深度解读通信系统中的CDMA多用户传输仿真技术

日期:2020-07-30 02:51:14 作者:guest 浏览: 查看评论 加入收藏

  多址技术使众多的用户共用公共的通信线路。为使信号多路化而实现多址的方法基本上有三种,它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式,即人们通常所称的频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)三种接入方式。         着重研究了通信系统的仿真过程,首先在同一信道下比较调制对系统性能的影响,接着比较在相同的调制方法下不同信道系统的性能。在仿真出基本通信系统后,对CDMA多用户传输系统进行仿真,研究CDMA  系统抗多址干扰和多径干扰的能力。最后得出CDMA通信系统抗多址干扰和抗多径干扰能力与系统扩频码正交性能之间的关系。

  论文关键词:CDMA,扩频通信MATLAB,通信系统

  一、MATLAB完成一个简单通信系统仿真所需的基本工作

  1.1、信道调制

  首先完成的是信道调制的工作,其调制结果如下图所示:

  

  从上图图中我们可以看出,经过BPSK调制的系统性能较直接发送数据有了很大的提高。其原因是经过BPSK调制之后,在接受端的判决电平就由原来的0.5变为0,其判决电平的变化直接使得系统的抗噪声性能有了大大的提高通信系统,所以其误码率跟没有调制之前比较,下降了很多。

  ber =(没有经过调制直接发送数据的误码率)

  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 =(经过BPSK调制再发送数据的误码率)

  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、不同信道比较

  上面进行的是在相同的信道下,未经过调制直接发送与经过BPSK调制后再发送两种情况下系统的性能比较。接下来要进行的是经过BPSK调制以后,不同信道下系统性能比较。比较结果如下图所示:

  

  上图中的两条曲线分别是在BPSK调制下,信号在AWGN信道模型和瑞利衰落模型条件下产生的,从图中可以看出,瑞利信道要比AWGN信道恶劣的多,在SNR提高到30dB下,系统性能还比AWGN信道下差了好几个数量级论文格式模板。

  ber =(GAUSS信道下的误码率)

  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 =(瑞利信道下的误码率)

  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多用户传输系统

  2.1、实现多用户抗多址干扰传输,研究扩频序列互相关性与系统性能的关系

  

  从图中可以看出通信系统,多用户传输系统的性能会比单用户的性能差,表现为在同等SNR条件下,误码率较单用户高。同时系统的性能也跟扩频码的相关性有关,当扩频码相关性提高时,误码率却随之下降。这是因为在接收端解调时是利用扩频码的自相关性。在接收端利用每一个用户唯一的扩频码进行接收解调,由于该扩频码与其他用户的扩频码为近似正交,所以其他用户的信号会被当作噪声而去除。可见,系统的性能和扩频码的相关性是成正比关系的。

  ber =(单信源)

  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 =(正交扩频码双信源)

  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 =(相关系数为0.5的扩频码双信源)

  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、研究扩频序列自相关性抗多径干扰的能力

  

  从图中和下面的ber数据可以看出,在抗多径干扰方面,扩频码的自相关性是很重要的通信系统,随着自相关性的提高,系统的性能也越接近单径传输的性能。因为宽带信号的传输中是受到频率选择性衰落的,而进行扩频后的信号在很宽的频谱上有着相同的能量,任意给定时间只有一小部分频谱受衰落的影响。在时域上分析,多径干扰是因为在不同的信道中传输,到达接收端的时间有延迟,不同时间到达的信号相互叠加而造成影响。而对于扩频后的信号而言,由于经过延迟到达的信号其自相关性变差,将会被当成不相关的别的用户信号而被滤除。而当扩频码的自相关性不好的时候,就会造成系统性能的下降论文格式模板。

  ber =(单径)

  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 =(双径相关系数为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 =(双径相关系数为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、实际系统的模拟

  

  在实际的CDMA系统中通信系统,目前采用的是用M序列作为扩频码。因此在实验中我们用32位的M序列和GOLD序列作为对实际系统的模拟,按照M序列的性质,该模拟系统总共可以容纳32个用户同时传输。

  三、结论

  1.经过调制后的信号在信道中传输比直接将信号进行传输的系统性能要好的多。

  2.CDMA系统的抗多址干扰性能很好,并且跟扩频码的正交性呈现正相关关系,即扩频码的正交性能越好,系统的抗多址性能也越好。

  3.CDMA系统的抗多径干扰性能也很好,同样地,系统的抗多径性能也跟系统的扩频码的正相关性有关 。

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