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CDMA通信系统中的接入信道部分仿真与分析开题报告

 2020-04-15 08:04  

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.目的及意义

码分多址(cdma)是在数字技术的分支—扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。cdma是一种扩频多址数字式通信技术,通过独特的代码序列建立信道,可用于二代和三代无线通信中的任何一种协议。cdma是一种多路方式,多路信号只占用一条信道,极大提高带宽使用率,应用于800mhz和1.9ghz的超高频(uhf)移动电话系统。cdma使用带扩频技术的模-数转换(adc),输入音频首先数字化为二进制元。传输信号频率按指定类型编码,因此只有频率响应编码一致的接收机才能拦截信号。由于有无数种频率顺序编码,因此很难出现重复,增强了保密性。最初仅用于美国蜂窝电话中cmdaone标准只提供单通道14.4kbps和八通道115kbps的传输速度。cdma2000和宽带cdma速度已经成倍提高。

在中国已经建立起的中国联通cdma网是基于is-95规范下的。在is-95规范中,前反向物理信道包括前向信道和反向信道,其中反向信道中包括接入信道和业务信道。接入信道的功能包括发起同基站的通信、响应基站发来的寻呼信道信息、进行系统注册和在没有业务接入系统和对系统进行实时情况的回应。接入信道传输的是一个经过编码、交织以及调制的扩频信号,接入信道由其共用长码掩码唯一识别。

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2. 研究的基本内容与方案

1.研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1设计的基本内容

接入信道数据以每20毫秒88比特的速率产生,因为卷积编码器在每帧后复位,所以每帧的数据都加上8比特的尾。故数据进入编码器的速率是(88 8)/0.02=4800bit/s,如图所示。这些数据进行码率1/3,约束长度为9的卷积编码。编码器中出来的数据率是3×4.8=14.4ksps。

为了使接入信道和反向业务信道有相同的块交织方案,接入信道的符号进行了重复,使进入交织器的为2×14.4=3×9.6=28.8ksps,和反向业务信道达最高数据率9600bit/s的数据进入交织器时的速率一样。交织方案是读入一帧的数据(28.8×20=576符号),按列写入18列×32行的矩阵,然后以某种顺序按行读出,以使数据符号在时间上分开。

交织后的符号送到一个(64,6)的沃尔什编码器。沃尔什编码是用每组6个编码符号(c0、……c5)来选择2^6=64阶沃尔什序列Hi中的一个。选择时要按下列准则来计算序号i:

这里的i是64×64哈达码矩阵的行号,而{cj}是经过编码的二进制(0,1)符号.因此符号速率的增长比率为64/6,从28800sps增加到307200cps,单位是”沃尔什编码”每秒.这个步骤可以看作是一个(n=64,k=6)的纠错编码.它也可以解释为一种用二进制信道符号进行64进制正交调制的形式.

接入信道符号进一步用一个特定的相位偏置是靠移位积存器的输出与一个随用户不同而不同的42比特模板序列进行内积来产生的.对于接入信道,模板是用伪随机产生的接入信道和相应的寻呼信道编号以及基站辩识参数构成的。

在脉冲成型与发送之前,长PN码扩谱后的基带数据流分别与I路Q路正交短PN码相乘,Q路相乘后延时了半个码片,形成OQPSK调制和正交分集。注意:这个操作中,符号没有被扩谱,因为短PN码的速率也是102288Mcps.还要注意到,图4021表明所有小区中的所有移动台都采用零偏置的短PN码,不同用户的信号只用它们唯一的长PN码相位加以区别.下表总结了接入信道的调制参数。

接入信道调制参数

参数

数值

单位

数据速率

4800

bit/s

PN码片速率

1.2288

Mcps

代码速率

1/3

Bit/码符号

码符号重复

2

符号/码符号

发端占空比

100

%

码符号速率

28800

sps

调制

6

码符号/模符号

调制速率

4800

sps

沃尔什码片速率

307.2

kcps

模符号间隔

208.33

micro;s

PN码片/码符号

42.67

PN码片/模符号

256

PN码片/沃尔什码片

4

特定移动台的接入信道传送只能在指定的接入信道时隙中进行,接入信道时隙事实20毫秒帧长的睁倍数.接入信道时隙的每一次传送开始都有一随机短延时,以分散不同的移动台的起始传送时间,这些移动台可能在同一时隙内在不同的信道中传送.接入信道有96个数据零作报头,以帮助基站捕获信号.移动台第一次使用接入信道时,只能发送按某种程序形成的试探”消息”,直到决定了该移动台的适当功率水平为止。

2.2设计的目标

(1)熟悉现代无线通信系统的基本构成与基本工作原理;

(2)掌握卷积编码、块交织和码扩展等相关编码技术,并能将这些技术应用实际系统设计;

(3)理解各个模块的原理并进行详细说明;

(4)使用Matlab中的SIMULINK仿真模块对通信系统进行仿真和分析;

(5)提高自己对CDMA通信系统知识的认识;

2.3 设计方案及措施

MATLAB通信工具箱中提供了许多MATLAB函数和SIMULINK仿真模块,可以用来对通信系统进行仿真和分析。这些函数和模块涉及通信系统的各个部分,用户可以根据自己的需要进行选择,从而构筑自己的通信系统模型。SIMULINK仿真工具包是MATLAB的工具包之一,是实现动态建模、仿真和分析的一个集成环境。它可以仿真线性或非线性系统、连续时间系统、离散时间系统或两者混合系统,也可以仿真多速率系统。

SIMULINK的应用包括建模和仿真两部分。所谓建模,指的是从SIMLINK的七个标准模块子库或MATLAB其他工具包模块库中选择所需的模块,并拷贝到用户的模型窗口中,经过连线和设置模块参数等构筑起用户自己的仿真模型的过程。SIMULINK完全采用“抓取”来构造动态系统,系统的创建过程就是绘制框图的过程。而通信模块的创建和仿真,一般是在SIMULINK工作窗口内利用COMMLIB库中通信模块构筑用户设计的通信模型,然后再利用SIMULNK工作窗口中特有的菜单选项进行仿真。

3. 研究计划与安排

3.进度安排

第1-4周:搜集资料,撰写开题报告;

第5-6周:论文开题;

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4. 参考文献(12篇以上)

4.参考文献

[1]刘强,王华奎,李艳萍.cdma中的多用户检测与仿真[j].系统仿真技术,2016,2(2)91-95.

[2]赵静,张瑾,邓华.基于matlab的通讯系统仿真[m].北京航空航天出版社,2015,9,412-425.

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