CDMA扩频通信中的同步实验系统
cdma扩频通讯工作原理
cdma扩频通讯工作原理CDMA（Code Division Multiple Access）是一种扩频通信技术，它的工作原理如下：1. 物理层码分多址：CDMA通过将每一个用户的信息进行编码，使其在物理层上以不同的码片序列来传输。
码片序列是一种短且快速变化的比特序列，不同用户的码片序列之间使用不同的编码方式。
这样，在同一时间、频率和空间上，多个用户可以同时传输和接收数据，各用户的信号通过码片序列进行区分。
在接收端，利用相关法则可以将自己的码片序列与接收到的信号进行匹配解码，得到用户的信息。
2. 扩频：CDMA通信中的扩频技术是指将用户的宽带信息信号转换为具有较大带宽的扩频信号，然后与码片序列进行乘积运算，实现用户信号的扩展。
扩频可以提高信号在频域上的带宽，从而增强信号的抗干扰能力。
同时，通过乘积运算可以将用户信号与其他用户信号进行隔离，实现多用户同时传输和接收的能力。
3. 功率控制：CDMA系统需要对每个用户的传输功率进行控制，以保证系统中所有用户的信号在接收端能够以相同的强度到达。
功率控制是为了解决多用户之间的干扰问题，使得不同用户在干扰环境下的接收性能得到保证。
4. 应用层调度和碰撞避免：CDMA系统中的应用层调度算法和碰撞避免机制用于确定哪个用户在特定时间和频率上进行传输。
调度算法根据用户的需求和系统资源等因素，合理地分配时间和频率资源，以优化系统性能。
碰撞避免机制用于避免不同用户在相同时间和频率上进行传输时的碰撞问题，从而避免数据丢失和信号质量下降。
总之，CDMA通过物理层码分多址、扩频、功率控制和应用层调度等技术，实现了多用户同时传输和接收的能力，提供了更高的频谱利用效率和抗干扰能力，是一种高效可靠的通信技术。
MC-CDMA系统的帧同步技术研究的开题报告
MC-CDMA系统的帧同步技术研究的开题报告一、选题的意义和背景MC-CDMA（Multi-carrier Code Division Multiple Access）是一种新型的调制技术，可以充分利用频谱资源，满足大容量、高速率、高瞬时性等通信系统的需求，因此在广泛的应用中受到了广泛的关注和研究。
MC-CDMA系统是一种复杂的系统，在设计和实现中面临许多挑战，其中帧同步技术是一个重要的方面。
帧同步技术在MC-CDMA系统中起着非常关键的作用，用于将接收到的数据流衔接为彼此等效的数据帧，在进行后续的解码和处理时起到了非常重要的作用。
对于MC-CDMA系统而言，帧同步的技术实现难度较大，因为它需要在多个子载波上同步接收到的数据，并且同时要考虑到频率偏移和多路径效应等因素。
因此，在MC-CDMA系统中，帧同步技术具有重要的研究和应用前景，对于提高系统的性能和可靠性具有重要的意义和价值。
因此，本文将对MC-CDMA系统中的帧同步技术进行研究，以提高MC-CDMA系统的性能和可靠性，满足多媒体通信等应用领域的需求。
二、研究的主要内容和目标本文的主要目标是研究MC-CDMA系统中的帧同步技术，具体研究内容包括：1.分析MC-CDMA系统的帧同步技术的原理和方法，建立MC-CDMA系统的数学模型；2.提出一种基于时域序列的帧同步算法，利用接收到的信号的平均功率和时域位置等特征，实现对MC-CDMA系统中的数据帧进行同步；3.提出一种基于频域的帧同步算法，利用接收到的信号的频率信息和多普勒效应等特征，实现对MC-CDMA系统中的数据帧进行同步；4.对以上两种算法进行仿真和实验验证，并进行性能分析比较，验证算法的有效性和可靠性。
三、拟定的研究方法和步骤1.分析MC-CDMA系统的帧同步技术的原理和方法，建立MC-CDMA系统的数学模型；（1）分析MC-CDMA系统的结构和特点，建立系统的数学模型；（2）分析帧同步的原理和方法，建立帧同步的数学模型。
CDMA简介
H 4 H 22
H2 H2
1 1 1 1 0 0 H 2 1 1 1 1 0 1 H 2 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1
0 0 1 1
0 1 1 0
Hadamard矩阵与walsh矩阵对应关系：
Gold序列
m序列虽然性能优良，但同样长度的m序列个 数不多，且序列之间的互相关值并不都好。于 是提出了一种基于m序列的码序列，称为Gold 码序列。这种序列有较优良的自相关和互相关 特性，构造简单，产生的序列数多，因而获得 了广泛的应用。
如有两个m序列，它们的互相关函数的绝对值有界，且满足 以下条件：
1、有尖锐的自相关特性，即要有好的自相关系数，自相关 旁瓣要小； 2、有处处为零的互相关值，即要有好的互相关特性，互相 关系数要很小； 3、在保证自相关和互相关特性条件下，要有足够的不同结 构的码序列，提供足够多的地址数; 4、为保证信号的多址干扰具有近似白噪声特性，一定要选 用具有一定长度的码序列，即有尽可能大的复杂度; 5、编码器要易于实现、设备简单、成本低; 6、新地址电台接入系统的时间尽可能短，各电台更换地址 方便迅速; 7、易于实现系统的同步，捕获电台地址速度要快;
m序列
m序列是由n级线性移位寄存器产生的周期为P=2n-1的码序 列，是最长线性移位寄存器序列的简称。 码分多址系统主要采用两种长度的m序列：一种是周期为 P=215-1的m序列，又称为短PN序列；另一种是周期为 P=242-1的m序列，又称为长PN序列。
n级m序列的码序列发生器如图所示。Xi为移位寄存器，Aj 是相乘系数，对二值序列，这些序数也是二值：0或1。这 样，产生的二值序列的序列值：
CDMA通信系统仿真（附带完整程序）
扩频通信仿真1.设计思想为了研究CDMA 通信系统的多址干扰,实验利用Matlab 提供的m语言编写了m文件来建立CDMA 通信系统仿真模型,详细讲述各模块的设计及参数设置,并对仿真结果进行分析。
结果表明,多址干扰是CDMA 系统的固有干扰,当同时通信的用户数增多时,多址干扰电平增大,导致系统的误码率也增大。
因此,多址干扰是CDMA 通信系统本身存在的自我干扰,它限制了蜂窝系统的通信容量。
实验讨论的CDMA通信系统的仿真，采用的是直扩方式，信息没有经过调制，伪随机码采用的是63位GOLD序列，仿真框图如图1所示。
本课程的目的是熟悉CDMA通信系统的构架,了解m序列和gold码的软件实现, 以及用gold序列实现扩频和解扩,最后了解整个系统的误比特率与哪些因素有关。
2.程序设计流程图Gold码程序流程图M码程序流程图主程序流程图3.仿真环境本文讨论的CDMA通信系统的仿真是用MATLAB7.0模拟实现的，即数据流仿真模式，用MATLAB编程来实现对CDMA系统的模拟。
仿真实验中选择了一组长度为63的gold码序列作为扩频序列，并假设在理想功率控制下，即接收到的所有用户的信号能量相等。
整个仿真系统实现过程如下：1) 信源采用randint函数产生的＋1、－1来代替实际的数字信号。
实际的数字信号应该是模拟信号(如语音信号) 经量化和压缩编码得到的二进制信号,其特点是二值性和随机性。
信源速率设置为10b/s。
2) 扩频与解扩利用自编的m函数和gold函数,产生gold码伪随机序列来达到扩频和多址接入效果。
扩频的运算是信息流与gold码相乘或模二加的过程。
解扩的过程与扩频过程完全相同,即将接收的信号用gold 码进行第二次扩频处理。
要求使用的gold 码与发送端扩频用gold 码不仅码字相同,而且相位相同。
否则会使有用信号自身相互抵消。
解扩处理将信号压缩到信号频带内,由宽带信号恢复为窄带信号。
同时将干扰信号扩展,降低干扰信号的谱密度,使之进入到信息频带内的功率下降,从而使系统获得处理增益,提高系统的抗干扰能力。
CDMA通信系统仿真——利用5级PN序列扩频
目录1 引言 (2)1.1 课程设计目的 (2)1.2 课程设计的要求 (3)1.3 设计平台 (3)2 设计原理 (3)2.1 Simulink简介 (3)2.2 CDMA的原理及系统概述 (4)2.3 扩频原理 (4)2.4 PSK调制与解调原理 (5)2.5 PN码的特性 (7)3 设计步骤 (8)3.1 PN5扩频与PSK调制模块 (8)3.2 PSK解调模块 (13)3.3 解扩频模块 (16)3.4 总模块 (19)3.5 抗噪声性能的分析 (21)4 问题与分析 (23)5结束语 (27)CDMA通信系统仿真——利用5级PN码作为扩频序列学生姓名：指导老师：摘要本课程的设计主要目的是仿真CDMA的直接扩频通信。
在MATLAB环境下的Simulink仿真平台中，产生一段随机二进制信号，利用5级PN码作为扩频序列进行扩频编码后再进行PSK调制，在接收端对其进行PSK解调和扩频解码以恢复原信号，比较传输信号、已扩频信号，调制信号，解调信号和解扩频信号的功率谱密度，在信道中加入高斯白噪声，计算出系统的误码率，分析CDMA直接扩频系统的优势。
在Simulink 模块中，选择合适的信号产生源和器件，将它们正确的连接在一起，使用频谱分析仪和示波器来观察和分析结果。
根据仿真的结果，可以看出扩频后信号的带宽增大，抗干扰的能力大大增强，这与理论所学的知识相符合，也进一步加深了对理论的理解。
关键词Simulink；PSK调制与解调；扩频通信；香农公式；信噪比；误码率1 引言本课程的设计主要目的是仿真CDMA的直接扩频通信。
在MATLAB环境下的Simulink仿真平台中，产生一段随机二进制信号，利用5级PN码作为扩频序列进行扩频编码后再进行PSK调制，在接收端对其进行PSK解调和扩频解码以恢复原信号，比较传输信号、已扩频信号，调制信号，解调信号和解扩频信号的功率谱密度，分析扩频、调制、解调、解扩频过程中频谱的变化和系统的抗噪声能力的变化，从而更深刻的理解扩频通信的原理及优势。
通信原理课件扩频通信及CDMA
直接序列扩频原理
直接序列调制就是载波直接被伪随机码序 列调制，其基本原理图如图所示。在一般情况 下调制方式可以是调幅、调频、调相和其它任 何形式的振幅或角度调制。
最常使用的是差分相移键控（DPSK）方式。
6
直接序列扩频系统电原理图
7
在发射机端，要传送的信息先转换成二进制数 据或符号，与伪随机码（PN码）进行模2和运算后形 成复合码，再用该复合码去直接调制载波。通常为 提高发射机的工作效率和发射功率，扩频系统中一 般采用平衡调制器。
实际工程中，只能用伪随机或伪噪声（PN）序 列作为扩频码可以 加工和复制的序列。
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伪随机序列具有类似于随机序列的性质： 1、平衡特性：随机序列中0和1的个数接近相等； 2、游程特性：连续的0或1 的个数称为游程长 度。随机序列中长度为1 的游程约占游程总数的1／ 2，长度为2的游程约占游程总数的1／22，长度为3的 游程约占游程总数的1／23 ，… 3、相关特性：随机序列的自相关函数具有类似 于白噪声自相关函数的性质。
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(4)抗多径干扰
在无线通信中，抗多径干扰问题一直是难以 解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性；在接 收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强 的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波 形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。
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扩频码的特性
扩频系统的性能同扩频码性能有很大关系,对 扩频码通常提出下列要求：
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A4
A3
D
D A2
D
A1
D
输出A0
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伪随机序列的产生
扩频通信及CDMA
1
扩频技术的理论基础 为了将发射信号扩展到一个很宽的频带上， 扩频系统需要在频带和技术复杂性方面付出 昂贵的代价，这样做能得到什么好处呢?
同步技术在WCDMA系统中的应用分析
。 应 ｌ 用 与 舔
同步技术在 ＷＣ ＭＡ系统中的应用分析 Ｄ
张 利 明
（ 诺基 亚西 门子通信技 术 （ 北京 ）有限公 司 浙江杭州 ３ ０ ０） １ ００
摘要 ： ＣＤＭＡ系统是 一 种新 型 的通信 系统 ， Ｗ 其通信 采 用 的是 多路 径信 道进 行数 据传 输 ， 但是 其 干扰 也就 随之 增加 。 因此利 用同 步技 术对 其进 行信 号传 递 的过 滤和传 递 就成 为 了保 证 其信 号传 输准 确 的基 本技 术。 关键 词 ： Ｃ Ｗ ＤＭＡ 同步技 术 门限值 确 定 噪音 消除 中图分 类 号 ： Ｎ９ ９ ５ ３ 文 献 标 识 码 ： Ｔ ２ ．３ Ａ 文章 编号 ：０ ７９ １ （ ０ ２０ —０ ２０ １ ＭＡ 的系统 特 征
噪比， 信道估计通常 利用 的是加权多 时隙平均法计算 ， 得到信道估 计 通过过滤其就可 以进一步消 除噪声干扰 。 反 ， 相 在衰落较快的情 ＷＣ ＤＭＡ的 网 络 是 在 Ｃ ＭＡ的 网 络基 础 上 建 立 起 来 的 ， 技 Ｄ 其 信道增益就会在一个时隙 中发生 ， 此时就应对时 隙中的符号 术 特 点 如 下 ： Ｃ ＭＡ采 用 了基 站 同 步 的 方 式 ， 时可 以支 持 异 步 况下 ， Ｗ Ｄ 同 以便 更 好 的 跟 踪 快 速 衰 弱 。 和 同步 的 基 础 工 作站 运 行 ， 以灵 活 的 组 网 ； 号 带宽 方 法 达 到 了 间 隔 改 变 加 权 因子 进 行 调 整 ， 可 信 信 号分 离 后 就应 对 其 进行 相 关合 并 ， 时通 常 可 以采 用 三种 手 此 ５ ＭＨｚ 码片速率可 以达到３ ８ＭＨｚ 采用的是时 间切换 发射分级 、 ， ．４ ； 选 最 等 在 时 刻编 码 发射 分 级 、 馈 发 射 分 集 的发 射 分 集 方 式 ； 反 信道 编 码 卷 积 段 ， 择 性 合 并 、 大 比合 并 、 增 益 合 并 。 研 究 和 试 验 中分 析 得 采用最大 比合并的方式对与抗衰落是最为有效的 。 以在 同步 所 码 、 ｕ ｂ 码 ， 以保证２ Ｔ ｒｏ 可 Ｍ速率的数据调制措施 ， 上行为Ｂ Ｓ 下行 知 ， Ｐ Ｋ， Ｄ 系统 中应用也采取 了最大比合 并的方式。 即利用信 为Ｑ Ｓ 利用上下行闭环功率控制和外环功率控 制实现 自身的功 技术在ＷＣ ＭＡ Ｐ Ｋ； 率 控制 ； 利用导 频辅助相干方式解调 ； 编码为Ａ 语音 ＭＲ且与Ｇ Ｍ相 道模块中的到估计值和最大 比合并的加权因子对接收输出的计算 Ｓ 兼容 ； 核心的网络技术是在Ｇ Ｍ／ Ｐ Ｓ Ｓ Ｇ Ｒ 网络进行演进 ， 同时保证对 和 调 制 。 ２２在公 共 导频 范 围 内的 同步 ． 两个种 网络技术的兼容 ； 为了保证ＷＣ ＭＡ体制的移动管理性能与 Ｄ 信道 估 计 和 路 径 搜 索 的 技 术 实现 ， 接 与 Ｒ ｋ 接 收 机 的性 能 直 ａｅ Ｇ ＲＳ Ｐ 网络兼容 ， 采用 了ＭＡＰ 技术 和Ｇ Ｒ 的隧道技术作 为管理机 Ｐ Ｓ 有 着 密 切 的 关 系 。 Ｗ ＭＳ 信 道 估 计 算 法 得 到 信 道 的估 计值 ， 过 在 Ａ 通 制核心 ； 持软性 切换 。 支 滤波 器 虽 然 可 以进 一 步 的 消 除系 统 噪 声 ， 是多 个 时 隙 还 是 会增 加 但 ２ 同步 技 术在 Ｗ Ｃ ＭＡ 系统 中的应 用分 析 、 Ｄ 系统 的延 时， 并进一步扩大 ， 同时在高速度移动 的条件下还会 降低 ２１系统模 型 的 建立 ． 系统 的性 能 。 因此 在 同步 技 术 应 用 中可 以将 公 共导 频 信 道 作 为 信道 首 先 是 系 统 发送 模 型 ， 据 ３ Ｐ 对 Ｗ Ｃ ＭＡ所 建 立 的物 理 层 估计 的算法 ， 根 ＧＰ Ｄ 以此 获得更 好的 同步效果 ， 种技术 是在数值 上对 此 规范 内容 ， 系统 的下行链路发送系统模型应是在数据编码过程 中增 ＷＭＳ Ａ的两个相邻的连续 间隙进行 平均 ， 就获得了导频信号最 这 加扩频和加扰 的过程 ， 然后进行调 制并形成 脉冲信号 完成信道 传 初的信道 估计 。 在计算 中所涉及 的参数包括 了平均的时隙数 ； 时隙 输。 下行链 路对扩频 、 加扰后的复值码分裂为虚实部分， 并进 行下行 中的导频信号数量 、 第一个和某 个时隙间的多个接 收信号 。 因为所 的调制 ， 调制后 的码 片率即为额定 的３ ８ ｍ／ 。 ．４ ｓ 有 的 用 户 的信 号 都 是 通过 相 同的 信道 达 到接 收机 的 ， 此信 道 冲 击 因 其 次 是 接 收 模 型 。 接 扩 频 码 分 多 址 系 统 具 有 特 殊 的 扩 频 规 响应 是 可 以 利 用 统 一 参 数 表 示 的 。 直 则， 即采用Ｒ ＡＫＥ 接收方式。 在直接扩频系统中 ， 无线传 输的信道环 完成估算后 ， 在路径搜索 中， 系统分别检测延 时功率谱和进行 境就可以看做是频率选择性 的多路径信道 ， 不同的延时特性的 路径 选择 。 具有 因为存在干扰 ， 在实 际路径上进行选择就很有可能会 出 多路径信道将 出现干扰 。 接收机需要将此种多路径信号进行分解 ， 现选 择 错 误 ， 选择 纯 噪声 的 路 径 ， 而 并将 其分 配 给 接 收器 ， 此 必 须 因 成为几条具有独 立衰减性 的非选择路径进行传输 ， 在对分离后的信 对此种情况进行 限制 ， 即选择一定的门限值作为对噪声和信号的选 号进行可控 的合 并。 带宽满足其通信条件的情况下 ， ｋ 接收机 择标 准。 在 Ｒａ ｅ 在应用 中采用路径搜索算法 时都是先用滑动相关估计 出延 可以将结合在一起的复合信号分离 出多径信号 ， 分离后 的信号 时 率 谱 ， 后 按 照 门 限值 进 行 选 择 。 定 第 一 步 估计 出 延 时 的 功 率 并对 然 设 进行 合并 ， 目的就是为 了降低 信号衰弱 ， 其 提高接收 的能力 。 谱 并 以此 为 基 础进 行 计 算 并 进 行选 择 。 样 的 算 法 其 延 时功 率 谱 都 这 按 照 Ｗ Ｃ Ｍ Ａ的 下 行 链 路 发 送 模 型 ， 收 到 的信 号 的 复 包 络 需 要 对 连 续 的多 帧 信 号进 行 平 均 计 算 ， 如果 信 道 估 计 利用 的是 公 Ｄ 接 而 可 以利 用 数 学 公 式 进 行 表 达 。 之 相 关 的参 数 包 括 了接 收 符 号 数 共 导 频 信 号 的 时 隙平 均 计 算 法 ， 时 的 平 均值 不 能确 定 。 以 在 利 与 此 所 量， 用户数量 ， 接收幅度 、 符号功率 、 本地 的Ｐ Ｎ码顺序 、 符号间隔等 ， 用接收信号 的统计特性和 内在近似的关系， 研究人员提出了一种 门 进而形成一个 传输路径的冲击 响应函数 ， 从而使 系统可调 。 限平 均选择的计算方式 ， 将门限值设 定在稍高于干扰 功率 ， 这就可 接收信号经过延时的检 测 ， 此时 因为 载波 的相位是不可知的 ， 以有效的将纯粹 的干扰信号屏蔽掉 ， 但是计算干扰功率的时候 首先 所 以采用非相 干检 测方法 ， 关器 将本地 的Ｐ 相 Ｎ序列与接收到 的信 应将有效信号路径分量消除然后再进行计算， 即实现过程中需要 闭 号的相关性进行运算 ， 然后在积分既可 以得到信号之 间的相关值 。 环反馈单元来辅助 实现， 这就增加 了计算量 ， 而为 系统增加 了不 反 然后将相关值 作为一次检测到的检 测变量 ， 利用此变量 与特定的 门 必要的负担 。 限值相互 比较 ， 设定其是否通过 ， 如果可以通过则完成了扩频序列 在 实 际 的 应用 中研 究人 员对 此 方法 进 行 了补 充 ， 即利 用 统 计学 的捕 获 ， 不通 过 则 控 制 本 地 的Ｐ 序 列发 生 其 向前 滑 动 一 个码 元 ， Ｎ 并 的 计 算 方 式对 算 法 进 行 改 进 和 简 化 。 自由度 规 定 其 中心 参 数 ， 对 并 对 下 一 个 通 过 的 定 时假 设 进 行 检 测 。 测 出 来的 每 个 延 时都 将 独 立 确定其标准差 。 检 此时所产 生的标 准差 是随机 的两 个样本计算获得 。 对应一个路径。 此时信号通 过检 测模块后 ， 其复包络就 会发生改变。 所 有 多 路径 的成 分 就 可转 化 为 均值 和 方差 ， 常 情 况 下 多路 径 的 总 通 系统 中还 利用 发 射 功 率控 制使 得 功 率接 收保 持 恒 定 ， 因此 接 收 是 将 远 远 大 于 有 效 路 径 ， 样 既 可 以在 此将 有 效 路径 忽略 ， 而 利 这 从 端能恢复 出理想信号。 非盲估计利用预先得到的信号作为标准进行 用统计学 的思路简化了对 门限值的计算过程 ， 即只需要对几个干扰 信道估计 ， 系统中这些信号通常被称之为训练序列 、 在 导频信号 等 估计值进行计算就可获得 门限值 ， 此种计算就省去 了闭环反馈 的计 等。 对应时分导引信道 ， 首先利用某个间隙中的连续导引符号 ， 就可 算 ， 不需要计算样本 的标准差 ， 系统得到 了简化 。 以获得某 个信道 的估计值 。 其形成 的结果是第ｎ 时隙的第ｌ 个 径的瞬 时信道增 益。 在缓慢衰减的情况下 ， 将观察期扩展到多个时隙 ， 将多 ３ 、结 语 个连续的瞬时信道估计值进行平均累加 ， 从而可获得一个较高的信 下转第５ 页 ３
《DSCDMA基本原理》课件
DSCDMA信号调制解调原理
调制方式：采用扩频通信技术，将 信息数据调制到副载波上
SCDMA商用， 成为全球首个 TD-SCDMA商
用国家
2013年，中国 启动TD-LTE商
用，TDSCDMA开始向
TD-LTE演进
2016年，中国 完成TD-
SCDMA向TDLTE的演进，
TD-SCDMA退 出历史舞台
DSCDMA应用场景
无线宽带接入：DSCDMA可以作为无线宽带接入技术，提供高速数据传输服务。 物联网应用：DSCDMA的可靠性和低功耗特性使其成为物联网应用的理想选择。 工业自动化：DSCDMA可以用于工业控制和自动化系统中，实现设备间的可靠通信。 智能交通系统：DSCDMA可以应用于智能交通系统中，如智能车辆通信、交通信号控制等。
DSCDMA系统抗干扰性能分析
干扰抑制能力：DSCDMA系统采用多种干扰抑制技术，有效降低外部干扰对通信质 量的影响。
抗多径干扰能力：DSCDMA系统采用特定算法对抗多径干扰，确保信号传输的稳定 性和可靠性。
抗阻塞干扰能力：DSCDMA系统的抗阻塞干扰能力强，即使在复杂环境下也能保持 较高的通信质量。
覆盖范围：DSCDMA 系统具有较大的覆盖 范围，能够满足不同 场景下的通信需求。
系统容量：DSCDMA 通过采用智能天线技 术和复用技术，显著 提高了系统容量和通 信效率。
抗干扰能力： DSCDMA具备强大的 抗干扰能力，能够在 复杂的环境中实现稳 定可靠的通信。
CDMA扩频通信
CDMA直接扩频通信系统仿真——利用50号Hadamard码作为扩频序列学生姓名：刘晓霞指导老师：姜摘要本课程设计的目的主要是利用50号hadamard码作为扩频序列仿真CDMA的直接扩频通信系统。
其中设计平台为基于MATLAB的Simulink,程序运行平台为Windows 98/2000/XP。
录制一段语音信号，利用50号Hadamard码作为扩频序列进行扩频编码后再进行PSK调制，在接收端对其进行PSK解调和扩频解码以恢复原信号，比较传输信号、已扩频信号，调制信号，解调信号和解扩频信号的功率谱密度，结合理论说明CDMA直接扩频系统的优势。
利用50号hadamard码作为扩频序列仿真的CDMA直接扩频通信系统能够成功的还原出原信号且误码率较小。
关键词 CDMA直接扩频通信系统；50号hadamard码；MATLAB/Simulink1 引言本课程设计主要是在MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台下处理。
利用50号hadamard码作为扩频序列进行扩频编码后再进行PSK调制，在接收端对其进行PSK解调和扩频解码后恢复原信号。
把传输信号、已扩频信号，调制信号，解调信号和解扩频信号的功率谱密度进行比较。
最后在信道中加入高斯白噪声，计算出系统的误码率，用MATLAB进行验证。
在设计中更好的掌握基本原理和一些模块的运用，对CDMA的一些基本的知识有大致的了解。
以便更好的掌握信源编码和频带传输的基本原理。
1.1 课程设计的目的计算机的发展更新日新月异，在强大方便的软件系统MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台对信号的处理仿真非常实用，能在一定的程度上很好反映出信号传播中的变化，此课程设计目的就是要我们结合实际与理论，将抽象的知识在实际中得到体现，更好的理解通信原理上的知识。
同时也培养我们的实际操作能力，合作精神，处理问题的思维。
学会运用先进的工具处理本专业的知识。
对于培养学生工程实践能力和创新开发能力具有重要意义。
OFDM通信系统中同步技术的研究,答辩PPT
dL1
rdrkrkN
kd
接收信号的能量值为
d 1d L 1rd 2rk N 2
2k d
相关系数
s2s2n2
SNR SNR1
式中SNR为信噪比
所以,符号到达时间 d和频率偏差 的最大似然联合估计算
法为
dM
Lar
gmaxrd
d
ML21
rdM
L
4.2--仿真 符号定时估计曲线
相 关 值
2.5--OFDM系统参数选择
一般，在OFDM的各种参数中要确定的3个参数 是：带宽、比特速率和时延扩展。时延扩展是保 护间隔的长短的直接原因，按照惯例，保护间隔 的时间长度是时延扩展的2到4倍。 要求设计的系统满足如下条件：
比特速率取：25Mbit/s； 可容忍的时延扩展：200ns； 带宽：<16MHz。
Erkrkm s2s2ej2n2
m0 mN
0
其els其 e 他
式中： s和 的n 意思分别是有用信号和加性高斯白噪声的能
量； 为被采样间隔归一化的小数频偏。这2N+L个样值中
，仅仅集合和集合中的对应元素存在相关性，其它各点间
能看成是相互独立的。定义 f为rd接,收信号的条件概率密
度函数，似然函数
列或巴克码那样的尖锐的自相关特性，于是，按照ML算 法计算出来的在定时点．及两旁若干点的自相关值都比较 大，当有噪声影响时，将导致定时粗糙不精确。
谢谢老师们！
➢ 发送端发送数据经过串/并转换的方式使之成为N 路低速数据流，然后将这N路数据流经过数字调 制后成为复信号，完成多载波调制。OFDM接收 机事实上是一组解调器，它将不同载波搬移至零 频，然后在一个码元周期内积分。
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大学毕业论文 1 CDMA扩频通信中的同步实验系统 第 1 章 引 言 1.1 CDMA技术发展 1.1.1 CDMA技术发展现状 近年来，蜂窝移动通信系统的发展经历了一个从模拟网到数字网，从频分多址(FDMA)到时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)的过程。从1992年开始，在美国出现了一种全新的数字蜂窝移动通信系统——CDMA系统。比较而言，该系统有几大突出优点：一是系统抗干扰能力强；二是系统容量增大等。上述这些特点使得CDMA蜂窝移动通信系统将在个人通信网( Personal Communication Network——简称PCN)中发挥巨大的作用。并且正如欧洲电信标准协会(ETSI)、日本无线工业事业联合会(ARIB)、美国电信业联合会(TIA)提交的建议所显示的那样，CDMA 技术以其独有的特点和优势己被确认将作为第三代移动通信系统的核心技术，其前景非常广阔。
1.1.2 CDMA系统主要特性[1] CDMA系统的主要特性可概括如下: （1）系统容量。CDMA系统的设计容量远远高于现有的模拟/数字系统。容量的增大源于采用了一种改进的编码增益/调制方式、话音激活性、三分扇区和同一频率在每个小区以及所有扇区的复用。 （2）业务质量。CDMA通过在衰落环境下提供强大的运行和软切换功能，从而改善了业务质量。CDMA利用多经衰落来提高通信和话音质量，通过试用RAKE接收机和其他改进的信号处理技术，每个移动台选择几个最强的多经信号并把它们相干叠加产生一个增强信号。因此，射频信号的多径衰落在CDMA大学毕业论文 2 中反而成了优点，而在窄带系统中衰落则会引起信号质量的严重下降。通过使用软切换，CDMA消除了用户在小区边界以及在两个小区之间快速的越区切换呼叫时发生的乒乓效应。乒乓效应会导致切换噪声，增加交换设备的负载，提高发生掉话的概率。CDMA软切换，即在与目标小区连接的同时保持与目前服务小区的连接，两者运行在同一载频。这一过程保证了呼叫在小区间的平滑切换，而用户察觉不到这种变化。与之相对应的是，许多模拟和其它数字(TDMA)系统使用“先断后接”方式，需要改变频率，从而增加了切换噪声，提高了掉话率。 （3）经济性。CDMA是一种即经济又高效的技术，需要的小区数较少，频率复用方案也不昂贵。CDMA移动台的平均发射功率在6—7MW比目前一般FM和TDMA电话的平均发射功率低很多。发射功率低意味着延长了电池平均寿命。
1.1.3 第三代移动通信系统及其关键技术 CDMA业务提供者利用他们的平台进一步开拓增强业务潜力的时候即将到来。业界已经有许多关于第三代数据业务能力的讨论，未来PCs（Personal Communication Service“个人通信业务”）提供者能以高接入速率与有线业务提供者竞争。PCs业务提供者有望提供一系列不同种类的业务、例如因特网和企业网接入、多媒体应用、高速商务处理、遥测业务等。CDMA网络为运营者提供了一个向3G移动系统平滑过渡的途径。 考虑到可利用频谱的限制，第三代移动系统的重点是从用户的角度实现无缝业务的网络和无线传输设计的经济性。第三代移动系统使用户能无缝接入到固定数据网，把它设想成未来固定数据网的无线延伸，是固定网络基础设施的一个部分[12]。 在欧洲，目前正深入研究的三种网络平台是：未来公众移动电话系统(FLPMTS， 目前称为IMT-2000)、移动宽带系统(MBS)和无线局域网大学毕业论文 3 (WLAN) 。IMT-2000相对于第二代系统的一个主要不同是它的分层小区结构，通过使用先进的传输技术和协议来支持大范围的多媒体宽带业务。第二代系统主要使用单层小区结构，临近小区的频率复用方式为：单个小区只管理它自己的无线区域和移动网内部的无线电路控制、包括业务管理和切换处理。由于频谱的限制，也由于无线传输的灵活性，主要针对话音和低速数据速率优化的限制，每个小区支持的业务量是固定的。业务量增加将导致蜂窝系统重新配置，如小区分裂和分区。 IMT-2000多层小区结构的目的是解决这些问题，在覆盖范围很大的宏小区结构上不连续地叠加上微小区和微微小区。同样地，在部署宏小区和支持长途业务不经济的地区，可以使用全球/卫星小区提供覆盖，由于微小区的低移动性和小延迟扩展性能，与支持高移动性的低比特率和低业务量相比，可以以较低的复杂性支持高比特率和高业务密度。用户希望使用一种固定程序，以统一的方式选择业务，不管这些业务是固定的还是移动的。智能卡允许用户在具有不同功能(话音、多媒体、数据、短消息)的不同终端上登记，从而摆脱位置和接入方式的限制[5]。 考虑到移动通信不断增长的市场需求和无线频谱是非常稀有和昂贵的资源，选择一个多址接入方式的无线接口参数是事关频谱效率的关键问题。在先进通信设备研究(RACE)项目框架下进行了几种不同方式的比较评估。一种可能的解决方案是使用CDMA/TDMA/FDMA 混合技术，综合每种方法的优点，满足不同蜂窝/PCs配置在信道容量，业务负载和传输质量上的不同要求。这样一个混合接入方法的缺点是复杂度高，而且很难实现简单的低功率、低成本发射机的设计和多层小区有效灵活的管理。 正如欧洲电信标准协会(ETSI)、日本无线工业事业联合会(ARIB)。美国电信业联合会(TIA)提交的建议所显示的那样，3G系统选择了CDMA欧洲和日本提议的宽带CDMA(W-CDMA)避开了IS-95的专利问题(IPR)。北美的大学毕业论文 4 CDMA2000采用了基于IS-95B标准的CDMA空中接口，提供有线电路质量的话音业务和高速数据业务，移动用户速率为144kbps，静止用户速率为2Mbps，IS-95的64kbps数据能力可提供在移动环境下的高速因特网接入。这是其它窄带数字技术做不到的[11]。 使用宽带CDMA技术在10年内可达到114kbps的移动速率和超过1.5Mbps的固定峰值速率，而且提供这些业务不降低系统的话音传输质量，也不需要另外的频谱。这对大多数频谱受限的运营者有很大影响，在一个1.25MHz结构中容量翻倍并获得1.5Mbps数据速率看起来非常有吸引力。 第三代移动通信系统关键技术[6]： （1）初始同步与Rake多径分集接收技术 CDMA通信系统接收机的初始同步包括PN码同步，符号同步、帧同步和扰码同步等。CDMA2000系统采用与IS-95系统相类似的初始同步技术，即通过对导频信道的捕获建立PN码同步和符号同步，通过同步(Sync)信道的接收建立帧同步和扰码同步。WCDMA系统的初始同步则需要通过“三步捕获法”进行，即通过对基本同步信道的捕获建立PN码同步和符号同步，通过对辅助同步信道的不同扩频码的非相干接收，确定扰码组号等，最后通过对可能的扰码进行穷举搜索，建立扰码同步。移动通信是在复杂的电波环境下进行的，如何克服电波传播所造成的多径衰落现象是移动通信的另一基本问题。在CDMA移动通信系统中，由于信号带宽较宽，因而在时间上可以分辨出比较细微的多径信号。对分辨出的多径信号分别进行加权调整，使合成之后的信号得以增强，从而可在较大程度上降低多径衰落信道所造成的负面影响。这种技术称为Rake多径分集接收技术。为实现相干形式的Rake接收，需发送未经调制的导频(Pilot)信号，以使接收端能在确知已发数据的条件下估计出多径信号的相位，并在此基础上实现相干方式的最大信噪比合并。WCDMA系统采用用户专用的导频信号，而CDMA2000下行链路采用公用导频信号，用户专大学毕业论文 5 用的导频信号仅作为备选方案用于使用智能天线的系统，上行信道则采用用户专用的导频信道。Rake多径分集技术的另外一种极为重要的体现形式是宏分集及越区软切换技术。当移动台处于越区切换状态时，参与越区切换的基站向该移动台发送相同的信息，移动台把来自不同基站的多径信号进行分集合并，从而改善移动台处于越区切换时的接收信号质量，并保持越区切换时的数据不丢失，这种技术称为宏分集和越区软切换。WCDMA系统和CDMA2000系统均支持宏分集和越区软切换功能。 （2）高效信道编译码技术 第三代移动通信的另外一项核心技术是信道编译码技术。在第三代移动通信系统主要提案中(包括WCDMA和CDMA2000等)，除采用与IS-95 CDMA系统相类似的卷积编码技术和交织技术之外，还建议采用Turb编码技术及RS-卷积级联码技术。 （3）智能天线技术 从本质上来说，智能天线技术是雷达系统自适应天线阵在通信系统中的新应用。由于其体积及计算复杂性的限制，目前仅适应于在基站系统中的应用。智能天线包括两个重要组成部分，一是对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角(DOA)估计，并进行空间滤波，抑制其它移动台的干扰。二是对基站发送信号进行波束形成，使基站发送信号能够沿着移动台电波的到达方向发送回移动台，从而降低发射功率，减少对其它移动台的干扰。 （4）多用户检测技术[12] 在传统的CDMA接收机中，各个用户的接收是相互独立进行的。在多径衰落环境下，由于各个用户之间所用的扩频码通常难以保持正交，因而造成多个用户之间的相互干扰，并限制系统容量的提高。而使用多用户检测技术能够在极大程度上改善系统容量。 （5）功率控制技术 大学毕业论文 6 在CDMA系统中，由于用户共用相同的频带，且各用户的扩频码之间存在着非理想的相关特性，用户发射功率的大小将直接影响系统的总容量，从而使得功率控制技术成为CDMA系统中的最为重要的核心技术之一。
1.2 CDMA同步技术重要性[9] 上一节我们看到CDMA系统具有诸多优点，例如它的频率分配，软越区切换，抗多径等等。而对于CDMA移动通信系统来说PN码的同步占有举足轻重的地位。因为只有在接收机使本地PN序列的相位与接收信号PN序列的相位准确一致的情况下，才能解出接收信号所传输的数据信息。但是扩频信号占用频带宽，同步较困难，原因有： （1）同步不确定性的来源 扩频通信系统相对于同步来说存在码相位和载波频率两种不确定。必须把本地载波频率控制到足够准确时，才能使解调器能够很好的工作。在发射机和接收机中采用精确频率源就可以去掉大部分码速率、相位和载波频率的不确定性。此时， 由于移动台运动而产生的多普勒效应将影响载波频率和码速率。这是移动通信中频率不确定的主要来源，同时移动台的相对位置变化将改变电波传输路径的长度，影响到达时的码相位。 （2）同步的种类 一般的扩频系统同步包括：载波同步、位同步、序列同步三种。其中比较重要的是扩频序列同步。扩频系统要求接收机中产生与接收信号同步的PN码序列用于解扩接收。一般来说，PN码相位同步过程通常分为两步，也就是捕获和跟踪过程。同时，与其它通信系统相比，移动通信信道是最为复杂的一种。多径衰落和复杂恶劣的电波传输环境是移动通信信道的特征。这是由运动中进行无线通信这一方式本身所决定的，在典型的城市环境中，一辆快速行驶的车