=1:user
y(ii,:)=out1+sigma(ii).*(randn(1,length(out1))+j*randn(1,length(ou t1))); % 加入高斯白噪声（AWGN）
%y(ii,:)=y(ii,:)./h; % 假设理想信道估计
end
y=rcosflt(y.',sr,Fs*sr,'Fs/filter',rrcfilter);
% 通过脉冲成形滤波器进行滤波
y=downsample(y,Fs); % 降采样for ii=1:user
y1(:,ii)=y(2*delay+1:end-2*delay,ii);
end
yd = despread(y1.',code); % 数据解扩 demodata = qamdemod(yd,M); % 4-QAM 解调 demodata=graycode(demodata+1); % Gray编码逆映射
[err,ber(indx)]=biterr(data,demodata,log2(M)); % 统计误比特率end
主程序中spread函数的代码：
%扩频函数
function [out] = spread(data, code)
% **************************************************************** % data : 输入数据序列
% code : 扩频码序列
% out : 扩频后的输出数据序列
% ****************************************************************
switch nargin
case { 0 , 1 } %如果输入参数个数不对，提示错误
error('缺少输入参数');
end
[hn,vn] = size(data);
[hc,vc] = size(code);
if hn > hc %如果扩频码数小于输入的待扩频的数据序列，提示错误 error('缺少扩频码序列');
end
out = zeros(hn,vn*vc);
for ii=1:hn
out(ii,:) = reshape(code(ii,:).'*data(ii,:),1,vn*vc);
end
%**************************** end of file *************************
解扩函数despread的代码：
%信号解扩
function out = despread(data, code)
% **************************************************************** % data : 输入数据序列
% code : 解扩使用的扩频码序列
% out : 解扩后的输出数据序列
% ****************************************************************
switch nargin %如果输入参数个数不对，提示错误
case { 0 , 1 }
error('缺少输入参数');
end
[hn,vn] = size(data);
[hc,vc] = size(code);
out = zeros(hc,vn/vc);
for ii=1:hc
xx=reshape(data(ii,:),vc,vn/vc);
out(ii,:)= code(ii,:)*xx/vc;
end
%**************************** end of file *************************
4、M序列DS-CDMA在AWGN下的性能，代码：
%m-序列DS-CDMA在AWGN信道下的性能仿真
clear all
user=[1 4 7 ];
seq=1;
for index=1:length(user)
ber(index,:)=dscdma(user(index),seq);
end
EbNo=0:2:10;
semilogy(EbNo,ber(1,:),'-kx',EbNo,ber(2,:),'-ko',EbNo,ber(3,:),'-k *');
legend('user=1','user=4','user=7','user=9')
title('m序列DS-CDMA在Rayleigh信道下的性能')
xlabel('信噪比EbNo(dB)')
ylabel('误比特率(BER)')
5、正交Gold序列在AWGN信道下的性能，代码：
%正交Gold序列DS-CDMA在AWGN信道下的性能仿真
clear all
user=[1 1 1];
seq=3;
for indx=1:length(user)
ber(indx,:)=dscdma(user(indx),seq);
end
EbNo=0:2:10;
semilogy(EbNo,ber(1,:),'-kx',EbNo,ber(2,:),'-ko',EbNo,ber(3,:),'-k *');
legend('user=1','user=4','user=7')
title('正交Gold序列DS-CDMA在Reyleigh信道下的性能')
xlabel('信噪比EbNo(dB)')
ylabel('误比特率(BER)')
Matlab通信原理仿真 学号： 2142402 姓名：圣斌
实验一Matlab 基本语法与信号系统分析 一、实验目的： 1、掌握MATLAB的基本绘图方法； 2、实现绘制复指数信号的时域波形。 二、实验设备与软件环境： 1、实验设备：计算机 2、软件环境：MATLAB R2009a 三、实验内容： 1、MATLAB为用户提供了结果可视化功能，只要在命令行窗口输入相应的命令，结果就会用图形直接表示出来。 MATLAB程序如下： x = -pi::pi; y1 = sin(x); y2 = cos(x); %准备绘图数据 figure(1); %打开图形窗口 subplot(2,1,1); %确定第一幅图绘图窗口 plot(x,y1); %以x，y1绘图 title('plot(x,y1)'); %为第一幅图取名为’plot(x,y1)’ grid on; %为第一幅图绘制网格线 subplot(2,1,2) %确定第二幅图绘图窗口 plot(x,y2); %以x，y2绘图 xlabel('time'),ylabel('y') %第二幅图横坐标为’time’,纵坐标为’y’运行结果如下图： 2、上例中的图形使用的是默认的颜色和线型，MATLAB中提供了多种颜色和线型，并且可以绘制出脉冲图、误差条形图等多种形式图： MATLAB程序如下： x=-pi:.1:pi; y1=sin (x); y2=cos (x); figure (1); %subplot (2,1,1); plot (x,y1); title ('plot (x,y1)'); grid on %subplot (2,1,2); plot (x,y2);
目录： 一、前言： (2) 二、CDMA基础及原理： (2) 三、整体仿真框图及分析 (4) 四、编码和调制 (6) 五、仿真系统 (10) 六、实验结果 (11) 七、心得体会 (13)
一、前言： 20 世纪60 年代以来，随着民用通信事业的发展，频带拥挤问题日益突出。CDMA ，在使用相同频率资源的情况下，理论上CDMA 移动网比模拟网容量大20 倍，实际使用中比模拟网大10 倍，比GSM 要大4 ~ 5 倍，所以在通信领域中起着非常重要的作用。CDMA 的基本原理是利用互相正交的不同编码,分配给不同用户调制信号，实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络通信。由于利用互相正交的编码去调制信号，会将原信号的频谱带宽扩展，因此，这种通信方式，又称为扩频通信。 二、CDMA 基础及原理： 扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。 1.扩频通信的理论基础 ①香农公式 ? ?? ?? +=N S W C 1log 2 ②公式分析 A 、在给定的传输速率C 不变的条件下，频带宽度W 和信噪比S ／N 是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法，在较低的信噪比情况下，传输信息。 B 、扩展频谱换取信噪比要求的降低，正是扩频通信的重要特点，并由此为扩频通信的应用奠定了基础。 2.扩频通信的主要性能指标 ①处理增益
各种扩频系统的抗干扰能力大体上都与扩频系统的处理增益Gp 成正比，Gp 表 示了扩频系统信噪比改善的程度。即有 b c m W P R R B B G lg 10lg 10== 式中， BW 为扩频信号带宽， Bm 为信息带宽；Rc 为伪随机码的信息速率，Rb 为基带信号的信息速率。 ②抗干扰容限 通信系统要正常工作，还需保证输出端有一定的信噪比，并扣除系统内部的 信噪比的损耗，因此就引入抗干扰容限Mj ，其定义如下： ? ?? ???+??? ??-=S o p j L N S G M 式中，(S/N)o 中为输出端的信噪比；LS 为系统损耗。 3.扩频系统的分类 ①DS-SS 是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。而在收端，用 相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。 ②FH-SS 用一定码序列进行选择的多频率频移键控。也就是说，用扩频码序列去进行 频移键控调制，使载波频率不断地跳变，所以称为跳频。系统有几个、几十个、甚至上干个频率、由所传信息与扩频码的组合去进行选择控制，不断跳变。所以，跳频系统也占用了比信息带宽要宽得多的频带 ③TH-SS 跳时是使发射信号在时间轴上跳变。首先把时间轴分成许多时片。在一帧内 哪个时片发射信号由扩频码序列去进行控制。可以把跳时理解为：用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。由于采用了很窄的时片去发送信号，相对说来，信号的频谱也就展宽了。 4、直扩系统的原理
目录 （一）基于MATLAB的MIMO通信系统仿真………………………… 一、基本原理……………………………………………………… 二、仿真…………………………………………………………… 三、仿真结果……………………………………………………… 四、仿真结果分析…………………………………………………（二）自选习题部分…………………………………………………（三）总结与体会……………………………………………………（四）参考文献…………………………………………………… 实训报告 （一）基于MATLAB的MIMO通信系统仿真 一、基本原理 二、仿真 三、仿真结果 四、仿真结果分析 OFDM技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道，减小了多径衰落的影响。OFDM技术如果要提高传输速率，则要增加带宽、发送功率、子载波数目，这对于频谱资源紧张的无线通信时不现实的。 MIMO能够在空间中产生独立并行信道同时传输多路数据流，即传输速率很高。这些增加的信道容量可以用来提高信息传输速率，也可以通过增加信息冗余来提高通信系统的传输可靠性。但是MIMO却不能够克服频率选择性深衰落。 所以OFDM和MIMO这一对互补的技术自然走到了一起，现在是3G，未来也是4G，以及新一代WLAN技术的核心。总之，是核心物理层技术之一。 1、MIMO系统理论：
核心思想：时间上空时信号处理同空间上分集结合。 时间上空时通过在发送端采用空时码实现： 空时分组、空时格码，分层空时码。 空间上分集通过增加空间上天线分布实现。此举可以把原来对用户来说是有害的无线电波多径传播转变为对用户有利。 2、MIMO 系统模型： 11h 12 h 21 h 22 h r n h 1r n h 21 R n h 2 R n h 1 n n R h 可以看到，MIMO 模型中有一个空时编码器，有多根天线，其系统模型和上述MIMO 系统理论一致。为什么说nt>nr ，因为一般来说，移动终端所支持的天线数目总是比基站端要少。 接收矢量为：y Hx n =+，即接收信号为信道衰落系数X 发射信号+接收端噪声 3、MIMO 系统容量分析： （附MIMO 系统容量分析程序） 香农公式的信道容量（即信息传送速率）为： 2log (1/)C B S N =+ 4、在MIMO 中计算信道容量分两种情况： 未知CSI 和已知CSI （CSI 即为信道状态信息），其公式推导较为复杂，推导结果为信道容量是信噪比与接收、发射天线的函数。 在推导已知CSI 中，常用的有waterfilling ，即著名的注水原理。但是，根据相关文献资料，通常情况下CSI 可以当做已知，因为发送，接收端会根据具体信道情况估算CSI 的相关参数。 在这里对注水原理做一个简单介绍：之所以成为注水原理是因为理想的注水原理是在噪声大的时候少分配功率，噪声小时多分配功率，最后噪声+功率=定值，这如果用图形来表示，则类似于给水池注水的时候，水池低的地方就多注水，也就是噪声小分配的功率就多，故称这种达到容量的功率分配方式叫做注水原理。通过给各个天线分配不同的发射功率，增加系统容量。核心思想就是上面所阐述的，信道条件好，则分配更多功率；信道条件差，则分配较少的功率。 在MIMO 的信道容量当中要注意几个问题：（下面说已知CSI 都是加入了估计CSI 的算法，并且采用了注水原理。） 1. 已知CSI 的情况下的信道容量要比发送端未知CSI 的情况下的信道容量高，这是 由于当发送端已知CSI 的时候，发送端可以优化发送信号的协方差矩阵。也就是
1 绪论 1.1课题背景及目的 20世纪60年代以来，随着民用通信事业的发展，频带拥挤问题日益突出。CDMA(Code Diveision Multiple Access，码分多址)通信，在使用相同频率资源的情况下，理论上CDMA移动网比模拟网容量大20倍，实际使用中比模拟网大10倍，比GSM要大4~5倍，所以在通信领域中起着非常重要的作用。CDMA的基本原理是利用互相正交（或尽可能正交）的不同编码，分配给不同用户调制信号，实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络的通信。由于利用互相正交（或尽可能正交）的编码去调制信号，会将原信号的频谱带宽扩展，因此，这种通信方式，又称为扩频通信。本论文所完成的CDMA通信仿真系统，是结合CDMA的实际通信情况，利用MATLAB的通信工具箱—SIMULINK组建出完整的CDMA通信系统，完成整体设计方案，实现完整的发送到接收的端到端的CDMA 无线通信系统的建模、仿真和分析。教学实践表明，该系统的完成使得比较抽象的概念得以直接表示，烦琐的计算得以大大简化，提高上机效率，在通信原理课程教学中起到良好的辅助作用。 1.2课题研究方法 为了研究CDMA通信系统的通信方式，我们对两种扩频码（m序列和正交gold 序列）经过衰落信道后再解扩，通过比较两种扩频码的误比特率与信噪比的关系得出用来扩频的PN码哪种更好。使其更符合CDMA通信的抗干扰能力强的要求和实现多用户同时在同一频率互不干扰进行通信而误比特率性能不随着用户数的增加而恶化这样的目的进行仿真实验。
2 CDMA基础及原理 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的信息数据，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。 2.1扩频通信 扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息所需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接受、解扩及恢复所传信息数据。 2.1.1 扩频通信理论基础 香农公式：C=Wlog2(1+S/N) 1、在给定的传输速率C不变的条件下，频带宽度W和信噪比S/N是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法，在较低的信噪比情况下，传输信息。 2、扩展频谱换取信噪比要求的降低，正是扩频通信的重要特点，并由此为扩频通信的应用奠定了基础。 2.1.2 扩频通信系统的分类 （1）直接序列扩频（DS） (2) 跳频扩频（FH） (3) 跳时扩频（TH） （4）混合方式（以上三种基本方式的不同组合） 在实际的CDMA系统中，直接序列扩频得到了广泛的认可和应用，所以，在本次实验中主要研究直接序列扩频技术。
基于MATLAB的CDMA通信系统的仿真 摘要：利用MATLAB平台的Simulink可视化仿真功能，结合CDMA的实际通信情况，对CDMA通信系统的实现完整以及发送到接收的端到端的CDMA无通信系统的建模、仿真和分析。本次介绍了CDMA的主要环节,包括扩频技术、信道等参数设置。 关键字：码分多址；扩频；MATLAB；Simulink
1 CDMA技术基础 1.1 扩频 定义：扩频技术就是将信息的频谱展宽后进行传输的技术。 理论基础：在白噪声干扰的条件下，信道容量 C = B log2 （1 + S / N ）香农公式 B—信道带宽 S —信号平均功率 N —噪声平均功率结论：在信道容量C不变的情况下，信道带宽B与信噪比S/N完全可以互相交换，即可以通过增大传输系统的带宽可以在较低信噪比的条件下获得比较满意的传输质量。 图1 扩频过程 扩频通信系统的主要特点： （1）隐蔽性和保密性；(2）抗干扰和抗多径衰落能力强；（3）实现多址技术、增加容量、提高频率复用率；（4）占用频带较宽，系统复杂性增加。 1.2 CDMA仿真系统模型建立 图2 本次仿真CDMA系统组成框图
2 Matlab的CDMA通信系统的仿真 2.1 直接扩频的码分多址通信系统的仿真模型 图3 直接扩频的码分多址通信系统的仿真模型2.2 仿真系统的各部分分析 2.2.1 伯努利二进制随机信号发生器 三个Bernoulli Random Binary Generator（伯努利二进制随机信号发生器）表示三个不同的通信用户发射各自的通信信息（基带信号），码元宽度为6×10－6 s。 （1）第一路伯努利二进制随机信号发生器 图4 二进制伯努利序列产生器图5 第一路发生器产生的仿真波形
MATLAB通信系统仿真心得体会 课程名称(中文) MATLAB通信系统仿真成绩姓名班级学号日期 学习MATLAB通信系统仿真心得体会 经过一学期的MATLAB通信系统仿真的学习，使我对通信原 理及仿真实践有了更深层次的理解。在学习过程当中，了解到了MATLAB的语言基础以及应用的界面环境，基本操作和语法，通信仿真工具箱的应用，simulink 仿真基础，信号系统分析等一系列的内容。我明白学好这门课程是非常的重要。 在学习当中，我首先明白了通信系统仿真的现实意义，系统模型是对实际系统的一种抽象，是对系统本质(或是系统的某种特性)的一种描述。模型可视为对真实世界中物体或过程的信息进行形式化的结果。模型具有与系统相似的特性，可以以各种形式给出我们所感兴趣的信息。知道了通信系统仿真的必要性，利用系统建模和软件仿真技术，我们几乎可以对所有的设计细节进行分层次的建模和评估。通过仿真技术和方法，我们可以有效地将数学分析模型和经验模型结合起来。利用系统仿真方法，可以迅速构建一个通信系统模型，提供一个便捷，高效和精确的评估平台。明白了MATLAB通信系统仿真课程重点就是系统仿真软件 Matlab / Simulink 在通信系统建模仿真和性能评估方面的应用原理，通信系统仿真的一般原理和方法。 MATLAB集成度高，使用方便，输入简捷，运算高效，内容丰富，并且很容易由用户自行扩展，与其它计算机语言相比， MATLAB有以下显著特点:1.MATLAB是一种解释性语言;2(变量的“多功能性”;3.运算符号的“多功能性”;4(人机界面适合科技人员;5(强大而简易的作图功能;6(智能化程度高;7(功能丰富，可扩展性强。在MATLAB的Communication Toolbox(通 信工具箱)中提供了许多仿真函数和模块，用于对通信系统进行仿真和分析。
实验一 2PSK调制数字通信系统 一实验题目 设计一个采用2PSK调制的数字通信系统 设计系统整体框图及数学模型； 产生离散二进制信源，进行信道编码（汉明码），产生BPSK信号； 加入信道噪声（高斯白噪声）； BPSK信号相干解调，信道解码； 系统性能分析（信号波形、频谱，白噪声的波形、频谱，信道编解 二实验基本原理 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。 图1 相应的信号波形的示例 1 0 1 调制原理 数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于"同相"状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为"反相"。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的
相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，"1"码控制发0度相位，"0"码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。 相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为(t)=Acos t+) 其中，表示第n个符号的绝对相位： = 因此，上式可以改写为 图2 2PSK信号波形 解调原理 2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0. 2PSK信号相干解调各点时间波形如图 3 所示. 当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.
基于M A T L A B的C D M A 系统仿真分析 Revised on November 25, 2020
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；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】Thi s thesis is based on the simulation function of the MATLAB software, using MATLAB language to carry out the modeling, simulation, 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 CDMA system to show its potential and value for research. What’s 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 superiority 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
补充内容：模拟调制系统的MATLAB 仿真 1.抽样定理 为了用实验的手段对连续信号分析，需要先对信号进行抽样（时间上的离散化），把连续数据转变为离散数据分析。抽样（时间离散化）是模拟信号数字化的第一步。 Nyquist 抽样定律：要无失真地恢复出抽样前的信号，要求抽样频率要大于等于两倍基带信号带宽。 抽样定理建立了模拟信号和离散信号之间的关系，在Matlab 中对模拟信号的实验仿真都是通过先抽样，转变成离散信号，然后用该离散信号近似替代原来的模拟信号进行分析的。 【例1】用图形表示DSB 调制波形)4cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%%一般选取的抽样频率要远大于基带信号频率，即抽样时间间隔要尽可能短。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样，并计算出信号和包络 t=(0:ts:pi/2)';%抽样时间间隔要足够小，要满足抽样定理。 envelop=cos(2*pi*t);%%DSB 信号包络 y=cos(2*pi*t).*cos(4*pi*t);%已调信号 %画出已调信号包络线 plot(t,envelop,'r:','LineWidth',3); hold on plot(t,-envelop,'r:','LineWidth',3); %画出已调信号波形 plot(t,y,'b','LineWidth',3); axis([0,pi/2,-1,1])% hold off% xlabel('t'); %写出图例 【例2】用图形表示DSB 调制波形)6cos()2cos(t t y ππ= 及其包络线。 clf %%计算抽样时间间隔 fh=1;%%调制信号带宽(Hz) fs=100*fh;%抽样时间间隔要足够小，要满足抽样定理。 ts=1/fs; %%根据抽样时间间隔进行抽样
课程论文 题目：基于Matlab CDMA多址技术的仿真学生姓名：苏未然 学生学号：1008030130 系别：电气信息工程学院 专业：电子信息工程 年级：10级 指导教师：王丽 电气信息工程学院制 2013年4月 目录 绪论 (3)
第1章CDMA通信系统分析及仿真 (4) 整体仿真框图 (4) 信源 (5) 1.3伪随机序列生成器 (6) 扩频 (7) 编码和调制 (8) 接收端 (9) 仿真系统 (10) 2.1 信源 (10) 2.2 编码 (10) 2.3 扩频 (11) 2.4 调制与解调 (11) 2.5 误码计算 (11) 第3章实验结果与总结 (12) 3.2 多用户在相同信道环境下的仿真 (12) 参考文献 (13) 仿真结果 (14)
设计的代码 (16) 绪论 利用MATLAB平台的SIMULINK可视化仿真功能，结合CDMA的实际通信情况，利用MATLAB组建出完整的CDMA通信系统，完成整体设计方案，实现完整的发送到接收的端到端的CDMA无线通信系统的建模、仿真和分析，介绍了CDMA的主要环节（包括扩频技术、差错控制技术、调制技术、信道等）的参数设置。单用户在不同信道环境下，信道的噪声对结果影响很大，噪声功率越大，系统的误码率越大。多用户在相同信道环境下的仿真时，由于是采用了噪声功率为0.01W的信道传输环境，所以在单用户情况下误码率为0，而增加了用户数之后，误码率也随之增加。可见，信号在传输过程中，除了受到信道噪声的影响外，还存在多址接入干扰、单频干扰、窄带干扰、跟踪式干扰等，主要是多址接入干扰。 20世纪60年代以来，随着民用通信事业的发展，频带拥挤问题日益突出。CDMA（Code DivisionMultiple Access，码分多址）通信，在使用相同频率资源的情况下，理论上CDMA移动网比模拟网容量大20倍，实际使用中比模拟网大10倍，比GSM要大4~5倍，所以在通信领域中起着非常重要的作用。CDMA的基本原理是利用互相正交（或尽可能正交）的不同编码,分配给不同用户调制信号，实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络的通信。由于利用互相正交（或尽可能正交）的编码去调制信号，会将原信号的频谱带宽扩展，因此，这种通信方式，又称为扩频通信。本论文所完成的CDMA通信仿
创新实践报告
报 告 题 目： 学 院 名 称： 姓 名：
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽
班 级 学 号： 指 导 老 师： 温 靖
二 O 一四年十月十五日
目录
一、引言........................................................................................................................ 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成 ............................................................................................................... 4 2.2 信道编译码 ........................................................................................................................ 4 2.2.1 卷积码的原理 ........................................................................................................ 4 2.2.2 译码原理 ................................................................................................................ 5 2.3 调制与解调 ....................................................................................................................... 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 .................................................................................................. 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ...................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调 ................................................................................................. 7 2.4 信道 .................................................................................................................................... 8
通信系统原理综设实验报告基于Matlab的CDMA系统的仿真设计教师评语： 关键字：cdma，matlab，simulink，多用户检测，滤波器，抽样判决器 希望你们都能理解这个系统，并且完善它，免费提供给下届师弟师妹。老师真心坑爹。Matlab2011，百度网盘mdl文件下载地址：
一、引言 CDMA是指在各发送端使用不相同、相互（准）正交的地址码调制所传送的信息，而在接收端在利用码型的（准）正交性，通过相关检测，从混合信号中选出相应的信号的一种技术。实现CDMA的理论基础是扩频通信，即在发送端将待发送的数据用伪随机码进行调制，实现频谱扩展，然后进行传输，而在接收端则采用同样的编码进行解扩及相关处理，恢复原始的数据信息。 该实验系统通过对多用户下的DS-CDMA系统进行仿真设计，说明DS-CDMA通信系统的基本实现方式，实现PSK调制与解调，加入信道噪声，并实现多用户检测。在增加用户的情况下，分别检测系统的误码率。 二、系统框图及分析 图1 DS-CDMA利用不同的地址码（PN序列）区分用户，地址码与用户数据（信码）相乘后得到扩频信号，经信道传输后，在接受端与本地地址码进行相关检测后，从中将地址码与本地地址码一致的用户数据选出，把不一致的用户除掉。从而实现了利用正交地址码序列区分用户，体现了码分多址的通信方式。 三、系统具体实现及分析 1、扩频设计 1.1 基本原理 扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。 （1）扩频通信的理论基础
创新实践报告 报告题目: 基于matlab的通信系统仿真学院名称: 信息工程学院 姓名: 班级学号: 指导老师: 二O一四年十月十五日
一、引言 现代社会发展要求通信系统功能越来越强,性能越来越高,构成越来越复杂;另一方面,要求通信系统技术研究与产品开发缩短周期,降低成本,提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求,只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术与工具才能实现。在这种迫切的需求之下,MA TLAB应运而生。它使得通信系统仿真的设计与分析过程变得相对直观与便捷,由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程,对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统仿真具有广泛的适应性与极好的灵活性,有助于我们更好地研究通信系统性能。通信系统仿真的基本步骤如下图所示: 二、仿真分析与测试 (1)随机信号的生成 利用Matlab中自带的函数randsrc来产生0、1等概分布的随机信号。源代码如下所示: global N N=300; global p
p=0、5; source=randsrc(1,N,[1,0;p,1-p]); (2)信道编译码 1、卷积码的原理 卷积码(convolutional code)就是由伊利亚斯(p 、Elias)发明的一种非分组码。在前向纠错系统中,卷积码在实际应用中的性能优于分组码,并且运算较简单。 卷积码在编码时将k 比特的信息段编成n 个比特的码组,监督码元不仅与当前的k 比特信息段有关,而且还同前面m=(N-1)个信息段有关。 通常将N 称为编码约束长度,将nN 称为编码约束长度。一般来说,卷积码中k 与n 的值就是比较小的整数。将卷积码记作(n,k,N)。卷积码的编码流程如下所示。 可以瞧出:输出的数据位V1,V2与寄存器D0,D1,D2,D3之间的关系。根据模2加运算特点可以得知奇数个1模2运算后结果仍就是1,偶数个1模2运算后结果就是0。 2、译码原理 卷积码译码方法主要有两类:代数译码与概率译码。代数译码主要根据码本身的代数特性进行译码,而信道的统计特性并没有考虑在内。目前,代数译码的主要代表就是大数逻辑解码。该译码方法对于约束长度较短的卷积码有较好的效果,并且设备较简单。概率译码,又称最大似然译码,就是基于信道的统计特性与卷积 码的特点进行计算。在现代通信系统中,维特比译码就是目前使用最广泛的概率 译码方法。 02 1V D D =⊕01232V D D D D =⊕⊕⊕
创新实践报告 报告题目：基于matlab的通信系统仿真学院名称：信息工程学院 姓名： 班级学号： 指导老师： 二O一四年十月十五日
一、引言 现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；另一方面，要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期，降低成本，提高水平。这样尖锐对立的两个方面的要求，只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。在这种迫切的需求之下，MATLAB应运而生。它使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程，对通信系统的发展起着举足轻重的作用。通信系统仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性，有助于我们更好地研究通信系统性能。通信系统仿真的基本步骤如下图所示：
二、仿真分析与测试 （1）随机信号的生成 利用Matlab 中自带的函数randsrc 来产生0、1等概分布的随机信号。源代码如下所示： global N N=300; global p p=0.5; source=randsrc(1,N,[1,0;p,1-p]); （2）信道编译码 1、卷积码的原理 卷积码(convolutional code)是由伊利亚斯(p.Elias)发明的一种非分组码。在前向纠错系统中，卷积码在实际应用中的性能优于分组码，并且运算较简单。 卷积码在编码时将k 比特的信息段编成n 个比特的码组，监督码元不仅和当前的k 比特信息段有关，而且还同前面m=(N-1)个信息段有关。 通常将N 称为编码约束长度，将nN 称为编码约束长度。一般来说，卷积码中k 和n 的值是比较小的整数。将卷积码记作(n,k,N)。卷积码的编码流程如下所示。 可以看出：输出的数据位V1,V2和寄存器D0,D1,D2,D3之间的关系。根据模2 D0D2D1D3 + + M V1 V2 OUT 02 1V D D =⊕0123 2V D D D D =⊕⊕⊕
CDMA通信系统的仿真分析 （燕山大学信息科学与工程学院） 摘要：码分多址（CDMA）以扩频信号为基础，利用不同的码型实现同一载波上的不同用户的信息传输，是第三代数字蜂窝移动通信系统采用的多址技术。本次项 目设计使用Simulink仿真工具对4用户的CDMA无线通信系统进行建模、仿真和分 析，观察用户和扩频码波形，利用8psk实现调制，分析了信噪比、m序列抽样时 间、多址干扰对系统误码率的影响。 关键词：码分多址、Simulink仿真、扩频、误码率分析 1前言 CDMA通信，是利用相互正交（或准正交）的编码分配给不同的用户调制信号，实现多用户同时使用一个频率接入网络进行通信。如果从频域和时域来观察，多个CDMA信号是相互重叠的，或者说它们均占有相同的频段和时间，接收机用相关器在多个CDMA信号中选出其中使用预定码型的信号。由于利用相互正交（或准正交）的编码去调制信号，会将原信号的频谱扩展，因此又称为扩频通信。CDMA具有伪随机编码调制和信号相关处理两大特点，因此CDMA具有许多优点：抗干扰、抗噪声、抗多径衰落、能在低功率下工作、保密性强，可多址复用和任意选址等。CDMA技术在第三代移动通信中得到广泛应用。 本次项目设计使用Simulink仿真工具对4用户的CDMA无线通信系统进行建模、仿真和分析，观察用户和扩频码波形，利用8psk实现调制，分析了信噪比、m序列抽样时间、多址干扰对系统误码率的影响。 2仿真系统整体设计 2.1扩频调制原理 扩频通信的一般原理如图1所示。在发送端的信息经信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。展宽以后的信号在对载频进行调制，经过射频功率放大器发射到天线上发射出去。在收端，从接受天线上收到的宽带射频信号，经过输入电路、高频放大器后送入变频器，下变频至中频，然后由本地产生的与发端完全相同的扩频码序列去解扩，最后经信息解调，恢复成原始信息输出。 图1 扩频系统原理框图 按照扩展频谱的方式的不同，目前的扩频通信可以分为：直接序列（DS）扩频，跳频（FH），调时（TH），以及上述几种方式的组合。
东华大学研究生课程论文封面 本人重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的课程论文，是本人独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的容。论文为本人亲自撰写，我对所写的容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
论文作者签名： 基于matlab的cdma通信系统的仿真设计 摘要： CDMA(Code Division Multiple Access)又称码分多址，是在无线通信上的使用技术，更是第三代移动通信的核心技术。 CDMA技术早在第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发，但长期以来一直被用于军事领域，直到近些年才开始用于民用领域，在中国，也就是近几年刚开始盛行。 目前，实现第三代蜂窝网（通称3G）目标的方案主要有3种，即欧洲提出的W-CDMA，美国提出的CDMA2000，和我国提出的TD-SCDMA。它们的共同特点是都采用了码分多址（CDMA）技术。 码分多址包含两种基本技术：一是码分技术，其基础是扩频技术；二是多址技术。扩频技术优点很多，比如能够提高抗窄带干扰的能力、将信号藏在噪声中，防窃听、能使多个用户共用同一频带等等。 在我国，CDMA正处于刚刚盛行阶段,市场前景非常广阔，因此，CDMA是一个非常有研究价值的课题。通过使用Matlab仿真CDMA了解其原理，为以后继续学习CDMA或从事相关职业打下坚实的基础。 本课题主要研究容包括：将两路信号扩频后混合在一起，调制解调，加入噪
声，最后通过一定方法将两路信号分离出来，使误码率尽量小，通过波形、频谱图等，对系统进行了性能分析，并作了进一步改进与调试。仿真结果证明了整个设计系统的正确性。 关键词：CDMA；扩频；matlab仿真 The analysis and simulation of communication system based on Matlab Abstract A technology in wireless communication was called Code Division Multiple Access(Referred to CDMA) and it is the Core technology in 3G. CDMA technology was developed During World War II for the need of war. But it has been used in the military areas for a long time and was used in civilian areas until resent years. In china, it is in a few years that this technology began to thrive.
Matlab实现DS/CDMA基带传输系统 ●设计要求： 各用户的二进制数据b与扩频码c进行扩频，用户数K为4个，扩频增益取31，扩频码采用Gold码，接收端假设理想同步，对各用户通过解扩恢复各自的信息数据。发端基带成型采用滚降因子为0.22的平方根升余弦滚降脉冲（用48阶的FIR滤波器来实现，每个码片采样16个样点），接收机用码片第8个或第9个样点作为判决点，信噪比大小（SNR）自设，如SNR可取为20dB或30dB。 ●设计原理 1、扩频/解扩技术 扩展频谱(SS:Spread Spectrum)通信简称扩频通信。在发送端，采用扩频码调制，使信号所占的带宽宽度远大于所传信息必须的带宽；在接收端，采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据。 理论基础 扩频通信的基本理论是根据信息论中的Shannon 公式，即 式中：C为系统的信道容量（bit/s）；B为系统信道带宽（Hz）；S为信号的平均功率；N为噪声功率。 Shannon公式表明了一个系统信道无误差地传输信息的能力跟存在于信道中的信噪比（S/N）以及用于传输信息的系统信道带宽（B）之间的关系。该公式说明了两个最重要的概念：一个是在一定的信道容量的条件下，可以用减少发送信号功率、增加信道带宽的办法达到提高信道容量的要求；一个是可以采用减少带宽而增加信号功率的办法来达到。 扩频增益是扩频通信的重要参数，它反应了扩频通信系统抗干扰能力的强弱，其定义为 接收机相关器输出信噪比和接收机相关器输入信噪比之比，即 式中，S i和S0分别为接收机相关器输入、输出端信号功率；N i和N0分别为相关器的输入、输出端干扰功率；R s为伪随机码的信息速率，R d为基带信号的信息速率；B s为频谱扩展后的信号带宽，B d频谱扩展前的信号带宽。 ●实现方法： 扩频通信系统与普通的数字通信系统相比较，就是多了扩频调制和解扩部分。在发端输入的信息先经信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。在接收端收到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩。再经信息解调、恢复成原始信息输出。一次调制为信息调制，二次调制为扩频调制，以及相应的信息解调、解扩 以上是扩频通信的一般的调制解调方式，本文只采用直接序列扩频调制。直接序列扩频调制是以直接扩频方式构成的扩展频谱通信系统，通常简称直扩（DS）系统。如前所述，它是直接用高速率为随机码在发端去扩展信息数据的频谱；在收