扩频技术在wcdma中的应用与仿真

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1、名称：扩频技术在WCDMA中的应用与仿真学院：研究生院专业：通信与信息系统年级：2010学号：100030037II摘要随着通信技术的发展，人们不再满足于第一代和第二代移动通信系统所提供的业务和质量，而是希望任何人，在任何地方，任何时间，可以同任何人进行任何方式任何信息的通信。扩频技术是应运而生的第三代移动通信系统的关键技术之一，相对于第二代移动通信而言，第三代移动通信具有很好的频谱效率和更大系统容量等很多优点。本文以WCDMA为例对扩频通信技术在CDMA中的应用与作用进行了基本的介绍，WCDMA是3G的三大主流标准之一。本文首先对扩频通信技

2、术发展及基本原理进行了简单的介绍，然后对CDMA的基本原理、WCDMA的基本情况进行了简单论述。接下来，对扩频技术在WCDMA的上行链路的应用进行了详细讨论并进行了仿真。本仿真系统是利用MATLAB软件的SIMULINK工具实现的。系统包括了信号的产生、扩频、解扩、加扰、解扰、调制、解调等部分。并对结果进行了时域分析。在SIMULINK中，整个系统实现了模块化，一目了然，便于操作和修改。关键词：WCDMA技术扩频调制加扰仿真II第一章扩频技术的发展及基本原理1.1扩频通信技术的产生扩频通信技术自50年代中期美国军方便开始研究，一直为军事通信所

3、独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。直到80年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术现已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。1.2扩频技术的含义扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽。频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关。在接收端则用同样的码进行相关同

4、步接收、解扩及恢复所传信息数据。这一定义包含了以下三个信息，即：1）信号的频谱被展宽了;2）采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱;3）在接受端采用相关解调来解扩.1．3扩频技术的理论基础根据香农在信息论研究中总结出的信道容量公式，即香农公式：　　C=W×Log2(1+S/N)式中：C--信息的传输速率、S--有用信号、功率W--频带宽度、N--噪声功率从香农公式可以看出，为了提高信息的传输速率C，可以通过加大带宽W或提高信噪比S/N来实现。即信号带宽W和信噪比S/N是可以互换的，增加信号带宽可以降低对信噪比的要求，当带宽增加到一定程度，允许

5、信噪比进一步降低，有用信号功率接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。1．4扩频通信系统的分类扩频通信系统按其工作方式主要分为直接序列扩频系统(DS—SS)、跳频扩频系统(FH—SS)、跳时扩频系统(TH—SS)、宽带线性扩频系统(Chirp-SS)、混合扩频系统(如FH／DS，DS／TH)等5种。其中，民用较多的是直接序列扩频系统和跳频扩频系统。下面对以上五种扩频技术加以简单介绍。1）直接序列扩频系统直接序列扩频是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制

6、方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序去进行解码，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法，具体说，就是将信源与一定的PN码(伪噪声码)进行模二加。例如在发射端将“1”用11000100110，而将“0”用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收端只要把收到的序列是11000100110就恢复成“1”，是00110010110就恢复成“0”，就实现了解扩。这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10dB以上，从而有效地提高了整机信噪比。2)跳频扩频跳频扩频(FHSS)技术是通过伪随

7、机码的调制，使载波工作的中心频率不断跳跃改变，而噪音和干扰信号的中心频率却不会改变。这样，只要收、发信机之间按照固定的数字算法产生相同的伪随机码，就可以达到同步，排除噪音和其他干扰信号。3)跳时扩频(THSS)跳时是使发射信号在时间轴上跳变。首先把时间轴分成许多时片。在一帧内哪个时片发射信号由扩频码序列进行控制。即可以把跳时理解为：用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。由于采用了窄得很多的时片去发送信号，相对说来，信号的频谱也就展宽了。在发端，输入的数据先存储起来，由扩频码发生器的扩频码序列去控制通一断开关，经二相或四相调制后再经射频调制后

8、发射。在收端，由射频接收机输出的中频信号经本地产生的与发端相同的扩频码序列控制通一断开关，再经二相或四相解调器，送到数据存储器和再定时后输出数据。只要收发两端在时间