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一种基于MATLABWCDMA信号仿真方法文献综述杨志椿(信息工程学院指导教师:张萍)第三代移动通信系统(3G)移动通信市场经历了第一次模拟技术,在第二代数字移动通信市场的蓬勃发展中被引入的。在当今,Internet数据业务不断提升的背景下,第三代移动通信系统也看到市场的曙光,越来越被电信运营商和普通用户所关注。移动通信技术原来是各自发展,美国有AmpsD-Amps,欧洲则是GSM但这种局面很快被打破,为造成地区间的隔离。在这种背景下,国际电联在1985年启动第三代移动通信系统的规范工作。国际电信联盟(ITU最终接受WCDMA作为IMT-2000家族3G标准的一部分。后来WCDMA被选作UMTS无线介面,作为继承GSM3G技术或者方案。WCDMA已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种3G标准。现在经中国联通的努力研究与投入现已可升级至HSPA+4G制式,已在上海开通试验田,网速可达21.9MBPS的传输速率。目前世界各地的第三代移动通信都在不断发展中,WCDMA作为一种全新第三代移动通信系统方案,是一种能提供多种类型,高质量的多媒体业务,能实现全球无缝覆盖3G的用户量也在不断增加,营商的3G业务收入不断提高,在我国,在合并了中国网通之后的中国联通是WCDMA制式的3G运营商。WCDMA系统下的用户仍然在增长之中,WCDMA技术作为3G时代最成熟的技术,有良好的市场前景和发展前途。[1]一、研究背景及动态历史上,欧洲电信标准委员会(ETSI)在GSM之后就开始研究其3G标准,其中有几种备选方案是基于直接序列扩频分码多工的,而日本的第三代研究也是使用宽带码分多址技术的,其后,以二者为主导进行融合,在3GPP组织中发展成了第三代移动通信系统UMTS,并提交给国际电信联盟(ITU日本于1993年在ARIB中建立了研究委员会来进行日本3G的研究和开发,并通过评估将CDMA技术作为3G的主要选择。日本运营商NTTDoCoMo1996年推出了一套WCDMA的实验系统方案,并得到了当时世界上主要的移动设备制造商的支持。由此产生了WCDMA的发展动力。199812月成立的3GPP(第三代伙伴项目)极大地推动了WCDMA技术的发展,加快了WCDMA的标准化进程,并最终使WCDMA技术成为ITU批准的国际通信标准。第三代的主要技术体制,其中WCDMA-FDD/TDD(现称高码片速率TDD)和TD-SCDMA(融和后现称低码片速率TDD)都是由3GPP开发和维护的规范,这些技术都是以CDMA技术为核心的。值得指出的是,TD-SCDMA技术规范是我国第一份自己提出,被ITU全套采纳的无线通信标准,最近已经通过了3GPP的规范化进程,推出了完整的技术规范协议。目前看来,将要采用的第三代标准中选取WCDMA-FDD模式的国家是最多的,比如欧洲、日本、韩国都决定WCDMA-FDD模式为自己的主流制式。去年底,美国的AT&T移动业务分公司也宣布选取WCDMA-FDD为自己的第三代业务平台。
2001年,日本NTTDoCoMo公司的FOMA是世界上第一个商业运营WCDMA服务。2003年初,和记黄埔逐步在全球运营他们的UMTS(简称)网络。沃达丰于20042月在欧洲多个UMTS网络投入运行。沃达丰在其他国家(包括澳大利亚及新西兰)建设UMTS网络。3GPP成员和专家的努力下,WCDMA已经推出了成熟的可供商用的版本Release99和包括TD-SCDMA全套规范的Release4版本。但是,由于无线通信技术和IP技术的迅速发展,WCDMA标准也在不断发展中,新的兼容的无线技术和核心网络技术也在不断被提出和采纳,从现在的情况看,WCDMA还是一个“活”的标准。目前世界各地的第三代移动通信都在不断发展中,3G的用户量也在不断增加,运营商的3G业务收入不断提高,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[2]二、评述WCDMA系统仿真一般分成3个步骤,即仿真建模、仿真实验和仿真分析。仿真建模是根据实际通信系统建立仿真模型的过程,它是整个通信系统仿真过程中的一个关键步骤,因为仿真模型的好坏直接影响着仿真结果的真实性和可靠性仿真实验是一个或一系列针对仿真模型的测试。在仿真实验过程中,通常需要多次改变仿真模型输入信号的数据,以观察和分析仿真模型对这些输入信号的反应,及仿真系统在这个过程中表现出来的性能。仿真分析是一个通信系统仿真流程中的最后一个步骤。WCDMA的通信系统的模块有信源编码与解码、信道编码与解码、扩频与解频、调制与解调等。采用语音编码技术,QPSK调制、Turbo码编码、交织技术等处理方法。WCDMA的仿真主要要经过正交扩频、加扰、调制后进入加噪信道、然后再经过解调、解扰、解扩几步。WCDMA的关键技术可以分为三个部分:接受同步技术、信道编码技术和信道抗干扰技术。WCDMA采用直接扩频序列,直接序列扩频就是用具有高码率的扩频码序列在发送端去扩展信号的频谱。而接收端,用相同的扩频序列去进行解扩,将展宽的扩频信号还原成原始的信息WCDMA的信号首先要进行信源处理,采用的是自适应多数率语音编码技术,然后在信道经过信道编码处理,采用的是卷积编码技术和Turbo码编码技术编码目的是在原始的数据流中加入冗余信息,使得接收机能够检测和纠正由于传输煤质带来的信号误差,同时提高传输数率,经过信道处理后要进行交织,减少信道快衰落带来的影响。经过信道编码的然数据流后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽数字信号的频谱,再将展宽后的宽带信号调制到射频发送出去,其中调制数字信号采QPSK调制。在接收端,接收机在接收到宽带射频后,首先将其变频至中频,然后通过同步电路捕捉发送来的扩频码准确相位,由此产生与发送来的伪随机码相位完全一致的接收用的伪随机码,作为扩频解调用的本地扩频码序列,最后经信息解调,恢复成原始信息输出。WCDMA系统仿真的一种方案如下,其中WCDMA通信系统基本模型包括信源、ARM编码器、Turbo码编码、扩频、QPSK调制、信道、QPSK解调、Turbo码译码器、解码器和信宿。利用计算机产生的信号经过信源编码、扩频、QPSK调制、信道、信道编码、解扩、QPSK解调过程。在扩频后,频率増大很多陪,而今加扰后频率没有变化。在接收端,将得到的数据与原始信号源数据比较,得到在特定信噪比下的误码率。改变系统信噪比,从而得到系统的误码率曲线图,并给出各关健点信号图及星座图。本仿真系统在误码率等方面,均达到理想状况。[6][5][4][3]

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