MATLABCDMA_RAKE接收機仿真課件

1、武漢理工大學本科生畢業(yè)設計（論文）摘要RAKE接收技術是第三代CDMA移動通信系統(tǒng)中的一項重要技術。在CDMA移動通信系統(tǒng)中，由于信號帶寬較寬，存在著復雜的多徑無線電信號，通信受到多徑衰落的影響。RAKE接收技術實際上是一種多徑分集接收技術，可以在時間上分辨出細微的多徑信號，對這些分辨出來的多徑信號分別進行加權調(diào)整、使之復合成加強的信號。本文針對CDMA系統(tǒng)多徑衰落信道條件下采用MATLAB仿真軟件對單用戶RAKE接收機和多用戶RAKE接收機之間分別進行了仿真。并采用最大比合并、等增益合并、選擇式合并這三種合并方式進行比較。給出仿真結果及誤碼率性能參數(shù)。通過比較三種合并方式的比較得出最大合并比

2、方式更適合RAKE接收機。通過單用戶與多用戶RAKE接收機的比較，得出RAKE接收機更適合于多用戶情況。并通過多用戶間的比較得出增多用戶對同狀態(tài)下信噪比要求增加不大。關鍵詞 RAKE接收機；多址；分集；合并畢業(yè)設計（論文）題目：基于MATLAB的CDMA RAKE接收機仿真專業(yè)班級： 姓名： 指導教師姓名： 職稱： 學 院： 2010年04月10日33目 錄摘 要1Abstract2緒 論31 MATLAB語言基礎41.1 MATLAB概述41.1.1 MATLAB的概況41.1.2.MATLAB產(chǎn)生的歷史背景41.1.3 MATLAB的語言特點51.2 MATLAB的安裝于使用71.2.1

3、MATLAB安裝71.2.2 MATLAB運行71.2.3結束MATLAB71.3 MATLAB 基本語法和基本操作81.3.1數(shù)值運算的功能81.3.2符號的作用81.3.3用matlab函數(shù)創(chuàng)建矩陣81.3.4 矩陣的修改91.3.5矩陣運算92 CDMA信號及高速網(wǎng)絡時代三大主流3G技術102.1 3G技術概況102.1.1 3G技術的標準102.2 CDMA信號簡介102.2.1 CDMA概述102.2.2 CDMA技術標準112.2.3 CDMA所具有的優(yōu)勢及技術持點122.3 CDMA信號分類及各自特點142.3.1 W-CDMA152.3.2 CDMA2000152.3.3 TD

4、-SCDMA152.3.4 TD-SCDMA的發(fā)展過程：162.3.5 TD-SCDMA的優(yōu)缺點173 RAKE 接收機183.1 RAKE接收機-技術發(fā)展及研究現(xiàn)狀183.2 RAKE接收機基本原理193.3 RAKE接收機數(shù)字實現(xiàn)模型213.4 RAKE接收機在WCDMA中的應用223.5 RAKE接收機MATLAB仿真223.6 RAKE接收機系統(tǒng)性能23結 論25參考文獻26附件27致 謝33摘 要在簡要介紹MATLAB語言的基礎上，對使用MATLAB語言仿真的CDMA通信系統(tǒng)進行描述。該程序仿真CDMA接收機的功能，包括解擴，解交織，信道編碼(卷積碼)，解碼，信源編碼(CRC)解碼5

5、個功能模塊，生成用于數(shù)字基帶傳輸?shù)男盘栃蛄小?仿真CDMA發(fā)射機的功能，包括隨機序列的產(chǎn)生，信源編碼尾比特添加, 信道編碼(卷積編碼)，分組交織和擴頻調(diào)制6個功能模塊，生成用于數(shù)字基帶，矩陣實驗室（MATLAB:Matrix Laboratory）是一種以矩陣運算為基礎的交互式的程序語言。與其它計算機語言相比，具有簡潔和智能化程度高的特點，而且適應專業(yè)科技人員的思維方式和書寫習慣，因而用其編程和調(diào)試，可以大大提高工作的效率。 對使用MATLAB語言仿真CDMA通信系統(tǒng)進行描述。CDMA是指在各發(fā)送端使用不相同、相互（準）正交的地址碼調(diào)制所傳送的信息，而在接收端在利用碼型的（準）正交性，通過相關

6、檢測，從混合信號中選出相應的信號的一種技術。實現(xiàn)CDMA的理論基礎是擴頻通信，即在發(fā)送端將待發(fā)送的數(shù)據(jù)用偽隨機碼進行調(diào)制，實現(xiàn)頻譜擴展，然后進行傳輸，而在接收端則采用同樣的編碼進行解擴及相關處理，恢復原始的數(shù)據(jù)信息。擴頻通信有直接序列（DS）、跳頻（FH）、線性調(diào)頻（chirp）、跳時（TH）等方式。采用擴頻通信的優(yōu)點很多，如抗干擾、抗噪聲、抗多徑衰落的能力強，能在低功率譜密度下工作，保密性好，可多址復用和任意選址及進行高度測量等等。本文討論的CDMA信號的REAK接收機MATLAB仿真。關鍵詞：仿真、碼分多址、擴頻 CDMA、通信系統(tǒng)、 3G、多徑干擾、WCDMA、分集接收。Abstract

7、Brief introduction of the MATLAB language, on the basis of using MATLAB language communication system simulation of CDMA description. This process simulation CDMA receiver function, including solutions, expansion, channel coding and decoding (convolution code) the source coding and decoding (CRC), 5

8、 function modules for digital signal sequences frequency-hand mode. Simulation CDMA transmitter functions, including random sequences, the source coding tail, channel coding bits (add), grouped convolution code and the spread-spectrum modulation 6 function module, used in digital baseband, Matrix la

9、b (MATLAB: Matrix Laboratory) is a kind of arithmetic based on Matrix interactive programming languages. Compared with other computer language, with concise and intelligent, and adapt to the characteristics of science and technology professionals way of thinking and writing habits, and use the progr

10、amming and debugging, can greatly improve the working efficiency.On the use of MATLAB language communication system simulation code division multiple access (CDMA). Each CDMA refers to the sender, using different orthogonal DeZhiMa modulation of the information and on the receiving end of (in) MaXin

11、g using orthogonality, through the related testing, selected from mixed signals corresponding signal of a kind of technology. Realizing CDMA is based on the theory of spread spectrum communication, namely after the sender will be ready to send data with pseudo-random code for modulation, expand, and

12、 then transmission spectrum, and at the receiving end USES the same code extend relevant processing, restore solution of the original data. Direct sequence spread spectrum communication (DS), FH (comparison, linear frequency chirp , etc.) TH Many of the advantages of using spread spectrum communicat

13、ion, such as noise interference, multipath fading, the ability is strong, can work under low power spectral density, good secrecy, multi-access reuse and any location and height measurement, etc. The paper discussed the CDMA signal REAK receiver MATLAB simulation.Key words：simulation、 CDMA、Spread Sp

14、ectrum CDMA、communication system、3rd Generation、 multipath interference、Wideband CDMA、diversity reception .緒 論目前MATLAB已經(jīng)成為國際上最流行的軟件之一，除了可提供傳統(tǒng)的交互式的編程方法之外，還能提供豐富可靠的矩陣運算、圖形繪制、數(shù)據(jù)處理、圖像處理和方便的Windows編程工具等。因而出現(xiàn)了各種以MATLAB為基礎的工具箱，應用于自動控制、圖像信號處理、生物醫(yī)學工程、語音處理、信號分析、時序分析與建模、優(yōu)化設計等廣泛的領域，表現(xiàn)出了一般高級語言難以比擬的優(yōu)勢。較為常見的MATLAB

15、工具箱有：控制系統(tǒng)工具箱、系統(tǒng)辯識工具箱、多變量頻率設計工具箱、分析與綜合工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱、最優(yōu)化工具箱、信號處理工具箱、模糊推理系統(tǒng)工具箱，以及通信工具箱等。通信工具箱中的模塊可供直接使用，并允許修改，使用起來十分方便，因而完全可以滿足使用者設計和運算的需要。MATLAB通信工具箱中的系統(tǒng)仿真，分為用SIMULINK模塊框圖進行仿真和用MATLAB函數(shù)進行的仿真兩種。在用SIMULINK模塊框圖的仿真中，每個模塊，在每個時間步長上執(zhí)行一次，就是說，所有的模塊在每個時間步長上同時執(zhí)行。這種仿真被稱為時間流的仿真。而在用MATLAB函數(shù)的仿真中，函數(shù)按照數(shù)據(jù)流的順序依次執(zhí)行，意味著所處理的

16、數(shù)據(jù)，首先要經(jīng)過一個運算階段，然后再激活下一個階段，這種仿真被稱為數(shù)據(jù)流仿真。某些特定的應用會要求采用兩種仿真方式中的一種，但無論是哪種，仿真的結果是相同的。 1 MATLAB語言基礎1.1 MATLAB概述1.1.1 MATLAB的概況MATLAB是矩陣實驗室（MatrixLaboratory）之意。除具備卓越的數(shù)值計算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號計算，文字處理，可視化建模仿真和實時控制等功能。MATLAB是一門計算機編程語言，取名來源于Matrix Laboratory，本意是專門以矩陣的方式來處理計算機數(shù)據(jù)，它把數(shù)值計算和可視化環(huán)境集成到一起，非常直觀，而且提供了大量的函數(shù)，使其越來

17、越受到人們的喜愛，工具箱越來越多，應用范圍也越來越廣泛MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學，工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解答問題要比用C、FORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多。當前流行的MATLAB 5.3/Simulink 3.0包括擁有數(shù)百個內(nèi)部函數(shù)的主包和三十幾種工具包(Toolbox)。工具包又可以分為功能性工具包和學科工具包。功能工具包用來擴充MATLAB的符號計算，可視化建模仿真，文字處理及實時控制等功能。學科工具包是專業(yè)性比較強的工具包，控制工具包、信號處理工具包、通信工具包等都屬于此類。開放性使MATLAB廣受用戶歡迎。除內(nèi)部函數(shù)外，所有

18、MATLAB主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件，用戶通過對源程序的修改或加入自己編寫程序構造新的專用工具包。1.1.2.MATLAB產(chǎn)生的歷史背景在70年代中期，Cleve Moler博士和其同事在美國國家科學基金的資助下開發(fā)了調(diào)用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序庫。EISPACK是特征值求解的FOETRAN程序庫，LINPACK是解線性方程的程序庫。在當時，這兩個程序庫代表矩陣運算的最高水平。到70年代后期，身為美國New Mexico大學計算機系系主任的Cleve Moler,在給學生講授線性代數(shù)課程時，想教學生使用EISPACK和LINPACK程序庫，但他發(fā)現(xiàn)學

19、生用FORTRAN編寫接口程序很費時間，于是他開始自己動手，利用業(yè)余時間為學生編寫EISPACK和LINPACK的接口程序。Cleve Moler給這個接口程序取名為MATLAB，該名為矩陣(matrix)和實驗室(labotatory)兩個英文單詞的前三個字母的組合。在以后的數(shù)年里，MATLAB在多所大學里作為教學輔助軟件使用，并作為面向大眾的免費軟件廣為流傳。1983年春天，Cleve Moler到Standford大學講學，MATLAB深深地吸引了工程師John Little.John Little敏銳地覺察到MATLAB在工程領域的廣闊前景。同年，他和Cleve Moler、Steve

20、 Bangert一起，用C語言開發(fā)了第二代專業(yè)版。這一代的MATLAB語言同時具備了數(shù)值計算和數(shù)據(jù)圖示化的功能。1984年，Cleve Moler和John Little成立了Math Works公司，正式把MATLAB推向市場，并繼續(xù)進行MATLAB的研究和開發(fā)。在當今30多個數(shù)學類科技應用軟件中，就軟件數(shù)學處理的原始內(nèi)核而言，可分為兩大類：一類是數(shù)值計算型軟件，如MATLAB、Xmath、Gauss等，這類軟件長于數(shù)值計算，對處理大批數(shù)據(jù)效率高；另一類是數(shù)學分析型軟件，Mathematica,Maple等，這類軟件以符號計算見長,能給出解析解和任意精確解，其缺點是處理大量數(shù)據(jù)時效率較低。M

21、athWorks公司順應多功能需求之潮流，在其卓越數(shù)值計算和圖示能力的基礎上，又率先在專業(yè)水平上開拓了其符號計算，文字處理,可視化建模和實時控制能力，開發(fā)了適合多學科，多部門要求的新一代科技應用軟件MATLAB，經(jīng)過多年的國際競爭，MATLAB以經(jīng)占據(jù)了數(shù)值軟件市場的主導地位。在MATLAB進入市場前，國際上的許多軟件包都是直接以FORTRAN/C語言等編程語言開發(fā)的。這種軟件的缺點是使用面窄，接口簡陋，程序結構不開放以及沒有標準的基庫，很難適應各學科的最新發(fā)展，因而很難推廣。MATLAB的出現(xiàn)，為各國科學家開發(fā)學科軟件提供了新的基礎。在MATLAB問世不久的80年代中期，原先控制領域里的一些

22、軟件包紛紛被淘汰或在MATLAB上重建。MathWorks公司1993年推出了MATLAB 4.0版，1995年推出4.2C版（for win3.X）1997年推出5.0版。1999年推出5.3版。MATLAB 5.X較MATLAB 4.X無論是界面還是內(nèi)容都有長足的進展，其幫助信息采用超文本格式和PDF格式，在Netscape 3.0或IE 4.0及以上版本，Acrobat Reader中可以方便地瀏覽。時至今日，經(jīng)過MathWorks公司的不斷完善，MATLAB已經(jīng)發(fā)展成為適合多學科，多種工作平臺的功能強大的大型軟件。在國外，MATLAB已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗。在歐美等高校，MATLAB已經(jīng)成

23、為線性代數(shù)，自動控制理論，數(shù)理統(tǒng)計，數(shù)字信號處理，時間序列分析，動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基本教學工具；成為攻讀學位的大學生，碩士生，博士生必須掌握的基本技能。在設計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被廣泛用于科學研究和解決各種具體問題。在國內(nèi)，特別是工程界，MATLAB已經(jīng)盛行起來。可以說，無論你從事工程方面的哪個學科，都能在MATLAB里找到合適的功能。1.1.3 MATLAB的語言特點一種語言之所以能如此迅速地普及，顯示出如此旺盛的生命力，是由于它有著不同于其他語言的特點，正如同F(xiàn)ORTRAN和C等高級語言使人們擺脫了需要直接對計算機硬件資源進行操作一樣，被稱作為第四代計算機語言的MATLA

24、B，利用其豐富的函數(shù)資源，使編程人員從繁瑣的程序代碼中解放出來。MATLAB最突出的特點就是語言簡潔。MATLAB用更直觀的，符合人們思維習慣的代碼，代替了C和FORTRAN語言的冗長代碼。MATLAB給用戶帶來的是最直觀，最簡潔的程序開發(fā)環(huán)境。以下簡單介紹一下MATLAB的主要特點。1）。語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富。MATLAB程序書寫形式自由，利用起豐富的庫函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務，壓縮了一切不必要的編程工作。由于庫函數(shù)都由本領域的專家編寫，用戶不必擔心函數(shù)的可靠性?？梢哉f，用MATLAB進行科技開發(fā)是站在專家的肩膀上。具有FORTRAN和C等高級語言知識的讀者可能已經(jīng)

25、注意到，如果用FORTRAN或C語言去編寫程序，尤其當涉及矩陣運算和畫圖時，編程會很麻煩。例如，如果用戶想求解一個線性代數(shù)方程，就得編寫一個程序塊讀入數(shù)據(jù)，然后再使用一種求解線性方程的算法（例如追趕法）編寫一個程序塊來求解方程，最后再輸出計算結果。在求解過程中，最麻煩的要算第二部分。解線性方程的麻煩在于要對矩陣的元素作循環(huán)，選擇穩(wěn)定的算法以及代碼的調(diào)試都不容易。即使有部分源代碼，用戶也會感到麻煩，且不能保證運算的穩(wěn)定性。解線性方程的程序用FORTRAN和C這樣的高級語言編寫，至少需要四百多行，調(diào)試這種幾百行的計算程序可以說很困難。2）運算符豐富。由于MATLAB是用C語言編寫的，MATLAB提

26、供了和C語言幾乎一樣多的運算符，靈活使用MATLAB的運算符將使程序變得極為簡短。3）MATLAB既具有結構化的控制語句（如for循環(huán)，while循環(huán)，break語句和if語句），又有面向對象編程的特性。4）程序限制不嚴格，程序設計自由度大。例如，在MATLAB里，用戶無需對矩陣預定義就可使用。5）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號的計算機和操作系統(tǒng)上運行。6）MATLAB的圖形功能強大。在FORTRAN和C語言里，繪圖都很不容易，但在MATLAB里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡單。MATLAB還具有較強的編輯圖形界面的能力。7）MATLAB的缺點是，它和其他高級程序相比，程序的執(zhí)行速度

27、較慢。由于MATLAB的程序不用編譯等預處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，所以速度較慢。8）功能強大的工具箱是MATLAB的另一特色。MATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數(shù)百個核心內(nèi)部函數(shù)。其工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性工具箱用于多種學科。而學科性工具箱是專業(yè)性比較強的，如control,toolbox,signl proceessing toolbox,commumnication toolbox等。這些工具箱都是由該領域內(nèi)學術水平很高的

28、專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內(nèi)的基礎程序，而直接進行高，精，尖的研究。9）源程序的開放性。開放性也許是MATLAB最受人們歡迎的特點。除內(nèi)部函數(shù)以外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可通過對源文件的修改以及加入自己的文件構成新的工具箱。1.2 MATLAB的安裝于使用1.2.1 MATLAB安裝MATLAB的安裝非常簡單，這里以Windows版本6為例。運行setup后，輸入正確的序列號，選擇好安裝路徑和安裝的模塊，幾乎是一直回車就可以了。這里有一點要注意的是，由于不同操作系統(tǒng)設置，可能會出現(xiàn)一些意外錯誤，而且越高版本的MATLAB對計算機系統(tǒng)的性能

29、要求也越高，如6.1版本要求至少64M內(nèi)存，最好128M。（當然，現(xiàn)在的計算機內(nèi)存一般都能滿足要求，用戶不必擔心這一點。）所以根據(jù)自身情況選擇適合的版本安裝，最好還要在操作系統(tǒng)初安裝后就安裝，避免出現(xiàn)意外。1.2.2 MATLAB運行MATLAB的啟動運行：:MATLAB6p1binwin32matlab.exe（其中為安裝盤符。）但一般安裝完畢后會在安裝目錄下有一個快捷運行方式。MATLAB啟動后顯示的窗口稱為命令窗口，提示符為“>>”。一般可以在命令窗口中直接進行簡單的算術運算和函數(shù)調(diào)用。如果重復輸入一組表達式或計算復雜，則可以定義程序文件來執(zhí)行達到目的。程序文件擴展名為“.m

30、”，以文本文件形式保存。有兩種方式運行程序文件：一是直接在MATLAB命令窗口輸入文件名，二是選擇File-Open打開m文件，彈出的窗口為MATLAB編輯器。這時可選擇它的Debug菜單的Run子菜單運行。1.2.3結束MATLAB 有三種方法可以結束MATLAB： 1.鍵入exit 2.鍵入quit 3.直接關閉MATLAB的命令視窗（Command window）1.3 MATLAB 基本語法和基本操作1.3.1數(shù)值運算的功能命令行的基本操作1、創(chuàng)建矩陣的方法直接輸入法規(guī)則： 1 矩陣元素必須用 括住 2矩陣元素必須用逗號或空格分隔 3 在 內(nèi)矩陣的行與行之間必須 用分號分隔2、矩陣元素

31、矩陣元素可以是任何matlab表達式 ，可以是實數(shù) ，也可以是復數(shù)，復數(shù)可用特殊函數(shù)I，j 輸入 a=1 2 3;4 5 6 x=2 pi/2;sqrt(3) 3+5i1.3.2符號的作用1、逗號和分號的作用 1、逗號和分號可作為指令間的分隔符，matlab允許多條語句在同一行出現(xiàn)。 2、分號如果出現(xiàn)在指令后，屏幕上將不顯示結果。2、冒號的作用 1、用于生成等間隔的向量，默認間隔為1。X=1:6 2、用于選出矩陣指定行、列及元素。x(2,:), x(:,2) 3、循環(huán)語句 k=1:0.2:2 format , format rat1.3.3用matlab函數(shù)創(chuàng)建矩陣空陣 matlab允許輸入空

32、陣，當一項操作無結果時，返回空陣。rand 隨機矩陣 rand(4)eye 單位矩陣 eye(4)zeros 全部元素都為0的矩陣 zeros(7)ones 全部元素都為1的矩陣 ones(3)1.3.4 矩陣的修改1、直接修改可用­鍵找到所要修改的矩陣，用¬鍵移動到要修改的矩陣元素上即可修改。指令修改 可以用A(*,*)= * 來修改。1.3.5矩陣運算1、矩陣加、減（,）運算規(guī)則：（1） 相加、減的兩矩陣必須有相同的行和列兩矩陣對應元素相加減。（2） 允許參與運算的兩矩陣之一是標量。標量與矩陣的所有元素分別進行加減操作。2、 矩陣乘（*）運算規(guī)則： （1）A矩陣的列數(shù)必

33、須等于B矩陣的行數(shù) （2）標量可與任何矩陣相乘。 l矩陣除的運算在線性代數(shù)中沒有，有矩陣逆的運算，在matlab中有兩種矩陣除運算：右除B/A 左除AC。3、矩陣的其它運算 inv 矩陣求逆 inv(x)det 行列式的值 det(x)eig 矩陣的特征值 eig(x)diag 對角矩陣 diag(x) 矩陣轉置 xsqrt 矩陣開方 sqrt(x)2 CDMA信號及高速網(wǎng)絡時代三大主流3G技術2.1 3G技術概況最近幾年，全球移動通信業(yè)發(fā)展迅速，特別是在我國，移動通信增長的態(tài)勢迅猛。目前，中國手機用戶已超過5億，并仍在加速增長，市場規(guī)模巨大。但是，現(xiàn)有系統(tǒng)的容量有限，難以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)服務、全

34、球覆蓋、國際漫游等服務業(yè)務。隨著通信技術的發(fā)展，第三代移動通信技術提供了全球無縫覆蓋和漫游、更大的容量、支持窄帶業(yè)務，并提供高速數(shù)據(jù)服務。今天我就為大家簡單介紹下3G時代幾大主流技術各自的特點以及它們之間的對比分析情況。3G即為英文3rd Generation的縮寫，代表著第三代移動通信技術。手機自問世至今，共經(jīng)歷了第一代模擬制式手機（1G）和第二代GSM、TDMA等數(shù)字手機（2G），而當前通信運營商和終端產(chǎn)品制造商倡導的3G是指將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結合的新一代移動通信系統(tǒng)。它主要定位于實時視頻、高速多媒體和移動Internet訪問業(yè)務。利用先進的空中接口技術、核心包分組技術，再

35、加上對頻譜的高效利用，是可以實現(xiàn)上述業(yè)務的。雖然高速數(shù)據(jù)傳輸能力是第三代無線網(wǎng)絡的關鍵特征之一，但其真正優(yōu)勢是擴大高質量話音業(yè)務容量。2.1.1 3G技術的標準3G技術的標準：國際電信聯(lián)盟（ITU）早在2000年5月即確定了W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三個主流3G標準。WCDMA、CDMA2000與TDSCDMA都屬于寬帶CDMA技術。寬帶CDMA進一步拓展了標準的CDMA概念，在一個相對更寬的頻帶上擴展信號，從而減少由多徑和衰減帶來的傳播問題，具有更大的容量，可以根據(jù)不同的需要使用不同的帶寬，具有較強的抗衰落能力與抗干擾能力，支持多路同步通話或數(shù)據(jù)傳輸，且兼容現(xiàn)有設備。2

36、.2 CDMA信號簡介2.2.1 CDMA概述CDMA是碼分多址(Code-Division Multiple Access)技術的縮寫CDMA (Code Division Multiple Access) 又稱碼分多址，是在無線通訊上使用的技術，CDMA 允許所有的使用者同時使用全部頻帶(1.2288Mhz)，并且把其他使用者發(fā)出的訊號視為雜訊，完全不必考慮到訊號碰撞 (collision) 的問題。 CDMA的優(yōu)點包括： CDMA中所提供的語音編碼技術，其通話品質比目前的GSM好，而且可以把用戶對話時周圍環(huán)境的噪音降低，使通話更為清晰。 1、CDMA專業(yè)定義CDMA，就是利用展頻的通訊技

37、術，因而可以減少手機之間的干擾，并且可以增加用戶的容量，而且手機的功率還可以做的比較低，不但可以使使用時間更長，更重要的是可以降低電磁波輻射對人的傷害。 CDMA的帶寬可以擴展較大，還可以傳輸影像呢，這是第三代手機為什么選用CDMA的原因。就安全性能而言，CDMA不但有良好的認證體制，更因為其傳輸?shù)奶匦?，用碼來區(qū)分用戶，防止被人盜聽的能力大大地增強。 目前CDMA系統(tǒng)正快速發(fā)展中。 Wideband CDMA(WCDMA)寬帶碼分多址傳輸技術，為IMT-2000的重要基礎技術，將是第三代數(shù)字無線通信系統(tǒng)的標準之一。 2、CDMA技術背景CDMA技術的出現(xiàn)源自于人類對更高質量無線通信的需求。第二

38、次世界大戰(zhàn)期間因戰(zhàn)爭的需要而研究開發(fā)出CDMA技術，其思想初衷是防止敵方對己方通訊的干擾，在戰(zhàn)爭期間廣泛應用于軍事抗干擾通信，后來由美國高通公司更新成為商用蜂窩電信技術。1995年，第一個CDMA商用系統(tǒng)（被稱為IS-95）運行之后，CDMA技術理論上的諸多優(yōu)勢在實踐中得到了檢驗，從而在北美、南美和亞洲等地得到了迅速推廣和應用。全球許多國家和地區(qū)，包括中國大陸、中國香港、韓國、日本、美國都已建有CDMA商用網(wǎng)絡。在美國和日本，CDMA成為國內(nèi)的主要移動通信技術。在美國，10個移動通信運營公司中有7家選用CDMA。到2006年4月，韓國有60%的人口成為CDMA用戶。在澳大利亞主辦的第27屆奧運

39、會中，CDMA技術更是發(fā)揮了重要作用。中國聯(lián)通于2002年1月8日正式開通了CDMA網(wǎng)絡并投入商用，2008年10月1日后轉由中國電信經(jīng)營，手機號段為133、153、189及尚未放號的180號段。 2.2.2 CDMA技術標準CDMA技術的標準化經(jīng)歷了幾個階段。IS-95是cdmaONE系列標準中最先發(fā)布的標準，真正在全球得到廣泛應用的第一個CDMA標準是IS-95A，這一標準支持8K編碼話音服務。其后又分別出版了13K話音編碼器的TSB74標準，支持1.9GHz的CDMA PCS系統(tǒng)的STD-008標準，其中13K編碼話音服務質量已非常接近有線電話的話音質量。隨著移動通信對數(shù)據(jù)業(yè)務需求的增長

40、，1998年2月，美國高通公司宣布將IS-95B標準用于CDMA基礎平臺上。IS-95B可提供CDMA系統(tǒng)性能，并增加用戶移動通信設備的數(shù)據(jù)流量，提供對64kbps數(shù)據(jù)業(yè)務的支持。其后，cdma2000成為窄帶CDMA系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)過渡的標準。cdma2000在標準研究的前期，提出了1X和3X的發(fā)展策略，但隨后的研究表明，1X和1X增強型技術代表了未來發(fā)展方向。CDMA技術的標準化，推進了這項技術在世界范圍的應用。目前，在美國、韓國、日本等國家，CDMA技術已獲得了較大規(guī)模的應用。在一些歐洲國家，一些運營商也建起了CDMA網(wǎng)絡。據(jù)CDG(世界CDMA發(fā)展集團)統(tǒng)計，1996年底CDMA用戶僅

41、為100萬；到1998年3月已迅速增長到1000萬；截至1999年9月，用戶數(shù)量已超過4000萬。2000年初全球CDMA移動電話用戶的總數(shù)已突破5000萬，在一年內(nèi)用戶數(shù)量增長率達到118%。CDG表示，目前亞洲已經(jīng)成為CDMA市場增長的主要動力，亞洲地區(qū)CDMA用戶數(shù)量比一年前增長88%，達到2800萬。美國地區(qū)的增長率更是高達143%，達到1650萬，但用戶絕對數(shù)量要低于亞洲，在亞太地區(qū)，中國香港、日本、韓國、澳大利亞、泰國、印度、菲律賓、新西蘭、孟加拉國等許多國家和地區(qū)都已建有CDMA商用網(wǎng)絡，用戶數(shù)量已超過2100萬戶。增長率位于第三的是中美洲和南美洲，CDMA用戶數(shù)量達到500萬。

42、CDG還表示，今后全球CDMA市場中，中國大陸地區(qū)的增長潛力最大，估計2003年中國大陸市場的用戶數(shù)量可以達到4000萬。 CDMA是移動通信技術的發(fā)展方向。在2G階段，CDMA增強型IS95A與GSM在技術體制上處于同一代產(chǎn)品，提供大致相同的業(yè)務。但CDMA技術有其獨到之處，在通話質量好、掉話少、低輻射、健康環(huán)保等方面具有顯著特色。在2.5G階段，CDMA2000 1X RTT 與GPRS在技術上已有明顯不同，在傳輸速率上1X RTT高于GPRS，在新業(yè)務承載上1X RTT比GPRS成熟，可提供更多的中高速率的新業(yè)務。從2.5G向3G技術體制過渡上， CDMA2000 1X向CDMA2000

43、 1X EV-DO過渡比GPRS向WCDMA過渡更為平滑。 2.2.3 CDMA所具有的優(yōu)勢及技術持點1.CDMA的優(yōu)勢(1) 系統(tǒng)容量大 理論上，在使用相同頻率資源的情況下，CDMA移動網(wǎng)比模擬網(wǎng)容量大20倍，實際使用中比模擬網(wǎng)大10倍，比GSM要大4-5倍。 (2) 系統(tǒng)容量的配置靈活 在CDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)的增加相當于背景噪聲的增加，造成話音質量的下降。但對用戶數(shù)并無限制，操作者可在容量和話音質量之間折衷考慮。另外，多小區(qū)之間可根據(jù)話務量和干擾情況自動均衡。 這一特點與CDMA的機理有關。CDMA是一個自擾系統(tǒng)，所有移動用戶都占用相同帶寬和頻率，打個比方，將帶寬想像成一個大房子，所有的

44、人將進入惟一的大房子。如果他們使用完全不同的語言，他們就可以清楚地聽到同伴的聲音而只受到一些來自別人談話的干擾。在這里，屋里的空氣可以被想像成寬帶的載波，而不同的語言即被當作編碼，我們可以不斷地增加用戶直到整個背景噪音限制住了我們。如果能控制住用戶的信號強度，在保持高質量通話的同時，我們就可以容納更多的用戶。 (3) 通話質量更佳 TDMA的信道結構最多只能支持4Kb的語音編碼器，它不能支持8Kb以上的語音編碼器。而CDMA的結構可以支持13kb的語音編碼器。因此可以提供更好的通話質量。CDMA系統(tǒng)的聲碼器可以動態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率，并根據(jù)適當?shù)拈T限值選擇不同的電平級發(fā)射。同時門限值根據(jù)背景噪

45、聲的改變而變，這樣即使在背景噪聲較大的情況下，也可以得到較好的通話質量。另外，TDMA采用一種硬移交的方式，用戶可以明顯地感覺到通話的間斷，在用戶密集、基站密集的城市中，這種間斷就尤為明顯，因為在這樣的地區(qū)每分鐘會發(fā)生2至4次移交的情形。而CDMA系統(tǒng)“掉話”的現(xiàn)象明顯減少，CDMA系統(tǒng)采用軟切換技術，“先連接再斷開”，這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點。 (4) 頻率規(guī)劃簡單 用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以不相同CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，網(wǎng)絡規(guī)劃靈活，擴展簡單。 雖然CDMA系統(tǒng)頻率規(guī)劃簡單，但CDMA系統(tǒng)存在著PN短碼的規(guī)劃，并且PN短碼的規(guī)劃相較頻率規(guī)劃并不一定更簡單。總體來說CD

46、MA的規(guī)劃并不簡單。相反，較之GSM系統(tǒng)要更為復雜。(5)建網(wǎng)成本低 CDMA系統(tǒng)有著容量大、工作頻點較GSM低，因此，在CDMA規(guī)劃中，CDMA的站間距一般較GSM稀疏。因此可以更好的節(jié)約建網(wǎng)成本。（6）網(wǎng)絡綠色環(huán)保技術體制 平均發(fā)射功率 最大發(fā)射功率GSM 125毫瓦 2瓦CDMA 2毫瓦 200毫瓦從以上數(shù)據(jù)可以看到CDMA手機是GSM手機平均發(fā)射功率的2/125CDMA手機更加綠色環(huán)保。(7)低功率譜密度由于CDMA的關鍵技術為擴頻技術，所以它的功率譜被擴展的很寬，從而功率很低，好處有二：1防止其它信道的干擾；2防止干擾其它信道。 2. CDMA技術持點1CDMA是擴頻通信的一種，他具

47、有擴頻通信的以下特點： （1）抗干擾能力強。這是擴頻通信的基本特點，是所有通信方式無法比擬的。 （2）寬帶傳輸，抗衰落能力強。 （3）由于采用寬帶傳輸，在信道中傳輸?shù)挠杏眯盘柕墓β时雀蓴_信號的功率低得多，因此信號好像隱蔽在噪聲中；即功率話密度比較低，有利于信號隱蔽。 （4）利用擴頻碼的相關性來獲取用戶的信息，抗截獲的能力強。（5）多個用戶同時接收,同時發(fā)送.2在擴頻CDMA通信系統(tǒng)中，由于采用了新的關鍵技術而具有一些新的特點： （1）采用了多種分集方式。除了傳統(tǒng)的空間分集外。由于是寬帶傳輸起到了頻率分集的作用，同時在基站和移動臺采用了RAKE接收機技術，相當于時間分集的作用。（2）采用了話音激

48、活技術和扇區(qū)化技術。因為CDMA系統(tǒng)的容量直接與所受的干擾有關，采用話音激活和扇區(qū)化技術可以減少干擾，可以使整個系統(tǒng)的容量增大。 （3）采用了移動臺輔助的軟切換。通過它可以實現(xiàn)無縫切換，保證了通話的連續(xù)性，減少了掉話的可能性。處于切換區(qū)域的移動臺通過分集接收多個基站的信號，可以減低自身的發(fā)射功率，從而減少了對周圍基站的干擾，這樣有利于提高反向聯(lián)路的容量和覆蓋范圍。（4）采用了功率控制技術，這樣降低了平準發(fā)射功率。 （5）具有軟容量特性。可以在話務量高峰期通過提高誤幀率來增加可以用的信道數(shù)。當相鄰小區(qū)的負荷一輕一重時，負荷重的小區(qū)可以通過減少導頻的發(fā)射功率，使本小區(qū)的邊緣用戶由于導頻強度的不足而

49、切換到相臨小區(qū)，使負擔分擔。 （6）兼容性好。由于CDMA的帶寬很大，功率分布在廣闊的頻譜上，功率話密度低，對窄帶模擬系統(tǒng)的干擾小，因此兩者可以共存。即兼容性好。 （7）CDMA的頻率利用率高，不需頻率規(guī)劃，這也是CDMA的特點之一。 （8）CDMA高效率的QCELP話音編碼。話音編碼技術是數(shù)字通信中的一個重要課題。QCELP是利用碼表矢量量化差值的信號，并根據(jù)語音激活的程度產(chǎn)生一個輸出速率可變的信號。這種編五馬方式被認為是目前效率最高的編碼技術，在保證有較好話音質量的前提下，大大提高了系統(tǒng)的容量。這種聲碼器具有8kbitS和13kbitS兩種速率的序列。8kbitS序列從1.2kbits到9

50、.6kbits可變，13kbitS序列則從1.8kbts到14.4kbtS可變。最近，又有一種8kbitsEVRC型編碼器問世，也具有8kbits聲碼器容量大的特點，話音質量也有了明顯的提高。2.3 CDMA信號分類及各自特點國際電信聯(lián)盟（ITU）早在2000年5月即確定了W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三個主流3G標準。WCDMA、CDMA2000與TDSCDMA都屬于寬帶CDMA技術。WCDMA全稱為Wideband CDMA，這是基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來的3G技術規(guī)范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術，它與日本提出的寬帶CDMA技術基本相同，目前正在進一步融合。該標準提出了GSM

51、(2G)GPRSEDGEWCDMA(3G)的演進策略。GPRS是General Packet Radio Service(通用分組無線業(yè)務)的簡稱，EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution(增強數(shù)據(jù)速率的GSM演進)的簡稱，這兩種技術被稱為2.5代移動通信技術。根據(jù)重組方案，新中國聯(lián)通將根據(jù)該方案重建3G網(wǎng)絡。2.3.1 W-CDMAW-CDMA全稱是Wideband CDMA 是一種由3GPP具體制定的，基于GSM MAP核心網(wǎng)，UTRAN（UMTS陸地無線接入網(wǎng)）為無線接口的第三代移動通信系統(tǒng)。目前WCDMA有Release 99、Release

52、4、Release 5、Release 6等版本。W-CDMA2（寬帶碼分多址）是一個ITU(國際電信聯(lián)盟)標準，它是從碼分多址（CDMA）演變來的，從官方看被認為是IMT-2000的直接擴展，與現(xiàn)在市場上通常提供的技術相比，它能夠為移動和手提無線設備提供更高的數(shù)據(jù)速率。WCDMA采用直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）、頻分雙工（FDD）方式，碼片速率為3.84Mcps，載波帶寬為5MHz.基于Release 99/ Release 4版本，可在5MHz的帶寬內(nèi)，提供最高384kbps的用戶數(shù)據(jù)傳輸速率。W-CDMA能夠支持移動/手提設備之間的語音、圖象、數(shù)據(jù)以及視頻通信，速率可達2Mb/

53、s（對于局域網(wǎng)而言）或者384Kb/s（對于寬帶網(wǎng)而言）。輸入信號先被數(shù)字化，然后在一個較寬的頻譜范圍內(nèi)以編碼的擴頻模式進行傳輸。窄帶CDMA使用的是200KHz寬度的載頻，而W-CDMA使用的則是一個5MHz寬度的載頻2.3.2 CDMA2000CDMA2000是由窄帶CDMA(CDMA IS95)技術發(fā)展而來的寬帶CDMA技術，由美國主推該標準提出了從CDMA IS95(2G)CDMA20001xCDMA20003x(3G)的演進策略。CDMA20001x被稱為2.5代移動通信技術。CDMA20003x與CDMA20001x的主要區(qū)別在于應用了多路載波技術，通過采用三載波使帶寬提高。重組之

54、前中國聯(lián)通正在采用這一方案向3G過渡，并已建成了CDMA IS95網(wǎng)絡，根據(jù)重組方案，該網(wǎng)絡將整體轉讓給“新中國電信”。 2.3.3 TD-SCDMA全稱為Time Division-Synchronous CDMA(時分同步CDMA)，是由我國大唐電信公司提出的3G標準，該標準提出不經(jīng)過2.5代的中間環(huán)節(jié)，直接向3G過渡，非常適用于GSM系統(tǒng)向3G升級。根據(jù)重組方案，“新中國移動”將根據(jù)該標準進行建設，并且已經(jīng)在初步在部分區(qū)域建成投入試運行。TD-SCDMA是ITU的三大3G主流標準技術之一，我國擁有完全的自主知識產(chǎn)權，采用TDD方式，另外兩種標準為WCDMA和CDMA2000，采用FDD制

55、式TD-SCDMA綜合了FDMA、TDMA、CDMA技術的優(yōu)點而采用了智能天線、聯(lián)合檢測和動態(tài)信道分配等先進技術。目前TD-SCDMA技術尚未被國外的運營商所采納，其研發(fā)進度落后于WCDMA與CDMA2000。目前“TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”包括大唐電信、南方高科、華立、華為、聯(lián)想、中興、中國電子、中國普天等8家企業(yè)，使該技術邁向商用有了強大的技術力量支持，中國移動的加入可能能給該技術的進一步提高帶來活力。TD-SCDMA-Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access (時分同步的碼分多址技術)，又稱時分同步CDMA。這是的同步

56、指所有用戶的上行鏈路信號在到達基站的解調(diào)器處完全同步，這是通過軟件及物理層設計來實現(xiàn)的，這樣可以使正交擴頻碼的各個碼道在解擴時完全正交，相互間不會產(chǎn)生多址干擾，克服了異步CDMA帶來的問題，這提高了TD-SCDMA系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，還可簡化電路，降低成本。2.3.4 TD-SCDMA的發(fā)展過程：1998年初，在當時的郵電部科技司的直接領導下，由電信科學技術研究院組織隊伍在SCDMA技術的基礎上，研究和起草符合IMT-2000要求的我國的TD-SCDMA建議草案。該標準草案以智能天線、同步碼分多址、接力切換、時分雙工為主要特點，于ITU征集IMT-2000第三代移動通信無線傳輸技術候選方案的截止日1998年6月30日提交到ITU，從而成為IMT-2000的15個候選方案之一。ITU綜合了各評估組的評估結果，在1999年11月赫爾辛基ITU-RTG8/1第18次會議上和2000年5月在伊斯坦布爾的ITU-R全會上，TD-SCDMA被正式接納為CDMATDD制式的方案之一。CWTS(中國無線通信標準研究組)作為代表中國的區(qū)域性標準化組織，從1999年5月加入3GPP以后，經(jīng)過4個月的充分準備，并與3GPPPCG(項目協(xié)調(diào)組)、TSG(技術規(guī)范組)進行了大量協(xié)調(diào)工作后，在同年9月向3GPP建議將TD-SCDMA納入3GPP標準規(guī)范的工作內(nèi)容。1999年12月在法國尼斯的3GP