CDMA系统PIC的仿真算法研究毕业论文.docx

单位代码01学 号分 类 号密 级毕业论文CDMA系统PIC的仿真算法研究院（系）名称信息工程学院专业名称通信工程黄河科技学院本科毕业论文任务书 信息工程 学院 通信 系 通信工程 专业 2008 级 普本通信 班毕业设计（论文）题目CDMA系统PIC的仿真算法研究毕业设计（论文）工作内容与基本要求一、背景和意义CDMA是第三代移动通信的主要多址技术，其优势表现在抗干扰能力强、保密性好、具有软容量软切换等方面。目前，CDMA已在许多国家和地区商业化。CDMA系统是干扰受限系统。为了减少因多址干扰导致的系统性能下降，本课题以抵消多址干扰为目标，基于多用户检测的非线性结构，采用干扰估计与抵消方法，提出并行干扰抵消多用户检测算法（PIC），并进行软件设计和性能分析。二、目标和任务 1熟悉CDMA移动通信系统； 2掌握CDMA多用户检测的原理和应用； 3用软件方法来实现设计系统，并会进行仿真实验分析。 三、途径和方法 1首先熟悉基本的通信理论和方法； 2研读一定的相关中外文参考文献和书籍； 3提出初步的设计思路和设计方案； 4编写出设计方案的软件实现程序，并进行实验数据分析和处理； 5整理设计材料，完成毕业设计说明书。 四、主要参考文献 1吴伟陵.移动通信中的关键技术M.北京:北京邮电大学出版社,2000. 2 张贤达.通信信号处理M.北京:国防工业出版社, 2000.3 D.Divsalar etal. Improved parallel interference cancellation for CDMAJ.IEEE Trans.onCommun., 1998,vol.46(2): 258-268.五、技术要求及注意事项 1编写设计方案的软件程序，并进行调试； 2按计划完成毕业设计说明书。 3在实验室进行程序调试、记录数据； 4对设计方案进行软件实现。 毕业设计（论文）时间： 2012 年 2 月 10 日至 2012 年 5 月 10 日计 划 答 辩 时 间： 2012 年 5 月 12 日工作任务与工作量要求：查阅文献资料不少于12篇，其中外文资料不少于2篇；文献综述不少于3000字；完成毕业设计（论文），毕业论文不少于15000字，设计说明书不少于10000字，提交相关图纸、实验报告、调研报告、译文等其它形式的成果。毕业设计（论文）撰写规范及有关要求，请查阅黄河科技学院本科毕业设计（论文）指导手册。专业（教研室）审批意见：审批人（签字）： 黄河科技学院毕业论文第III页CDMA系统PIC的仿真算法研究摘 要CDMA移动通信系统由于具有抗窄带干扰强，频谱效率高，软容量大和保密性强等优点，使其在移动通信及下一代个人通信系统中得到了极为广泛的应用。CDMA系统存在一个严重的问题，那就是多址干扰MAI(Multiple Access Interference)。多址干扰的存在会引发两个问题:一是系统的容量受到限制，二是远近效应严重影响系统的性能。如何有效地抑制多址干扰，提高系统的容量，一直是CDMA系统的一个关键技术。本文主要研究了CDMA系统并行干扰抵消的算法，对CDMA系统并行干扰抵消进行了仿真。本文从移动通信中的CDMA技术入手，介绍了CDMA系统的特点以及CDMA系统中的关键技术，分析了CDMA系统的优点。在此基础上对CDMA系统进行了模块化设计，并对各个模块进行分析，主要分析研究了并行干扰抵消的数学描述与具体算法。从而得出了如何进行并行干扰抵消，并做出了具体的设计方案与实现框图，最后用C语言以及MATLAB软件实现编程仿真。关键词：CDMA系统，并行干扰抵消（PIC），多址干扰估计The Simulation Algorithm of PIC for CDMA SystemsAbstractCDMA mobile communication system is being utilized in the third generation personal communication because of its strong narrow-band interference suppression, high spectrum efficiency, larger capacity and reliable security of data. In CDMA systems, users signals are multiplexed by distinct codes and all users can transmit at the same time and each is allocated the entire available frequency spectrum for transmission. Multiple Access Interference (MAI) and Near-Far problem caused by MAI are the factors that limit the capacity and performance of CDMA systems. How to cancel MAI and raise the capacity of system is always a key technology of CDMA system. This paper researchs the parallel interference cancellation algorithm, parallel interference cancellation for simulation, and draw certain conclusion according to the obtainedsimulation results.In this paper, from the CDMA technology of the mobile communication, this paper introduces the technical features of the CDMA system and its key technology and analysises the advantages of CDMA systems. On the basis ,we research how the parallel interference cancellation works, draw out the concreteblock diagram, then build a simulation program and obtain the simulation map, compare the parallel interference cancellation algorithm efficiency for different channel and simulate with C programming language and MATLAB sofeware finally.Key Words: CDMA system, parallel interference cancellation (PIC), multi-access interference estimation目录第一章 绪 论11.1 课题研究的背景及发展历程11.2 研究的目的及意义2第二章 CDMA移动通信技术42.3 CDMA的关键技术62.3.1 多址接入技术62.3.2 扩频技术72.3.3 多载波技术92.3.4 多用户检测9第三章 CDMA系统PIC算法的设计思路103.1 CDMA系统的总体设计103.2 CDMA信号产生113.3 并行干扰抵消11第四章 并行干扰抵消系统模型算法分析14第五章 程序调试及仿真结果分析1851 研究随机扩频码对CDMA系统抗干扰能力的影响1852 研究GOLD码对CDMA系统抗干扰能力的影响2153 不同信道下并行干扰抵消器性能的研究2554 研究不同扩频码对CDMA系统抗干扰性能的影响26第六章 结 论27参考文献28致 谢30附 录31黄河科技学院毕业论文第38页第一章 绪 论1.1 课题研究的背景及发展历程所谓移动通信，就是指通信双方或至少有一方是处在移动中进行信息交流的通信。移动通信技术作为信息传输的手段，它的发展对人们的日常生活和社会进步产生了深刻的影响。因而成为当今通信领域最为活跃和发展最为迅速的领域之一，也是将在21世纪对人类的生活和社会发展有重大影响的科学技术领域之一。 移动通信的发展经历了第一代移动通信（1G），第二代移动通信（2G）和现在的第三代移动通信（3G），第四代移动通信（4G）技术及其标准正在开发研究中1-4。第一代移动通信：从二十世纪七十年代末开始出现了模拟移动通信系统，其主要采用频分多址(FDMA: frequency division multiple access)和模拟调制技术。FDMA是指以不同频率的信道实现不同用户的通信。就是说，在一个相对窄带的信道中，信号功率被集中起来传输，不同用户的信号被分配到不同频率的信道中。这样在规定的窄带里只能通过本用户信号的能量，因此在FDMA系统中，不同用户的信号在频率上互不相交。移动通信系统所提供的服务仅为语音通信。主要的代表系统有：北美先进移动电话业务(AMPS)系统，英国全接入移动通信(TACS)系统和北欧的北欧移动电话(NMT)系统。第二代移动通信：1992年以时分多址（TDMA）技术为基础的第二代数字蜂窝移动通信系统相继投入使用。TDMA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。目前采用TDMA的主要有北美D-AMPS(IS-95)系统和欧洲的全球移动(GSM)系统等。这一代系统不但支持语音传输，同时提供低速的数据业务。特别是GSM系统采用了信道数字复用，数字调制，低速率语音编码等技术，与模拟系统相比，GSM系统在频谱利用率，系统容量，提供业务的种类以及安全性方面都有很大的提高。第三代移动通信：由于第二代移动通信系统的巨大成功，全球范围内的移动用户数急剧增加。移动用户数的高速增长迫使移动通信系统要提供更大的系统容量和更高的频谱利用率；同时，由于互联网(Internet)的飞速发展也要求移动通信技术与Internet技术相结合，能够提供更高速率的数据业务。这些都成为发展第三代移动通信系统的主要动力。1993年Qualcomm公司提出的CDMA技术正式成为技术标准（IS-95标准）。3G和个人通信系统需要有更大的系统容量和更灵活的高速率，多速率数据传输的能力，除了语音和数据传输外，还能传达高达2Mbit/s的高质量的活动图像，真正实现“任何人，在任何地点，任何时间与任何人”都能顺利地通信这样一个目标！在新一代的移动通信系统中CDMA技术以其独特的技术优势受到人们的关注。这主要是CDMA系统相对于FDMA、TDMA系统具有更高的系统容量。同时其本身还具有抗干扰性好、抗衰落性能强、保密性能好等特点5-9。1.2 研究的目的及意义近几年来，人们已经广泛研究了将码分多址接入（CDMA）系统作为一种空中接口的多址技术是目前移动通信技术领域比较先进的技术也是本课题的研究对象之一，下面将简单介绍一些CDMA的发展史。CDMA是以扩展频谱（扩频）技术作为理论基础的。扩展频谱技术源于军事领域和航海系统。其中用来故意干扰的技术经证明也适合于在弥散信道进行通信的蜂窝系统。可以说扩频技术为CDMA的发展开创了道路。1949年，克劳德香农（Claude Shannon）和罗伯特皮耳斯（Robert Pierce）通过描述干扰平均影响和CDMA的适度的畸变，介绍了CDMA的基本概念。1950年，德罗萨罗高夫（De Rosa-Rogoff）提出了一种直接序列扩频系统，并且给出了处理增益方程和噪声复用技术的方法。在20世纪80年代，高通公司（Qualcomn）研究了DS-CDMA技术，并最终促成了蜂窝扩频通信技术的标准化，即1993年7月制定的窄带CDMA IS-95标准。1999年，一些蜂窝运营商组建了一个所谓的运营协调组（OHG），用来推动第三代空中接口的全球协调进程，这种努力最终导致形成了统一的宽带CDMA方案，它包括三种模式：直接序列（DS）、多载波（MC）和时分双工（TDD）。2003年3月，CDMA2000正式标准通过，至此，CDMA经历了3个阶段先锋CDMA时代、窄带CDMA时代和宽带CDMA时代。目前CDMA有三大主流技术：WCDMA、CDMA2000以及TD-SCDMA。CDMA方案有几种分类方法，最常用的是根据获得宽带信号的不同调制方法进行分类。按这种方法，CDMA可分为三类：直接序列、跳频（FH）和跳时（TH）10-14。CDMA(Code Division Multiple Access)即码分多址接入技术，具有很强的抗干扰能力（信号隐蔽，抑制窄带干扰等）和保密性，改变地址比较灵活。扩频通信技术在军用通信中已有半个多世纪的历史。1993年TIA批准CDMA为扩频率数字蜂窝系统标准以来，CDMA技术在国外得到迅速发展，已呈后来居上之势。尤其在GSM的大本营欧洲，ETSI（欧洲电信标准委员会）审议G3（第三代移动通信）标准，无论采用Nokia、Ericddon还是Motorola、Siemens原型，都将采用CDMA作为空中接口标准，这也进一步确立了CDMA为商业移动通信网的主流方向。在美国10大蜂窝公司中有7家选用CDMA。在亚洲，CDMA技术商业化趋势更强，1995年，韩国LGIC公司推出世界上首批商用CDMA交换系统。1995年9月，世界上第一个商用CDMA移动网在香港地区开通，1996年在韩国汉城附近开通世界上最大的商用的CDMA网，新加坡的CDMA个人通信网于1997年开通，这也是亚洲第一个CDMA个人通信网。截至2003年9月25日中国联通的CDMA手机用户在突破300万大关后，正在以日进3万的速度向350万的目标进发，所有这些迹象表明，CDMA正在成为一项全球性的无线通信技术。CDMA系统归根结底是一项无线通信技术，通信就要考虑到系统通信质量。由于CDMA的技术特点（将在下文中介绍），CDMA系统的通信质量主要跟系统的抗干扰能力，抗衰落能力等有关，CDMA系统的抗干扰能力又分为抗信道噪声干扰能力和抗用户并行干扰能力。CDMA系统抗衰落性能强，抗信道噪声的干扰能力强，因而如何使得CDMA系统的抗用户并行干扰能力增强显得尤为重要15-18。第二章 CDMA移动通信技术2.1 移动通信中的CDMA技术在移动通信系统中，由于许多移动台要同时通过一个基站和其它移动台进行通信，因此必须对不同的移动台和基站发出的信号赋予不同的特征，以使基站能从众多的移动台信号中分辨出是哪个移动台发出的信号，同时各个移动台也能识别出基站发出的多个信号中哪一个是属于自己的，解决该问题的办法称为多址方式。多址方式的基础是信号特征上的差异。有了差异才能进行识别，能识别了才能进行选择。一般情况下，信号的这种差异可以体现在某些参数上，如信号的工作频率、信号的出现时间以及信号所具有的特定波形等。因此就产生了以下几种多址方式：FDMA（频分多址）不同用户分配在时隙（出现时间）相同、工作频率不同的信道上；图2-1 频分多址原理图频分多址原理图如图2-1。其特点：模拟式，抗干扰能力差，频谱利用率低。TDMA（时分多址）不同用户分配在时隙不同、频率相同的信道上；图2-2 时分多址原理图时分多址原理图如图2-2。其特点：频谱利用率高，但不足够高。CDMA（码分多址）各个用户分配在时隙和频率均相同的信道上，以伪随机正交码（PN码）序列来区分各用户。图2-3 码分多址原理图码分多址原理图如图2-3。对于移动通信网络而言，由于用户数和通信业务量激增，一个突出的问题是在频率资源有限的条件下，如何提高通信系统的容量。由于多址方式直接影响到移动通信系统的容量，所以采用何种多址方式，更有利于提高这种通信系统的容量，一直是人们非常关心的问题，也是当前研究和开发移动通信的热门课题。经过多年的理论和实践证明，三种多址方式中：FDMA方式用户容量最小，TDMA方式次之，而CDMA方式容量最大1-3。2.2CDMA技术特点1）CDMA是扩频通信的一种，他具有扩频通信的以下特点： （1）抗干扰能力强。这是扩频通信的基本特点，是所有通信方式无法比拟的。 （2）宽带传输，抗衰落能力强。（3）由于采用宽带传输，在信道中传输的有用信号的功率比干扰信号的功率低得多，因此信号好像隐蔽在噪声中；即功率话密度比较低，有利于信号隐蔽。 （4）利用扩频码的相关性来获取用户的信息，抗截获的能力强。（5）多个用户同时接收,同时发送。2）在扩频CDMA通信系统中，由于采用了新的关键技术而具有一些新的特点： （1）采用了多种分集方式。除了传统的空间分集外。由于是宽带传输起到了频率分集的作用，同时在基站和移动台采用了RAKE接收机技术，相当于时间分集作用。（2）采用了话音激活技术和扇区化技术。因为CDMA系统的容量直接与所受的干扰有关，采用话音激活和扇区化技术可以减少干扰，可以使整个系统的容量增大。 （3）采用了移动台辅助的软切换。通过它可以实现无缝切换，保证了通话的连续性，减少了掉话的可能性。处于切换区域的移动台通过分集接收多个基站的信号，可以减低自身的发射功率，从而减少了对周围基站的干扰，这样有利于提高反向联路的容量和覆盖范围。（4）采用了功率控制技术，这样降低了平准发射功率。 （5）具有软容量特性。可以在话务量高峰期通过提高误帧率来增加可以用的信道数。当相邻小区的负荷一轻一重时，负荷重的小区可以通过减少导频的发射功率，使本小区的边缘用户由于导频强度的不足而切换到相临小区，使负担分担。 （6）兼容性好。由于CDMA的带宽很大，功率分布在广阔的频谱上，功率话密度低，对窄带模拟系统的干扰小，因此两者可以共存。即兼容性好。 （7）CDMA的频率利用率高，不需频率规划，这也是CDMA的特点之一。 （8）CDMA高效率的OCELP话音编码。话音编码技术是数字通信中的一个重要课题。OCELP是利用码表矢量量化差值的信号，并根据语音激活的程度产生一个输出速率可变的信号。这种编五马方式被认为是目前效率最高的编码技术，在保证有较好话音质量的前提下，大大提高了系统的容量。这种声码器具有8kbit/s和13kbit/s两种速率的序列。8kbit/s序列从1.2kbit/s到9.6kbit/s可变，13kbit/s序列则从1.8kbt/s到14.4kbt/s可变。最近，又有一种8kbit/sEVRC型编码器问世，也具有8kbit/s声码器容量大的特点，话音质量也有了明显的提高4-8。2.3 CDMA的关键技术2.3.1 多址接入技术在码分多址接入（CDMA）方案中，多址接入是通过给每个用户分配一个具备很好的自相关和互相关特性的伪随机码（也被称为伪随机码，因为它具有类似于噪声的自相关特性）来实现的。这种码字用来将用户信号转化为宽带的频谱扩展信号。接收方使用相同的伪随机码将宽带的扩频信号转化为原始带宽的信号，而其他用户的宽带信号保持不变。在这个处理过程当中，可能产生的窄带干扰也受到了抑制。时分多址和码分多址通常使用频分多址将整个频带划分为若干个小的频带上的信道，然后再将该信道按照时隙或码字来进一步进行划分。在DS-CDMA中，将信息信号与一个伪随机序列相乘来进行频谱扩展，从而得到宽带信号19-24。2.3.2 扩频技术1）DS-CDMA系统的扩频和解扩技术是其构成的基本原理，图2-4示出了其扩频原理。图中的是速率为R的用户数据BPSK比特序列。是速率为4R的扩频码片（chip）序列相乘，即。相乘以后用户数据的带宽得以扩展而且具有与扩频码片序列一样的随机特性。接收机对接收信号的解扩遵循与扩频一样的步骤，即将接收到的x(t)序列与同样的扩频序列相乘。从而恢复出用户数据的比特流。系统扩频和解扩操作并不增强信号，但是扩频时可以将有效信号的处理增益提高SF倍。扩频/解扩技术对信号处理增益的提高是CDMA系统的关键特征。扩频产生的扩频码也称扩频序列可以分为伪随机噪声（PN）码和正交码。PN码是由反馈移位寄存器产生的伪随机码。DS-CDMA系统最常用的PN码由线性移位寄存器产生。同步传输时，正交码的互相关值为零。在DS-CDMA发射机中，信息信号被扩频码调制，在接收机中已调信号和相同的调制相关。利用期望用户和干扰用户的低互相关值，可以有效地抑制多址干扰。良好的自相关特性是可靠的初始化同步所必需的，因为非尖锐的。图 2-4 DS-CDMA中的扩频原理自相关函数可能导致错误的同步判决。扩频码可以长或短。短码持续一个符号周期长码持续多个符号周期。使用短码的目的是通过适当选择短扩频码来控制相关特性，或是最小化多用户检测的复杂度。而且短码扩频获得的信号是周期性的，可以用于设计多用户检测算法。长码适用于需要大量扩频序列的场合，而且可以使干扰随机化5-8。2）由于扩频通信能大大扩展信号的频谱，发端用扩频码序列进行扩频调制，以及在收端用相关解调技术，使其具有许多窄带通信难于替代的优良性能，扩频通信主要有以下几项特点：（1）易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率扩频通信发送功率极低(1 - 650mW)，采用了相关接收技术，且可工作在信道噪声和热噪声背景中，易于在同一地区重复使用同一频率, 也可与现今各种窄道通信共享同一频率资源。（2）抗干扰性强，误码率低扩频前后带宽变化如图2-5所示。扩频通信在空间传输时所占有的带宽相对较宽，而收端又采用相关检测的办法来解扩，使有用宽带信息信号恢复成窄带信号，而把非所需信号扩展成宽带信号，然后通过窄带滤波技术提取有用的信号。这祥，对于各种干扰信号，因其在收端的非相关性，解扩后窄带信号中只有很微弱的成份，信噪比很高，因此抗干扰性强。对于宽带干扰和脉冲干扰在扩频设备中如何被抑制的物理过程，接收端由于使用完全相同的伪随机码，与接收的宽带信号作相关处理，把宽带信号变换成原信息数据的窄带信号，即解扩，以实现信息通信。图2-5 扩频前后带宽变化扩频是把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技术，扩频技术用于通信系统，具有抗干扰，抗多径，隐蔽，保密和多址能力。解扩前后信号图如图2-6所示。由对比解扩前后的信号图可以知道：解扩后的噪声的起伏幅度变得平滑，由此看出扩频技术有很强的抗干扰能力。所以知道CDMA的抗干扰性能特别好的优点。适用于码分多址蜂窝通信系统的扩频技术是直接序列扩频（DS）或简称直扩。扩频信号的产生包括调制和扩频两个步骤。而且可以先用要传送的信息比特对载波进行调制，再用伪随机序列（PN序列）扩展信号的频谱；也可以先用伪随机序列与信息比特相乘（把信息的频谱扩展），再对载波进行调制5-8。图2-6 解扩前后信号图2.3.3 多载波技术多载波技术是分多址移动通信（CDMA）系统中使用的一项新技术，多频波技术可以应用于移动通信系统的宽带传输，从未来通信市场的主要需求看，具有良好应用和发展前景。目前，多载波CDMA技术的发展方向大致有两类：一是用既定扩频码来扩展原始数据，以单个码片来调制不同的载波（频域内的扩展），MC-CDMA（或OFDM-CDMA）即属于此种技术模式；另一种是用扩频码来扩展已经过串并变换后的数据流，然后用数据流来调整不同的载波（时域内的扩展），从而形成一般意义上的直接序列扩频。2.3.4 多用户检测基于RAKE接收机原理的CDMA接收机将其它用户的信号视为干扰信号，但是优化后接收机可以将检测所有信号或从指定的信号中减去其它信号的干扰。当新的用户或干扰源进入网络时，其它用户的服务质量会下降，网络抗干扰能力越强，可服务的用户就越多。干扰一个基站或移动台的多路接入干扰是小区内和小区间干扰的总和。多用户检测（MUD）也称为联合检测和干扰消除，它提供了降低多路接入干扰的影响，因而增加系统容量。同时MUD显著降低了CDMA系统的远近效应。MUD可以缓解系统对功率控制的需求9-13。第三章 CDMA系统PIC算法的设计思路3.1 CDMA系统的总体设计总体设计框图如图3-1所示。多用户数据源扩频信道并行干扰抵消数据恢复扩频码发生器CDMA信号产生 信号检测图 3-1 CDMA系统总体设计框图图3-1所示为CDMA系统的总体框图，总体设计框图以两条虚线分为三部分。信道以前为CDMA信号产生部分，其中扩频码序列发生器产生扩频序列C1(t)，C2(t),Ck(t)。具体产生原理在下面做详细介绍。第二部分为信道部分，在本CDMA模拟仿真系统中信道采用加性白高斯噪声信道（AWGN）和瑞利衰落信道。第三部分为接收部分，本研究课题采用并行干扰抵消接收的方式，同时并行干扰抵消接收也是本课题的研究核心。3.2CDMA信号产生CDMA信号产生如图3-2所示。图3-2 CDMA信号产生图图3-2所示为CDMA信号产生的框图，K个用户数据发生器产生K个用户数据：b1(t),b2(t),b3(t)bk(t)。当第一个用户的数据b1(t)送出来与扩频码序列发生器产生的扩频码c1(t)相乘，此时完成了对用户数据b1(t)的扩频，把原来的窄带信号b1(t)扩展成宽带信号s1(t)。当K个用户数据都经过扩频后，把K个用户数据s1(t),s2(t),s3(t)sk(t)相叠加输出包含K个用户数据的一路信号 S（t），。3.3 并行干扰抵消 （1）并行干扰抵消如图3-3所示。MAI估计器信号输出并行干扰抵消匹配滤波器r(t)图3-3 并行干扰抵消图由于CDMA系统的模拟仿真信道采用加性白高斯噪声信道（AWGN）和瑞利衰落信道，因而产生的CDMA信号S（t）经过模拟信道后变为r(t)。在经过匹配滤波器后分解为多路信号y1(i),y2(i),y3(i)yk(i)。当有K个用户时 （3-1）经过匹配滤波器匹配滤波后得到一组数据。（3-2）（3-3）（3-4）上述式子中，S为有用信息即我们需要提取的信号，N为噪声信息。MAI为多址干扰本课题中主要为不同用户间的干扰信息是我们需要尽量减小甚至消除的干扰信息。，为匹配滤波器的输出，为各路信号功率，、为卷积编码后的原信号，为自（互）相关系数，、为加性噪声；、为信号功率即我们需要提取的信号，、. 为加性噪声功率，、为多址干扰功率，多址干扰在本课题中主要是不同用户间的干扰信息是我们需要尽量减小甚至消除的干扰信息。多址干扰（MAI）是由于互相关扩频码的互相关导致用户间的干扰，要减小多址干扰（MAI）就必须尽可能降低互相关，最好使其为0，这样MAI可完全消除。但是实际情况，在用户数很多的情况下，每个用户被分配了一个扩频码（签名序列），不能保证互相关完全为0，但可以尽可能小。CDMA系统在选择扩频码的要求为高（锐）自相关，低（零）互相关（2）设计系统仿真的模块化如图3-4所示。图3-4 设计系统仿真的模块化主要有如下模块：多用户数据源：用来产生K个用户的仿真数据。扩频码发生器：产生K个用户的扩频码，要求有好的相关性（即：自相关为1、互相关为-1/N），Ck(t)，k=1,2,.,k. N=15，31，127，.。CDMA发射端：各用户数据经过CDMA模块后，叠加生成CDMA信号。信道：仿真时采用的信道是考虑白高斯噪声（AWGN）及瑞利衰落的信道。CDMA的PIC：各用户数据与相应的扩频码相乘，叠加后形成CDMA信号，经过信道传输后进行CDMA的PIC检测，完成对各用户数据的恢复。模2加与累加、BER计算、性能图：就是将用户数据与经过CDMA系统后恢复出的数据进行模2加，相同为0，不同为1，为1的话说明有错误，然后就将这些错误送到累加器，累加器计算的结果作为BER计算的输入数据，完成BER的计算，最后对不同信噪比条件下的BER进行分析，并绘制出以BER和信噪比为坐标的性能图。第四章 并行干扰抵消系统模型算法分析本课题中CDMA系统中进行一次并行干扰抵消不能够彻底抵消掉系统中的用户间的并行干扰，或者说进行一次并行干扰抵消后的信号质量不能够达到我们所需要的标准，因此需要进行多级的并行干扰抵消，直到并行干扰抵消后的信号信噪比达到系统设计的要求为止。下面是方案的实现算法。信号输出端输出的信号经过匹配滤波器匹配滤波后得到一组数据 （4-1） （4-2） （4-3）上式中的自相关系数和互相关系数可以根据扩频序列码直接得到，因此上式的关键是如何得到的值或者是其估计值。根据上述过程得到经过匹配滤波器滤波的数据后进行多级并行干扰抵消，其具体框图如图4-1所示。图4-1 多级并行干扰抵消图图4-1所示为多级并行干扰抵消图，图中第一条虚线左边的部分为第一级并行干扰抵消，右边到第二条虚线前的部分为第二级并行干扰抵消，第二条虚线的右边部分为第n级并行干扰抵消，且得到的输出为最后输出信号。（一）第一级并行干扰抵消（1） 估计（k=1,2k）利用匹滤波器输出判决=sgn,=sgn=sgn，、为第一级并行干扰抵消的判决输出。根据判决输出可得到多址干扰估计值如下 （4-4） （4-5） （4-6）由上列式子得到第一级多址干扰的估计值。（2） 第一级干扰抵消得到多址干扰的估计值后从原信号中减去多址干扰估计值后就得到经过一级并行干扰抵消后的信号具体过程如下： （4-7） （4-8） （4-9）此时第一级并行干扰抵消完成，得到受并行干扰影响稍弱的信号，由于在现实情况下并行干扰的影响不可能消除，只可能使其尽量的小，因此进行一级并行干扰抵消是不够的，要进行第二级的并行干扰抵消。（二）第二级并行干扰抵消（1）估计（k=1,2k）利用经第一级并行干扰抵消进行干扰抵消后的输出可以得到第二级并行干扰抵消中的即：=sgn,=sgn=sgn。，为第二级并行干扰抵消的判决输出，由此可得到第二级并行干扰抵消的干扰估计值，具体计算过程如下： （4-10） （4-11） （4-12）根据上述式子得到，其为第二级多址干扰的估计值。(2)第二级干扰抵消与第一级并行干扰抵消中的第二步同理可得到 （4-13） （4-14） （4-15）得到一组数据，为经过第二级并行干扰抵消后的输出，此时的输出较第一级并行干扰抵消后的输出受干扰影响更小，CDMA系统的抗干扰能力得到了提升，但是该系统的抗干扰能力未必达到系统设计的要求，因而要再重复上述过程，进行第三级并行干扰抵消、第四级并行干扰抵消等等，以至于系统达到设计要求。误码率是一个CDMA系统抗干扰能力强弱的具体的量化体现，也是本课题研究中的一个关键参数，是本课题中的并行干扰抵消是否还要继续进行的一个标准，当系统的误码率达到一定低的水平以后并行干扰抵消停止，输出信号。第五章 程序调试及仿真结果分析本毕业设计利用C语言程序设计，并在MATLAB程序里仿真实现仿真图。在CDMA系统中，扩频码的产生有很多种，本毕业设计以随机序列扩频码和GOLD序列扩频码为例，当有不同用户数的信号分别在加性高斯白噪声信道（AWGN）和瑞利衰落信道中传输进行仿真，并对仿真结果分析比较得出一定的结论。具体程序见附录。下面对仿真结果进行分析讨论。考虑不同用户数，不同信道，不同扩频码对CDMA系统抗干扰能力的影响。51 研究随机扩频码对CDMA系统抗干扰能力的影响 5.1.1 随机扩频码在瑞利衰落信道用户数不同时的性能研究在瑞利衰落信道条件下，采用随机产生序列作为扩频码，并行干扰抵消级数4次。当用户数为4时，随着信噪比的变化，误码率的变化如图5-1所示。图5-1 用户数为4时在瑞利衰落信道并行干扰抵消器的性能当用户数为8时，随着信噪比的变化，误码率的变化如图5-2所示。