wcdma 下行链路扩频调制的仿真与研究

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WCDMA下行链路扩频调制的仿真与研究万敏张强张培志(西南石油大学成都610500)摘要：本文首先简单介绍了第三代移动通信系统WCDMA扩频调制的原理及操作过程，然后利用MATLAB工具建立了WCDMA的下行链路扩频调制过程的仿真模型，最后给出了各个处理阶段信号的频谱图等仿真结果，并进行了分析，得出利用OVSF扩频码进行扩频调制能够很好地解决不同业务传送及多用户干扰的问题。关键词：WCMA；扩频；调制；仿真中图分类号：TN911.22文献标识码：AStudyandSimulationofWCDMADownlinkChannel'SpreadSpectrumandModulationWanMin,ZhangQiang,ZhangPeizhi(SouthwestPetroleumUniversityChengdu610500)AbstractThispaperfirstlyillustratesthetheoryandoperationalprocessofWCDMADownlinkchannel'speadspectrumandmodulationbriefly.SecondlythesimulationmoduleofWCDMAuplinkchannelisfoundedbyMATLAB,thentheresultofthesimulationisgiven.BasedontheprecedingstudyandsimulationtheconclusionthattheOVSFwhichisusedinWCDMAcanprimelysolvetheproblemsofthedifferoperation'transmissionandthedifferuser'sdisturbanceiseducedatlast.KeywordsWCDMA;SpreadSpectrum;Modulation;Simulation随着移动通信技术和移动通信网络飞速发展，移动通信网用户数量已经超过了固定网用户，无线网络通信已经成为通信行业新的焦点。WCDMA第三代移动通信技术延伸了移动通信的概念，描绘了人类未来通信的蓝图。它让任何位置的任何人，在任何时候，都可以与任何人以任何方式进行通信成为现实。WCDMA主要起源于欧洲和日本的早期第三代无线研究活动，WCDMA是开放无线接入技术，能够提供高级移动多媒体业务如音乐、电视和视频等丰富[1]的娱乐内容和互联网接入。1WCDMA扩频调制简介WCDMA系统需要把不同速率的业务如语音、图像等扩频到相同速率后用同一信道传送，而且不同用户也可能同时发送不同的多媒体业务，因此需要不同扩频比的OVSF码进行扩频处理。扩频应用于物理信道包括两个操作，第一个是信道化操作，它将每一个数据符号转换成若干码片，因此增加了信号的带宽，每一个数据符号转换的码片数称为扩频因子；第二个是扰码操作，是将扰码加在扩频信号上。在信道化操作时，I路和Q路的数据符号分别和OVSF码相乘。在扰码操作时，I路和Q路的信号再乘以复数值的扰码，在此，I和Q[1]分别表示实部和虚部。WCDMA协议规定DPDCH最大为6个，DPCCH只有1个。 WCDMA的下行调制码片速率是3.84Mcps，在下行链路中，经扩频产生的复数值码片[2]采用标准的QPSK调制。2WCDMA下行链路扩频调制的仿真模型WCDMA扩频与调制过程采用MATLAB进行仿真，由于WCDMA中，用户数据扩频前的序列采用BPSK比特流，比特值为+1或-1，因此仿真中首先把编码复用产生的单极性[3]的二进制数据变成双极性的BPSK比特流，然后再送到下行扩频调制链路。整个仿真模型包括OVSF码扩频、扰码操作、脉冲成型和调制、多径高斯白噪声信道的传送和RAKE接受，对模型进行参数设置后进行仿真。为了简单起见，模型中我们采用一条专用物理信道[4]DPDCH和DPCCH的情况。图1下行链路扩频与调制仿真模型3仿真结果及分析WCDMA下行链路中通过扩频产生了复数值码片序列，然后分成实部和虚部两路脉冲成型，图2和图3分别给出扩频前后信号的频谱图。同时我们还可以观察一下信号经过无线信道传输的前后频谱变化，实验中把脉冲成型后的数据不经过频率搬迁直接送到加有高斯白噪声的多径衰落信道，图4和图5分别是发射前后信号的频谱图。 图2扩频前DPDCH二进制数据流频谱图3扩频后的下行信号频谱图4载波调制后的发射信号频谱图5经过信道传送后的接收信号频谱 对比扩频前后信号的频谱图可以看出，经过扩频后信号的频谱发生了变化，即信号的频带被扩展到很宽，从而单位带宽上的功率变得很小，信号功率谱密度因此很低，最终信号淹没在白噪声之中，达到了扩频通信对信号保密的目的；对比发射前后信号的频谱图，可以看出接收后的信号只要用相同的扩频码解扩就能很好的恢复出原始数据。本文作者创新点是根据WCDMA协议建立了完整的WCDMA下行链路扩频调制的仿真模型，给出了扩频前后及发射前后的信号频谱图，通过频谱图可以很好的说明扩频通信的原理及作用。参考文献：[1]王学龙.WCDMA移动通信技术[M].北京:清华大学出版社,2004,2.[2]蒲迎春,吴晓文.WCDMA系统的调制技术[J].电信快报,1999:6-9.[3]肖建飞.一种基于MATLAB的WCDMA信号[J].微计算机信息,2006(1):222-224.[4]徐崇铭.WCDMA上行链路同步跟踪算法研究[M].电子科技大学.2003作者简介万敏(1977-)，女（汉族），西南石油大学电信工程学院自动化教研室讲师，电子科技大学硕士毕业，主要研究方向扩频通信技术。Biography:WanMin(1977-),Woman(theHannationality),ThedocentofSouthwestPetroleumUniversity,Master,MajorinAutomation.Researchareaisspeadspectrumofcommunication.