深度解讀通信系統中的CDMA多用戶傳輸仿真技術
多址技術使眾多的用戶共用公共的通信線路。為使信號多路化而實現多址的方法基本上有三種,它們分別采用頻率、時間或代碼分隔的多址連接方式,即人們通常所稱的頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)三種接入方式。
? ? ? ?著重研究了通信系統的仿真過程,首先在同一信道下比較調制對系統性能的影響,接著比較在相同的調制方法下不同信道系統的性能。在仿真出基本通信系統后,對CDMA多用戶傳輸系統進行仿真,研究CDMA? 系統抗多址干擾和多徑干擾的能力。最后得出CDMA通信系統抗多址干擾和抗多徑干擾能力與系統擴頻碼正交性能之間的關系。
論文關鍵詞:CDMA,擴頻通信MATLAB,通信系統
一、MATLAB完成一個簡單通信系統仿真所需的基本工作
1.1、信道調制
首先完成的是信道調制的工作,其調制結果如下圖所示:
從上圖圖中我們可以看出,經過BPSK調制的系統性能較直接發送數據有了很大的提高。其原因是經過BPSK調制之后,在接受端的判決電平就由原來的0.5變為0,其判決電平的變化直接使得系統的抗噪聲性能有了大大的提高通信系統,所以其誤碼率跟沒有調制之前比較,下降了很多。
ber =(沒有經過調制直接發送數據的誤碼率)
Columns 1 through 7
0.1967 0.14500.1733 0.1400 0.09500.0771 0.0567
Columns 8 through 10
0.03640.0189 0.0147
ber =(經過BPSK調制再發送數據的誤碼率)
Columns 1 through 7
0.06880.0340 0.0179 0.01250.0056 0.0024 0.0009
Columns 8 through 10
0.00020.0000 0.0000
1.2、不同信道比較
上面進行的是在相同的信道下,未經過調制直接發送與經過BPSK調制后再發送兩種情況下系統的性能比較。接下來要進行的是經過BPSK調制以后,不同信道下系統性能比較。比較結果如下圖所示:
上圖中的兩條曲線分別是在BPSK調制下,信號在AWGN信道模型和瑞利衰落模型條件下產生的,從圖中可以看出,瑞利信道要比AWGN信道惡劣的多,在SNR提高到30dB下,系統性能還比AWGN信道下差了好幾個數量級論文格式模板。
ber =(GAUSS信道下的誤碼率)
Columns 1 through 7
0.06000.0385 0.0196 0.01040.0069 0.0026 0.0007
Columns 8 through 10
0.00020.0000 0.0000
ber =(瑞利信道下的誤碼率)
Columns 1 through 7
0.12330.1420 0.1425 0.05000.1667 0.0967 0.0340
Columns 8 through 14
0.03930.0286 0.0134 0.03840.0125 0.0178 0.0098
Columns 15 through 21
0.00590.0043 0.0090 0.00430.0030 0.0015 0.0016
Columns 22 through 28
0.00590.0047 0.0011 0.00090.0005 0.0005 0.0002
Columns 29 through 30
0.00020.0001
二、CDMA多用戶傳輸系統
2.1、實現多用戶抗多址干擾傳輸,研究擴頻序列互相關性與系統性能的關系
從圖中可以看出通信系統,多用戶傳輸系統的性能會比單用戶的性能差,表現為在同等SNR條件下,誤碼率較單用戶高。同時系統的性能也跟擴頻碼的相關性有關,當擴頻碼相關性提高時,誤碼率卻隨之下降。這是因為在接收端解調時是利用擴頻碼的自相關性。在接收端利用每一個用戶唯一的擴頻碼進行接收解調,由于該擴頻碼與其他用戶的擴頻碼為近似正交,所以其他用戶的信號會被當作噪聲而去除。可見,系統的性能和擴頻碼的相關性是成正比關系的。
ber =(單信源)
Columns 1 through 7
0.05100.0301 0.0237 0.01480.0063 0.0023 0.0007Columns 8 through 10
0.00020.0000 0.0000
ber =(正交擴頻碼雙信源)
Columns 1 through 7
0.08450.0773 0.0478 0.02290.0106 0.0053 0.0013
Columns 8 through 10
0.00030.0001 0.0000
ber =(相關系數為0.5的擴頻碼雙信源)
Columns 1 through 7
0.21650.1672 0.1730 0.15580.1099 0.0871 0.0656
Columns 8 through 10
0.04780.0211 0.0108
2.2、研究擴頻序列自相關性抗多徑干擾的能力
從圖中和下面的ber數據可以看出,在抗多徑干擾方面,擴頻碼的自相關性是很重要的通信系統,隨著自相關性的提高,系統的性能也越接近單徑傳輸的性能。因為寬帶信號的傳輸中是受到頻率選擇性衰落的,而進行擴頻后的信號在很寬的頻譜上有著相同的能量,任意給定時間只有一小部分頻譜受衰落的影響。在時域上分析,多徑干擾是因為在不同的信道中傳輸,到達接收端的時間有延遲,不同時間到達的信號相互疊加而造成影響。而對于擴頻后的信號而言,由于經過延遲到達的信號其自相關性變差,將會被當成不相關的別的用戶信號而被濾除。而當擴頻碼的自相關性不好的時候,就會造成系統性能的下降論文格式模板。
ber =(單徑)
Columns 1 through 7
0.13230.0958 0.0903 0.06980.0497 0.0491 0.0317
Columns 8 through 14
0.04310.0345 0.0257 0.02130.0222 0.0129 0.0086
Columns 15 through 21
0.00740.0062 0.0057 0.00390.0032 0.0025 0.0019
Columns 22 through 28
0.00150.0015 0.0009 0.00090.0006 0.0005 0.0003
Columns 29 through 30
0.00040.0002
ber =(雙徑相關系數為1.0)
Columns 1 through 7
0.14370.1131 0.1344 0.09360.0832 0.0725 0.0497
Columns 8 through 14
0.03690.0302 0.0300 0.02900.0197 0.0155 0.0113
Columns 15 through 21
0.00860.0062 0.0061 0.00360.0045 0.0033 0.0024
Columns22 through 28
0.00150.0017 0.0011 0.00070.0007 0.0005 0.0004
Columns 29 through 30
0.00040.0002
ber =(雙徑相關系數為0.6)
Columns 1 through 7
0.19840.2165 0.1818 0.17860.1312 0.1244 0.0787
Columns 8 through 14
0.06800.0540 0.0620 0.04010.0358 0.0258 0.0282
Columns 15 through 21
0.02000.0138 0.0148 0.01280.0082 0.0089 0.0050
Columns 22 through 28
0.00460.0031 0.0029 0.00210.0017 0.0016 0.0013
Columns 29 through 30
0.0009 0.0006
2.3、實際系統的模擬
在實際的CDMA系統中通信系統,目前采用的是用M序列作為擴頻碼。因此在實驗中我們用32位的M序列和GOLD序列作為對實際系統的模擬,按照M序列的性質,該模擬系統總共可以容納32個用戶同時傳輸。
三、結論
1.經過調制后的信號在信道中傳輸比直接將信號進行傳輸的系統性能要好的多。
2.CDMA系統的抗多址干擾性能很好,并且跟擴頻碼的正交性呈現正相關關系,即擴頻碼的正交性能越好,系統的抗多址性能也越好。
3.CDMA系統的抗多徑干擾性能也很好,同樣地,系統的抗多徑性能也跟系統的擴頻碼的正相關性有關 。
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( 發表人:彭菁 )