基于MATLAB的CDMA系統(tǒng)仿真分析

基于MATLAB的CDMA系統(tǒng)仿真分析

【摘要】本設(shè)計(jì)基于MATLAB仿真軟件，完整地實(shí)現(xiàn)了CDMA通信系統(tǒng)的建模、仿真和分析過(guò)程

REF_Ref355453241\r\h

[1]

；仿真系統(tǒng)包括了CDMA編碼技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)、調(diào)制技術(shù)、信道傳輸以及解調(diào)恢復(fù)技術(shù)等各個(gè)功能模塊。全面的介紹了整個(gè)CDMA通信系統(tǒng)的工作原理和工作方式，并介紹了各個(gè)模塊的參數(shù)設(shè)置；文章內(nèi)容包括CDMA的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)、CDMA通信系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域，從而說(shuō)明CDMA通信系統(tǒng)在的研究?jī)r(jià)值和潛力。同時(shí)，本文也通過(guò)舉例簡(jiǎn)單介紹了MATLAB軟件，對(duì)用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模塊功能的MATLAB仿真語(yǔ)句有了進(jìn)一步的了解。MATLAB軟件功能齊全，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。通過(guò)本次設(shè)計(jì)得出，CDMA系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，單用戶(hù)的情況下，即使在各種人為和物理噪聲的干擾下，依舊可以準(zhǔn)確接收到數(shù)據(jù)。

【關(guān)鍵詞】CDMA,MATLAB,仿真,通信系統(tǒng)

AnalysisofCDMASystemSimulationBasedonMATLAB

【Abstract】ThisthesisisbasedonthesimulationfunctionoftheMATLABsoftware,usingMATLABlanguagetocarryoutthemodeling,simulation,andanalysisoftheCDMAcommunicationsystem.Atthesametime,theimportantpartsofcommunicationsystemareintroducedindetail,includingcoding,spreadspectrum,decoding,modulationandchanneltransmission,etc.Thisthesisalsoreferstothecondition,advantagesanddevelopmentofCDMAsystemtoshowitspotentialandvalueforresearch.What’smore,thethesisalsousinganexampletogiveabriefintroductionofthesimulationplatformofMATLABsoftware,itissuchapowerful,easyoperatingsoftwarethatiswidelyusedinmanyfields.ThissimulationplatformdisplaysthesuperiorityofCDMAeffectively,andtheresultshowsthatCDMAcanreceivetheaccuratelydataeveninabignoise.

【Keywords】CodeDivisionMultipleAccess,communicationsystem,MATLAB,simulation

目錄

TOC\o"1-3"\h\u

20936

第一章緒論

[8]

。即系統(tǒng)為每個(gè)用戶(hù)分配不同的擴(kuò)頻序列之間一般情況下不是完全正交的。在這種不在理想狀態(tài)下的相關(guān)性會(huì)在用戶(hù)和用戶(hù)之間的相互干擾，這種干擾就稱(chēng)為多址干擾。當(dāng)CDMA通信系統(tǒng)中的用戶(hù)較少的時(shí)候這種干擾現(xiàn)象較輕；系統(tǒng)的用戶(hù)數(shù)目變多以后，信號(hào)功率的增大，MAI的功率也增大，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能降低。影響所用用戶(hù)的噪聲和干擾都來(lái)自所有用戶(hù)，但是其輸出功率被控制到最低可能。雖然在這中干擾和噪聲的影響之下，通信系統(tǒng)的容量會(huì)受到限制，但最終的通信系統(tǒng)的容量還是比頻分和時(shí)分系統(tǒng)的容量要大的多。

此次設(shè)計(jì)仿真實(shí)現(xiàn)了CDMA通信系統(tǒng)每個(gè)模塊的功能并進(jìn)行分析。研究通信過(guò)程中CDMA系統(tǒng)的抗噪聲和抗干擾能力，以及準(zhǔn)確接收數(shù)據(jù)的能力跟信噪比之間的關(guān)系。

1.3.2研究思路

首先，從目的出發(fā)對(duì)整個(gè)通信系統(tǒng)進(jìn)行分析，對(duì)CDMA通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送端、信道和接收端的各個(gè)環(huán)節(jié)功能分解，掌握系統(tǒng)的整體運(yùn)作過(guò)程。

其次，將CDMA系統(tǒng)劃分為卷積編碼、擴(kuò)頻、加擾碼、調(diào)制和解調(diào)等多個(gè)模塊，了解每個(gè)模塊的功能作用。

再次，分析各個(gè)模塊功能，針對(duì)各個(gè)功能模塊確定算法，進(jìn)行源程序編寫(xiě)。

最后，整合各個(gè)模塊的程序。仿真調(diào)試得到最終結(jié)果。

本論文主要從這幾部分展開(kāi)：

第一章為緒論，主要討論CDMA通信系統(tǒng)的背景、該系統(tǒng)當(dāng)今發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)、研究該系統(tǒng)目的。這幾個(gè)方面的討論讓我們了解該通信系統(tǒng)的基本情況，給本文奠定一個(gè)方向和思路，方便理解對(duì)該通信系統(tǒng)研究的重要意義。

第二章為CDMA的技術(shù)原理，這部分是本文乃至研究過(guò)程中的重要部分。只有在完全理解通信系統(tǒng)的基本工作原理和CDMA先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，才能了解通信系統(tǒng)在工作過(guò)程中每個(gè)環(huán)節(jié)如何實(shí)現(xiàn)，結(jié)果是否有誤。這部分主要討論了包括擴(kuò)頻、調(diào)制解調(diào)等在內(nèi)CDMA通信系統(tǒng)的基本模型、CDMA技術(shù)特點(diǎn)以及該技術(shù)主要應(yīng)用及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

第三章為CDMA通信系統(tǒng)的仿真調(diào)試和結(jié)果。本章節(jié)簡(jiǎn)單介紹了MATLAB仿真軟件和該系統(tǒng)仿真模型，對(duì)理解該通信系統(tǒng)的工作過(guò)程上有很大的幫助。同時(shí)本章還包含了CDMA通信系統(tǒng)的仿真分析，包括CDMA系統(tǒng)基本參數(shù)的設(shè)置、程序的調(diào)試過(guò)程和仿真結(jié)果分析，通過(guò)調(diào)試過(guò)程中的結(jié)果可以與理論結(jié)果進(jìn)行比較，最終得到結(jié)論。

接下來(lái)是總結(jié)部分，對(duì)整個(gè)研究的過(guò)程和結(jié)果做一個(gè)比較全面的總結(jié)。

最后是致謝部分，感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中幫助過(guò)給予幫助和建議的人。

第二章CDMA技術(shù)原理

2.1CDMA基本模型

CDMA通信系統(tǒng)的基本模型由信源、卷積編碼、交織編碼、加擾碼、擴(kuò)頻、調(diào)制、信道、解調(diào)、解擴(kuò)、去擾碼、解交織、解卷積、信宿等部分構(gòu)成。基本模型如圖2-1所示：

信源

卷積編碼

交織編碼

加擾碼

擴(kuò)頻

調(diào)制

AWGN信道

解調(diào)

解擴(kuò)頻

信宿

解卷積

解交織

去擾碼

圖2-1CDMA系統(tǒng)基本模型

2.1.1卷積編碼

卷積編碼器對(duì)輸入的數(shù)據(jù)流每次1比特或k比特進(jìn)行編碼，輸出n個(gè)編碼符號(hào)。但輸出分支碼字的每個(gè)碼元不僅和此時(shí)刻輸入的k個(gè)信息有關(guān)，也和前面m個(gè)連續(xù)時(shí)刻輸入的信息元有關(guān)，因此編碼器包含有m級(jí)寄存器以記錄這些信息，即卷積碼編碼器是有記憶的。卷積編碼可表示為（n，k，m），碼率為k/n。

卷積編碼的原理是把k個(gè)信息比特通過(guò)編碼，擴(kuò)展成n個(gè)比特，k和n都不大。便于串行傳輸，傳輸時(shí)延小。卷積編碼另一個(gè)不同于分組碼的特點(diǎn)是，卷積碼編碼中有nN個(gè)相關(guān)的碼元數(shù)。編碼后的碼元與當(dāng)前k個(gè)信息有關(guān)的同時(shí)，也與前面的N-1個(gè)信息有關(guān)

REF_Ref355456806\r\h

[9]

。N越大是，卷積碼的糾錯(cuò)性越好，差錯(cuò)率則越小。

當(dāng)k為1時(shí)，卷積碼編碼器的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)有m個(gè)串接的寄存器構(gòu)成的移位寄存器（成為m級(jí)以為寄存器）、n個(gè)連接到指定寄存器的模二加法器以及把模二加法器的輸出轉(zhuǎn)化為串行輸出的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。卷積碼編碼器每次輸入一個(gè)信息比特，從輸出端輸出卷積碼分支碼字的兩個(gè)碼元，并有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)把兩個(gè)輸出端口變換為串行輸出。二進(jìn)制卷積編碼器如圖2-2所示。

圖2-2.二進(jìn)制卷積編碼器

寄存器

寄存器

寄存器

a

b

2.1.2交織編碼

交織編碼將序列的順序打亂，這樣的好處是，在信道受到突發(fā)干擾的時(shí)候，可以將誤碼分散。也就是誤碼不會(huì)集中在一小段時(shí)間，這樣有利于糾錯(cuò)。偽隨機(jī)序列主要包括m序列碼，Gold序列碼，Walsh序列碼等。其中Walsh碼序列復(fù)雜，正交性較好，可用于前向擴(kuò)展頻譜，反向區(qū)分信道類(lèi)型

REF_Ref355456774\r\h

[10]

。而相比于m序列，Gold序列可以產(chǎn)生更多地址碼，更適合于大型的通信系統(tǒng)。Walsh碼的良好正交性體現(xiàn)在：在同一個(gè)周期T內(nèi)，不同碼字之間的積分為零，相同碼字之間的積分不為零，為T(mén)。本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用的是第三種碼。

2.1.3偽隨機(jī)碼

偽隨機(jī)碼簡(jiǎn)稱(chēng)PN碼。為隨機(jī)碼性質(zhì)上與白噪聲相似，白噪聲是瞬間值服從正態(tài)分布，并在很大頻帶內(nèi)功率譜都是均勻的一種隨即過(guò)程。

偽隨機(jī)碼是周期碼，容易賦值加工。偽隨機(jī)碼性能類(lèi)似于白噪聲，功率譜頻帶很寬，具有很好的抗干擾特性。能容易從其他噪聲和干擾信號(hào)中分離出來(lái)，因此在實(shí)踐中常用偽隨機(jī)碼作為擴(kuò)展頻譜的擴(kuò)頻碼。

實(shí)踐中常用來(lái)產(chǎn)生偽隨機(jī)碼有如下特點(diǎn)：

(1)在一個(gè)周期內(nèi)0和1出現(xiàn)的概率相近，出現(xiàn)次數(shù)最多只差一次。

(2)在一個(gè)周期內(nèi)，連續(xù)出現(xiàn)長(zhǎng)度為x比特的1（0）的次數(shù)比連續(xù)出現(xiàn)長(zhǎng)度為x+1比特的1（0）的次數(shù)多一倍。

(3)偽隨機(jī)序列的自相關(guān)函數(shù)滿(mǎn)足式（2-1）的特性：

EMBEDEquation.DSMT4

(2-1)

其中為碼元延時(shí)，N為碼長(zhǎng)，K為小于N的整數(shù)。所謂自相關(guān)函數(shù)反映的是一個(gè)序列不同時(shí)刻兩個(gè)狀態(tài)之間的相關(guān)程度。其中，若函數(shù)是周期的，則其自相關(guān)函數(shù)也是周期的，且周期與原函數(shù)相同。

對(duì)于碼長(zhǎng)為N的周期碼和

QUOTE

,其互相關(guān)函數(shù)定義為式（2-2）：

EMBEDEquation.DSMT4

(2-2)

特別的，當(dāng)為零時(shí)兩個(gè)碼序列相互正交。

QUOTE

的自相關(guān)函數(shù)定義為式（2-3）：

EMBEDEquation.DSMT4

(2-3)

令，能將二元域{0，1}映射到{-1,1}，1變成-1,0變成1。結(jié)合公式(2-2)和公式（2-3）可得到式（2-4）和式（2-5）：

EMBEDEquation.DSMT4

(2-4)

(2-5)

其中A為和

QUOTE

/

QUOTE

兩序列中同0或同1的數(shù)目，D是亮序列中對(duì)應(yīng)不同碼元的數(shù)目。

故有，周期碼序列滿(mǎn)足式(2-6)時(shí)，則稱(chēng)之為廣義偽隨機(jī)碼。

EMBEDEquation.DSMT4

(2-6)

當(dāng)

QUOTE

與-1/N相等時(shí)，得到上文中的式（2-1）。

2.1.4擴(kuò)頻序列

在擴(kuò)頻系統(tǒng)中，電信號(hào)的頻域描述是頻譜，常見(jiàn)的語(yǔ)音、圖像和數(shù)據(jù)等信息的信號(hào)都可以用頻譜表示出來(lái)，即信息信號(hào)可表示為時(shí)間的函數(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)傅里葉變化由信號(hào)的時(shí)域表示得到頻域表示F（f）

REF_Ref355867435\r\h

[11]

。頻域和時(shí)域的關(guān)系如式（2-7）：

EMBEDEquation.DSMT4

(2-7)

擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有抗干擾能力好。擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)是香農(nóng)公式，香農(nóng)公式反映了影響信道的無(wú)差錯(cuò)傳輸能力的因素。即式（2-8）：

EMBEDEquation.DSMT4

(2-8)

當(dāng)S/N的比值遠(yuǎn)小于1時(shí)，有式(2-9)的結(jié)論：

EMBEDEquation.DSMT4

(2-9)

由此可見(jiàn)，在給定噪比S/N的前提下，增大帶寬可獲得較低的信息差錯(cuò)率。

擴(kuò)頻系統(tǒng)的發(fā)射模型如圖2-3所示

REF_Ref355868617\r\h

[11]

：

圖2-3擴(kuò)頻發(fā)射原理框圖

編碼器

M序列發(fā)生器

數(shù)據(jù)源

發(fā)射機(jī)

射頻振蕩器

c(t)

d(t)

s(t)

輸出信號(hào)s（t）表達(dá)式(2-10)如下：

EMBEDEquation.DSMT4

(2-10)

直接擴(kuò)頻過(guò)程是利用擴(kuò)頻序列乘上原始序列，得到復(fù)合序列，其時(shí)域表示如下圖2-4：

復(fù)合序列

信息數(shù)據(jù)

擴(kuò)頻序列

圖2-4擴(kuò)頻信號(hào)傳輸示意圖

恢復(fù)序列

接收端的頻譜示意圖如圖2-5：

圖2-5輸出信號(hào)頻譜示意圖

0

2.1.5信號(hào)調(diào)制

同等發(fā)射功率的條件下，QPSK只要用一半的帶寬就能得到與BPSK條件下相同的誤碼率。但在這使用QPSK調(diào)試不是因?yàn)槠涔?jié)省帶寬，而是因?yàn)镼PSK對(duì)不受到某些干擾的影響。

QPSK信號(hào)產(chǎn)生原理是采用正交調(diào)制法來(lái)直接產(chǎn)生調(diào)相信號(hào)，二進(jìn)制碼兩位一組以串行形式輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)換后，寬度變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，以并行形式輸出。接著進(jìn)行極性變換，然后用兩個(gè)相互正交的載波分別乘上兩個(gè)信號(hào)，再把兩個(gè)信號(hào)相加，從輸出端輸出。其原理框圖如圖2-6所示：

圖2-6QPSK信號(hào)產(chǎn)生原理框圖

串/并轉(zhuǎn)換

脈沖成型

脈沖成型

載波發(fā)生

90°相移

二進(jìn)制信息X

已調(diào)信號(hào)

Sqpsk

I

Q

Ipluse

Qpluse

Iqpsk

Qqpsk

QPSK調(diào)制的輸出如式（2-11）：

EMBEDEquation.DSMT4

(2-11)

式中x1(t)和x2(t)分別為同相支路和正交支路的擴(kuò)頻碼，兩擴(kuò)頻碼的碼速率相同但碼結(jié)構(gòu)不同，取值為±1。在設(shè)計(jì)時(shí)我們?nèi)1(t)和x2(t)的碼速率是同步的并且相干，x1(t)和x2(t)彼此獨(dú)立。

2.1.6信號(hào)解調(diào)

QPSK信號(hào)是由兩個(gè)相互正交的信號(hào)合成的。其原理框圖如圖2-7所示：

圖2-7QPSK解調(diào)原理圖

90°相移

Sqpsk

匹配濾波

抽樣判決

串/并轉(zhuǎn)換

載波恢復(fù)換

抽樣判決

匹配濾波

定時(shí)恢復(fù)

QPSK信號(hào)

DemQpluse

DemIpluse

DemIqpsk

DemQqpsk

Sqpsk

還原的二進(jìn)制信息

在同相路和正交路兩路分別設(shè)置一個(gè)相關(guān)器，即用兩個(gè)相互正交的同頻載波信號(hào)分別對(duì)兩個(gè)相干信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。然后信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器，即可恢復(fù)出原始相互正交的基帶信號(hào)，最后再經(jīng)過(guò)電平判決和串并轉(zhuǎn)換即可還原出原來(lái)的信號(hào)。

2.1.7維特比譯碼

譯碼器的功能就是要根據(jù)某種法則以盡可能低的錯(cuò)誤概率對(duì)編碼輸入信息做出估計(jì)。卷積碼譯碼通常按照最大似然法則譯碼，采用逐步比較的方法來(lái)逼近發(fā)送序列的路徑。

所謂逐步比較就是把接收序列的第j個(gè)分支碼字和網(wǎng)格圖上相應(yīng)的兩個(gè)時(shí)刻j和j+1時(shí)刻之間的各支路作比較，即和編碼器在此期間可能輸出的分支碼字作比較，計(jì)算和記錄它們之間的漢明距離，同時(shí)把他們分別累加到j(luò)時(shí)刻之前的各支路累加到漢明距離之上。比較累加結(jié)果并進(jìn)行選擇，保留漢明距離最小的一條路徑，稱(chēng)其為幸存路徑，其余的路徑均被刪除。所以j+1時(shí)刻進(jìn)入每個(gè)節(jié)點(diǎn)的路徑只有一條，且均為幸存路徑。這一過(guò)程直到接收序列的分支碼字全部處理完畢，具有最小漢明距離的路徑即為發(fā)送序列。

2.2CDMA的技術(shù)特點(diǎn)

CDMA系統(tǒng)是基于擴(kuò)頻技術(shù)的自干擾通信系統(tǒng)。系統(tǒng)為不同的用戶(hù)分配不同地址碼，且只接收與發(fā)送地址碼相同的部分，其他部分變成噪音不接收。CDMA系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）抗干擾能力強(qiáng)

CDMA擴(kuò)頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)建立在香農(nóng)公式之上，香農(nóng)公式表明，系統(tǒng)中信噪比下降時(shí)，信號(hào)差錯(cuò)率會(huì)隨之下降

REF_Ref355907398\r\h

[12]

。系統(tǒng)的帶寬是非常大的，是其他系統(tǒng)的上百倍。所以在相同的信噪比條件下，CDMA系統(tǒng)的抗干擾能力是比其他系統(tǒng)都好。

（2）兼容性好

可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶(hù)同時(shí)發(fā)送，同時(shí)接接收。CDMA系統(tǒng)有很大的帶寬，很寬的頻譜，其信號(hào)功率分布在寬頻譜上，有用的信號(hào)功率遠(yuǎn)小于干擾信號(hào)功率，利于信號(hào)隱藏在噪聲中不被檢測(cè)到。

（3）

軟切換

技術(shù)

軟切換即“先通后斷”。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是在到達(dá)兩個(gè)基站覆蓋網(wǎng)絡(luò)范圍的臨界點(diǎn)時(shí)，手機(jī)會(huì)先跟新的基站建立起聯(lián)系，確認(rèn)聯(lián)通之后，再斷開(kāi)與原來(lái)基站的聯(lián)系。通過(guò)這樣的方式可不會(huì)因?yàn)榛镜淖兓斐赏ㄔ?huà)中斷、掉線等現(xiàn)象，保證了通話(huà)質(zhì)量。

2.3CDMA的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

CDMA技術(shù)現(xiàn)主要應(yīng)用在手機(jī)市場(chǎng)中，其主要優(yōu)勢(shì)有這幾點(diǎn)：

(1)較好的聲音質(zhì)量，論文前部分簡(jiǎn)單說(shuō)明系統(tǒng)抗噪聲干擾能力好，通話(huà)噪聲小，語(yǔ)音質(zhì)量接近固定電話(huà)。即使在背景噪音較大時(shí)，也可以得到很好的通話(huà)質(zhì)量。

(2)輻射小，CDMA手機(jī)又稱(chēng)“綠色手機(jī)”，它的最大發(fā)射功率不超過(guò)200mW，在通話(huà)過(guò)程中CDMA系統(tǒng)的發(fā)射功率甚至更小，其輻射作用小到可以忽略不計(jì)。

(3)不易掉線，CDMA手機(jī)不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)變?nèi)鹾腿菀椎艟€的問(wèn)題，CDMA信號(hào)發(fā)射方式與GSM不同，使用的是“先通后斷”的軟切換技術(shù)，保證信號(hào)質(zhì)量。

(4)良好保密性，通話(huà)過(guò)程中，CDMA系統(tǒng)有好幾萬(wàn)億種編碼可能。因此，信息傳輸過(guò)程安全。

(5)網(wǎng)速快，這也是其用戶(hù)量大的一個(gè)主要原因。

(6)用戶(hù)容納量更大。

第三章CDMA系統(tǒng)仿真分析

3.1MATLAB的簡(jiǎn)介

MATLAB軟件可視化仿真的功能，結(jié)合了矩陣的計(jì)算、數(shù)據(jù)的分析、圖形圖像的處理以及系統(tǒng)仿真等多種強(qiáng)大的模塊，主要應(yīng)用于研究分析和工程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。MATLAB軟件環(huán)境中包含許多集成軟件包，這些軟件包是用來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)建模仿真的

REF_Ref355867776\r\h

[13]

。MATLAB包含多個(gè)模型庫(kù)，這些模型庫(kù)能提供的不同功能模塊模型，在調(diào)試過(guò)程中只要改變模塊的對(duì)應(yīng)參數(shù)就能實(shí)現(xiàn)模型的動(dòng)態(tài)仿真功能。通過(guò)MATLAB軟件的仿真結(jié)果，系統(tǒng)用戶(hù)可以實(shí)時(shí)的觀察系統(tǒng)的變化，并根據(jù)觀察的結(jié)果設(shè)計(jì)或改進(jìn)系統(tǒng)的功能。

由于MATLAB軟件的使用方法簡(jiǎn)單，進(jìn)行仿真就可以很直觀的看到結(jié)果，工作效率很高，因此大受許多領(lǐng)域的青睞,是教育、科研、工程以及相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算的學(xué)科中的常用軟件平臺(tái)。以下我們簡(jiǎn)單舉一個(gè)MATLAB在教育學(xué)科《通信原理》中的應(yīng)用，關(guān)于QPSK調(diào)制仿真的例子。

我們知道，課本中的公式和框圖對(duì)于我們?cè)诳焖倮斫釷PSK調(diào)制解調(diào)的的原理上的效果并不顯著，反而顯得枯燥和難懂。使用MATLAN仿真軟件,將抽象的原理具體化，有助于學(xué)生直觀的理解原理，能在很大程度上解決問(wèn)題。如下，表3-1反應(yīng)了QPSK編碼與載波相位的關(guān)系：

表3-1QPSK編碼與載波相位的關(guān)系

0

a

b

0

90

0

0

1

1

0

270

1

1

180

在MATLAB軟件平臺(tái)中新建一個(gè)Mfile，把實(shí)現(xiàn)調(diào)制的代碼敲進(jìn)去，保存之后點(diǎn)擊運(yùn)行，運(yùn)行的結(jié)果就會(huì)如下圖3-1所示

REF_Ref20302\r\h

[14]

：

圖3-1QPSK調(diào)制圖

1

0

2

3

4

5

6

1

t/ms

載波信號(hào)

數(shù)據(jù)基帶信號(hào)

1

0

2

3

4

5

6

1

-1

t/ms

QPSK鍵控信號(hào)

1

0

2

3

4

5

6

1

-1

t/ms

從QPSK的調(diào)制圖中，我們就能夠非常直觀的看到并理解QPSK調(diào)制的原理，直觀的理解QPSK相位和載波相位之間的關(guān)系。

所以以上這個(gè)QPSK調(diào)制的例子表明，MATLAB軟件可以作為《通信原理》、《數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)》等課程的基本教學(xué)和實(shí)驗(yàn)仿真工具，通過(guò)仿真功能可以解決在教學(xué)過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題，有助于同學(xué)們更好的理解課程的原理，提高學(xué)生自主分析問(wèn)題的能力。

利用MATLAB仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn),能夠不受許多客觀條件上的限制，有效地彌補(bǔ)某些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不便和不足。有一些在設(shè)備上要求較高，不易操作或不能操作的實(shí)驗(yàn)都可以利用MATLAB軟件，通過(guò)仿真得到理論上的結(jié)果

REF_Ref20704\r\h

[15]

。因此，MATLAB總體來(lái)說(shuō)是一款功能齊全，實(shí)用性強(qiáng)的應(yīng)用軟件。

3.2調(diào)試結(jié)果

CDMA系統(tǒng)的仿真模型如文中第二章提到的圖2-1所示。

首先我們?cè)贛ATLAB軟件平臺(tái)中打開(kāi)源程序代碼mainfile，在主程序中設(shè)定一個(gè)斷點(diǎn)，然后點(diǎn)擊run標(biāo)志，在工具欄上點(diǎn)擊step標(biāo)志，一步一步運(yùn)行調(diào)試程序，觀察通信系統(tǒng)過(guò)程中各個(gè)步驟的運(yùn)行情況。再根據(jù)調(diào)試的結(jié)果圖對(duì)整體通信系統(tǒng)進(jìn)行必要的補(bǔ)充和修改，使系統(tǒng)更完整。以下是程序在升余弦濾波器（MFType=1）條件下，運(yùn)行過(guò)程中調(diào)試出來(lái)的各步驟的仿真圖。

系統(tǒng)的主要仿真參數(shù)設(shè)置如下：

控制程序運(yùn)行中的顯示：show=0；

選擇軟/硬判決接收：SD=0；

比特率：BitRate=9600；

碼片速率：ChipRate=1228800；

源數(shù)據(jù)數(shù)：N=184；

匹配濾波器類(lèi)型--升余弦：MFType=1；

R=5；

Viterbi生成多項(xiàng)式矩陣：G_Vit=[111101011；101110001]；

列數(shù)：K=size(G_Vit,2)；

行數(shù)：L=size(G_Vit,1)；

walsh碼的長(zhǎng)度：WLen=64；

仿真信噪比范圍(dB)：EbNo=[-2:0.5:6.5]；

3.2.1原始序列

代碼中畫(huà)原始序列時(shí)域圖的指令：

figure;

plot(abs(chips));title('Chips_Viterbi');

畫(huà)出原始序列，原始序列產(chǎn)度N為184，故橫坐標(biāo)0到200，表示取到第200個(gè)離散的時(shí)間點(diǎn)。

得到以下圖3-1的結(jié)果：

圖3-1原始序列

以上為原始序列，序列長(zhǎng)度184。

3.2.2維特比編碼序列

代碼中畫(huà)出維特比編碼后的序列圖的指令：

chips=VitEnc(G,[DataBits;zeros(K-1,1)]);

figure;

plot(abs(chips));title('Chips_Viterbi');

運(yùn)行可以得到以下圖3-2的結(jié)果：

圖3-2維特比編碼序列

維特比編碼屬于糾錯(cuò)編碼，在原始序列中加入冗余，在接收信噪比惡化的時(shí)候，用于糾錯(cuò)，編碼后碼率變高，帶寬變大。從仿真圖對(duì)比可以看出，編碼之后冗余度增加，碼序列變長(zhǎng)。原始序列經(jīng)過(guò)維特比編碼之后碼速率變大，信息傳輸速率加快了，相應(yīng)的所需要的傳輸帶寬也就增加了。

3.2.3交織編碼序列

代碼中畫(huà)交織編碼序列圖的指令：

INTERL=reshape(chips,24,16);

chips=reshape(INTERL',length(chips),1);

figure;

plot(abs(chips));title('Chips_Reshape');

運(yùn)行以上指令可以得到以下圖3-3的結(jié)果：

圖3-3交織編碼得到的序列

交織編碼將序列的順序打亂，這樣的好處是，在信道受到突發(fā)干擾的時(shí)候，可以將誤碼分散。也就是誤碼不會(huì)集中在一小段時(shí)間，這樣有利于糾錯(cuò)。

3.2.4加擾碼序列

代碼中畫(huà)加擾碼后得到的序列圖的指令：

[LongSeqZs]=PNGen(Gs,Zs,N);

Scrambler=LongSeq(1:64:end);

ChipsOut=xor(chips,Scrambler);

figure;

plot(abs(ChipsOut));title('ChipsOut');

運(yùn)行可以得到以下圖3-4的結(jié)果：

圖3-4加擾碼得到的序列

在原始序列中，可能會(huì)存在連續(xù)的連0或者連1，這時(shí)，信號(hào)的直流會(huì)變得很大，不利于信號(hào)的傳輸。這時(shí)需要攪擾，在連續(xù)0或者連續(xù)1的序列中加入破壞脈沖，加擾后碼率不變。擾碼使信號(hào)受到隨機(jī)化處理，變偽隨機(jī)序列。解擾的過(guò)程就是加擾的逆過(guò)程。

3.2.5擴(kuò)頻調(diào)制序列

代碼中畫(huà)擴(kuò)頻調(diào)制得到的序列圖的指令：

[xPNMF]=Modulator(TxChips,MFType,Walsh);

figure;

plot(abs(x));

title('ModulatornData');

figure;

pwelch(2*x-1);

運(yùn)行便會(huì)得到如下擴(kuò)頻序列的時(shí)域和頻譜圖3-5和3-6，擴(kuò)頻序列頻譜是關(guān)于π對(duì)稱(chēng)，而且是周期的。頻譜的單位和采樣頻率和帶入FFT的點(diǎn)數(shù)有關(guān)系，一般情況下最后會(huì)把它歸一化到-π到π。

圖3-6中橫坐標(biāo)為0到2π。指令中“-1”是為了去除直流分量，所有的單極性碼（碼元只有0和+1），都要做去直流處理。

圖3-5擴(kuò)頻序列時(shí)域圖

圖3-6擴(kuò)頻序列頻譜圖

擴(kuò)頻是用一個(gè)帶寬很大的高速偽隨機(jī)碼序列，將帶寬遠(yuǎn)小于偽隨機(jī)碼序列的傳送信息的帶寬進(jìn)行擴(kuò)展。從上圖可以看出擴(kuò)頻仿真的結(jié)果與圖2-4擴(kuò)頻信號(hào)傳輸和2-5擴(kuò)頻信號(hào)頻譜圖的理論結(jié)果基本相符。調(diào)制之后的碼序列長(zhǎng)度由原來(lái)的幾百變成了幾萬(wàn)，帶寬擴(kuò)大。

其中，調(diào)制過(guò)程中所選擇的匹配濾波器如圖3-7：

圖3-7匹配濾波器

3.2.6加噪信號(hào)

代碼中畫(huà)加噪信號(hào)圖的指令：

noise=1/sqrt(2)*sqrt(R/2)*(randn(size(x))+j*randn(size(x)))*10^(-(EbNo(i)-EbEc)/20);

r=x+noise;

figure;

plot(abs(r));title('ReceiveData');

figure;

pwelch(r);

運(yùn)行便會(huì)得到如下加噪時(shí)域和頻譜圖3-8和3-9：

圖3-8加噪信號(hào)序列

圖3-9加噪信號(hào)頻譜

從圖中可以看到，加入噪聲在信道中傳輸?shù)男盘?hào)基本上跟噪聲信號(hào)一模一樣。這樣也就保證了在信號(hào)在信道傳輸過(guò)程中的安全。

3.2.7解擴(kuò)頻得到的信號(hào)

代碼中畫(huà)解擴(kuò)頻后得到的序列圖的指令：

figure;

plot(abs(RxSD));

title('DemodulatornData');

figure;

pwelch(2*RxSD-1);

運(yùn)行得到圖3-10如下結(jié)果：

圖3-10解擴(kuò)頻得到的序列

從上圖3-10可以看到，解擴(kuò)頻得到的序列的序列長(zhǎng)度變?yōu)?80左右。于擴(kuò)頻之前的序列長(zhǎng)度一致。

3.2.8解擾解交織得到的信號(hào)

代碼中畫(huà)解擾解交織得到的序列圖的指令：

HDchips=xor(HDchips,Scrambler);

INTERL=reshape(HDchips,16,24);

HDchips=reshape(INTERL',length(HDchips),1);

figure;

plot(HDchips);

title('HDchips');

[DataOutMetric]=VitDec(G,HDchips,1);

運(yùn)行得到如下圖3-11的結(jié)果：

圖3-11解擾解交織得到的序列

上圖為解擾解交織之后得到的序列，經(jīng)對(duì)比可以明顯看出，解擾解解交織得到的序列與接擴(kuò)頻得到的序列有很大的差別。解擾解交織之后得到的序列更接近原始序列。

3.2.9恢復(fù)序列

代碼中畫(huà)恢復(fù)序列圖的指令：

RxHD=(RxSD>0);

if(SD)

[RxDataMetric]=ReceiverSD(RxSD,G_Vit,Scrambler);

else

[RxDataMetric]=ReceiverHD(RxHD,G_Vit,Scrambler);

end

figure;

plot(RxData);title('RxData');

運(yùn)行得到如下圖3-12的結(jié)果：

圖3-12恢復(fù)序列

經(jīng)過(guò)判決后得到恢復(fù)序列。從上圖可以看出，恢復(fù)序列與原始序列基本一致。說(shuō)明CDMA系統(tǒng)具有較好的接收和還原數(shù)據(jù)的能力。

3.2.10誤碼率

代碼中畫(huà)出誤碼率圖的指令：

figure;

subplot(211);plot(xor(TxChips,RxHD),'-o');

title('ChipErrors');

subplot(212);

plot(xor(TxData,RxData),'-o');

title(['DataBitErrors.Metric=',num2str(Metric)]);

pause;

通過(guò)以上指令可以得到如下圖3-13的結(jié)果：

圖3-13誤碼率

從圖中可以看到，上一張圖表示的是不經(jīng)信道編碼譯碼的誤碼率，下一張表示的是經(jīng)過(guò)譯碼之后的誤碼率。對(duì)比可以看出，譯碼之后的誤碼率有明顯的降低。但是這邊譯碼之后的誤碼率還是比較高，在這點(diǎn)上可以多做改進(jìn)。

3.3仿真結(jié)果

以上仿真是在升余弦濾波器條件下的結(jié)果，即MFType=1。升余弦濾波器如上圖3-7所示。得到以下圖3-14。

圖3-14.升余弦濾波器條件下的結(jié)果

使用不同的匹配濾波器可以得到不同的仿真結(jié)果，改變?yōu)V波器參數(shù)MFType，運(yùn)行代碼得到以下結(jié)果圖。

MFType=2：

圖3-15.矩形濾波器條件下的結(jié)果

MFType=3：

圖3-16.漢明濾波器條件下的結(jié)果

從以上仿真結(jié)果圖中可以得出以下結(jié)論：

CAMA通信系統(tǒng)中，隨著信噪比增大，誤碼率減小。擴(kuò)頻通信在同等信噪比情況下的誤碼率比一般的通信系統(tǒng)要低，抗干擾能力強(qiáng)。且在系統(tǒng)中使用不同的濾波器會(huì)得到結(jié)果。在信噪比相對(duì)較大的情況下，使用升余弦濾波器得到的誤碼率較小。

總結(jié)

本設(shè)計(jì)利用MATLAB仿真軟件進(jìn)行CDMA系統(tǒng)的仿真。通信系統(tǒng)涉及多個(gè)模塊，較為全面的介紹了整個(gè)CDMA通信系統(tǒng)的工作原理和運(yùn)作方式，并介紹了各模塊參數(shù)的設(shè)置情況。本文還簡(jiǎn)要介紹了CDMA的目前在全球發(fā)展的態(tài)勢(shì)和今后的發(fā)展方向；介紹了CDMA通信系統(tǒng)的所采用的主要技術(shù)以及這些技術(shù)的特征和優(yōu)勢(shì)。利用這些優(yōu)勢(shì)促使其在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。通過(guò)本文還可以清楚的看出CDMA通信系統(tǒng)在當(dāng)今以及日后都還是有很大的研究和發(fā)展價(jià)值的。

同時(shí)，本文也對(duì)仿真平臺(tái)MATLAB軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，對(duì)MATLAB仿真語(yǔ)句有了進(jìn)一步的了解。本設(shè)計(jì)主要研究了CDMA通信系統(tǒng)的誤碼率和信噪比之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在其他條件一定時(shí)，信噪比越大則系統(tǒng)的誤碼率越小。且CDMA系統(tǒng)在很小的信噪比之下也可以獲得較好的誤碼情況。CDMA系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，能夠準(zhǔn)確接收到并還原出原始數(shù)據(jù)。

但本次的設(shè)計(jì)還存在一些可以做的更好的地方，比如可以進(jìn)一步研究通信過(guò)程中多址干擾的影響；還可以研究在多戶(hù)情況下CDMA準(zhǔn)確接收和還原數(shù)據(jù)的能力。

未來(lái)CDMA通信系統(tǒng)將繼續(xù)往4G方向發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)更多更廣。其中突出的一點(diǎn)表現(xiàn)在于4G手機(jī)，速度更快、功能更多、通訊質(zhì)量更好。

參考文獻(xiàn)

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Pascal/C/C++語(yǔ)句對(duì)比（補(bǔ)充版）

一、Helloworld

先看三種語(yǔ)言的樣例：

Pascal

begin

writeln(‘Helloworld’);

end.

C

#include<stdio.h>

intmain()

{

printf("Helloworld!\n");

return0;

}

C++

#include<iostream>

usingnamespacestd;

intmain()

{

cout<<"Helloworld!"<<endl;

return0;

}

從這三個(gè)程序可以看到一些最基本的東西。在Pascal中的begin和end，在C/C++里就是{}；Pascal主程序沒(méi)有返回值，而C/C++返回0（好像在C中可以為NULL）。在C/C++中，main函數(shù)以前的是頭文件，樣例中C為stdio.h，C++除了iostream還有第二行的usingnamespacestd，這個(gè)是打開(kāi)命名空間的，NOIP不會(huì)考這個(gè)，可以不管，只要知道就行了。

此外說(shuō)明注釋單行用//，段落的話(huà)Pascal為{}，C/C++為/**/。

**常用頭文件（模板）

#include<iostream>

#include<cstdio>

#include<cstdlib>

#include<cmath>

#include<ctime>

#include<string>

usingnamespacestd;

intmain()

{

……

system(“pause”);

return0;

}

二、數(shù)據(jù)類(lèi)型及定義

這里只列出常用的類(lèi)型。

1、整型

Pascal

C/C++

范圍

shortint

-

-128…127

integer

short

-32768…32767

longint

Int

-2147483648…2147483647

int64

longlong

-9223372036854775808…9223372036854775807

byte

-

0…255

word

unsignedshort

0…65535

longword

unsignedint

0…4294967295

qword

unsignedlonglong

0…18446744073709551615

**當(dāng)對(duì)longlong變量賦值時(shí)，后要加LL

Longlongx=6327844632743269843LL

**如果位移x<<2LL

**Linux:printf(“%lld\n”,x);

**Windows:printf(“%I64d\n”,x);

2、實(shí)型

Pascal

C/C++

范圍

real

float

2.9E-39…1.7E38

single

-

1.5E-45…3.4E38

double

double

5.0E-324…1.7E308

3、字符即字符串

字符在三種語(yǔ)言中都為char，C里沒(méi)有字符串，只有用字符數(shù)組來(lái)代替字符串，Pascal和C++均為string。Pascal中字符串長(zhǎng)度有限制，為255，C++則沒(méi)有。

字符串和字符在Pascal中均用單引號(hào)注明，在C/C++中字符用單引號(hào)，字符串用雙引號(hào)。

4、布爾類(lèi)型

Pascal中為boolean，C/C++為bool。值均為T(mén)rue或False。C/C++中除0外bool都為真。

5、定義

常量的定義均為const，只是在C/C++中必須要注明常量的類(lèi)型。在C/C++中還可以用宏來(lái)定義常量，此時(shí)不注明類(lèi)型。

Pascal

C/C++

const

a=60;

b=-a+30;

d=‘‘;

constinta=60;

constintb=-a+30;

conststringd=“”;

defineMAXN501//這個(gè)是宏

**宏定義其實(shí)就是直接在程序相應(yīng)的位置替換：

#definerandomizesrand(unsignedtime(NULL))

#definewaitfor(intw=0;w<100000;w++)

變量的定義，C/C++在定義的同時(shí)可以賦值：

Pascal

C/C++

var

a,b:integer;

c:char;

d:string;

inta,b=50;

charc=‘A’;

stringd;

boolflag;

三、輸入輸出

C/C++中沒(méi)有以回車(chē)作為結(jié)束的讀入方式（就本人所知）?！盶n”表示換行。常規(guī)輸入輸出：

Pascal

C

C++

read(a);//讀入變量a

readln(a);//讀入變a,回車(chē)結(jié)束

write(a);//輸出a

writeln(a);//輸出a并換行

scanf(“%d”,&a);

printf(“%d”,a);

printf(“%d\n”,a);

cin>>a;

cout<<a;

cout<<a<<endl;

特別說(shuō)明C++中cin一個(gè)字符的話(huà)會(huì)自動(dòng)跳過(guò)空格和回車(chē)，Pascal和C則會(huì)讀入空格和回車(chē)。在Pascal中writeln(a:n:m)表示在n個(gè)字符寬的輸出域上輸出a保留m位小數(shù)。

例如：pascalwrite(a:6)c/c++printf(“%6d”,a)

Pascalwrite(a:6:2)c/c++printf(“%6.2f”,a)

C++如果用cout?(繁瑣?。?

需要加頭文件#inlude<iomanip>

cout<<setprecision(2)<<a;//作用永久

cout<<setw(6)<<a;//作用臨時(shí)

以下三個(gè)進(jìn)制設(shè)定都是永久作用：

cout<<dec<<a;相當(dāng)printf(“%d”,a);//十進(jìn)制

cout<<hex<<a;相當(dāng)printf(“%X”,a);//十六進(jìn)制

cout<<oct<<a;相當(dāng)printf(“%o”,a);//八進(jìn)制

例如：cout<<12<<hex<<12<<oct<<12<<12<<endl;

輸出：12c1414

C的輸入輸出里面的字符串中%表示變量，%后面的字目表示變量類(lèi)型。下面是類(lèi)型表：

%hd

1個(gè)short型整數(shù)

%d

1個(gè)int型整數(shù)

%u

1個(gè)unsignedint型整數(shù)

%I64d

1個(gè)longlong型整數(shù)

%c

1個(gè)字符

%s

1個(gè)C字符串

%f

1個(gè)float型實(shí)數(shù)

%lf

1個(gè)double型實(shí)數(shù)

%10.4f

輸出1個(gè)總寬度為10,保留4位小數(shù)的實(shí)數(shù)

文件輸入輸出：

Pascal

assign(input,‘test.in’);

assign(output,‘test.out’);

reset(input);

rewrite(output);

read(a,b);

writeln(a,b);

close(input);

close(output);

C

FILE*fin=fopen(“test.in”,“r”);

FILE*fout=fopen(“test.out”,“w”);

fscanf(fin,“%d%d”,&a,&b);

fprintf(fout,“%d%d”,a,b);

fclose(fin);

fclose(fout);

C++

#include<fstream>

usingnamespacestd;

ifstreamfin(“test.in”);

ofstreamfout(“test.out”);

fin>>a>>b;

fout<<a<<b<<endl;

fin.close();

fout.close();

因?yàn)镃++的讀入較慢，個(gè)人建議C++的話(huà)使用C的輸入方式。當(dāng)然也有人用C的讀入，C++的輸出的，這種方式我們稱(chēng)之為城鄉(xiāng)結(jié)合。

**中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)競(jìng)賽須知發(fā)布的C讀寫(xiě)程序：

（C++也能用，cin,cout,scanf,printf可混用）

#include<stdio.h>

intmain()

{

inta,b;

freopen(“sum.in”,”r”,stdin);

freopen(“sum.out”,”w”,stdout);

scanf(“%d%d”,&a,&b);

printf(“%d\n”,a+b);

return0;

}

或者：

freopen(“sum.in”,”r”,stdin);

freopen(“sum.out”,”w”,stdout);

ios::sync_with_stdio(false);\\取消同步，cin,cout的速度就不慢了??！

cin>>a>>b;

cout<<a+b<<endl;

return0;

以下擴(kuò)充c/c++混用是可行的：

#include<iostream>

#include<cstdio>

usingnamespacestd;

intmain()

{

inta,b,c,d;

freopen("sum.in","r",stdin);

freopen("sum.out","w",stdout);

scanf("%d%d",&a,&b);

cin>>c>>d;

printf("%d\n",a+b);

cout<<a+b+c+d<<endl;

return0;

}

**如何判斷文件結(jié)束（EOF）？

C++

while(cin>>s>>n)

{

...

}

C

while(scanf(%s%d",s,&n)!=EOF)

{

...

}

四、賦值語(yǔ)句及運(yùn)算符號(hào)

一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系

Pascal

C/C++

賦值運(yùn)算

賦值

:=

=

基本運(yùn)算

加

+

+

減

-

-

乘

*

*

除（實(shí)數(shù)）

/

/(double)

除法

取整

div

(int)/(int)

取余

mod

%

比較

等于

=

==

不等于

<>

!=

大于

>

>

大于等于

>=

>=

小于

<

<

小于等于

<=

<=

邏輯

且

and

&&

或

or

||

非

not

!

位運(yùn)算

左移(*2)

shl

<<

右移(/2)

shr

>>

且

and

&

或

or

|

非

not

~

異或

xor

^

其他

增一

inc(x)

x++

減一

dec(x)

x--

在C/C++中對(duì)某個(gè)變量自身進(jìn)行運(yùn)算可以簡(jiǎn)寫(xiě)為

變量名運(yùn)算符號(hào)=改變量

如x+=8就表示x=x+8，即inc(x,8)。

在C/C++里還存在一種三目運(yùn)算

變量名=條件?值A(chǔ):值B

如x=x>0?x:-x;//表示若x>0則取x，否則取–x，

同ifx>0thenx:=xelsex:=-x;

五、條件語(yǔ)句

1、if

C/C++中if語(yǔ)句的條件必須要用括號(hào)括起來(lái)，后面不使用then。

Pascal

C/C++

ifa>bthenflag:=true

elseflag:=false;

if(a>b)flag=true;

elseflag=false;

2、多種分支

C/C++中為switch，Pascal為case：

Pascal

C/C++

casexof

1:inc(x);

2:dec(x);

elsex:=x*x;

end;

switch(x)

{

case1:x++;break;

case2:x--;break;

default:x*=x;

}

切記C/C++中一定要寫(xiě)break，后果你可以去掉break，運(yùn)行看看就知道了。

六、循環(huán)語(yǔ)句

1、for

Pascal

C/C++

for變量名:=初始值to(downto)終止值do

for(變量名=初始值;條件;改變方式)

fori:=5to10dodec(a);

//終止值大于初始值用to

fori:=5downto1dodec(a);

//終止值小于于初始值用downto

for(i=5;i<=10;i++)a--;

for(i=5;i>=1;i--)a--;

/*只要i滿(mǎn)足條件就會(huì)一直循環(huán)。

C/C++中i是實(shí)數(shù)、指針都可以*/

C/C++中for的特殊用法：

//變量為實(shí)數(shù)

for(doublei=1;i<=2;i*=1.01)

k++;

//變量為指針，->符號(hào)為間接引用，后面會(huì)提到。

for(type1*p=head->next;p;p=p->next)

printf(“%d”,p->k);

2、while

Pascal

C/C++

while條件do

while(條件)

whilei<>0dodec(i);

while(i!=0)i--;

//也可寫(xiě)作while(i)i--;

//在C/C++中非0即為真。

3、repeat-until&do-while

Pascal

C/C++

repeat語(yǔ)句until結(jié)束條件;

do{}while(運(yùn)行條件)

repeatint(i)untili>100;

do{i++;}while(i<=100);

七、數(shù)組

Pascal中數(shù)組的下標(biāo)可以隨意定義，而C/C++下標(biāo)始終為從0開(kāi)始到(數(shù)組大小–1)。

Pascal

C/C++

定義

a:array[1..100]ofinteger;

b:array[1..10,1..10]ofint64;

inta[100];

intb[10][10];

含義

a為大小為100的integer數(shù)組，合法下標(biāo)為1到100

b為大小為10*10的int64數(shù)組，合法下標(biāo)為1,1到10,10

a為大小為100的int數(shù)組，合法下標(biāo)為0到99

b為大小為10*10的int數(shù)組，合法下標(biāo)為0,0到9,9;

使用

inc(a[21]);

b[2,2]:=b[1,1]+b[1,2]+b[2,1];

a[21]++;

b[1][1]=b[0][1]+b[0][0]+b[1][0];

數(shù)組清零

Pascal

C/C++

Fillchar(a,sizeof(a),0);

memset(a,0,sizeof(a));

//頭文件包含string.h

**如果要填最大：memset(a,127,sizeof(a))（但達(dá)不到INT_MAX）

如果要填最?。簃emset(a,128,sizeof(a))(但達(dá)不到INT_MIN）

如果填0：memset(a,0,sizeof(a))

如果填-1：memset(a,-1,sizeof(a))

八、字符串

C風(fēng)格的字符串就是字符數(shù)組。

C++和Pascal的字符串使用基本相同，只是C++中字符串下標(biāo)以0開(kāi)始，Pascal以1開(kāi)始。字符串處理很多這里不一一列舉，只寫(xiě)最常用的幾個(gè)。

Pascal

C(包含<string.h>)

定義用：chars[]

C++（包含<string>）

定義用：strings

輸入

輸

出

Readln(s);

Writeln(s);

Scanf(“%s”,s);

Printf(“%s\n”,s);

注：不能輸入輸出c++的字符串

Cin>>s;

Cout<<s<<endl;

注：可以輸入輸出c的字符串

查找

pos(‘a(chǎn)’,s);//不存在返回0

沒(méi)有

s.find(‘a(chǎn)’);//不存在返回-1

串

長(zhǎng)

len=length(s);

Strlen(s)

len=s.size();或

Len=s.length();

復(fù)制

copy(st,pos,num);

st:=‘a(chǎn)bcde’;

s:=copy(st,3,2);

//s=‘cd’

Strcpy(s1,s2)

全部復(fù)制

Strncpy(s1,s2,n)

前n個(gè)復(fù)制

但沒(méi)有從第幾個(gè)開(kāi)始的！

substr(pos,n)//返回從pos開(kāi)始的長(zhǎng)度為n的子串;

strings1=“abcde”,s2;

s2=s1.substr(2,2);

//s2=“cd”

插入

insert(obj,target,pos);

st:=‘helloworld’;

st:=insert(‘‘,st,6);

//st=‘helloworld’

沒(méi)有

insert(pos,s)//在pos位置處插入字符串s;

strings1=“0123”;

s1.insert(1,“XYZ”);//s1=“0XYZ123”

刪除

delete(st,pos,num);

st:=‘helloworld’;

st:=delete(st,6,1);

//st=‘helloworld’

沒(méi)有

erase(pos,n)//從pos位置開(kāi)始刪除n個(gè)字符;

strings1="abcdefghi";

s1.erase(5,3);//得到"abcdei"

C++還有以下功能：

用s.replace(2,2,"ttt")可以部分替換

用s.empty()判斷是否為空

可訪問(wèn)s[i],位置從0算起

可以s1+s2

可以s1=s2

可以比較s1==s2當(dāng)然><=>=<=!=都可以比較。

C++字符串整串讀入：

getline(cin,s)和cin>>s的區(qū)別：

getline(cin,s)

cin>>s

一次性整行讀入，直至行末尾。

只讀入一個(gè)“單詞”，遇空格和行末停止。

例如輸入；Howareyou?

s=”Howareyou?”

讀入整串含空格

例如輸入；Howareyou?

s=”How”

如果三個(gè)都讀：cin>>s1>>s2>>s3

**C++數(shù)字與數(shù)值之間的轉(zhuǎn)換：

#include<iostream>

#include<string>

#include<sstream>//必須加入

usingnamespacestd;

intmain()

{

stringtext="152";

intnumber;

stringstreamss;

ss<<text;//可以是其他數(shù)據(jù)類(lèi)型

ss>>number;//string->int

cout<<number+100<<endl;

ss<<number;//int->string

stringstr=ss.str();

return0;

}

九、過(guò)程和函數(shù)

1、過(guò)程

在C/C++中沒(méi)有過(guò)程，但可以把返回值為“空”的函數(shù)理解為過(guò)程。

Pascal

C/C++

無(wú)參過(guò)程

procedure過(guò)程名;

說(shuō)明部分

begin語(yǔ)句部分end;

//說(shuō)明部分、begin、end語(yǔ)句部分統(tǒng)稱(chēng)為過(guò)程體

void函數(shù)名();

{

主體部分;

return;

}

帶參過(guò)程

procedure過(guò)程名(形參表)

過(guò)程體

void函數(shù)名(形參表)

過(guò)程體

值傳和址傳：當(dāng)一個(gè)參數(shù)是值傳時(shí)，形參在子過(guò)程中相當(dāng)于一個(gè)局部變量，對(duì)它的改變不影響實(shí)在的參數(shù)值。址傳則會(huì)影響。下例中a為值傳，b為址傳。初始a=5,b=5，運(yùn)行后a=5,b=10；

Pascal

C/C++

vara,b:integer;

proceduredoit(a:integer;varb:integer);

begin

b:=a+b;

a:=a+b;

end;

begin

a:=5;

b:=5;

doit(a,b);

writeln(a,‘‘,b);

end.

voiddoit(inta,int&b)

{

\\a

認(rèn)為值參，b認(rèn)為變量傳參

b+=a;

a+=b;

return;

}

intmain()

{

inta=5,b=5;

doit(a,b);

cout<<a<<‘‘<<b;

return0;

}

**用若干地址傳參可以給調(diào)用者傳回若干值

Voidtryit(int&x,int&y,int&z)

調(diào)用時(shí):tryit(a,b,c),可以傳回a,b,c的值。

**用數(shù)組名（也是地址）傳參可以傳回整組的數(shù)據(jù)

Voidtryit(inta[])

調(diào)用時(shí):tryit(x),可以傳回整個(gè)數(shù)組。

例如：

voidtryit(inta[])

{

for(inti=0;i<=10;i++)a[i]=i*2;

return;

}

intmain()

{

intx[10];

tryit(x);

for(inti=0;i<=10;i++)

cout<<x[i]<<endl;

system("pause");

return0;

}

**用指向函數(shù)的指針作為參數(shù)，可以執(zhí)行指定的函數(shù)。(略)

STL的兩個(gè)應(yīng)用：

**C++快排函數(shù)

#include<algorithm>

Boolcom(inta,intb)

{

Returna>b;

}

Intmain()

{

Inta[10]={5,7,3,2,6,8,4,3,5,7};

Sort(a,a+10,com);//如果升序可以省略com.

For(inti=0;i<10;i++)

Cout<<a[i]<<”“;

}

**優(yōu)先隊(duì)列（以堆排為例）

#include<iostream>

#include<queue>

usingnamespacestd;

priority_queue<int>Q;

intmain()

{

intn,a;

cin>>n;

while(n--)

{

cin>>a;

Q.