基于Matlab的CDMA通信系统分析及仿真

毕业设计I摘要利用MATLAB平台的SIMULINK可视化仿真功能，结合CDMA的实际通信情况，利用MATLAB组建出完整的CDMA通信系统，完成整体设计方案，实现完整的发送到接收的端到端的CDMA无线通信系统的建模、仿真和分析，介绍了CDMA的主要环节（包括扩频技术、差错控制技术、调制技术、信道等）的参数设置。单用户在不同信道环境下，信道的噪声对结果影响很大，噪声功率越大，系统的误码率越大。多用户在相同信道环境下的仿真时，由于是采用了噪声功率为0.01W的信道传输环境，所以在单用户情况下误码率为0，而增加了用户数之后，误码率也随之增加。可见，信号在传输过程中，除了受到信道噪声的影响外，还存在多址接入干扰、单频干扰、窄带干扰、跟踪式干扰等，主要是多址接入干扰。关键词：CDMA；通信系统；可视化仿真；MATLAB；SIMULINK毕业设计IIAbstractMATLABplatformusingSIMULINKsimulationvisualizationfeatures,combinedwiththeactualCDMAcommunications,theuseofMATLABtoformacompleteCDMAcommunicationsystem,thecompletionoftheoveralldesign,toachieveacompleteend-to-endissenttothereceiveroftheCDMAwirelesscommunicationsystemmodeling,simulationandanalysis;DescribesthekeyfeaturesofCDMA(includingspreadspectrumtechnology,errorcontroltechniques,modulationtechniques,channel,etc.)parameters.Single-userchannelindifferentenvironments,channelnoiseimpactontheresults,thegreaterthenoisepower,thegreaterthesystembiterrorrate.Multi-userchannelinthesamesimulationenvironment,asisthenoisepowerof0.01Wtransmissionchannelenvironment,sointhecaseofsingle-userbiterrorrateis0,whiletheincreaseinthenumberofusers,theerrorratealsoincrease.Canbeseenthatthesignalduringtransmission,inadditiontobeingtheimpactofchannelnoise,butalsotheexistenceofmultipleaccessinterference,andsingle-frequencyinterference,narrowbandinterference,jamming,suchastracking,mainlymultipleaccessinterference.Keywords:CodeDivisionMultipleAccess;communication；system;visualizingsimulation；MATLAB；SIMULINK毕业设计III目录摘要……………………………………………………………………………IAbstract…………………………………………………………………………II目录……………………………………………………………………………III绪论………………………………………………………………………………11.MATLAB的形成和发展…………………………………………………………21.1MATLAB的主要特点………………………………………………………21.2MATLAB的发展现状………………………………………………………41.3CDMA码分多址通信技术简介……………………………………………42.Matlab的CDMA通信系统分析及仿真……………………………………82.1整体仿真框图………………………………………………………………82.2信源…………………………………………………………………………82.3伪随机序列生成器…………………………………………………………82.4扩频…………………………………………………………………………92.5编码和调制…………………………………………………………………92.6接收端………………………………………………………………………133.仿真系统……………………………………………………………………153.1信源…………………………………………………………………………153.2编码…………………………………………………………………………153.3扩频…………………………………………………………………………163.4调制与解调…………………………………………………………………163.5误码判断……………………………………………………………………164.实验结果……………………………………………………………………174.1单用户在不同信道环境下的仿真…………………………………………174.2多用户在相同信道环境下的仿真…………………………………………17结束语……………………………………………………………………………18参考文献……………………………………………………………………19致谢…………………………………………………………………………20毕业设计1绪论20世纪60年代以来，随着民用通信事业的发展，频带拥挤问题日益突出。CDMA（CodeDivisionMultipleAccess，码分多址）通信，在使用相同频率资源的情况下，理论上CDMA移动网比模拟网容量大20倍，实际使用中比模拟网大10倍，比GSM要大4~5倍，所以在通信领域中起着非常重要的作用。CDMA的基本原理是利用互相正交（或尽可能正交）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。由于利用互相正交（或尽可能正交）的编码去调制信号，会将原信号的频谱带宽扩展，因此，这种通信方式，又称为扩频通信。本论文所完成的CDMA通信仿真系统，是结合CDMA的实际通信情况，利用MATLAB组建出完整的CDMA通信系统，完成整体设计方案，实现完整的发送到接收的端到端的CDMA无线通信系统的建模、仿真和分析。毕业设计21．MATLAB的形成和发展MATLAB名字由MATrix和LABoratory两词的前三个字母组合而成.那是20世纪七十年代,时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的CleveMoler出于减轻学生编程负担的动机,为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK矩阵软件工具包库程序的的通俗易用的接口,此即用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB.1984年由Little,Moler,SteveBangert合作成立MathWorks公司,并把MATLAB正式推向市场.从这时起,MATLAB的内核采用C语言编写,而且除原有的数值计算能力外,还新增了数据图视功能.1997年仲春,MATLAB5.0版问世,紧接着是5.1,5.2,以及和1999年春的5.3版.现今的MATLAB拥有更丰富的数据类型和结构,更友善的面向对象,更加快速精良的图形可视,更广博的数学和数据分析资源,更多的应用开发工具.在MATLAB通信工具箱中有SLMULINK仿真模块和MATLAB函数，形成一个运算函数和仿真模块的集合体，用来进行通信领域的研究、开发、系统设计和仿真。通信工具箱中的模块可供直接使用，并允许修改，使用起来十分方便，因而完全可以满足使用者设计和运算的需要。MATLAB通信工具箱中的系统仿真，分为用SIMULINK模块框图进行仿真和用MATLAB函数进行的仿真两种。在用SIMULINK模块框图的仿真中，每个模块，在每个时间步长上执行一次，就是说，所有的模块在每个时间步长上同时执行。这种仿真被称为时间流的仿真。而在用MATLAB函数的仿真中，函数按照数据流的顺序依次执行，意味着所处理的数据，首先要经过一个运算阶段，然后再激活下一个阶段，这种仿真被称为数据流仿真。某些特定的应用会要求采用两种仿真方式中的一种，但无论是哪种，仿真的结果是相同的。1.1.MATLAB的主要特点1.1.1.友好的工作平台和编程环境MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮毕业设计3助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。1.1.2.简单易用的程序语言MATLAB一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序(M文件)后再一起运行。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C++语言基础上的，因此语法特征与C++语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。1.1.3.具有丰富的数学功能包括矩阵各种运算.如:正交变换,三角分解,特征值,常见的特殊矩阵等.包括各种特殊函数.如:贝塞尔函数,勒让德函数,伽码函数,贝塔函数,椭圆函数等.包括各种数学运算功能.如:数值微分,数值积分,插值,求极值,方程求根,FFT,常微分方程的数值解等。1.1.4.具有很好的图视系统可方便地画出两维和三维图形.图形用户界面GUI制作工具,可以制作用户菜单和控件.使用者可以根据自己的需求编写出满意的图形界面.高级图形处理.如:色彩控制,句柄图形,动画等。1.1.5.可以直接处理声言和图形文件.1.1.6.具有若干功能强大的应用工具箱.1.1.7.使用方便,具有很好的扩张功能.声言文件如:WAV文件(例:wavread,sound)等.图形文件.如:bmp,gif,pcx,tif,jpeg等文件.如:SIMULINK,COMM,DSP,SIGNAL等16种工具箱,具有很好的帮助功能可以使M文件转变为独立于平台的EXE可执行文件.使用MATLAB语言编写的程序可以直接运行,无需编译.提供十分详细的帮助文件(PDF,HTML,demo文件).联机查询指令:help指令(例:helpelfun,helpexp,helpsimulink),lookfor关键词(例:lookforfourier).MATLAB的应用接口程序API是MATLAB提供的十分重要的组件,由一系列接口指令组成.用户就可在FORTRAN或C中,把MATLAB当作计算引擎使毕业设计4用。1.1.8.实用的程序接口和发布平台新版本的MATLAB可以利用MATLAB编译器和C/C++数学库和图形库，将自己的MATLAB程序自动转换为独立于MATLAB运行的C和C++代码。允许用户编写可以和MATLAB进行交互的C或C++语言程序。另外，MATLAB网页服务程序还容许在Web应用中使用自己的MATLAB数学和图形程序。MATLAB的一个重要特色就是具有一套