《cdma通信系统中的接入信道部分进行仿真与分析nxd.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《cdma通信系统中的接入信道部分进行仿真与分析nxd.docx（78页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、摘 要要CDMAA技术是是当前无无线电通通信，尤尤其是移移动通信信的主要要技术，不不论是在在中国已已经建立立的ISS-955规范的的中国联联通CDDMA网网、各大大移动通通信运营营商正准准备实验验及建立立第三代代（3GG）系统统还是大大设备研研发商已已经在开开发的三三代以后后（也称称为4GG）更宽宽带宽的的移动通通信系统统，CDDMA都都是主要要的选择择。CDDMA概概念可以以简单地地解释为为基于扩扩频通信信的调制制和多址址接入方方案。其其反向链链路有接接入信道道和反向向业务信信道组成成。接入入信道用用于短信信令消息息交换、能能提供呼呼叫来源源、寻呼呼响应、指指令和注注册。本设计选选取CDDM
2、A通通信系统统中的接接入信道道部分进进行仿真真与分析析。首先先，通过过学习相相应的理理论知识识，熟悉悉接入信信道实现现的过程程，对每每一步的的原理有有了较深深的理解解，同时时，也对对MATTALBB软件进进行熟悉悉和了解解，对MMATLLAB软软件中的的SIMMULIINK部部分及其其内部的的CDMMA模块块用法和和参数设设置进行行熟悉，然然后运用用MATTLABB软件对对接入信信道部分分进行设设计，并并逐步地地对各个个模块进进行分析析、仿真真与验证证。目的的是通过过毕业设设计工作作熟悉现现代无线线通信系系统的基基本构成成与基本本工作原原理，重重点掌握握卷积编编码、块块交织和和码扩展展等相关关
3、编码技技术，并并能将这这些技术术应用实实际系统统设计，提提高自己己对CDDMA通通信系统统知识的的认识。关键字：CRCC;卷积积编码;块重复复;交织织;长码码;沃尔尔什;PPN序列列AbsttracctCDMAA iss thhe mmajoor ttechhnollogyy ussed in thee wiirellesss coommuuniccatiion , eespeeciaallyy inn thhe mmobiile commmunnicaatioon. Folllowwingg thhe IIS-995 sstanndarrd sset up in Chiina ,CDDMA
4、is thee moostlly cchoiice wheetheer iin CChinna UUninnet nett ,iin tthe thiird sysstemm (33G) thaat aall kinnds of mobbilee buusinnesssmenn arre tto bbuilld oor iin tthe widder sysstemm thhan thee thhirdd onne(nnameed 44G)tthatt thhe llargge eequiipmeentss reeseaarchhingg buusinnesssmenn haave beeen
5、 rreseearcchinng.TThe connceppt oof CCDMAA maay bbe iinteerprreteed aas tthe simmulaatioon tthatt baase on freequeencyy sppreaadinng aand thee muultiiplyy adddreess acccesss prrojeect.Itss reeverrse chaanneel iis ccompposeed oof aacceess chaanneel aand traaffiic cchannnell.Thhe aacceess chaanneel ii
6、s uusedd foor bbrieef iinfoormaatioon eexchhanggingg 、pprovvidiing thee soourcce aabouut tthe calllinng、tthe calll rrespponddingg 、tthe insstruuctiion andd thhe eenroollmmentt.Thiss deesiggn cchooose thee paart of connnecct cchannnell too siimullatee annd aanallysee. FFirsst,wwe ccan fammiliiar witt
7、h tthe proocesss oof cconnnectt chhannnel ,unnderrstaand thee prrincciplleoff evveryy sttep of thee prroceedurre aabouut tthree chhannnel,aftter stuudyiing thee reelattingg knnowlledgge .At thee saame timme ,we an alsso hhavee soome acqquaiintaancee wiith thee sooftwwaree abboutt MAATLAAB aand thee
8、paart of SIMMULIINK andd hoow tto sset thee paarammeteer oof eeverry kklocck iin tthe sofft.TThenn wee caan uuse thee MAATLAAB ssofttwarre tto ddesiign thee paart of thee coonneect chaanneel, to anaalysse , too siimullatee annd tto vvaliidatte tthe dessignn off evveryy bllockk grraduuallly. Thiis pp
9、urpposee iss too bee faamilliarr wiith thee baasiccstrructturee annd bbasiicprrincciplle oof tthe morrdenn wiirellesss coommuuniccatiion sysstemm, tto mmastteryy thhe ttechhnollogyy abboutt thhe CConvvoluutioonallEnccodeer,IInteerleeaveer ,Codder sprreadd annd sso ffortth, theen uuse thoose tecchnoo
10、loggy tto ddesiign sysstemm inn prractticee,soo thhat to impprovve oour knoowleedgee abboutt thhe CCDMAA coommuuniccatiion sysstemm.Key worrds:CRCC;Coonvooluttionnal Enccondder;Bloock Reppeatt;Innterrleaaverr;Loong codde;WWalssh;PN ssequuencce目 录中文摘要要 关键键字 .1英文摘要要 关键键字 .2目 录.3前 言 .41 设设计总体体框架.52 设设计
11、各个个部分原原理知识识介绍 .6 2.1 卷积编编码.72.2 交织技技术介绍绍.92.3 沃尔什什函数说说明.112.3.1 沃沃尔什函函数特性性说明.112.3.2 沃沃尔什函函数的产产生方法法介绍.132.4 长码的的实现.152.6 PSKK和OQQPSKK调制182.7 短码的的实现.203 MMTALLAB软软件中的的SIMMULIINK的的简介.204 设设计仿真真、分析析与验证证.224.1 设计总总体模块块构造.224.2 对各个个模块进进行分析析与验证证 .2234.2.1 源源中部分分（suubsyysteem1）设设置、说说明与分分析.244.2.2对卷卷积编码码器和重
12、重复模块块的设置置、说明明与分析析 2274.2.3 对对子系统统Subbsysstemm2（块块交织器器）模块块的设置置、说明明与分析析 304.2.4 沃沃尔什调调制器输输出与长长码输出出及其异异或验证证.404.2.5 II路和QQ路的输输出验证证与分析析4465.经验验总结.49谢 辞辞.500参考文献献.511引言 众众所周知知，自从从20世世纪700年代出出现蜂窝窝网通信信以来，世世界各地地移动通通信行业业得到了了迅猛的的发展，而而蜂窝网网的技术术本身也也得到了了长足的的进步。就就多址接接入方式式而言，220世纪纪80年年代出现现了时分分多址(TDMMA)数数字蜂窝窝网，以以GSM
13、M为代表表的数字字蜂窝移移动通信信系统在在国内外外已获得得了广泛泛应用。220世纪纪90年年代又出出现了码码分多址址(CDDMA)蜂窝网网移动通通信系统统。由于于它通信信容量大大、质量量好，因因此立即即引起了了人们广广泛的关关注，其其优势已已被人们们所共认认，其发发展前景景十分良良好。不不少专家家预言，221世纪纪将是CCDMAA通信广广泛应用用的时代代。CDMAA蜂窝网网移动通通信是在在频分多多址(FFDMAA)模拟拟蜂窝网网和时分分多址(TDMMA)数数字蜂窝窝网基础础上发展展起来的的，既有有共同点点，也有有很多独独特的地地方：从从技术角角度来看看CDDMA蜂蜂窝网技技术是最最先进的的，同
14、时时又是最最复杂的的。可以以说，在在一定范范围内，它它反映了了现代通通信的技技术水平平。本次课题题选择的的是反向向链路的的接入信信道部分分进行软软件的仿仿真，所所运用的的软件是是MATTLABB。运用用MATTALAAB软件件中的模模块进行行接入信信道的构构建，并并对信道道的原理理进行分分析和验验证。本本论文是是按照从从理论到到仿真分分析与验验证的步步骤顺序序来的，最最后进行行全面的的总结。1 对毕业业设计总总体实现现框架进进行初要要说明图1.11设计总总体框图图接入信道道数据以以每200毫秒888比特特的速率率产生，因因为 卷卷积编码码器在每每帧后复复位，所所以每帧帧的数据据都加上上8比特特
15、的尾。故故数据进进入编码码器的速速率是（888+88）/00.022=48800bbit/s,如如图所示示。这些些数据进进行码率率1/33，约束束长度为为9的卷卷积编码码。编码码器中出出来的数数据率是是34.88=144.4kkspss。为了使接接入信道道和反向向业务信信道有相相同的块块交织方方案，接接入信道道的符号号进行了了重复，使使进入交交织器的的为214.4=339.66=288.8kkspss，和反反向业务务信道达达最高数数据率996000bitt/s的的数据进进入交织织器时的的速率一一样。交交织方案案是读入入一帧的的数据（228.8820=5766符号），按按列写入入18列列32行行
16、的矩阵阵，然后后以某种种顺序按按行读出出，以使使数据符符号在时时间上分分开。 交织后后的符号号送到一一个（664，66）的沃沃尔什编编码器。沃沃尔什编编码是用用每组66个编码码符号（cc0、c55）来选选择26=664阶沃沃尔什序序列Hii中的一一个。选选择时要要按下列列准则来来计算序序号i：这里的ii是64464哈哈达码矩矩阵的行行号,而而cjj是经经过编码码的二进进制(00,1)符号.因此符符号速率率的增长长比率为为64/6,从从288800ssps增增加到33072200ccps,单位是是”沃尔什什编码”每秒.这个步步骤可以以看作是是一个(n=664,kk=6)的纠错错编码.它也可可以解
17、释释为一种种用二进进制信道道符号进进行644进制正正交调制制的形式式. 接入信信道符号号进一步步用一个个特定的的相位偏偏置是靠靠移位积积存器的的输出与与一个随随用户不不同而不不同的442比特特模板序序列进行行内积来来产生的的.对于于接入信信道,模模板是用用伪随机机产生的的接入信信道和相相应的寻寻呼信道道编号以以及基站站辩识参参数构成成的.在脉冲成成型与发发送之前前,长PPN码扩扩谱后的的基带数数据流分分别与II路Q路路正交短短PN码码相乘,Q路相相乘后延延时了半半个码片片，形成成OQPPSK调调制和正正交分集集。注意意:这个个操作中中,符号号没有被被扩谱,因为短短PN码码的速率率也是11022
18、288MMcpss.还要要注意到到,图440211表明所所有小区区中的所所有移动动台都采采用零偏偏置的短短PN码码，不同同用户的的信号只只用它们们唯一的的长PNN码相位位加以区区别.下下表总结结了接入入信道的的调制参参数。 接入信信道调制制参数 参数 数值值 单位位 数据速速率 48000 biit/ss PN码码片速率率 1.22888 Mcpps 代码速速率 11/3 Biit/码码符号 码符号号重复 22 符号/码符号号 发端占占空比 1100 %码符号速速率 288800 ssps调制 6 码码符号/模符号号调制速率率 48800 spss沃尔什码码片速率率 3007.22 kccps
19、 模符符号间隔隔 2208.33 s PNN码片/码符号号 422.677 PNN码片/模符号号 2556PN码片片/沃尔尔什码片片 4 特定移动动台的接接入信道道传送只只能在指指定的接接入信道道时隙中中进行,接入信信道时隙隙事实220毫秒秒帧长的的睁倍数数.接入入信道时时隙的每每一次传传送开始始都有一一随机短短延时,以分散散不同的的移动台台的起始始传送时时间,这这些移动动台可能能在同一一时隙内内在不同同的信道道中传送送.接入入信道有有96个个数据零零作报头头,以帮帮助基站站捕获信信号.移移动台第第一次使使用接入入信道时时,只能能发送按按某种程程序形成成的试探探”消息”,直到到决定了了该移动动
20、台的适适当功率率水平为为止. 2 对各个个模块所所对应的的原理进进行详细细的说明明CDMAA(码分分多址)是一种种利用惟惟一码序列列进行扩扩频多址址接人数数字通信信的技术术。CDDMA信信道包括括基站和和移动台台之间的的前向CCDMAA信道和和反向CCDMAA信道。前前者是从从基站到到移动台台的信道道，后者者是从移移动台到到基站的的信道。反向CDDMA信信道被移移动台用用来和基基站通信信，同时时在发送送之前通通过直接接序列扩扩频共享享相同的的CDMMA频率率分配。反反向CDDMA信信道是从从移动台台到基站站的反向向链路。在在反向CCDMAA信道发发送的数数据被封封装成220mss帧。反反向CD
21、DMA信信道包括括接人信信道和反反向业务务信道。接接人信道道用于短短信令消消息交换换，提供供呼叫发发起、寻寻呼响应应、指令令和注册册。反向向业务信信道用于于从单个个移动台台向单个个或多个个基站传传输用户户数据和和信令业业务。前向CDDMA信信道包含含导信倍倍道、同同步信道道、寻呼呼信道和和前向业业务信道道。这些些信道每每路都经经过适当当的Waash函函数正文文扩展，然然后以11.22288MMc/ss固定速速率由正正交相位位导频PPN序列列扩展。反向CDDMA信信道由接接人信道道和反向向业务信信道组成成。反向向信道上上发送的的所有数数据都经经过卷积积编码、块块交织、664阶正正交调制制和长码码
22、直接序序列扩展展再发送送。下文介绍绍CDMMA信道道操作的的几个最最基本的的组成部部分。2.1 卷积编编码现代数字字通信系系统常常常设计成成以非常常高的速速率传输输。卷积积码已应应用于很很多个同同系统，例例如，不不仅在CCDMAA移动通通信系统统种应用用卷积编编码译译码，而而且在空空间和卫卫星也应应用。为为了防止止系统出出错,经经常会使使用卷积积码。信信息数据据序列划划分成许许多长度度为k的的小块，每每段小块块被编码码长度为为n的码码字符号号。卷积积码(nn,k,m)由由k个输输入、具具有m阶阶存储的的n个输输出线性性时序电电路实现现。通常常，n和和k是较较小的整整数，且且kI时SS=1.其他
23、的的方法可可以减小小BI时的的最小间间隔而增增加BI时的的最小间间隔.IIS-995就用用了这样样的技术术.除非非仔细观观察考虑虑读出的的方法,否则一一般最小小间隔 都是减减少的.IS-995系统统交织一一帧之内内的数据据,除了了同步信信道之外外,其他他信道都都是200毫秒,同步信信道的一一帧周期期上266.666毫秒.因此,所有的的IS-95的的交织器器在块数数据上操操作.严严格地说说,并没没有用块块交织,但是交交织的类类型设计计要依赖赖于信道道和原始始数据率率.例如如,反向向链路通通过矩阵阵之中以以非传统统的方法法读出各各行数据据以改变变最小间间隔特性性.2.3 沃尔尔什函数数说明沃尔什函
24、函数是正正交的、归归一化的的和完备备的。“正交”是指两两个不同同的函数数相乘，并并在给定定区间上上积分，其其结果为为0。“归一化化”的意思思是如果果两个函函数相同同，那么么它们乘乘积的积积分为11。最后后，“完备”大致可可理解为为：在给给定的区区间内，可可使用这这个正交交函数集集中函数数的线性性组合来来逼近任任意给定定的函数数，在正正交函数数的个数数趋于无无限的条条件下，均均方误差差在“均值意意义上”趋近于于0。2.3.1 沃沃尔什函函数特性性说明我们将NN阶的沃沃尔豕函函数定义义为N段段函数的的集合，记记为WWj(tt);tt(0,T),j=00,1,N-1,定义如如下：1. 除了在一一些跳
25、变变点上取取值0外外，Wjj(t)仅在集集合+1，-1中中取值。2. 对于所有有的j，有有Wj（00）=11.3. 在区间（00，T）内内，Wjj(t)精确地地有j次次符号变变化（穿穿越零点点）。4.5.关于于区域的的中点，每每一个函函数Wjj(t)不是奇奇函数就就是偶函函数。一个沃尔尔什函数数集由NN个函数数构成，并并按照穿穿越零点点（符号号改变）的的次数来来定义它它们的阶阶数。用用函数集集表示如如下： 第一个函函数W00（t）在在整个（00，1）区区间上没没有过零零点，而而W1（tt）在整整个定义义区域上上有一个个过零点点。考虑虑图3.1所示示的定义义在（00，T），将将沃尔什什函数的的幅
26、值图2.33.1转转化为二二值逻辑辑0，11表示示，即+l “0”，-11 “1”，并将图图5.11中的所所有8阶阶沃尔什什函数的的整个下下标集jj0，11，7用用二进制制表示出出来，于于是我们们可以写写出8个个沃尔什什序列，如如图3.2所示示。 当考虑虑一个 阶的沃沃尔什函函数集(序列)时，可可以注意意到序列列关于KK轴上的的点KT/22，具有有对称性性，其中中T是沃沃尔什函函数的周周期。沃沃尔什函函数关于于这些点点要么奇奇对称，要要么偶对对称。这这些点位位jKK，K1，1，亦亦即。考考虑任意意一个NN166阶的沃沃尔什函函数，如如：W13O 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 O 0
27、1 0 1图 2.3.22序列关于于处奇对对称：关于T/8处奇奇对称：关于T/4处偶偶对称：关于T/2处奇奇对称：将沃尔什什函数的的下标jj用k位位二进制制数表示示出来，即即j(j1,j2,.jjk)。如如果jkk=0，则则函数关关于轴处处偶对称称，k=1,22，k;如果jjkll，那么么函数关关于这个个轴处奇奇对称。在在沃尔什什序列中中，与沃沃尔什函函数中的的定义相相同，第第一个值值总是00，即研研Wj(0)1，而而Wj000。对沃尔什什序列ww13,可以分分析如下下：在WW13中中，(jj1,jj2,jj3,jj4)=(1，ll，0，11)，因因此可以以判断：j1/221，表表示序列列关于
28、TT/166处奇对对称j211，表示示序列关关于T/8处奇奇对称j3OO，表示示序列关关于T/4处偶偶对称j4=11，表示示序列关关于T/2处奇奇对称于是，以以0打头头按照对对称的要要求，可可以写出出如下序序列： W1330 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 O 1 0 1这个序列列与前面面一开始始给出的的一样。 同样样，根据据观察，可可以得出出沃尔什什函数关关于对称称轴(中中点)的的位置的的特性如如下：沃尔什什函数关关于(00，T)的中点点，也即即在T/2处的的对称轴轴ax上上奇对称称或偶对对称。沃尔什什函数关关于子区区间(OO,T/2)和和(T/2，TT)的中中点T4，33T/4
29、4处具有有同样的的对称性性将这些些中点对对称轴定定义为aak-11。同样的的处理过过程重复复k次，直直到子区区间的中中点为TT/N，33T/NN,，(NN1)/N，这这里。这这些中点点对称轴轴称为aa1,这这些轴具具有同样样的对称称性。2.3.2 沃沃尔什函函数的产产生方法法介绍沃尔什函函数的产产生方法法有多种种，可以以使用莱莱德马契契函数,也可以以使用哈哈达玛短短阵，还还可以利利用沃尔尔什函数数自身的的对称特特性。下下面仅以以用哈达达玛矩阵阵产生方方式来介介绍。哈达码矩矩阵是一一个方阵阵，方阵阵的每一一个元素素为+11或-11，列与与列之间间是正交交的。如如果一个个矩阵的的第列的的元素都都是
30、1，那那么我们们说这个个矩阵是是规范。可可以使用用0代替替+1，而而使用11代替-1，即即使用逻逻辑值0，11来表表示哈达达码矩阵阵，那么么22的22阶哈达达码矩阵阵可以表表示为： 如果HNN是一个个NN的哈哈达码矩矩阵，于于是有：这里INN 是一一个NN的单单位。如如果规定定N1为哈哈达码矩矩阵的阶阶数,那那么N可可取值为为1,22,或44t(tt为整数数).设设和分别为为 a阶阶和b阶阶的哈达达码矩阵阵,那么么=的阶数数为abb,运算算规则如如下:如如果矩阵阵中一个个元素为为+1(或逻辑辑值0),那那么用来来代入,如果该该元素为为-1（或或为逻辑辑值1），则则用-HHb（或或Hb的的补）代
31、代入。如如果N为为2的幂幂，并规规定H11=+1=0，于是是可以由由下式求求得：这里规定定为取负（为为其补值值）。的的哈达码码矩阵可可以由NN=2阶阶的哈达达码矩阵阵的规范范形式连连乘得到到。如果，则则所有的的哈达玛玛矩阵的的行序列列和列序序列都是是沃尔什什序列。然然而，用用沃尔什什函数表表示和哈哈达玛函函数表示示之间存存在一些些差别，即即哈达玛玛函数的的行序号号和列序序号都与与符号改改变(过过零点)的次数数没有关关系，而而沃尔什什函数却却具有这这种关系系。显然然，由哈哈达玛函函数生成成的沃尔尔什函数数不是按按照符号号改变的的次数排排序的，因因而需要要一种方方法对这这两种排排序进行行相互转转换
32、。2.4 直接序序列扩展展反向CDDMA信信道中，反反向业务务信道相相接人信信道将由由长码直直接序列列扩展，以以提供有有限的保保密性。对对反向业业务信道道，直接接序列(DS)扩展操操作包含含对数据据脉冲随随机发生生器输出出数据和和长码模模2加。数数据脉冲冲随机发发生器产产生掩码码符号00和1，随随机地掩掩蔽由于于码重复复产生的的冗余数数据。掩掩码符号号由帧数数据率和和长码的的最后114比特特位确定定。对于于接人信信道，DDS扩展展操作包包含644阶正交交调制器器输出和和长码的的模2加加。设d(tt)为WWalssh码片片调制的的数据序序列，TTb为数数据比特特时间间间隔。WWalssh调制制的数据据序列被被长码cc(t)的扩展展则码片片模2加加。每个个c(tt)脉冲冲称为码码片，TTc表示示码片时时间间隔隔，Tbb=4TTc。扩扩展PNN码片序序列速率率固定在在1.222888Mc/s。由由于6个个编码符符号由664个时时间正交交Wallsh函函数之一一调制，调调制符号号发送速速率固定定在288.8/644.8kks/ss。因此此，每个个Wallsh码码片由44个PNN码片扩扩展，即即。由11.22288MMc/ss长码PPN码片片相乘的的直接序序列d(t)如如图4.1所示示。图 2.4.11