CDMA系统性能分析与仿真

CDMA系统性能分析与仿真1目录第一章移动通信概述.....................................................................................................................21.1CDMA简介................................................................................................................21.2CDMA的原理............................................................................................................2第二章CDMA的系统性能分析....................................................................................................52.1CDMA系统概述.................................................................................................................52.2CDMA系统模型................................................................................................................62.3CDMA系统平均信噪比和平均误码率............................................................................72.4CDMA系统抗干扰能力....................................................................................................82.4.1抗平稳随机过程的干扰.........................................................................................82.4.2抗单频干扰.............................................................................................................92.5CDMA系统抗多径干扰能力..........................................................................................102.6CDMA系统的主要优点..................................................................................................11第三章CDMA的系统容量分析..................................................................................................143.1CDMA系统容量..............................................................................................................143.1.1系统容量的推导...................................................................................................143.1.2对系统容量产生影响的几个因素.......................................................................153.1.3多用户检测技术对容量的提高...........................................................................193.2CDMA系统容量与TDMA系统容量的比较................................................................203.2.1主要的增强技术...................................................................................................203.2.2系统容量的比较...................................................................................................21第四章仿真结果分析...................................................................................................................234.1验证系统允许误码率对容量的影响..............................................................................234.2验证扩频码长N对容量的影响.....................................................................................254.3验证语音激活率对容量的影响..................................................................................274.4验证功率误差对容量的影响.........................................................................................284.5验证多用户检测技术对容量的影响..............................................................................29第5章全文总结...........................................................................................................................30参考文献.........................................................................................................................................30结束语.........................................................................................................................................31致谢................................................................................................................................................32CDMA系统性能分析与仿真2第一章移动通信概述移动通信的未来永远属于最新的技术，而CDMA无疑是当今最具魅力的移动通信技术，是移动通信当之无愧的发展方向。1.1CDMA简介CDMA的英文全称是（CodeDivisionMultipleAccess），中文含义是“码分多址连接”。CDMA最初应用于军事抗干扰通信，后由高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。CDMA技术不但可以满足今天语音和数据通信的需要，而且可以快速、低成本地过渡到明天的系统。由于可以过滤背景噪声、串线和干扰，CDMA较其它技术相比，可以提供更好的声音质量和更清晰的呼叫；由于提高了语音和数据传输的可靠性，其掉线率也更少；由于可在同一空间传输更多数据，传输效率也大大提高；CDMA还可使运营商建设更少的基站、从而降低了运营成本。不仅如此，CDMA还增加通话的私密性、提高覆盖率。现在以美国Qualcomm公司为首推出的IS-95CDMA移动通信系统和以WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA为主流的第三代移动通信系统标准化协议，确立了CDMA通信技术在移动通信发展方向上的稳固地位，把扩频CDMA通信的研究、应用和发展推向了新阶段。1.2CDMA的原理为了更好的理解整个CDMA系统的原理，我们先绘出它的通信流程图。由上图我们可以看出CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）系统的基本结构。信号先由信源发出，经过简单的数据调制，再进行扩频调制。扩频调制需要CDMA系统性能分析与仿真3先产生一系列时域上的窄脉冲与时域上的宽幅信号相乘，得到一系列的窄幅信号，而这相当于在频域上将原信号拉宽，即所谓扩频通信。而后，扩频信号经信道到达接收方，再由相同扩频码进行扩频解调，最后经过数据解调即得所需数据。其中最关键也最具特色的是信息数据的扩频编码调制与解扩。其中信息数据是经编码处理后的数字信号，是宽度为T的＋1或－1值的矩形波信号。它先经过扩频编码进行调制，扩频编码是码长为N、码宽为cT、以＋1或－1表示的矩形波信号)(tPN，扩频编码周期等于信息数据的脉宽T(cNTT)。这样，信息数据正好对扩频编码调制。在这种调制中若信息数据为＋1，扩频编码极性不变；若信息数据为－1，扩频编码倒相。扩频后的信息数据经过信道到达接收方，收方同步发生一个相同的PN编码序列，与信息相乘，就得到了原序列，完成了解扩[1]。通过这样类似调制与解调的过程CDMA实现了信息的扩频与解扩。整个过程如下图示：图1－3信息数据的扩频编码调制与解调CDMA系统性能分析与仿真4如果定义数据带宽为1B，扩频带宽2B，则有如下关系：NBBG12(1.1)这里G称作CDMA系统的扩频增益，是系统最重要的参数，决定和影响着系统的许多性能，这会在后续各章中体现。通过整个链路的分析可见，CDMA的通信是利用相互正交（或尽可能相互正交）的不同编码分配给不同用户调制信号，实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络的通信，即码分多址通信。由于利用相互正交（或尽可能相互正交）的编码去调制信号，会将原信号的频谱带宽扩展，因此，对这种调制方式的通信又叫扩展频谱通信。显然，这种通信方式与一般常见的窄带通信方式相反，是在扩展频谱后宽带通信，再相关处理恢复成窄带信号后解调数据，因此具有发送方的伪随机编码（扩频编码）调制和接收方的伪随机编码相关处理两大技术特点。也正是这两大特点，使扩展频谱通信方式有许多优点，如抗干扰、抗噪音、抗多径衰落、能在低功率谱密度下工作、有保密性、可多址复用和任意选址等。小结：本章回顾了移动通信的历史，并在介绍今天的GSM通信系统的基础上展望了未来的CDMA通信技术。重点介绍了TDMA与CDMA技术的原理。CDM