1、本科毕业设计题目：CDMA2000 反向业务信道仿真及关键技术的研究 性质：科 研 专业：电子信息工程 日期： 摘 要移动通信是当今通信领域内最为活跃和发展最为迅速的领域之一，也是 21 世纪对人类的生活和社会发展将有重大影响的科学技术领域之一。cdma2000 无线传输技术（ RTT）是采用 CDMA 技术实现 3G 无线通信系统的一种宽带、扩频无线接口。cdma2000 技术在 IS-95 技术基础上采用了一系列新技术，大大提高了系统性能。cdma2000 采用的新技术包括多种射频信道带宽、前向链路的快速功率控制、Turbo 编码、反向导频、反向链路相干解调和传输分集发射等。cdma200
2、0 可支持 144kbit/s 的传输速率，在核心网络引入分组交换技术，以支持未来的移动 IP 业务。cdma2000 具有通信容量大；容量的软特性；减小多径衰落；链路传输速率快；平滑的软切换和有效的宏分集；低信号功率谱密度等技术特点。我所做的即是在本次仿真中应用 MATLAB 软件对其中物理层反向业务电路建模和仿真，根据 cdma2000 标准，详细的研究和描述了 cdma2000 的系统理论，性能特点和物理层反向传输电路的基本处理过程，并通过在实验室的软件仿真完成预定的功能，实现数据帧的物理层传输。关键词 cdma2000；通信仿真；反向传输电路；MATLABAbstractNowaday
3、s the mobile communication technology is one of the most active and expanded communication fields and one of the most effective technology fields which influence human beings living and society development for 21 centuries. cdma2000 Radio Transmission Technique (RTT) is a kind of Broad Band and spre
4、ad radio access which adopt the CDMA technique to implement the 3G radio communication systems. cdma2000 technologies have adopted a series of new technology on IS-95 technologies, have raised the system performance consumedly. cdma2000 adopt new technologies include multiple Radio Frequency channel
5、 bandwidths, forward fast power control, Turbo yard, reverse pilot, reverse concerning with demodulation and diversity transmission etc. cdma2000 can obtain 144bit/s transport velocity, has group-changing mode in the core network for future mobile IP operation. cdma2000 has great communication capac
6、ity, soft characteristic of system capacity, smaller path decline, faster transmission rate, low density of power spectrum of signal and smooth soft switching and effective macro diversity etc. According to cdma2000 standard, in this emulation what I do is, modeling and simulation of reverse traffic
7、 circuit with the application MATLAB software, detailed research and describing of system theories of cdma2000, performance characteristics and basic handling procedure of reverse traffic circuit. Through the software simulation in the laboratory, I can finish the scheduled function and carry out th
8、e physical layer transmission of the data frame.Keywords cdma2000;communication system simulation; reverse transmission channel；MATLAB目 录摘 要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 课题背景 11.2 CDMA2000 技术简介 .21.3 课题内容 31.4 本章小结 4第 2 章 cdma2000 1x 系统概述 .52.1 码分多址（CDMA）技术 52.2 CDMA2000 1X 系统功能 62.3 CDMA2000 1X 物理信道
9、 72.4 CDMA2000 1X 反向信道结构及总体仿真模型 102.4.1 CDMA2000 1X 反向信道结构 .102.4.2 MATLAB 介绍 102.4.3 总体仿真方案 .112.5 本章小结 12第 3 章 cdma2000 1x 反向信道编码与译码 .53.1 CRC 编码器与译码器 53.2 卷积编码器与译码器 73.3 信号交织器与解交织 103.4 初始化模块 113.5 本章小结 14第 4 章 cdma2000 1x 反向信道调制与解调 .54.1 正交扩频信号 53.2 信号调制 154.2.1 PN 信号生成器 154.2.2 信号调制模块 .184.2.3
10、信号的解调模块 .214.2.4 信道模型的实现 .234.3 本章小结 24第 5 章 运行仿真及调试分析 .355.1 设置仿真参数 355.2 仿真分析 355.3 本章小结 38结 论 .39参考文献 .40中文译文： .41外文原文： .48致谢 .55毕业设计（论文）成绩评定表 .56第 1 章 绪论1.1 课题背景移动通信是当今通信领域内最为活跃和发展最为迅速的领域之一，也是 21 世纪对人类的生活和社会发展将有重大影响的科学技术领域之一。移动通信涉及的范围很广，凡是固定点与移动体，或者移动体之间通过无线电波进行实时的直接的通信联系，都属于移动通信范畴。自从 1981 年第一代以
11、频分多址（FDMA，Frequency Division Multiple Access）技术为基础的模拟移动通信系统（AMPS 、TACS、NMT 等）建立使用以来，在短短几年时间内，模拟蜂窝系统就面临着阻塞概率增高、呼叫中断率增高、蜂窝系统的干扰增大、蜂窝系统迫切需要增容的压力。紧接着，1992 年以时分多址（TDMA，Time Division Multiple Access）技术为基础的第二代数字蜂窝移动通信系统（GSM、DAMPS 、JDC 等）相继投入使用。TDMA 蜂窝系统较 FDMA 蜂窝系统有许多优势：频谱效率提高，系统容量增大，保密性能好，标准化程度提高等等。但是在美国，已
12、批准的TDMA 标准并没有完全满足美国 CTIA（蜂窝通信工业协会）对下一代数字蜂窝技术所设想的要求。在这种情况下，以美国 Qualcomm 公司为首的倡导者，提出了在蜂窝移动通信系统中采用码分多址（CDMA，Code Division Multiple Access）技术的系统实现方案。并在 1993 年 Qualcomm公司提出的 CDMA 技术正式成为技术标准（IS-95 标准） ，并且以 IS-95 标准的 CDMA 商用系统已分别在美国、香港和南韩等国家和地区投入使用，取得了良好的用户反映 。1根据 ITU 的预测，从 20012007 年，世界上的移动数据用户将超过移动话音用户。移
13、动通信的应用领域也将从单纯的人与人之间的信息交互发展为包括人与机器之间的信息交互和机器与机器之间的信息交互手段。第四代移动通信标准（亦有称后三代移动通信标准）正在业界萌动，可以实现相互兼容移动通信技术。4G 将提供以太网的接入速度（如每秒钟10MB）并且通过在一部手机中把 3G 和 WiMax 技术结合在一起提供集成无线局域网和广域网的服务。但是，正在开发之中的 WiMax 标准不能在电话不掉线的情况下把电话从一个基站转接到另一个基站，而且 WiMax的覆盖面不如 3G 的覆盖面广，因此需要把这两种技术结合起来，创造一个在无线局域网和广域网之间的一个结合点。虽然 4G 技术正在标准化，但是 3
14、G 仍是移动通信的前沿问题。IS-2000 在 2000 年 3 月以正式通过，但是还没有大范围的商业化。各国国家对 3G 采取了十分谨慎的态度。因为 cdma2000 1x 虽然已经实现了 2Mbit/s 的传输速率，但是由于相应的多媒体产品的开发不足，手机终端产品的成本较高，移动通信的收费较高等实际商业化问题，cdma2000 还没有大规模的投入商业化。在我们国家，中国联通是在发展 GSM 网络后突然转向 IS-95 网络的，系统设备投入较大，在电信市场的占有份额还很小，虽然有着系统稳定和终端辐射小的优点，但是由于移动资费较高，用户还没有达到很高的市场份额。cdma2000 1x 已经在北
15、京、上海、广州、成都、杭州、南昌、海口投入试运营，中国联通在积极的探索过程中 。2cdma2000 1x 系统是系统最成熟、商业化最快的技术，cdma2000 前沿研究最为成熟、迄今吞吐量最高的无线通信技术标准。从基站到核心网全网兼容的演进路线，维护了运营商的利益。如果大范围的使用该技术，会降低运行成本。同时，要积极扩展新的业务，吸引潜在的客户和运营商，比如开展彩铃业务、手机电视业务、全球定位业务都是很好的典范；要广泛的宣传此项技术，加大广告宣传的力度，使客户对其优点进行全方面的了解；还有进行技术革新，增加系统的稳定性和传输数据的快速实时性。关于未来移动通信的发展，可以基本肯定，移动通信网络将
16、向 IP 化的大方向演进。在此过程中，在移动网络上的业务将逐步呈现分组化特征，而网络结构将逐步实现以 IP 方式为核心的模式。1.2 cdma2000 技术简介1995 年美国电信工业协会（TIA，Telecommunications Industry Association）正式颁布的窄带 cdma(N-cdma)标准 IS-95A，并且在 1998 年发布了 IS-95B。IS-95B 能够实现更高的数据传输速率。cdma2000 由 IS-95（Interim Standard-95）移动通信系统演进而来，它在室内环境中能够达到的最高速率为 2Mbit/s,步行环境下能够达到 384kb
17、it/s,车载环境下则能够达到 144kbit/s。cdma2000 1x 是 cdma2000 的第一阶段, 它与 IS-95 一样占用 1.25MHz带宽，最高理论速率能够达到 2Mbit/s，可支持 308kbit/s 的数据业务。它在核心网络部分引入了分组交换技术，可支持移动 IP 业务。为进一步加强 cdma2000 1x 的竞争力，3G 标准化组织 3GPP2（3rd Generation Partnership Project2）从 2000 年开始在 cdma2000 1x 基础上制定增强技术，即 cdma2000 1x EV 技术（ EV 即 Evolution）。目前 cd
18、ma2000 1x EV 的发展分为两个阶段，第一阶段称为 cdma2000 1X EV-DO（DO 表示 Data Only），第二阶段则称为 cdma2000 1X EV-DV（DV 表示 Data and Voice） 。由于 cdma2000 1x 系统的空中信道承载能力优于 GPRS，而且3还能够有效的提高系统容量，因此 cdma2000 1x 的用户将获得更快的互联网接入速度。同时，cdma2000 1x 系统完全兼容 cdmaOne，因此 cdma2000 1x 用户可以在没有升级的 cdmaOne 网络中拨打电话，而 cdmaOne 用户也可以在升级后的网络中进行无缝漫游。cd
19、ma2000 1x 对 IS-95A 和 IS-95B系统具有后向兼容能力，支持重迭蜂窝网结构，在越区切换期间共享公共信道，并且支持 IS-95A 和 IS-95B 系统的信令标准及其话音业务。同时，cdma2000 1x 大大增强了系统的性能和容量，这得益于如下一些关键技术的应用：前向快速功率控制；前向快速寻呼信道；前向链路发送分集技术；反向相干解调；Turbo 码技术；灵活的帧长；增强的媒体接入控制功能。cdma2000 物理信道的无线配置 RC（Radio Configuration） ，RC 指一系列前向或反向业务信道的工作模式，每种 RC 支持一套数据速率，其差别在于物理信道的各种参
20、数，包括调制特性和扩频速率（SR）等。其中，扩频速率（SR）指的是前向或反向 CDMA 信道上的 PN 码片速率。SR 有两种：一种为 SR1，也通常记作 “1X”或“1x” ，它的前向和反向 CDMA 信道在单载波上都采用码片速率为 1.2288Mcps 的直接序列（ DS，Direct Sequence）扩频。另一种为 SR3，也通常记作“3X”或“3x”，它的前向CDMA 信道有 3 个载波，每个载波上都采用 1.2288Mcps 的 DS 扩频，总称多载波（MC ）方式；反向信道在单载波上采用码片速率为 3.6864Mcps的 DS 扩频。前向信道（FL ）可分为 RC1RC9 九种情
21、况，反向信道（RL）则可分为 RC1RC6 六种无线配置。配置为 RC1、RC2 的业务信道中，信息比特经过编码调制后得到调制符号速率是固定的 19.2ksymbol/s,而 RC3RC5 的业务信道中，信息比特经过编码调制后得到的调制符号速率从 19.2ksymbol/s 到 614.4ksymbol/s 不等，所以基带数据扰码的生成方式也就复杂一些。1.3 课题内容我对 cdma2000 技术和反向传输电路进行了深入的学习、分析和研究。根据 cdma2000 的标准，因为 cdma2000 的关键技术为支持多种类型的数据，数据帧的长度从 16bit 到 6120bit，帧长可以是 5ms
22、也可以是 20ms、40ms或 80ms。本次设计根据 cdma2000 系统特点，将仿真模型设计为多数率反向物理链路仿真模型。可以实现不同的无线配置方式、数据帧长度、数据帧传输速率和数据帧周期的参数变化，完成各种情况下的数据帧在物理层的传输过程，使系统有了更好的工程意义，更加贴近实际的物理过程。对现实系统的模拟和改进都有重要的理论意义。本次仿真主要针对 cdma2000 反向物理电路在 RC3 和 RC4 无线配置方式下，应用 MATLAB 中的 Simulink 模块库实现对系统特性的建模和仿真。整个仿真过程严格按照 cdma2000 标准中的工程要求，进行全面的仿真，包括数据帧的产生，经
23、过移动传播信道和数据帧的恢复的过程，并对仿真结果进行了分析。1.4 本章小结本章针对所要研究的 cdma2000 1x 反向业务信道的仿真，先就本课题的研究背景做了简要的介绍。CDMA 技术的由来、演进、目前发展现状以及发展趋势。cdma2000 现有的性能和节约成本的效率使它成为 3G 无线系统的最佳选择之一，针对这一课题的研究可以很好的学习和掌握移动通信在多址技术方面的知识，对将来相关领域的探讨有很重要的意义。接下来介绍了本次课程设计主要是研究 cdma2000 反向物理电路在 RC3 和 RC4 无线配置方式下，应用 MATLAB 的建模和仿真，来更好的学习 cdma2000系统。第 2
24、 章 cdma2000 1x 系统概述2.1 码分多址（CDMA）技术码分多址包括两个基本技术：一个是码分技术，其基础是扩频技术；另一个是多址技术。将这两个基本技术结合在一起，并吸收其它一些关键技术，形成了今天码分多址移动通信系统的技术支撑。扩展频谱（简称扩频）通信技术是一种信息传输方式，是码分多址的基础。是数字移动通信中的一种多址接入方式。扩展频谱通信简称扩频通信 。在发端，采用扩频码技术调制，使信号所占的频带宽度远大于所传4输信息的必要的带宽；在收端，采用相同的扩频码调试进行相关解调来解扩以恢复所传数据。扩频技术是用 100 倍以上的信号带宽来传输信息，最主要的目的是为了提高通信的抗干扰能
25、力，将在强干扰的情况下保证安全可靠的通信。扩频通信就是将信息信号的频谱扩展 100 倍以上，甚至 1000倍以上，然后再进行传输，因而提高了通信的抗干扰能力，即在强干扰条件下保证可靠安全的通信，这是扩频通信的基本思想和理论根据。扩频通信的特点是抗干扰能力强，抑制干扰，提高输出信噪比、保密性好，直接序列扩频通信系统可以在信道噪声和热噪声的背景下，使信号湮没在噪声里。具有很低的被截获率。由于扩频通信中存在扩频码序列的扩频调制，充分利用正交和准正交的扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性，在接收端利衰落信号时用相关检测技术进行解扩，则在分配给不同用户以不同码型的情况下区分不同用户的信号，提取出有
26、用信号，实现码分多址。多径效应产生快频率选择性衰落现象。由于扩频通信系统所传送的信号频谱已扩展很宽，频谱密度很低，如在传输中小部分频谱衰落时，不会造成信号的严重畸变,因此，扩频系统具有潜在的抗频率选择性的能力。直接序列扩频通信系统是以直接扩频系统的扩展频谱通信系统。直接用高速率伪随机码在发端去扩展数据的频谱；在收端，用完全相同的伪随机码进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始信号。码分多址是使用一组正交(或推正交)的码组通过相关处理来实现多个用户共享空间传输的频率资源和同时入网接续的功能。码分多址系统为每个用户分配了各自特定的地址码，利用公共信道来传输信息。CDMA 系统的地址码相互具有准正交性，
27、以区别地址，而在频率、时间和空间上都可能重叠。系统的接收端必须有完全一致的本地地址码，用来对接收的信号进行相关检测。其他使用不同码型的信号，因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。2.2 cdma2000 1x 系统功能cdma2000 可工作在多个频段下，其中北美频段的反向信道采用824849MHZ，前向信道采用 869894MHz，这些频段与 AMPS 以及 IS-95 系统的频段划分保持一致，从而允许运营商实现对网络的逐步升级。cdma2000 1x 对 IS-95A 和 IS-95B 系统具有后向兼容能力，支持重迭蜂窝网结构，在越区切换期间共享公共信道，并且支持 IS-95A 和
28、IS-95B 系统的信令标准及其话音业务。同时，cdma2000 1x 大大增强了系统的性能和容量，这得益于如下一些关键技术的应用：前向快速功率控制IS-95 采用反向功率控制，基站以一定频率向移动台发出功率控制指令，通知移动台增加或降低当前发射功率，使得基站测量到各个移动台的接收功率大致相等，从而能够提高系统的容量。cdma2000 在采用反向功率控制技术的同时还使用了前向功率控制技术，即移动台测量收到前向业务信道的信噪比 E /N ，并且把这个测量值与一个预先设定的门限值进行b0比较，然后根据比较结果向基站发出调整基站发射功率的指令。与反向功率控制类似，前向功率控制的最大速率可以达到 80
29、0bit/s。前向快速寻呼信道在 cdma2000 中基站可以通过快速寻呼信道向移动台发出指令，决定移动台是处于监听寻呼信道还是处于低功耗状态的睡眠状态。这样移动台不必长时间连续监听信道，从而能够减少移动台的激活时间，节省移动台功耗。另外，通过前向快速寻呼信道，基站可以向移动台快速发出最近几分钟内的系统参数消息，促使移动台根据这个参数消息做出相应的处理。前向连路发送分集技术cdma2000 采用直接扩频发送分集技术，它有 2 种工作方式，既正交发送分集与空时扩展分集。正交发射分集采用不同的正交 Walsh 码对两个数据流进行扩频，然后通过两个发射天线发射给移动台；空时扩展分集则使用空间两根分离
30、的天线发射信号，这些信号使用相同的 Walsh 码。使用前向链路发射分集技术可以减少基站的发射功率，增强信号的抗瑞利衰落性能，增大系统容量 。5反向相干解调在 IS-95 中，反向信道没有导频信号，数据是通过非相干解调得到的。cdma2000 增加了反向导频信道，因此基站可以利用反向导频信道的扩频信号获得相干信号，实现相干解调。通过反向相干解调能够提高反向链路的性能，降低移动台的发射功率，提高系统容量。Turbo 码Turbo 码具有优异的纠错性能，适用于高速率传输中对译码时延要求不高的数据业务，并可降低对发射功率的要求，增加系统容量。在cdma2000 1x 中，Turbo 码仅用于前向补充
31、信道和反向补充信道中。Turbo编码器由两个 RSC 编码器、交织器和删除器组成，其中每个 RSC 编码器产生两路校验位信号，这两个输出信号经删除复用后形成 Turbo 码。Turbo 译码器则由两个软判决译码器、交织器和去交织器构成，经过输入信号交替译码、软判决多轮译码、过零判决后得到译码输出。灵活的帧长与 IS-95 不同，cdma2000 1x 支持 5ms 帧、10ms 帧、20ms 帧、40ms帧、80ms 帧以及 160ms 帧等多种帧长，不同类型信道可以使用不同的帧长。一般来说，较短的帧长度可以减少时延，但解调性能较差，而较大的帧长度则可以降低对发射功率要求，尤其适用于传输高速率
32、的数据业务。增强的媒体接入控制功能cdma2000 的媒体接入控制子层控制多种业务接入，保证多媒体的实现。媒体接入控制子层支持话音业务、分组数据业务和电路数据业务，并且支持不同的服务质量（Qos） ，与 IS-95 相比，可以满足更高传输速率和更多业务种类的要求。2.3 cdma2000 1x 物理信道CDMA 信道是指在给定的 CDMA 载频范围（即 1.25 或 3.75MHz 带宽的频谱内，其中心频率是由 CDMA 频道编号给定） ，基站与移动台之间所传递的物理信道的集合，包括基站到移动台之间的前向 CDMA 信道（F-CDMA-CH）和移动台到基站方向的反向 CDMA 信道（ R-CD
33、MA-CH） 。基站或移动台所能发送和接受的信道集合取决于扩频速率（SR）和无线配置（RC） 。前向 CDMA 信道（F-CDMA-CH ）是指使用特定的导引 PN 偏移在 CDMA 载频频率上从基站到移动台所发送的物理（码）信道的集合。而反向 CDMA 信道（R-CDMA-CH）是指移动台到基站的物理（码）信道的集合。cdma2000 系统的业务信道的结构和帧格式是很灵活的，为了限制原来与帧格式参数协商有关的信令负荷，cdma2000 规定了前向业务信道和反向业务信道的各种传送格式的信令称为无线配置（RC） 。各个无线配置定义了扩频速率（SR） 、调制特性、编码比率、帧时长和数据速率等物理参
34、数。前向速率为 SR1 的情况下， cdma2000 信道类型有以下结构：表 2-1 前向 cdma2000 信道结构信道类型 最大数目前向导频信道 1发送分集导频信道 1辅助导频信道 未指定辅助发送分集导频信道 未指定同步信道 1寻呼信道 7广播信道 未指定快速寻呼信道 3公共功率控制信道 未指定公共指配信道 未指定前向公共控制信道 未指定前向专业控制信道 1/每个前向业务信道前向基本信道 1/每个前向业务信道前向补充码分信道(仅 RC1 和 RC2) 7/每个前向业务信道前向补充信道（仅 RC3RC5） 2/每个前向业务信道与之相对应的反向 cdma2000 信道结构如下:表 2-2 反向
35、 cdma2000 信道结构信道的类型 最大数目反向导频信道 1接入信道 1增强接入信道 1反向公共控制信道 1反向专用控制信道 1反向基本信道 1反向补充码分信道（RC1 和 RC2） 7反向补充信道（RC3 和 RC4） 2本次实验仿真将以 cdma2000 1x 反向业务信道为例来研究整个cdma2000 1x 系统的物理信道 ,并严格按照有关标准进行仿真。由于多速率、多帧长是 cdma2000 1x 的关键技术之一。所以我们要重点讨论一下 R-FCH的帧结构，以实现对其数据帧的正确产生和纠检错编码。现将 R-FCH 的帧结构总结见表 2.3。表 2-3 R-FCH 帧结构每帧比特数无线
36、配置 传输速率 bit/s 总数 保留位/标准位 信息比特 帧质量指示符 编码尾比特9600 192 0 172 12 84800 96 0 80 8 82400 48 0 40 0 811200 24 0 16 0 814400 288 1 267 12 87200 144 1 125 10 83600 72 1 55 8 821800 36 1 21 6 89600(5ms) 48 0 24 16 81500(20ms) 192 0 172 12 84800 96 0 80 8 832700 54 0 40 6 89600 48 1 24 16 814400 288 1 267 12 87
37、200 144 1 125 10 83600 72 1 55 8 841800 36 1 21 6 82.4 cdma2000 1x 反向信道结构及总体仿真模型2.4.1 cdma2000 1x 反向信道结构接入信道、配置为 RC1，RC2 的反向基本信道和反向补充码分信道的信道结构分别与 IS-95 中的接入信道、反向业务信道的信道结构相同。信息比特调制符号图 2-1 增强接入信道、反向公共控制信道、反向专用控制信道及RC3-4 的反向基本信道和反向补充信道的编码信道的信道结构增强接入信道、反向公共控制信道、反向专用控制信道及 RC3-4 的反向基本信道和反向补充信道的编码信道的信道结构如图
38、 2-1 所示，其中结构中的实线框是以上信道都有的部分。图中也有两个虚线框，第一个表示的过程是在数据帧中加入加保留位，这是仅 RC4 的反向业务信道有的部分，而第二个虚线框表示的删除则是除 RC3 的反向专用控制信道外的RC3、RC4 反向业务信道都有的部分。2.4.2 MATLAB 介绍MATLAB 是一种功能强大的科学计算和工程仿真软件，它的交互式界面能够帮助用户快速地完成数值分析、矩阵运算、数字信号处理、仿真建模、系统控制和优化等功能。MATLAB 语言采用与数学表达相同的形式，不需要传统的程序设计语言，因而不像其他高级语言那样难于掌握。一般来说，用户可以在极短的时间内掌握 MATLAB
39、 的基础知识，并且能够初步的应用 MATLAB 解决简单的问题。由于 MATLAB 的这些特性，它已经成为科研工作和工程仿真中的高效助手。其中 Simulink 是MATLAB 提供的用于对动态系统进行建模、仿真和分析的工具包。Simulink 提供了专门用于显示输出信号的模块，可以在仿真过程中随时观察仿真结果。同时，通过 Simulink 的存储模块，仿真数据可以方便的以各加保留位 加帧质量指示位每帧加 8 个编码器尾比特卷积编码器或Turbo 编码器符号重复符号删除块交织种形式保存到工作区或文件中，供用户在仿真结束之后对数据进行分析和处理。另外，Simulink 把具有特定功能的代码组织成
40、模块的方式，并且这些模块可以组织成具有等级结构的子系统，因此具有内在的模块化设计要求。基于上述优点，Simulink 称为一种通用的仿真建模工具，广泛应用于通信仿真、数字信号处理、模糊逻辑、神经网络、机械控制和虚拟现实等领域。S-函数是系统函数（System-functions）的简称。在很多情况下，Simulink 模型库（ Simulink Library）中的模块不能完全满足用户的要求，这时候需由用户自己来编写相应的代码。M 文件虽然能够用来编写MATLAB 函数代码，但是它不具备与 Simulink 的接口，因此难以与Simulink 其他模块一起使用。S-函数则提供了函数代码与 Si
41、mulink 之间的接口，同时能够实现各种灵活的控制和计算功能。从这个意义上说，S-函数是对 Simulink 模块库功能的扩展。 S-函数的代码既可以用 MATLAB 语言编写，也可以用其它的编程语言（如 C、C+、Ada 或 Fortran 等）编写。2.4.3 总体仿真方案总体的仿真方案是先由二进制贝努利序列产生器产生一个长度为mFrameLength 的数据帧，数据帧的周期等于 mFrameDuration 毫秒。RC3和 RC4 支持多种类型得数据帧，这些数据帧得长度从 16bit 到 6120bit，帧长可以是 5ms，也可以是 20ms,40ms,80ms。经过 CRC 编码器产
42、生长度不等的 CRC 校验位（16bit、 12bit、10bit、8bit 或 6bit） ，用于协助接收端来检查数据帧的好坏。不同的数据帧长度对应的不同的生成多项式，对其的选择由封装模块的初始化函数以及对应的入口参数完成。为了提高系统的纠错能力，cdma2000 系统采用卷积编码器（低速率）或 Turbo 码编码器（高速率）完成数据帧编码过程。卷积编码器的约束长度为 9，码率分别等于 1/4、1/3 和 1/2。因此，数据帧在卷积编码后的长度分别增大到原来的 4 倍、3 倍和 2 倍，通过足够的信息冗余度来提高信号的抗噪声性能，同时为了使卷积编码器在一帧数据完成编码之后内部状态能够自动复位
43、，在每个数据帧的末尾添加 8bit 的编码器尾部（Encoder Tail Bits） 。我们通常说的数据传输速率是在完成上述两个过程之后得到的数据帧传输速率，这其中包含了 CRC 编码产生的校验位和预留的 8bit 数据。数据帧通过卷积编码器之后，还需要根据数据传输速率决定是否对其实施信号重复，以及信号重复的倍数，从而把低速率的数据通过重复提高到较高的速率。对于特定长度的数据帧，还采取抽取（Puncturing）技术，以一定的比例去掉卷积编码信号中的某些数据。为了减少成串的突发差错的发生概率，数据帧要经过交织器。cdma2000 的交织器有其固定的算法，使用模块库中的矩阵交织模块实现，同时把
44、信号重复和信号抽取模块也放到此子系统中。经过交织之后就进入到正交扩频模块。选择不同的 Walsh 码对不同的信道扩频，码片速率为 1.2288Mchip/s。扩频调制中的关键技术为 PN 序列码片速率为 1.2288Mchip/s、长度为 1 的伪随机序列，与长度为 的另外42 152两个伪随机序列，对 I 路和 Q 路进行复扩频调制。经过基带滤波和加射频后，数据帧从移动台发射出去。基站接收器接收到经由加性高斯白噪声信道传输的反向信道的射频信号后，通过解调获得编码符号，然后再通过解交织，卷积译码和 CRC 译码等过程还原得到原始的数据帧，这个过程基本上就是移动台调制器的逆过程。最后通过错误率统
45、计模块得到所仿真系统的性能。下图即为总体仿真模块框图：图 2-2 总体仿真模块框图2.5 本章小结本章提供了 cdma2000 1x 系统特点及总体仿真方案。先介绍了 CDMA码分多址技术。码分多址包含两个基本技术；一个是码分技术，其基础是扩频技术；另个是多址技术：将这两个基本技术结合在一起，并吸收其他一些关键技术，形成了今天码分多址移动通信系统的技术支撑。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，频带的展宽是通过编码及调制的方法来实现的，并与所传信息数据无关；在接收端则用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所传信息数据。移动通信系统都有若干个基站和大
46、量的移动台。基站要和许多移动台同时通信，因而基站通常是多路的，有多个信道，而每个移动台只供一个用户使用，是单路的。许多用户同时通话，以不同的通信资源相互分隔，防止相互干扰。同时，各用户信号通过在射频波道上的复用，从而建立各自的通信信道，以实现双边通信的连接称为多址接入。多址接入方式是移动通情网体制范畴，关系到系统容量、小区构成、频谱和信道利用效率以及系统复杂性。cdma2000 1x 技术在 IS95 技术上采用了一系列新技术，大大地提高了系统的性能。cdma2000 1x 采用的新技术包括反向导频、前向快速功控、Turbo 码和传输分集发射（OTD 和 STS）等。反向导频信道使反向信道可以
47、进行相干解调，它比 IS-95 系统反向信道所采用的非相关解调技术提高约 3dB 增益，相应地反向链路容量提高 1 倍；前向快速功控可以使前向信道也进行快速的闭环功率控制，较 IS-95 系统前向信道只能进行较慢速的功控相比，大大提高了前向信道的容量，并且节约了基站耗电；cdma2000 1x 的前向信道还可以采用传输分集发射（OTD 和 STS） ，提高了信道的抗衰落能力，改善了前向信道的信号质量。介绍了 cdma2000 1x 的物理信道结构以及针对 R-FCH 的帧结构。因本次仿真采用 MATLAB 中的 Simulink 模块库，故对 MATLAB 和Simulink 都做了简单介绍，
48、给出了 cdma2000 1x 的反向物理信道的总体仿真方案。第 3 章 cdma2000 1x 反向信道编码与译码cdma2000 1x 反向业务信道数据帧在调制之前一般要由信源二进制贝努利序列产生器产生数据帧，再经过 CRC 编码，卷积编码，信号重复，信号抽取以及块交织等过程；基站接收机将信号解调后经过解交织，去重复，卷积译码和 CRC 译码。3.1 CRC 编码器与译码器循环冗余码 CRC（Cyclic redundancy check）是一种使用相当频繁的检错码。与分组码和卷积码不同的是，循环冗余码不具有纠错能力。当接收端检测到传输错误时，它并不去纠正这个传输错误，而是要求发送端重新发
49、送这个信号序列。在循环冗余码的编码过程中，发送端对每个特定长度的信息序列计算得到一个循环冗余码，并且把这个循环冗余码附加到原来的信息序列的末尾一起发送出去。接收端接收到带有循环冗余码的信号后，从中分离出信息位序列和循环冗余码，然后根据接收到的信息位序列重新计算循环冗余码，如果这个重新计算得到的循环冗余码与分离出来的循环码不同，则接收信号序列存在着传输错误。这时接收端会要求发送端重新发送这个序列，通过这个过程实现对信号的纠错 。1在 cdma2000 1x 中，每个数据帧首先经过一个 CRC 编码器，产生长度不等的 CRC 校验位（16bit 、12bit 、10 bit、8 bit 或 6 bit） 。这些 CRC 校验位又称为帧质量指示（FQI，Frame Quality Indicator） ，它们可以用于协助接收端检查数据帧的好坏。对于长度为 16bit 的 CRC 编码器，它的生成多项式为：g(x)= (3-1)125614156 xxx它适用于 RC3 中长度等于 24bit、360bit、744bit、1512bit、3048bit 和6120bit 的数据帧，以及 RC4 中长度等于 24bit、552bit、1128bit、2280bit和 4584b
