基于Matlab的CDMA通信系统分析及仿真

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，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。

关键词：CDMA；通信系统；可视化仿真；MATLAB；SIMULINKAbstractMATLAB platform using SIMULINK simulation visualization features, combined with the actual CDMA communications, the use of MATLAB to form a complete CDMA communication system, the completion of the overall design, to achieve a complete end-to-end is sent to the receiver of the CDMA wireless communication system modeling , simulation and analysis ; Describes the key features of CDMA (including spread spectrum technology, error control techniques, modulation techniques, channel, etc.) parameters. Single-user channel in different environments, channel noise impact on the results, the greater the noise power, the greater the system bit error rate. Multi-user channel in the same simulation environment, as is the noise power of 0.01W transmission channel environment, so in the case of single-user bit error rate is 0, while the increase in the number of users, the error rate also increase. Can be seen that the signal during transmission, in addition to being the impact of channel noise, but also the existence of multiple access interference, and single-frequency interference, narrowband interference, jamming, such as tracking, mainly multiple access interference.Key words: Code Division Multiple Access;communication；system;visualizing simulation；MATLAB；SIMULINK目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)绪论 (1)1. MATLAB的形成和发展 (2)1.1 MATLAB的主要特点 (2)1.2 MATLAB的发展现状 (4)1.3 CDMA码分多址通信技术简介 (4)2. Matlab的CDMA通信系统分析及仿真 (8)2.1 整体仿真框图 (8)2.2 信源 (8)2.3 伪随机序列生成器 (8)2.4 扩频 (9)2.5 编码和调制 (9)2.6 接收端 (13)3. 仿真系统 (15)3.1信源 (15)3.2编码 (15)3.3扩频 (16)3.4调制与解调 (16)3.5误码判断 (16)4. 实验结果 (17)4.1 单用户在不同信道环境下的仿真 (17)4.2 多用户在相同信道环境下的仿真 (17)结束语 (18)参考文献 (19)致谢 (20)绪论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通信仿真系统，是结合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。

1．MATLAB的形成和发展MATLAB名字由MATrix和LABoratory 两词的前三个字母组合而成.那是20世纪七十年代,时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler出于减轻学生编程负担的动机,为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK矩阵软件工具包库程序的的"通俗易用"的接口,此即用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB.1984年由Little,Moler,Steve Bangert合作成立MathWorks公司,并把MATLAB正式推向市场.从这时起,MATLAB的内核采用C语言编写,而且除原有的数值计算能力外,还新增了数据图视功能.1997年仲春,MATLAB5.0版问世,紧接着是5.1,5.2,以及和1999年春的5.3版.现今的MATLAB拥有更丰富的数据类型和结构,更友善的面向对象,更加快速精良的图形可视,更广博的数学和数据分析资源,更多的应用开发工具. 在MATLAB通信工具箱中有SLMULINK仿真模块和MATLAB函数，形成一个运算函数和仿真模块的集合体，用来进行通信领域的研究、开发、系统设计和仿真。

通信工具箱中的模块可供直接使用，并允许修改，使用起来十分方便，因而完全可以满足使用者设计和运算的需要。

MATLAB通信工具箱中的系统仿真，分为用SIMULINK模块框图进行仿真和用MATLAB函数进行的仿真两种。

在用SIMULINK模块框图的仿真中，每个模块，在每个时间步长上执行一次，就是说，所有的模块在每个时间步长上同时执行。

这种仿真被称为时间流的仿真。

而在用MATLAB函数的仿真中，函数按照数据流的顺序依次执行，意味着所处理的数据，首先要经过一个运算阶段，然后再激活下一个阶段，这种仿真被称为数据流仿真。

某些特定的应用会要求采用两种仿真方式中的一种，但无论是哪种，仿真的结果是相同的。

1.1. MATLAB的主要特点1.1.1. 友好的工作平台和编程环境MATLAB由一系列工具组成。

这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。

包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。

随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。

而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。

简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。

1.1.2. 简单易用的程序语言MATLAB一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。

用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序(M文件)后再一起运行。

新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C++语言基础上的，因此语法特征与C++语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。

使之更利于非计算机专业的科技人员使用。

而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。

1.1.3. 具有丰富的数学功能包括矩阵各种运算.如:正交变换,三角分解,特征值,常见的特殊矩阵等.包括各种特殊函数.如:贝塞尔函数,勒让德函数,伽码函数,贝塔函数,椭圆函数等.包括各种数学运算功能.如:数值微分,数值积分,插值,求极值,方程求根,FFT ,常微分方程的数值解等。

1.1.4. 具有很好的图视系统可方便地画出两维和三维图形.图形用户界面GUI制作工具,可以制作用户菜单和控件.使用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面.高级图形处理.如:色彩控制,句柄图形,动画等。

1.1.5. 可以直接处理声言和图形文件.1.1.6. 具有若干功能强大的应用工具箱.1.1.7. 使用方便,具有很好的扩张功能.声言文件如: WA V文件(例:wavread,sound)等.图形文件.如: bmp ,gif , pcx ,tif ,jpeg等文件.如:SIMULINK,COMM,DSP, SIGNAL等16种工具箱,具有很好的帮助功能可以使M 文件转变为独立于平台的EXE可执行文件.使用MATLAB语言编写的程序可以直接运行,无需编译.提供十分详细的帮助文件(PDF ,HTML ,demo文件).联机查询指令:help指令(例:help elfun,help exp,help simulink),lookfor关键词(例: lookfor fourier ).MATLAB的应用接口程序API是MATLAB提供的十分重要的组件,由一系列接口指令组成.用户就可在FORTRAN或C中, 把MATLAB当作计算引擎使用。