基于Matlab的CDMA通信系统分析及仿真

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：**********

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)

1.1整体仿真框图 (4)

1.2信源 (5)

1.3伪随机序列生成器 (6)

1.4扩频 (7)

1.5编码和调制 (8)

1.6接收端 (9)

第2章仿真系统 (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。

第1章 CDMA通信系统分析及仿真

1.1 整体仿真框图

本论文在CDMA通信原理的基础上，得出CDMA通信系统的仿真框图（图2-1）。

图1-1 CDMA通信系统的仿真框图

1.2 信源

二进制贝努利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服从贝努利分布。本文使用4个二进制贝努利信号发生器，以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与一个常数进行判决，输出的二进制再进行抽样整形，从而输出符合参数设置的而进驻。输入信号抽样的时间均为1，即码元宽度为1，选择产生一维向量。

1.3 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。主要包括m序列，Gold序列，Walsh码序列等。Walsh码序列比较复杂，正交性较好，主要用于CDMA IS-95系统中。而Gold序列可以比m序列产生更多的地址吗，更适合于大型的通信系统。在本设计中，主要是对简单的CDMA系统进行仿真，所以选用m序列作为扩频序列，而且有4个用户。4个m序列分别的4级，5级，6级和7级，周期分别为15，31，63和127。扩频序列发生器的主要参数为生成多项式，试验采用的数值分别为：[1 1 0 0 1]、[1 1 0 0 0 1]、[1 1 0 0 0 0 1]、[1 0 1 0 1 0 1 1]。抽样时间设置为0.1，即码元宽度为0.1。

1.4 扩频

本文是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。但由于输入信号和m序列都是单极性的二进制数，所以在进入乘法器进行扩频之前，还要对它们进行单/双变换，变成双极性信号。图2—2分别给出了原信号波形、扩频序列波形和扩频后的信号波形。本系统的扩频倍数为10

a.原信号波形

b.扩频序列波形

c. 扩频后的信号波形

图1—2 直接序列扩频方式

1.5 编码和调制

1.5.1 BCH编码

仿真框图如2—3所示。模型采用(7,4)BCH码，要求送入编码器的是维数为4的矢量，编码器的输出是维数为7的矢量，即为每个信息组添加了3位校验码元，由图2—4得知，只进行差错控制编码，而没有经过扩频的信号，在给定的高斯信

道中传输，随着码源传输的时间增加，误码率会比较高。

图1—3 BCH码的仿真框图

图1—4 BCH码的误码率曲线

误码率计算公式10×log10(power_signal/power_noise)

The AWGN Channel （高斯白噪声信道）模块可以在输入信号中加入实信号噪声或复合信号噪声。当输入信号是实信号时，此模块在输入信号中加入实高斯白噪声，并输出实信号。当输入信号是复合信号时，此模块在输入信号中加入复合的高斯白噪声，并输出符合信号。次模块从输入信号中得到抽样时间。

这个模块用DSP Blockset（数字信号处理）模块中的Random Source（随机信号源）模块来产生噪声。The Initial seed（初始种子）参数用来初始化信号发生器。The Initial seed（初始种子）即可以是标量也可以是矢量。这个标量或矢量的长度要与信道匹配。