【matlab算法仿真编程】基于MATLAB的码分多址复用技术的仿真选编.doc

-  PAGE 2 - -  PAGE 11 - 第二章 CDMA基本原理 CDMA技术的基础是扩频通信。扩频：用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一种传输方式，频带的扩展由独立于信息的扩频码来实现，与所传信息数据无关，在接收端用同步接收实现解扩和数据恢复。如图2-1，我们可以知道CDMA系统的基本原理和TDMA、FDMA的区别。 图2-1 CDMA、TDMA、FDMA比较 扩频通信的理论基础就是著名的香农定理: …………………………………………(1) 这个公式表明，在高斯信道中当传输系统的信号噪声功率比S/N下降时，可用增加系统传输带宽W的办法来保持信道容量C不变。对于任意给定的信号噪声功率比，可以用增大传输带宽来获得较低的信息差错率。正因为这个原因，扩频通信具有比较强的抗噪声干扰的能力。CDMA技术是以扩频通信为基础的载波调制和多址接入技术，所以如何实现扩频部分对于整个CDMA系统的实现有着重要的影响。 2.1 CDMA系统的关键技术 扩频技术是CDMA系统的基础，在扩频系统中，常使用伪随机码来扩展频谱，伪随机码的特性，如编码类型、长度、速度等在很大程度上决定了扩频系统的性能，如抗干扰能力、多址能力、码捕获时间。因此要实现扩频部分，关键就是如何选择一个比较好的方法来实现PN码产生器。 而实现PN码产生器的难点就是实现其同步，即在接收端进行解扩所用的PN码和接收到的信号在发送时所用的PN码是同步的，这是扩频技术中的难点。CDMA系统要求接收机的本地伪随机码与接收到的PN码在结构、频率和相位上完全一致，否则就不能正常接收所发送的信息，接收到的只是一片噪声。若实现了收发同步但不能保持同步，也无法准确可靠地获取所发送的信息数据。因此，PN码序列的同步是CDMA通信扩频模块的关键技术。但是要真正成为一种商业应用的通信系统，还有很多技术问题需要解决，本文暂不做考虑。 所有CDMA类型都使用扩频过程增益来允许接受者部分衰减非期望信号。具有期望扩频码的信号和定时被接受，如果信号有不同的扩频码（或者相同扩频码但是不同的时间偏移）将被过程增益认为随机噪声衰减掉。这项操作的方法是给每一个站点分配一个扩频??或者芯片序列.这些芯片序列被表示成由＋1和－1组成的序列。每个芯片序列和本身点乘得到＋1,(和补码点乘得到－1),反之点乘不同的芯片序列得到0。 例如 如果 C1 = (-1,-1,-1,-1)， C2 = (+1,-1,+1,-1) 那么  C1 . C1 = (-1,-1,-1,-1) . (-1,-1,-1,-1) = +1  C1 . -C1 = (-1,-1,-1,-1) . (+1,+1,+1,+1) = -1  C1 . C2 = (-1,-1,-1,-1) . (+1,-1,+1,-1) = 0  C1 . -C2 = (-1,-1,-1,-1) . (-1,+1,-1,+1) = 0  这种特性叫做正交性. 这些序列叫做 Walsh码可以从一个二进制 Walsh矩阵导出。当多个终端发送多个片码时，信号就会在空中叠加。例如芯片序列是(-1,-1,-1,-1)和(+1,-1,+1,-1)，叠加后变成(0,-2,0,-2)。接受方只要计算发送信号到空中的终端目点值。例如(-1,-1,-1,-1) . (0,-2,0,-2) = +1。  TDMA和FDMA终端理论上可以过滤其他时隙或者频率通道的任意强信号。这在CDMA无法实现，它只能部分过滤干扰信号。如果任一或者全部噪声信号强于有用信号，则有用信号就被淹没了。这样在CDMA系统中就要求每个终端有一个近似合适的信号功率。在CDMA蜂窝网络中，基站使用一个快速闭环功率控制方案来紧密控制每一个移动终端的传输功率。  向前纠错(FEC)编码在任何一种CDMA方案中都是必须的，它用于减小信噪比的需求，从而使得信道最大限度的可靠。 CDMA较TDMA和FDMA的优势在于CDMA可用码字数量理论上是无限的。这就使得CDMA承载大容量负载是对每一个随机会话中产生一个相对小的流量，从而避免为个别通讯频繁的建立和拆除有限的时隙或者频率通道。CDMA发射端只是在有数据发出时占用信道，完成后就释放掉。 2.2 CDMA系统的基本结构 CDMA技术是以扩频通信为基础的载波调制和多址接入技术，所以如何实现扩频部分对于整个CDMA系统的实现有着重要的影响。下图是CDMA系统的基本原理图： 图2-2 CDMA系统的基本原理 信号经信源编码后成为数字信号，经过纠错编码、卷积编码和交织等相关处理后送入调制器中，利用PN码发生器产生的高速PN码将数字信号变成码片，使得信号的传输带宽远大于信号本身的带宽以实现扩频通信，同时，为了使信号的