CDMA中的信道估计设计与仿真

淮北师范大学信息学院2016届学士毕业论文CDMA中的信道估计设计与仿真1淮北师范大学2014届学士学位论文CDMA中的信道估计设计与仿真学院、专业物理与电子信息学院通信工程学生姓名xxx学号xxxxxxxxx指导教师姓名xxx指导教师职称2016年4月20日淮北师范大学信息学院2016届学士毕业论文CDMA中的信道估计设计与仿真2CDMA中的信道估计设计与仿真xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx摘要CDMA技术是基于扩频技术的原理，把拥有一定带宽的信息数据，用高速伪随机码调制且此码带宽比信息数据的带宽要大的多，最后用载波调制发送出去[1]。接受端接受这个带宽信息子啊用伪随机码作相关处理这就是解扩了，这样信息通信就被实现。通信系统最重要的部分就是信道，而信道中的无线信道是所有的信道中复杂度最高的一种信道[2]。无线通信的过程中，传播发送的信号经常会受到外界环境中各种物体的遮挡与吸收和反射、衍射等等影响，导致产生了条路径信号分量会有不一样的传播时延、振幅与相位，并有信道噪声，这些种种的叠加让复合信号一起抵消或者增强，从而会严重衰落[3]。本论文对CDMA移动通信系统信道估计部分进行了研究，包括系统的基本理论，信道估计的基本原理、从不一样的干扰与训练序列中估计出信道函数、进行了仿真，具体的内容如下：第一、简单介绍了CDMA系统训练系列的组成与物理层过程；第二、简单分析了信道估计的基本原理并以不同的信道干扰估出了不同的信道函数；第三、对CDMA系统进行了仿真。关键词：码分多址；信道估计；信道函数；训练序列CDMAChannelEstimationintheDesignand淮北师范大学信息学院2016届学士毕业论文CDMA中的信道估计设计与仿真3SimulationxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxABSTRACTCDMAtechnologyisbasedontheprincipleofspreadspectrumtechnology,willneedtotransferinformationanddatawithacertainbandwidth,thebandwidthismuchlargerthantheinformationwithahigh-speedbandwidth,modulatedpseudo-randomcode,andthensentbythecarriermodulation.Thereceivingendusingthesamepseudo-randomcodeandforreceivingsignalsrelatedtothebandwidth,iedespreadinginordertoachieveinformationandcommunication.Channelisanimportantpartofcommunicationsystems,andmobilewirelesschannelscomparedwithothercommunicationchannels,butalsothemostcomplexone.Inwirelesscommunications,transmitsignalsinthecommunicationprocessisoftensubjecttovariousobjectsintheenvironmentcausedbytheocclusion,absorption,reflection,refractionanddiffractioneffects,theformationofmulti-pathsignalcomponentshavedifferentpropagationdelay,phaseandamplitude,togetherwithchannelnoise,andtheirsuperpositionwillcanceleachotheroutorenhancethecompositesignal,resultinginseriousdecline.Inthispaper,CDMAmobilecommunicationsystemschannelestimationpartoftheresearch,includingsystemstheorymodel,singlecellcase,channelestimationprinciple,dependingonthetrainingrangeandinterference,itisestimatedadifferentchannelfunctiononthepartofmodelsimulation,specificworkasfollows:淮北师范大学信息学院2016届学士毕业论文CDMA中的信道估计设计与仿真4First,theanalysisofCDMAphysicallayerprocessandthecompositionofthetrainingseries;Second,theanalysisofsingle-cellchannelestimationcase,thebasicprinciplesoftrainingvariesaccordingtodifferentseriesandinterferewiththechannelestimationfunction;Third,onthepartofthesimulationmodel,experimentalresultsaregiven.Keywords:CDMA;Channelestimation;Channelfunction;Trainingsequence淮北师范大学信息学院2016届学士毕业论文CDMA中的信道估计设计与仿真5目次1绪论...........................................61.1、移动通信系统的发展概况:...................62基本理论分析..................................72.1CDMA技术基础.............................72.2CDMA码序列...............................92.3CDMA系统的物理层技术....................113CDMA不同训练序列下的信道估计出的信道函数.....133.1信道的定义与分类.........................133.2衰落效应与多径效应.......................143.3信道在不同训练序列和干扰下的信道函数.....154CDMA通信系统的MATLAB系统仿真...............174.1仿真思路.................................174.2仿真结果.................................19结论............................................20参考文献........................................21附录............................................22致谢............................................26淮北师范大学信息学院2016届学士毕业论文CDMA中的信道估计设计与仿真61绪论1.1、移动通信系统的发展概况:其实移动通信在无线电被发明的时候就已经被创造出来了。但是被称为现代移动通信的的通信技术确只是从1920年左右开始的，一直到现在总共可以分为五个阶段。在四十年前，谁能想到现在每人一部智能机连接网络连接世界。现在，人们能用手机与相识的人随时通信，它就像是一部便携式的小型计算机，通过网络可以实现个人信息的查询与管理，同时也可以查看股票、天气、新闻、交通、视频下载、音乐下载等等极其的方便。(1)从上世纪20年代至40年代可以说是第一阶段，为早期发展阶段。(2)从二十世纪40年代左右到60年代左右可以说是第二阶段，此时公用的移动通信业务刚刚显示出来。(3)从上世纪60年代中期至70年代中期是第三阶段。(4)从上世纪70年代中期至80年代中期是第四阶段，这是1G的时期。(5)从二十世纪80年代中期后就是第五阶段了。这是通信发展的成熟时期，2G、3G、4G等都相继问世。淮北师范大学信息学院2016届学士毕业论文CDMA中的信道估计设计与仿真72基本理论分析2.1CDMA技术基础CDMA其实就是在发送端使用的信号而且此信号是由各部分都不一样的且都各自正相交的伪随机地址码调制成的；由一样的伪随机地址码从混合信号中解调检测出相对应的在接收端使用的信号；CDMA通信系统原理如图1：图1CDMA系统原理框图如图2：图21扩频通信系统1.扩频码分多址是扩频通信的基本概念，从数字移动通信的角度看这也是一种多址接入方式，且此方式是第三代移动通信中使用最多的一种方式。叫扩频通信其实是没有称叫扩谱通信显得更准确些，因为其实是信号的频谱带宽被扩展。扩频只是习惯上的讲法，它其实是宽带通信这一类。此系统最大的特征是：淮北师范大学信息学院2016届学士毕业论文CDMA中的信道估计设计与仿真8相比于扩频以后的扩频码序列带宽，扩频之前的信息码元带宽其实是更小的。(1)宽带与窄带通信系统定义：设待传送信息码元速率为R，信息码元的持续时间为T，传送信号扩频码序列所占用的带宽为F。当1RTFT时，即RF，或者2FR时，就能够叫做一般窄带通信系统，在一般的数字通信系统中，不管是移频还是移相都能够说这个是窄带通信系统。当FR，就是(/)10~60)FRdB，则可以称之为宽带通信系统。即如果窄带通信系统能够通过扩频的方式也就可以转变成宽带通信系统了。(2)Gp即扩频增益为了得到扩频增益（Gp）需要在扩频通信系统中对信息信号带宽进行扩展与解扩处理。其实扩频增益（Gp）也就是扩频信号带宽（W）和信息带宽（B）的比，如下式：/GpWB(2.1)从它能够看出扩频通信系统中信噪比变化的的水平，这也是扩频通信系统中很主要的评判标准。2.扩频通信的基本原理从信息论与通信原理中的仙农公式可以得到：lg(1/)CFTSN(2.2)上式中F为限频带宽,T为限时时隙并且取T值为1，/SN为功率信噪比，C为信道容量。从这个公式可以得到一个限时（T）、限功率（S）、限频（F）的连续的白色的高斯信道，这个信道容量能够用三个最主要信号参量所决定的体积来表示。三个参量中F，T与lg(1/)SN所表达的体积，当容积C没有变化时,三个参量之间能够互相转换。淮北师范大学信息学院2016届学士毕业论文CDMA中的信道估计设计与仿真9在移动通信中，最主要的问题是信噪比/SN，为了增大信噪比，我们需要竭尽所能。从上面的仙农公式就能看出：若将频带F与信噪比交换，即C不作变化时，让频带F增大能让信噪的门限值lg(1/)SN降低。扩频通信的基本原理也就是这样，即是频带与信噪比的交换。信道的容量是2log(1/)CBSN(2.3)上式中信道带为B，信噪比是/SN，信道容量是C。3.扩频通信的优点和缺点(1)优点A.抗干扰的能力较强。B.在物理上扩频系统抗干扰性强的原因是：在一定的被允许的误码率的条件下，能够在S/N值较低的情况下通信成功，即能够通过很强的干扰。C.保密性能强。D.功率谱密度较低，隐蔽性能较好，对其他的通信系统和人体的干扰也是较小的。E.容易实现大容量多址通信，并且能够接纳更多的用户数。F.对变参信道的无线通信也较为适用。(2)主要缺点A.信号频带宽被占用，且扩频前的信息序列带宽相比于扩频后的码序列带宽太小了。B.系统实现比较复杂。C.实现同步较难在时变信道中。D.当前受到找寻地址码数量上的限制，要进行大容量通信依然是非常困难的。2