CDMA通信原理与系统仿真设计说明
CDMA语音通话系统仿真设计(最终版)讲解
1、仿真设计目的及开发环境1.1设计目的：①理解CDMA蜂窝移动通信网络的基本原理及特点，以ＣＤＭＡ的IS_95标准进行系统级别的认知。
②掌握SystemView系统仿真软件的使用方法，熟练掌握其库资源的应用，帮助自己提高对通信原理的认知。
③在通信工程学院举办的第三届程序设计及应用大赛（通信编程及仿真）取得好成绩。
1.2开发环境1.2.1软件：SystemView 5.0（1）SystemView 是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路和通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计到复杂的通信系统等不同层的设计、仿真要求。
它基于Windows 环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具，它使用功能模块(Token)去描述程序，无需与复杂的程序语言打交道，不用写一句代码即可完成各种系统的设计与仿真，快速地建立和修改系统、访问与调整参数，方便地加入注释。
（2）SystemView 的库资源十分丰富，包括含若干图标的基本库（Main Library）及专业库(Optional Library)，基本库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器，各种函数运算器等；专业库有通讯（Communication）、逻辑（Logic）、数字信号处理（DSP）、射频/模拟（RF/Analog）等；它们特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证，尤其适合于无线电话、无绳电话、寻呼机、调制解调器、卫星通讯等通信系统；并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析，及对各种逻辑电路、射频/模拟电路（混合器、放大器、RLC 电路、运放电路等）进行理论分析和失真分析。
（3）使用SystemView 时，用户只关心项目的设计思想和过程，用鼠标点击图标即可完成复杂通信系统的设计、仿真、测试，而不用花费太多的精力去通过编程来建立通信仿真模型。
（4）System View 能自动执行系统连接检查，给出连接错误信息或尚悬空的待连接端信息，通知用户连接出错并通过显示指出出错的图标。
第10章 CDMA系统仿真 [详解MATLAB_Simulink通信系统建模与仿真]
![第10章 CDMA系统仿真 [详解MATLAB_Simulink通信系统建模与仿真]](https://img.taocdn.com/s3/m/99208048caaedd3383c4d3d5.png)
本章内容
10.1 扩频通信基本原理
• 10.1.1 理论基础 • 10.1.2 扩频通信系统的分类 • 10.1.3 扩频通信的重要参数
10.2 扩频码序列
• 10.2.1 m序列 • 10.2.2 Gold序列
10.3 直接序列扩频通信系统仿真 10.4 cdma 2000通信系统的仿真
10.4.2 cdma2000系统的物理层相关 技术
编码技术:前向链路采用卷积码或Turbo码来 作为前向差错控制
交织技术
扩频码:PN码、Walsh码和准正交函数
前向链路复扩频
复扩频
I
Walsh码
Q
PNI PNQ
+
-
+
-
基带 滤波器
基带 滤波器
I
+ cos 2 fct
在cdma 2000系统中，前向信道和反向信道可以采用多种 传输速率和帧长，这些传输速率和帧长可以划分成不同的 无线配置。cdma 2000前向信道共有9种无线配置（RC） 方式。其中前向链路RC1和RC2是分别对应于IS-95中的两 种传输速率。RC3~RC5对应cdma 2000 1x，RC6~RC9 则对应cdma 2000 3x。
数据输出
+
Q
sin 2 fct
10.4.3 前向基本信道简介
前向基本信道属于前向业务信道，用于给一个指定的基站传 输用户和信令的信息，每一个前向业务信道占用一个前向基 本信道。除配置为RC1和RC2时F-FCH的帧长应为20ms外， 其余7种配置下F-FCH的帧长都有5ms和20ms2种选择。数 据速率和帧长的变化范围都必须以帧为单位，即后一帧和前 一帧的数据速率和帧长可以不一样，但在一帧之内必须是保 持不变的。尽管各帧之间的数据速率可以变化，但调制符号 速率（交织器输入端）必须保持为一个常数，这一点是通过 对不大于7.2kbps的数据速率进行码重复而实现的。前向基 本信道工作在RC1时，传输信息的可变速率有9600，4800， 2400和1200bps，当工作在RC3、RC4、RC6和RC7时，可 变数据速率有9600，4800，2700和1500bps。
基于CDMA的通信系统设计与实现
基于CDMA的通信系统设计与实现随着通讯技术的不断发展，人们对通讯系统的要求越来越高。
在这个背景下，基于CDMA的通信系统逐渐成为了人们普遍关注的一个话题。
本文将对基于CDMA的通信系统进行设计与实现进行探讨与总结。
一、基于CDMA的通信系统原理CDMA是英文Code Division Multiple Access的缩写，即码分多址技术。
该技术是一种新兴的无线通信技术，其核心思想是将不同用户之间的信息进行编码，以实现通信数据的同时传输。
通过CDMA技术，在同一时间频道上，多个用户可以同时进行通信，而且还不会造成互相干扰。
在CDMA技术中，每一个用户都有一个独特的伪随机码，这个伪随机码会和用户的通讯信息一起传输。
接收端收到信息后，可以利用用户的伪随机码进行解码，从而获得用户的原始通讯信息。
由于不同用户的伪随机码都不一样，因此多个用户同时进行通信不会相互影响。
二、基于CDMA的通信系统设计在基于CDMA的通信系统设计中，需要考虑如何产生伪随机码、如何进行编码与解码以及如何进行多用户的调度控制等问题。
1、伪随机码的产生伪随机码的产生是基于特定的算法进行实现的。
常用的伪随机码生成算法包括LFSR（Linear Feedback Shift Register）算法、Gold码算法以及Kasami码算法等。
不同的算法产生的伪随机码质量与随机性不同，因此选取合适的伪随机码生成算法非常重要。
2、编码与解码在基于CDMA的通信系统中，每个用户的信息需要进行编码后再进行传输。
常用的编码方式包括Walsh码编码、Barker码编码、Gold码编码等。
在接收端，需要对接收到的信号进行解码，以便提取出用户的原始通讯信息。
为了保证解码的准确性，需要对解码算法进行优化，例如迭代算法、Rake接收算法等。
3、多用户的调度控制基于CDMA的通信系统可以同时支持多个用户同时进行通信。
因此，在系统设计中需要考虑多用户的调度控制问题，以保证系统的稳定性与可靠性。
DS-CDMA通信系统仿真
DS-CDMA通信系统仿真1.DS-CDMA 通信系统原理图DS-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。
2.仿真流程设计与介绍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）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。
基于Matlab的CDMA通信系统仿真
基于Matlab的CDMA通信系统仿真- 1 -通信系统综合设计与实践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 -通信系统综合设计与实践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。
CDMA通信系统仿真（附带完整程序）
扩频通信仿真1.设计思想为了研究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。
实验讨论的CDMA通信系统的仿真，采用的是直扩方式，信息没有经过调制，伪随机码采用的是63位GOLD序列，仿真框图如图1所示。
本课程的目的是熟悉CDMA通信系统的构架,了解m序列和gold码的软件实现, 以及用gold序列实现扩频和解扩,最后了解整个系统的误比特率与哪些因素有关。
2.程序设计流程图Gold码程序流程图M码程序流程图主程序流程图3.仿真环境本文讨论的CDMA通信系统的仿真是用MATLAB7.0模拟实现的，即数据流仿真模式，用MATLAB编程来实现对CDMA系统的模拟。
仿真实验中选择了一组长度为63的gold码序列作为扩频序列，并假设在理想功率控制下，即接收到的所有用户的信号能量相等。
整个仿真系统实现过程如下：1) 信源采用randint函数产生的＋1、－1来代替实际的数字信号。
实际的数字信号应该是模拟信号(如语音信号) 经量化和压缩编码得到的二进制信号,其特点是二值性和随机性。
信源速率设置为10b/s。
2) 扩频与解扩利用自编的m函数和gold函数,产生gold码伪随机序列来达到扩频和多址接入效果。
扩频的运算是信息流与gold码相乘或模二加的过程。
解扩的过程与扩频过程完全相同,即将接收的信号用gold 码进行第二次扩频处理。
要求使用的gold 码与发送端扩频用gold 码不仅码字相同,而且相位相同。
否则会使有用信号自身相互抵消。
解扩处理将信号压缩到信号频带内,由宽带信号恢复为窄带信号。
同时将干扰信号扩展,降低干扰信号的谱密度,使之进入到信息频带内的功率下降,从而使系统获得处理增益,提高系统的抗干扰能力。
CDMA系统仿真(通信原理三级项目)
调制与解调设计
调制采用M-PSK调制模块（M-PSK Modulator Baseband），设置为8进 制相移键控。8进制相移键控即是将输入二进制数字序列中每3比特分 成一组，共有8种组合，即000，001，010，011，100，101,110,111。用 8种相位之一去代表每种排列。解调采用M-PSK解调模块（M-PSK Modulator Baseband），同样设置为8进制。8PSK信号相位如图：
用户模块
用户模块完成扩频功能
信道传输设计模块
相关接受模块
由输入信号与PN码相乘完成解扩，并需要设置一个低通滤波器和抽样判决器 完成多用户检测。
误码率测试模块
误码率检测使用Error Rate Calculation和display模块组成，Error Rate Calculation一端必须接上与对应用户相同的Bernoulli Binary Generator， 才能正确反应误码率情况，并且而信号源需要unit delay 延时完成同步。
扩频过程演示
信源设计
信源采用二进制贝努利序列产生器(Bernoulli Binary Generator)产生二进制序列。采样时 间设置为6e-4 s，且不同用户的随机种子不 同。
伪随机序列设计
伪随机码是一种结构可以预先确定，可重复产生和复制， 具有某种随机序列随机特性的序列码。伪随机码序列一般 可以利用移位寄存器网络产生。在DS-CDMA系统中，所 有用户工作在相同的中心频率上，输入数据序列与伪随机 序列相乘后得到宽带信息。不同用户使用不同的PN序列， 这些PN序列相互正交。在实际的通信系统中可以利用不 同的伪随机序列作为不同用户的地址码，从而实现码分多 址通信。该设计采用PN序列生成器（PN Sequence Generator），生成扩频序列不同的用户。PN序列生成器， 使用相同的特征多项式[1 0 0 0 0 1 1],但是初始状态不同。 采样一般设置为信源速率的整数倍，该系统采样时间设置 为2e-5 s。
实验五-CDMA原理的matlab仿真
实验二 CDMA 原理的程序仿真实验目的：了解3G 移动通信网中关键技术CDMA 的实现原理 掌握matlab 编程，实现CDMA 原理仿真实验要求：掌握CDMA 原理掌握matlab 语言对于码分复用技术仿真的功能实验场景： 现有8个用户，通过信令两两建立连接通道，分别为发送方A 、B 、C 、D ，对应的接收方为A ’、B ’、C ’、D ’，A 和A ’的通信内容为-1，B 和B ’的通信内容为-1，C 和C ’的通信内容为1，D 和D ’的通信内容为1。
系统内具备以下条件：A 和A ’通信的正交码为H1： 1 1 1 1B 和B ’通信的正交码为H2： 1 -1 1 -1C 和C ’通信的正交码为H3： 1 1 -1 -1D 和D ’通信的正交码为H4： 1 -1 -1 1H1~H4具有正交性，比如[1 1 1 1]和[1 -1 1 -1]向量乘一下，为0，每两个不同的向量都这样，只有本身相乘是有值的。
发送过程信道ABC D-1-111相乘-1,-1,-1,-1, 1, 1, 1 1 1 1 1码 数据 1 -1 1 -1 1 1 -1 -11 -1 -1 1-1,-1,-1,--1,-1,-1,-1,-1, 1, -1,1, -1, 11, 1, 1, 1 1,1, 1,1,-1,-11, 1, 1, 1 1,-1,1,-1,-1,10,0,-4,0扩展相加每一个人对接收到的数据用自己的码进行译码，得到不同的结果，和发送的数据相同。
也就是说拥有不同的码，即使在同频率下相互干扰，信号叠加在一起，也能正确的得到各自想要的信息，这样很多人的都可以使用相同的频率，大大增加了通信容量实验参考知识： （1） 哈达马正交矩阵 方法为：hadamard(n)例如：运行hadamard(4)，得到4*4矩阵：[ 1 1 1 1; 1 -1 1 -1; 1 -1 -1; 1 -1 -1 1]（2） 整体代码 %发送部分d_o = round(rand(1,4))';d = 2*d_o - 1; %发送数据a->a': -1, b->b': -1 ...%正交码阵H =[ 1 1 1 1; 1 -1 1 -1; 1 1 -1 -1; 1 -1 -1 1 ] H = hadamard(4);d_t = repmat(d,1,4); %扩展数据 c_t = H.*d_t; %对应相乘 c = sum(c_t); %形成码字 %接收部分c_r = repmat(c,4,1).*H; %码字 e = mean(c_r,2); %接受数据figure(1) %显示发送和接受数据，比较是否相同 subplot(2,1,1); stem(d); subplot(2,1,2); stem(e);任务： （1） 修改发送数据，运行程序，观察发送数据和接受数据是否相同；给出过程。
通信原理实训——CDMA扩频通信系统仿真
摘要CDMA是由Qualcomm, Inc.公司开发的一种技术，直译为码分多址，应用于无线通信上的技术，是在扩频通信的基础上发展起来的。
它主要利用相互正交(或尽可能正交)的不同随机码区分用户，实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络,经过几种网络的实现和发展，CDMA已经逐渐成熟起来。
我国的CDMA 发展十分迅速，网络构架已初具规模。
预计在将来，CDMA将与GSM一样，在整个通信业起到举足轻重的作用。
本次实训就在研究DS-CDMA系统理论的基础上，利用了Simulink对DS-CDMA系统进行仿真。
本文阐述了CDMA通信系统的组成和扩展频谱通信技术的理论基础，并建立了直序扩频码分多址通信系统的模型。
根据系统功能和指标要求，对信道、PN 码产生、扩频/解扩、PSK（DPSK）调制/解调和误码等模块进行了设计，并设置了相对应的参数，最后给出了系统仿真的整个框图。
通过波形、频谱图等结果，对系统进行了相应的分析，并作了进一步的改进与调试，对CDMA扩频通信系统也有了更深入的认识和了解。
关键词：CDMA ；码分多址；扩频通信；Simulink仿真一、实训题目及分析（一）、实训题目CDMA扩频通信系统仿真（二）、题目分析及要求目前，CDMA技术正逐渐向新一代的通信标准3G过渡，这是技术发展、用户需求、市场竞争等各方面因素造成的。
因为随着社会节奏的加快，产品的更新速度越来越快，并且实际的通信系统功能结构相当复杂，因此，在对原有的通信系统做出改进或建立一个新系统之前，通常需要对这个系统进行建模和仿真，通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统中。
利用MATLAB实现DS-CDMA（直序扩频）系统的仿真，设计系统的主要模块和参数，是本实训研究的热点，同时它也代表了以后CDMA设计的发展方向，本次实训的题目正是基于以上现状提出的。
本次实训主要是对DS-CDMA系统理论的研究和基于MATLAB的仿真设计，包括：（1）、首先对CDMA系统原理进行研究，了解系统的工作过程，为系统的设计奠定基础；（2）、在研究工作的基础上，设计和提出实现DS-CDMA的总体方案，包括从信源到信宿的各模块设计和参数设置，并详细地理解和分析整个系统的工作原理。
CDMA通信原理及系统仿真
CDMA通信原理及系统仿真本科毕业设计任务书一、毕业设计内容及要求1、该设计项目的主要功能CDMA技术是当前无线电通信，尤其是移动通信的主要技术,CDMA概念可以简单地解释为基于扩频通信的调制和多址接入方案,编码调制与解调在通信系统中有重要的作用,其中地址码的选择直接影响到CDMA系统的容量，抗干扰能力，接入和切换等性能。
CDMA系统中有两个序列的PN码：长码：242-1（r=42）；短码：215-1（r=15）。
在前向信道中PN码标识基站，长码扰码，短码正交调制；在反向信道中PN码标识用户，长码扩频，短码正交调制。
在CDMA通信系统中可以用64阶Walsh函数进行前向扩频以区分前向码分信道，还可以用64阶Walsh函数进行前反向正交调制。
CDMA系统的反向信道调制采用的是正交非相干解调；CDMA 系统的前向信道调制采用的是正交相干解调。
通过毕业设计工作对MATALB软件进行熟悉和了解，对MATLAB软件中的SIMULINK部分及其内部的CDMA模块用法和参数设置进行熟悉，熟悉现代无线通信系统的基本构成与基本工作原理，重点掌握卷积编码、块交织和码扩展等相关编码技术，并能将这些技术应用实际系统设计，提高自己对CDMA通信系统知识的认识。
具体包括：（1）了解CDMA 系统物理层过程；（2）了解训练系列的组成；（3）了解CDMA系统中常用码序列；（4）掌握CDMA系统各种调制解调的基本原理（5）掌握mltlab的基本操作（6）对以上部分模型进行仿真，给出仿真结果；（7）以正确的格式撰写开题报告和毕业设计说明书；2、设计环境（场地及硬件条件）要求计算机3、参考资料及软件要求参考文献：[1]《大话TD-SCDMA》左飞人民邮电出版社[2]《TD-SCDMA无线网络规划设计与优化》(第3版) 罗建迪汪丁鼎肖清华朱东照人民邮电出版社[3]《TD-SCDMA移动通信技术原理与应用—原理/设备/仿真实践》中兴通讯NC 教育管理中心人民出版社[4]《移动通信原理与技术》王华奎李艳萍张立毅王鸿斌李鸿燕清华大学出版社[5]《3G技术与基站工程》杜庆波罗文茂人民邮电出版社软件要求MATLAB的编程和仿真环境4、课题的其他要求（1）了解课题的相关知识。
CDMA通信系统综合仿真实验报告
《信息处理综合实验》实验报告（十六）班级：x’x姓名：x’x学号：x’x日期：x’x实验十六 CDMA通信系统综合仿真一、实验目的1. 了解多址技术，扩频技术及CDMA相关通信原理知识。
2. 理解和掌握CDMA通信系统工作理论。
3. 完成CDMA通信系统的设计，并利用Matlab开展仿真分析。
4. 熟悉Matlab及simulink的使用。
2、实验内容1. 根据CDMA通信系统工作的原理（即扩频通信原理）如下图1，理解和掌握CDMA通信系统整个通信过程。
2. 根据CDMA通信系统工作的原理编写matlab程序，并简要讲述程序流程，用图片记录（显示）整个通信过程。
3. 根据CDMA通信系统工作的原理及程序流程用simulink进行仿真，记录仿真结果。
图1 扩频通信的工作原理三、实验结果1. 程序流程2. 仿真过程记录图2 初始用户传递信息图3 用户信息扩频后图4 基带信号图5 解扩后信号误码率：由于在设计中只考虑到加性高斯信道所带来的干扰，最终三个信息的误码率几乎均为0，这里不再作展示。
3. Simulink仿真过程记录。
图 6 simulink仿真图图7 初始信号1和初始信号2图8 扩频后的信号1和信号2图9 基带信号图10 解扩后的信号1和信号2四、实验结论对于本次实验以及仿真而言，基本完成了实验目的和内容的要求，通过用MATLAB对DS-CDMA系统的仿真调试、结果分析，让我熟悉了DS-CDMA的工作原理，加深了对扩频通信的认识。
通过仿真结果中波形的直观方式，让我更清晰的认识到CDMA通信系统的工作方式。
但是在设计中只考虑到加性高斯白噪声所带来的干扰，所以误码率计算的结果为0然而在实际通信信道及干扰是复杂多变的，存在着各种各样的情况，仿真实验中最后的信号是在很简单的干扰下（基本没有干扰）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。
即使如此，在本次设计的整个过程中，以上的结果已经令我受益匪浅。
基于Matlab的CDMA多用户通信系统的仿真分析
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〕以扩频信号为根底，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。
本次工程设计使用Simulink仿真工具对4用户的CDMA无线通信系统进展建模、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展通信。
如果从频域和时域来观察，多个CDMA信号是相互重叠的，或者说它们均占有一样的频段和时间，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、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。
本次工程设计使用Simulink仿真工具对4用户的CDMA无线通信系统进展建模、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展调制，经过射频功率放大器发射到天线上发射出去。
在收端，从承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一样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。
CDMA的系统仿真(通信原理三级项目)
线性解相关多用户检测
• 优点：具有最佳的抗远近性能 • • 缺点：对造成进行了放大，因而对于小信号的处理效果 • 不明显
误码率随信噪比变化情况（考虑远近效应）
测试误码率随信噪比变化情况（去掉远近效应）
Simulink仿真
• 改变噪声功率测试误码率随信噪比变化的情况
• 设置用户信息功率依次为1 1 1 1 1 1 1 1 1 1，噪声功
率从10开始逐渐增大，仿真时间设置为5000秒，观察三 种检测方法误码率的变化情况。 • 图给出了三种检测方法的误码率比较结果， 图(a)，(b) ，(c)表示Pn分别为10，15，20时的三种情况，从上到 下依次为传统单用户检测，线性解相关多用户检测，最小 均方误差多用户检测。
•谢谢观看
CDMA的MATLAB仿真
• mud.m是一个比较传统单用户检测，线性解相关多用户
检测，最小均方误差多用户检测之间的误码率性能的程序 ，运行本程序首先出现一个对话框，等待输入相应的仿真 参数，如图所示：
单次仿真示例
三种检测方法的误码率比较（SNR=-20dB）
• 分别设置要检测的用户为1到10，将得到的数据整理成表
CDMA的系统仿真
什么是CDMA
• 码分多址(CDMA)是在数字技术的分支--扩
频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟 的无线通信技术。CDMA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
CDMA系统仿真(matlab)
CDMA系统仿真1.设计要求说明用matlab进行CDMA系统仿真，CDMA系统框图如图所示。
图 1 CDMA系统框图2、设计思路通过对IS-95窄带CDMA反向业务信道原理的了解，采用模块化思想，分为信源编码，信道交织编码，AWGN信道传播，信道解码以及信源解码等部分。
3、核心原理3.1 Viterbit（卷积）编码卷积码是分组的，但它的监督元不仅与本组的信息元有关，还与前若干组的信息由关。
着种码纠错能力强，不仅可以纠正随机差错，还能纠正突发差错。
本系统采用（2，1，8）卷积编码，编码器如图 2所示：图 2 卷积编码3.2 Walsh 码扩频Walsh 码是一组由0和1元素构成的正交方阵，即其任意两行（或两列）相互正交。
IS-95系统利用Walsh 码作为地址码，与信息数据相乘（或模2加）进行地址么调制，增强系统的抗干扰能力。
3.3 数据扰码利用伪随机序列对数据进行扰码，增强系统的抗干扰能力。
伪随机序列具有类似于随机序列的确定序列，序列中不同位置的元素取值相互独立，取0和1的概率相等。
本系统采用生成矩阵为[1000000101010001110011011110000010011101111]的m 序列发生器，对数据进行扰码。
3.4 QPSK 信号 3.4.1 QPSK 调制MPSK 调制中最常用的就是4PSK ，又称QPSK 。
因为它有四种相位状态，所以称为四相键控；又因为他是两个相互相交的BPSK 之和，所以又称作为正交移相键控，记作QPSK 。
对于矩形包络的多进制移相键控（MPSK ），其已调信号的表达式为：)(sin )()(cos )()(t t Q t t I t S c c MPSK ωω-=式中∑-=nb n nT t rect a t I )()( 同相分量∑-=n bnnTt rectbtQ)()(正交分量当M=4时，即位QPSK，它是由两个互相正交的BPSK之和构成的。
通信原理课程设计报告---CDMA直接扩频通信系统仿真
通信原理课程设计报告---CDMA 直接扩频通信系统仿真及gold码为扩频序列》第0页共26页CDMA直接扩频通信系统仿真——以6级GOLD码为扩频序列学生姓名：指导老师：蔡烁摘要此次课程设计的是模拟两位用户通过CDMA的直接扩频通信系统进行传送信息。
此次课程设计的开发平台为MATLAB中的Simulink。
通过仿真模拟两位用户同时进行信号的传输，每位用户的信号均利用6级GOLD码作为扩频序列进行扩频编码后再进行PSK调制、解调，在进行扩频解码以恢复原信号，实验中能够看到两位用户信号均能够还原，通过两次的输出与输入的波形比较，最终实验的结果和理论分析的基本一致，从而达到了设计的目的。
关键词CDMA系统直接扩频通信glod码信号的调制与解调MATLAB/Simulink；及gold码为扩频序列》第1页共26页1 引言信息作为一种资源，只有通过广泛地传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。
在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为社会的“命脉”。
而通过作为传输信息的手段或方式，与传感技术、计算机技术相互融合，已成为21世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力。
数字通信，作为通信行业中的后起之秀，相对于传统的模拟通信,有抗干扰能力强，通信质量不受距离影响，信号易于调制、保密性高、可自动发现与控制差错、可与计算机相连接、支持多种通信业务。
但是，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备复杂。
不过随着微电子技术、计算机技术的广泛应用以及超大规模集成电路的出现，数字系统的设备复杂程度大大降低。
同时高效的数据压缩技术以及光纤等大容量传输媒质的使用正逐步使带宽问题得到解决。
因此，数字通信的应用必将越来越广泛[1]。
1.1 课程设计目的此次通信原理课程设计的目的主要是仿真CDMA的直接扩频通信系统。
在MATLAB 的Simulink中选择相应的信号发生器模块，产生两段随机二进制基带信号，再分别利用不同的6级GOLD码作为扩频序列进行扩频编码后再进行PSK调制，在接收端对其进行PSK解调和扩频解码以恢复原信号，比较传输信号、已扩频信号，调制信号，解调信号和解扩频信号的功率谱密度，结合理论说明CDMA直接扩频系统的优势。
CDMA仿真(通信原理三级项目)
用户4
平均值
0.02832
0.02904
0.0276
0.02682
（1）不同反馈系数频谱图
（2）相同反馈系数延迟后的频谱图
三、扩频与解扩 1、扩频与解扩的概念
扩频通信技术是一种信息传输方式， 在发端采用扩频码调制，使信号所占的 频带宽度远大于所传信息必需的带宽， 在收端采用相同的扩频码进行解扩以恢 复所传的信息数据。 这一处理时的接收机输出的信噪比 相对于输入信噪比大大改善，从而提高 了系统的抗干扰能力。
扩频
2、扩频通信系统的类型
CDMA仿真
1 2 3 4
CDMA的简介 伪随机序列（PN）
扩频的基本概念
CDMA通信系统的仿 真
一、CDMA的简介 1、CDMA技术
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。 在CDMA通信系统中，不同用户传输信息 所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分， 而是用各不相同的编码序列来区分。换句话说， 是靠信号的不同波形来区分的，如果从频域或 时域来观察，多个CDMA信号是互相重叠的， 接收机用相关器可以在多个CDMA系统中窜出 其中使用预定码型的信号。
（1）直接序列扩频（DS）
（2）跳频（FH） （3）跳时（TH） （4）各种混合方式
扩频
3、直接序列扩频（DS）原理
直接序列扩频就是用具有高速率的 扩频码序列在发端去扩展信号的频谱，在 收端解扩还原信息。
扩频
四、CDMA通信系统仿真
1、系统框图
CDMA仿真
2、系统具体实现级分析
CDMA仿真
CDMA调制系统的仿真
前言CDMA是码分多址的英文缩写(CodeDivisionMultipleAccess)，它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。
CDMA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。
CDMA是在无线通讯上使用的技术，CDMA 允许所有的使用者同时使用全部频带(1.2288Mhz)，并且把其他使用者发出的讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞 (collision) 的问题。
CDMA 的优点包括： CDMA中所提供的语音编码技术，其通话品质比目前的GSM好，而且可以把用户对话时周围环境的噪音降低，使通话更为清晰。
目录第一章绪论 11.1通信系统仿真的背景和意义 11.2CDMA通信系统的发展概况 2第二章CDMA基本理论 32.1概述 32.2CDMA通信系统介绍 32.3CDMA通信系统的关键技术 5第三章CDMA通信系统83.1CDMA系统的网络结构图83.2CDMA技术原理9第四章CDMA系统的SYSTEMVIEW仿真104.1SYSTEMVIEW简介104.2CDMA的SYSTEMVIEW仿真114.3CDMA的SYSTEMVIEW 仿真结果分析12小结14参考文献15第一章绪论1.1通信系统仿真的背景和意义近几十年来，通信系统的规模和复杂度以前所未有的速度增长，使得对通信系统的分析、设计要耗费更多的时间、人力和物力。
现有的通信系统是十分复杂的，主要体现在系统的构成复杂、系统内各模块之间的联系复杂、以及外部环境对系统的影响难于把握。
这使得系统分析、设计人员在对系统进行研究时，如果仅靠数学分析的方法，得出的结论往往和实际相差较远有时还受限于现代数学发展水平，甚至无法进行数学分析。
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本科毕业设计论文题目 CDMA通信原理及系统仿真 _专业名称通信工程学生王丰雷指导教师王鲁杰毕业时间2012年7月目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1移动通信系统的发展概况 (1)1.1.1 模拟移动通信系统（1G） (1)1.1.2 数字移动通信系统（2G） (2)1.1.3 现代移动通信系统（3G） (2)1.2CDMA技术国外发展状况 (2)1.3CDMA系统的特点与优势 (3)1.3.1 移动通信系统的多址方式 (3)1.3.2 CDMA多址技术的优点 (4)1.4本文的主要容安排 (5)第二章基本理论分析 (7)2.1CDMA技术基础 (7)2.1.1 CDMA技术基本原理 (7)2.1.2 扩频通信系统 (7)2.1.3 CDMA码序列 (10)2.1.4 卷积编码、块交织 (10)2.2CDMA系统的物理层技术 (14)2.2.1 CDMA2000物理层 (14)2.2.2 WCDMA物理层 (16)2.2.3 TD-SCDMA系统的物理层 (17)2.3本章小结 (17)第三章 CDMA在不同训练序列下的调制解调过程 (19)3.1调制解调的概念 (19)3.2CDMA信道调制 (22)3.2.1 反向信道调制 (22)3.2.2 前向信道的调制 (23)3.2.3 CDMA系统干扰分析 (24)3.3本章小结 (26)第四章 CDMA通信系统中基于SIMULINK的系统仿真 (27)4.1 SIMULINK简介 (27)4.1.1 典型的模型结构 (28)4.1.2Simulink仿真过程 (28)4.2QPSK调制解调系统仿真图如下 (29)4.3本章小结 (33)第五章总结 (34)参考文献 (35)致 (36)毕业论文总结 (37)附录 (39)摘要CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需要传送的具有一定带宽的信息数据，用一个带宽远大于信息带宽的高速伪随机码进行调制，再经载波调制发送出去。
接受端使用完全相同的伪随机码与接受的带宽信号作相关处理，即解扩，以实现信息通信。
利用MATLAB仿真软件对CDMA通信中调制系统进行仿真，得到基带信号源与通过CDMA调制系统的接收信号的频谱图。
仿真结果表明，在噪声的背景下，在接收端能够完整地恢复出输入信号。
证明了CDMA通信系统仿真模型的正确性。
本文对CDMA系统原理部分进行研究，主要包括系统理论模型，对部分计算模型进行仿真。
关键词：CDMA，通信原理，系统仿真，matlabABSTRACTCDMA technology is based on the principle of spread spectrum technology, will need to transfer information and data with a certain bandwidth, the bandwidth is much larger than the information with a high-speed bandwidth, modulated pseudo-random code, and then sent by the carrier modulation.MATLAB simulation software for the use modulation of CDMA communication system simulation, the base-band signal sources and the adoption of modulation of CDMA communication system to receive the frequency diagram. Simulation results show that in the absence of background noise, at thereceiving end be able to restore the integrity of the input signal. CDMA communication system proves the correctness of simulation model.In this paper, CDMA communication systems principle part of the research, including systems theory model, it is estimated part of mathematic model simulation.KEY WORDS：CDMA，conmmunication principle，system simulation，matlab第一章绪论1.1移动通信系统的发展概况随着信息的高速发展，人类社会进入了一个前所未有的信息量急剧增长的信息时代。
计算机、互联网、各种通信技术迅速兴起，给人类的物质和精神生活带来了翻天覆地的变化。
与之对应，人们对通信业务有了更高层次和更高质量的要求，这对通信业务的容量产生了巨大的冲击，同时对通信网传递信息的能力提出了更高的要求。
移动通信出现于20世纪初，但真正发展却开始于20世纪40年代中期。
从那时起，移动通信的发展大体可分为三代，即模拟移动通信系统、数字移动通信系统和现代移动通信系统。
移动通信技术以其巨大的宽带潜力和无与伦比的传输性能在通信领域，在长距离大容量通信中占据着不可替代的位置。
更大系统容量、更好的通信质量，而且要能在全球围更好地实现无缝漫游及为用户提供包括语音、数据及多媒体等在的多种业务技术仍然是移动通信技术发展的主要方向。
1.1.1 模拟移动通信系统（1G）从1946年美国使用150MHz单工无线开始到20世纪90年代初，主要发展了第一代移动通信系统。
这种移动通信系统发送的信号都是模拟的，所以被称为模拟移动通信系统。
由于大规模集成电路及微处理器的大量应用，模拟移动通信系统呈现出应用围形式丰富的多样化局面。
以AMPS和TACS为代表的移动通信系统是模拟移动通信系统。
模拟移动通信系统虽然获得了很大成功，但也暴露出很多不足，如系统容量不能满足日益增长的用户需求、频谱利用率低、业务种类受限制、安全性能差及设备价格高等，解决这些问题的根本办法是采用新一代数字蜂窝移动通信系统。
1.1.2 数字移动通信系统（2G）早在20世纪70年代末，一些发达国家就已开始研制数字移动通信系统。
从20世纪80年代中期开始，数字移动通信得到了发展和应用。
数字移动通信系统由于采用了多种数字技术，使得系统具有频谱利用率高、系统容量大、可提供多种形式的服务、与ISDN兼容性强等优点。
数字移动通信系统由于采用了多种数字技术，使得这种系统具有频谱利用率高、系统容量大、可提供多种形式的服务、与ISDN兼容性强等优点。
由于数字移动通信系统具有容量大、性强、移动台体积小、能提供国际漫游等特点，世界各国都给予了足够的重视和资金投入。
1.1.3 现代移动通信系统（3G）3G系统与2G系统有根本的不同，3G系统采用CDMA技术和分组交换技术，而2G系统通常采用的是TDMA技术和电路交换技术。
与前两代系统相比，3G系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务，其设计目标是提供比第二代系统更大的系统容量、更好的通信质量，而且要能在全球围更好地实现无缝漫游及为用户提供包括语音、数据及多媒体等在的多种业务。
目前，国际电联接受的3G无线接口标准主要有以下三种：WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA。
CDMA是Code-Division Multiple Access（码分多址）的缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。
CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。
1.2 CDMA技术国外发展状况CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。
第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术，其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰，在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信，后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。
1995年，第一个CDMA商用系统（被称为IS-95）运行之后，CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。
CDMA技术的标准化经历了几个阶段。
IS-95是CDMA ONE系列标准中最先发布的标准，真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS-95A，这一标准支持8K编码话音服务。
其后又分别出版了13K话音编码器的TSB74标准，支持1.9GHz的CDMA PCS系统的STD-008标准，其中13K编码话音服务质量已非常接近有线的话音质量。
随着移动通信对数据业务需求的增加，1998年2月，美国高通公司宣布将IS-95B标准用于CDMA基础平台上。
IS-95B可提供CDMA系统性能，并增加用户移动通信设备的数据流量，提供对64Kb/s数据业务的支持。
CDMA是移动通信技术的发展方向。
在2G阶段，CDMA增强型IS-95A与GSM 在技术体制上属于同一时代产品，提供大致相同的业务。
但CDMA技术有其独到之处，在通话质量好、掉话少、低辐射、健康环保等方面具有显著特色。
在2.5G 阶段，CDMA2000 1X RTT与GPRS在技术上已有明显不同，在传输速率上CDMA20001X RTT高于GPRS，在新业务承载上CDMA2000 1X RTT比GPRS成熟，可提供更多的中高速率的新业务。
为了能够在未来的全球化标准的竞赛中处于领先位置，各个国家、地区、标准化组织及公司纷纷提出了自己的技术标准。
在所有提案中以欧洲的W-CDMA技术和美国的CDMA2000技术最为看好，同时，中国的TD-SCDMA技术由于其本身的技术先进性得到了中国政府、运营商和产业界的支持，也很受瞩目。
我国提出的TD-SCDMA建议标准与欧洲、日本提出的W-CDMA和美国提出的CDMA2000标准一起被列入该建议，成为世界三大主流标准之一。
1.3 CDMA系统的特点与优势1.3.1 移动通信系统的多址方式在无线通信环境的电波覆盖区，如何建立用户之间的无线信道的连接，是多址接入方式的问题。
因为无线通信具有大面积无线电波覆盖和广播信道的特点，网一个用户发射的信号其他用户均可接受，所以网用户如何能从播发的信号中识别出发送给本用户地址的信号就成为建立连接的首要问题。
多址接入方式的数学基础是信号的正交分割原理。
无线电信号可以表达为时间、频率和码型的函数，即可写作(1-1)s c f t c t s f t(,,)()(,)其中，是码型函数，为时间和频率的函数。