基于MATLAB的CDMA通信系统的仿真

基于MATLAB勺CDM軀信系统的仿真
摘要：利用MATLA呼台的Simulink可视化仿真功能，结合CDMA勺实际通信情况，对CDMA!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勺主要环节,包括扩频技术、信道等参数设置。

关键字：码分多址；扩频；MATLA；B 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
—信道带宽S —信号平均功率 N —噪声平均功率
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
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。

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k
佶号
J
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扩频后i 的佶号麵
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
信源
高昕
a
嗓声
图2本次仿真CDM 系统组成框图
C = B Iog2 (1 + S / N ) 香农公式
相交换,
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
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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
宽度为6X 10 - 6 s 。

（1）第一路伯努利二进制随机信号发生器
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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
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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
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表2第一路二进制伯努利序列产生器参数设置
参数名称 参数值
模块类型
Berno ulli Binary Gen erator
P robability of a zero
0.5 In itial seed 12345 Samp le time 3*2e-7 Frame-base out puts
Unchecked
In terl pret vector p arameter as 1-D
Unchecked
(2)
第二路伯努利二进制随机信号发生器
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曰 i narv
曰crnmu Hi Bi n ary
图6二进制伯努利序列产生器
表3第二路二进制伯努利序列产生器参数设置
参数名称 参数值
模块类型
Berno ulli Binary Gen erator
P robability of a zero
0.5 In itial seed 54321 Samp le time 3*2e-7 Frame-base out puts
Unchecked Interlpret vector parameter as 1-D
Unchecked
(3)
第三路伯努利二进制随机信号发生器
图9第三路发生器产生的仿真波形
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图8二进制伯努利序列产生器
图7第二路发生器产生的仿真波形
表4第二路二进制伯努利序列产生器参数设置
参数名称 参数值
模块类型
Berno ulli Binary Gen erator
P robability of a zero
0.5 In itial seed 13542 Samp le time 3*2e-7 Frame-base out puts
Unchecked In terl pret vector p arameter as 1-D
Unchecked
222 直接扩频
图10 PN 伪随机序列产生器
表 5 PN Seque nee
Gen erator 参数设置
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本系统中的m 序列周期是15,码元宽度为2X 10 — 7 s ,基带信号码元
宽度是m 序列码元宽度的30倍， 正好是两个m 序列的周期。

延迟4个（m 序列）码元及延迟7个（m 序列）码元的两个码组与原始的码组构成三个正交 的码组。

它们分别对三个用户的信号进行直接扩频。

扩频的操作是将转换为二进制双极性信号的基带信号和用于扩频的码 组直接相乘。

P NSeque nee Gen erator （伪随机序列产生器）产生用于直接扩频的正
交码组。

它产生的是m 序列, m 序列的码组有很好的正交性。

3t-q u-=：ncc
图11 PN 伪随机序列产生器输出波形
表6左半六个Relay （中继器）参数设置
2.2.3
信号与高斯白噪声的叠加
扩频后的信号在Sum （相加器）中与 Gauss Noise Generator （高斯噪
声发生器）产生的高斯白噪声混合， 这表现了码分多址通信的特点： 在同 一
时间、 同一频段利用正交的码组承载不同通信用户的信息传输。

表7 Gauss Noise Gen erator
高斯噪声发生器参数设置
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2.2.4 接收端
在接收端， 所有的接收机接收到混合了所有用户通信信息与噪声的
将二进制双极性信号形式的基带信号和用于解扩的码组直接相乘。

的各路信息的失真情况。

本试验系统可以用作检验各种正交码组的正交性。

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图12中继器
信号。

应用了两个模块将特定用户的信息解调出来: 是使用与发射端相
同的码组来进行解扩。

因为码组有很强的自相关性和很弱的互相关性,
只是将受到相同码组扩频的信号提取出来。

解扩的操作与扩频的操作类似,
二是解 扩后的信号通过一个低通滤波器, 使得解扩出来的信号更为干净。

三个误 码表的接收延迟时间均设定为1,
分别记录了经扩频、
混合、
解扩以后
（1）离散滤波器
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d«n{z)i
Fihfrfl ■JS 图13离散滤波器图14离散滤波器输出波形
表8 离散滤波器参数设置
数« 称S Sir m
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iJenondn師口巩母察軼）[】+ OOOO -3H1811 3. 3623 - 2. 1130 0” 43S5]
（2）Relay （中继器）
表9三个接在低通滤波器后的Relay （中继器）参数设置
参數值Swiuh yn pyiiiKA「等丁吋* JF英打JT)0. 31
Swhch off puiiii</]' r等T时-JF关关闭)0. 43
t>uipur when Qn< JF 斤打Jf 时輸岀ffl)1
(>utput when oUfff关关闭时输出fftj=1
Sftmpk tinief釆样时问）fle-e
（3）接在低通滤波器后的Relay （中继器）输出波形
第一路
图15第一路输出波形
第二路
图16第二路输出波形
2.2.5 误码表
三个误码表的接收延迟时间均设定为1, 解扩以后的
各路信息的失真情况。

4结束语
通过用MATLAB 对CDMA 系统的仿真调试、结果分析，让我熟悉了 CDMA 的工作原理，加深了对调制方式的认识， 并深刻的了解实际 PN 码扩 频的产生和应用。

通过仿真结果中的波形、
频谱图等直观的方式， 有助于实 现对CDMA 系统规律的把握研究。

本次论文设计，遇到了诸多不懂和设计难题， 感到了自己所学的东西完
全不够用，然而自己在实际运用中和所学理论有所差距，
参考了许多的书籍
和网上资料，但本课题对专业知识以及知识的综合运用能力的需求较高， 书
籍和网上的资料扔有许多不同。

希望自己在以后的学习中，
加强对专业知识
的学习，以及对知识能力的运用， 树立学习目标。

网上有诸多的资料，让我 受益匪浅，了解到
MTLAB 的强大，毫不夸张地说 MTLAB 可以运用到各个 也了解到了当代通信工程的主要方
向， 参考文献
樊昌信.通信原理[M].北京：国防工业出版社，2008.
邵玉斌.MATLAB 仿真在通信与电子工程的应用 [M].西安：电子科技大
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图 误码表显示
18 第三路
分别记录了经扩频、
混合、
方面。

向。

对自己以后工作树定了大致方
【1】 【2】 学出版社，2010
图17第三路输出波形。