基于matlab的simulink的cdma系统多用户仿真设计

..................通信系统原理综设实验报告MatlabCDMA教师评语：关键字：cdma，matlab，simulink，多用户检测，滤波器，抽样判决器希望你们都能理解这个系统，并且完善它，免费提供给下届师弟师妹。老师真心坑爹。Matlab2011，百度网盘mdl文件下载地址：pan.baidu./share/link?shareid=436323079&uk=2148250124一、引言CDMA是指在各发送端使用不相同、相互（准）正交的地址码调制所传送的信息，而在接（准实现CDMA该实验系统通过对多用户下的DS-CDMA系统进行仿真设计，说明DS-CDMA通信系统的基本实现方式，实现PSK调制与解调，加入信道噪声，并实现多用户检测。在增加用户的情况下，分别检测系统的误码率。二、系统框图及分析图1DS-CDMA利用不同的地址码序列）区分用户，地址码与用户数据（信码）三、系统具体实现及分析1、扩频设计基本原理（1）扩频通信的理论基础①香农公式②公式分析A、在给定的传输速率C不变的条件下，频带宽度W和信噪比S／N是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法，在较低的信噪比情况下，传输信息。B、扩展频谱换取信噪比要求的降低，正是扩频通信的重要特点，并由此为扩频通信的应用奠定了基础。工作原理在发端输入的信息先经信息调制形成数字信号实现方法扩频的基本方法有直接序列DS、跳频FH、跳时T）和线性调频Chir）等4(DS序列具体设计信源设计信源采用二进制贝努利序列产生器(BernoulliBinaryGenerator)产生二进制序列。采样时间设置为6e-4s，且不同用户的随机种子不同。伪随机序列设计DS-CDMAPNPN不同用户的地址码，从而实现码分多址通信。常用的PN序列有mWalsh序列及GOLDWalsh码序列比较复杂，正交性较好，主要用于CDMAIS-95Gold序列可以比m序列产生更多的地址码，更适合于大型的通信系统。m序列是最长线性移位寄存器序列的简称。它是由多级移位寄存器或其他延迟元件通过线性反馈产生的最长的码序列。由于m序列容易产生、规律性强、有许多优良的性能，在扩频通信中最早获得广泛的应用。如图所示，mn个串联的寄存器、2加法器组成。图中第i表示此线接通（参加反馈表示此线断开。由于反馈的存在，移存器的输入端受控地输入信号。不难看出，若初始状态为全0n2n-1种2n-1=2-1中线路连接关系，可以写为：a can 1n1

ca2n

...ca can11 n

ncainii1

（模2）该式称为递推方程。图2线性反馈移位寄存器方程表示：c0

cxcx21 2

...cxnn

ncxiii0c的值或本身的取值并无实际i)=101和4的系数c=c=c=1,其余为零。经严格证明：若反馈移位寄存器的特征多项式为本原多项式，则移位0 1 4寄存器能产生m序列。只要找到本原多项式，就可构成m系列发生器。表1部分本原多项式m序列的基本性质如下：m序列的周期p=-1011③游程特性：m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1/2231/23…④线性叠加性：m序列和其移位后的序列逐位模2相加，所得的序列还是m序列，只是相移不同而已。例如1110100与向右移3位后的序列1001110逐位模2相加后的序列为0111010，相当于原序列向右移1位后的序列,仍是m序列。用公式表示为:u(i)up

(i)uq

(i)uu个元素后的序列及平移相加后得到的序列中p q的第i个元素。⑤二值自相关特性：码位数越长越接近于随机噪声的自相关特性。m序列的自相关函数计算式为R()Emm

1 01/m 0其中:M 2n

1,为码序列的最大长,亦即m序列的周期；

cT为m序列码的码元宽度。可见,相关函数是个周期函数。c⑥m序列发生器中，并不是任何抽头组合都能产生m序列。理论分析指出，产生的m序列数由下式决定：(2n1)/n其中15生的31位个。该设计采用PN序列生成器PNSequenceGeneratoPN[1000011]信源速率的整数倍，该系统采样时间设置为2e-5。极性转换与乘法器用乘法器（Product）对将已进行极性转换的信源和扩频序列相乘，完成扩频。基本原理：二进制数用1表示在常用的正逻辑数字电路里面的形式是低电（L高电（H两个二进制序列A、B由异或门及模拟乘法器进行处理的电路及输出如图 3所示。11111AAAB=A，B=0：0 01 11A，B=1：000AB1 11-A，B=-AAA-11-1-1A·B=＝11BBA，B=A-1-1-13两个二进制序列通过(b)(b)3中，假定01。模拟乘法器输入、输出端有自己的正常静态偏置电平，故与前后电路必须通过隔直流电容相联。输入二进制序列0、1…经过1013A、B互换或改为其它数椐重画波形，可得到相同结果。由以上分析可得到以下结论：①（0，1）域上的二进制序列作乘法运算，必须首先转换到（-1，+1）域上（0→-1，1→+1）然后再相乘。（异或）入幅度没超过模拟乘法器线性工作围，上述结论（1）仍适用；而异或门是非线性器件，上述结论（2）就不能推广了。贝努力序列PN序列贝努力序列PN序列号图4：扩频过程演示2、调制与解调设计调制采用M-PSK调制模块M-PSKModulatorBaseban，设置为88进制相移键控即是将输入二进制数字序列中每38。用8M-PSKM-PSKModulatorBaseban，同样设置为88PSK信号相位如图5所示：图5：8PSK信号相位图..................3、信道设计(AWGNChannelAWGN4、相关检测设计基本原理DS-CDMA系统的载波调制方式可采用调频或调相，以调相方式应用最广。以2PSK调制为例，发端用户1发射的信号为S(t)d1 1

)c1

t（式1）c上式中，d是（-1，+1）S(t0/π2PSK1 1 1调制器就是模拟乘法器。式1可写成如下形式S(t)d1 1

)c1

t（式2）c[d(t)c1 1

tc或S(t)d1 1

)c1

t（式3）c[d(t)cos1

t]cc 1

(t)上式表明，发端的DS-CDMA射频信号，可通过先扩频调制再载波调制（式2）或先载波调制再扩频调制（式3）得到，二者是等效的。与此对应，收端也有二种等效的解调方案。本实验系统采用的方案是：发端先扩频调制再载波调制，收端先载波解调再扩频解调。发端N1N NSS

Ai i

)ci

c

（式4）i1 i1解调后的信号NSAEX ii1

)ci

（式5）经过与本地地址码c相关检测后输出信号1d TSc1 0 EX 1

（式6）NA TdNi 0i1

(t)ci

c1

(t)dt上式中，TTd是常数可提出，得Nd Ad1 ii1

b(t)i

Tcc0 i 1

i

（式7）已知PN序列的互相关函数为0，即R() Tc

ij （8）i,j

0 i j代入式7，根据地址码的正交性关系可得d Ad1 11Ad11

1(t)

（式9）9

cc

经采样后得到方波形式的信1 01 1 1 1码d(t)。收端用户1从发端N个用户发射在空中，在时域及频域完全混叠的DS-CDMA信号1中，接收到发端用户1的信码。解扩设计将解调后信号与原伪随机序列相乘完成解扩。滤波器设计每一路用户与对应的PNFIR低通滤波器,Fs=100Hz,Fpass=4Hz,Fstop=9Hz。四、实验数据结果及分析1、频谱分析和信号波形对比假设：信码速率R（秒T=1/R；地址码速率R（b b b p码片秒或子秒周期T=1/R地址码序列每周期包含p个子码元序列周期T pT。通常设置即

p p pR pRp bT pTb pT..................上式表明，地址码速率R是信息速率R的p整数倍，1个信码周期T对应一个地址码p b b序列周期T。信息码与地址码相乘后占据的频谱宽度扩展了p倍。①扩频前频谱：②扩频后的频谱：③解扩滤波后的频谱：④信号源和接收端波形对比由上图可以看出信号源和接收波形是一致的。这是在3用户的情况下，误码率只有0.01295时查看的波形。2、误码率分析用户数量调制方式信道SNR(dB)误码率38-PSK100.0129548-PSK100.0236858-PSK100.0203268-PSK100.0396778-PSK100.0400254PN6位的PN[1000011]4PN五、实验中遇到的问题及解决方法。1、频谱的观察（spectrum）包括缓冲区，同时要应当使用速率调整模块2、滤波器的设计器和抽样判决器，在matlabsimulink上可以用digitalfilterdesigner和relay设置滤波器为为FIR,Fs=100Hz,Fpass=4Hz,Fstop=9Hz。3、为什么8psk不需要加入载波4、PN4位的PNPN6位的PNPN1542六、各成员分工情况：主要负责相关检测设计，滤波器参数调整，抽样判决器的设计：主要负责基本扩频解扩原理设计，实验结果分析：主要负责基本扩频解扩原理设计，系统整理封装，实验报告编写七、参考文献（第六版.2011[2.MATLAB[3]邵玉斌.Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析编著.清华大学,2008八、附录1、系统总框图系统的用户由subsystem封装成user（用户）模块，系统一共提供了7个用户模块。subsystemdemo2、系统具体设计分析用户模块用户模块完成扩频功能①贝努利序列设计不同用户模块的initialseed不同②PN序列设计不同用户的initialseed设置为不同，生成多项式保持一样③抽样判决设计用抽样判决进行极性转换④乘法器设计用乘法器进行扩频信道传输设计模块①极性转换进信道前要先进行极性转换②调制解调调制解调使用8-PSK③信道