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WCDMA系统中信道地址码(OVSF)的研究与仿真
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2011-06-22
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WCDMA系统中信道地址码(OVSF)的研究与仿真,文章包含了程序和结果图形
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资源评论
毕
业
论
文
目
录
1
引 言
.................................................................................................................................1
2 MATLAB
语言的概述
........................................................................................................1
3
码正交可变扩频因子(
OVSF
)的研究
...........................................................................3
3.1 WCDMA 系统地址编码的构成.............................................................................................3
3.1.1 WCDMA 系统的信道化码...............................................................................................................4
3.1.2 扩频与扰码的关系............................................................................................................................4
3.2 OVSF 码的构成及特性..........................................................................................................5
3.2.1 OVSF 码的生成算法.........................................................................................................................5
3.2.2 OVSF 码的特性.................................................................................................................................6
3.3 码动态分配原则..................................................................................................................... 7
4
仿真框图及相关原理的说明
.............................................................................................9
4.1 下行链路物理信道扩频操作的理论框图..............................................................................9
4.2 仿真框图(框图中的各节点即编程时所用的节点).........................................................10
5
仿真波形及相应的分析
...................................................................................................17
5.1 扩频解扩系统的仿真及系统框图各点波形及功率谱........................................................17
6
源程序
(
八路信号调制
+
解调(未加噪声)
).................................................................44
7
结论
...................................................................................................................................78
参考文献:
..........................................................................................................................79
全文共 80
页 15,802
字
WCDMA 系统中信道地址码(OVSF)的研究与仿真
ALEN FIELDING
WCDMA 系统中信道地址码(OVSF)的研究与仿真
摘要:正交可扩频因子码(Orthogonal Variable Spreading Factor Code,OVSF)是用
于 WCDMA 系统的信道化码,OVSF 码是 Walsh 函数的一种,它是从哈德玛矩阵中导出的。本
文简单介绍了 WCDMA 系统地址编码的构成, OVSF 码的构成及特性,码动态分配原则 ,
MATLAB 语言的概述,并在仿真模拟四路用户复合的基础上,用 MATLAB 仿真模拟八路用户的
复合。整个系统的仿真分两步,第一步进行扩频调制部分的仿真,第二部进行接收及解扩的仿
真。仿真时,不加复扰码和相应的增益,同步信道也不考虑,仅仿真 OVSF 复八相扩频调制部
分。
关键词:WCDMA OVSF MATLAB
中图分类号: TN929.5 文献标识码: B
1 引 言
CDMA 移动通信系统与FDMA 相比,具有系统容量大、话音质量高、抗干扰能
力强和保密性好等许多特点,近年来得到迅速的发展。第三代宽带移动通信系统的无
线传输技术都无一例外地采用了CDMA 技术。WCDMA 是IMT 2000 的主流技术之
一,他在提供语音服务的同时,为用户提供多媒体业务服务,实现了全球的无缝漫游。
他支持从低速率到高速率的多种数据业务,每种业务都有不同的地址码。为了防止各
种类型速率之间的干扰,地址码必须具有正交的特性。同时,对于所有速率的业务,扩
频后的带宽是固定的,为了适应信道传输,就必须采用不等长度的OVSF(Orthogonal
Variable Spreading Factor) 码。WCDMA 系统的信道化扩频系列采用了长度可
变的正交码序列,也称为正交可变扩频因子(OVSF) 码。他为WCDMA 提供高度灵活
的业务起了非常重要的作用。在WCDMA 系统,OVSF 码保证了不同物理信道之间
的正交性。上行链路中信道化码的扩频因子变化范围为4-256 下行链路中,扩频因子
的变化范围是4-512 。由于基站比用户需要更多的信道,而OVSF 码数是有限的,因
此WCDMA下行链路OVSF 码的分配策略极其关键,直接决定系统的容量。如何合理
分配OVSF 码是值得研究的问题,也是目前研究的一个热点。
2 MATLAB 语言的概述
MATLAB(Matrix Laboratory)是由美国 MathWorks 公司于 1984 年正式推
出的,MATLAB 是“矩阵实验室”的缩写,它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序
1
语言,专门针对科学、工程计算及绘图的需求,广泛应用于自动控制、数学运算、信
号分析图像信号处理、财务分析、航天工业、生物医学工程、雷达工程等各行业。
MATLAB 具有以下工作环境特点:
(1)大量引入图形用户界面,它们的开启方式有:工具条图标开启、选择菜单项
开启,直接“文本式”指令开启。
(2)引入了全方位帮助系统。
“临场”在线帮助:这些帮助内容,大多嵌附在 M 文件中,即时性强,反应速度
快。它对求助内容的回答最及时准确。MATLAB 旧版就一直采用这种帮助系统,并
深受用户欢迎。新版保留原功能的同时,还新增一个内容与之完全对应的图形界面
helpwin ,加强了对用户的向导。
综合型在线帮助文库 helpdesk :该文库以 HTML 超文本形式独立存在。整个文
库按 MATLAB 的功能和核心内容编排,系统性强,且可以借助“超链接”方便地进行
交叉查阅。但是,这部分内容偶而发生与真实 M 文件脱节的现象。
完整易读的 PDF 文档:这部分内容与 HTML 帮助文库完全对应。PDF 文档不
能直接从指令窗中开启,而必须借助 Adobe Acrobat Reader 软件阅读。这种文件的版
面清楚、规范,适宜有选择地系统阅读,也适宜于制作硬拷贝。
演示软件 demo :这是一个内容广泛的演示程序。MATLAB 一向重视演示软件
的设计,因此无论 MATLAB 旧版还是新版,都随带各自的演示程序。只是,新版内
容更丰富了 。
MATLAB 语言具有如下特点:
(1)起点高。MATLAB 是以矩阵为基础的,不需要预先定义变量和矩阵(包括数
组)的维数,可以方便地进行矩阵的算术运算、关系运算和逻辑运算等;每个元素都
看作复数,这个特点在其他语言中也是不多见的;所有的运算多对矩阵和复数有效,
包括加、减、乘、除、函数运算等。
(2)编程效率极高,人机界面适合科技人员。MATLAB 是一种面向科学和工程
计算的高级语言。它以矩阵运算为基础,极少的代码即可实现复杂的功能;语言规
则与笔算式相似;矩阵行列式无需定义;键入算式立即得结果,无需编译。
(3)强大而简易的作图功能。能根据输入数据自动确定坐标绘图;能规定多种坐
标系(极坐标,对数坐标等);能绘制三维坐标中的曲线和曲面;可设置不同颜色、
2
WCDMA 系统中信道地址码(OVSF)的研究与仿真
线型和视角等。
(4)智能化程度高。绘图时自动选择最佳坐标;做数字积分时,自动按精度选择
步长;自动检测和显示程序错误的能力强,易于调试。
(5)功能丰富,可扩充性强,具有方便的应用程序接口。MATLAB 不仅有着丰
富的库函数,在进行复杂的数学运算时可以直接调用。而且用户还可以根据需要方
便地编写和扩充新的函数库。通过混合编程用户可以方便地在 MATLAB 环境中调用
其他用 Fortran 或者 C 语言编写的代码,也可以在 C 语言或者 Fortran 语言程序中
调用 MATLAB 计算引擎来执行 MATLAB 代码。功能强大的工具箱是 MATLAB 的
另一特色。MATLAB 包含两个部分:核心部分和各种可选的工具箱。核心部分中有
数百个核心内部函数。其工具箱又分为两类:功能性工具箱和学科性工具箱。功能
性工具箱主要用来扩充其符号计算功能,图示建模仿真功能,文字处理功能以及与
硬件实时交互功能。功能性工具箱用于多种学科。而学科性工具箱是专业性比较强
的如 control, toolbox ,signal processing toolbox, toolbox, signal processing toolbox,
communication toolbox 等。
3 码正交可变扩频因子(OVSF)的研究
3.1 WCDMA 系统地址编码的构成
扩频应用在物理信道上,它包括两个操作:第一个是信道化操作,它将每一个
数据符号转换为若干码片,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 分别代表实部和虚部。
WCDMA 的扩频码序列包括信道化码序列、基站编码和用户编码。基站编码和
用户编码又称为扰码。信道化码用于区分来自同一信源的传输,即一个扇区内的下
行链路连接,以及来自于某一终端的所有上行链路专用物理信道。扰码序列的配置
是按照小区进行的,其目的是为了将不同的终端或基站区分开来。在扩频之后使用
的扰码用于手机间(上行)或基站间(下行)的多址区分,扰码处理不改变信号的
带宽,而只是将来自不同信源的信号区分开来,完成接收地址的分离。WCDMA 中
分别采用正 交 可 变扩频因 子 ( OVSF )序列和 Gold 码作为信道 化 码 和长扰码 。
WCDMA 系统的上行链路(下行)链路的地址码分为上行(下行)链路的信道化码
3
和上行(下行)链路的扰码。
3.1.1 WCDMA 系统的信道化码
WCDMA 系统的上行链路和下行链路的信道化码相同,即为 OVSF 码,OVSF
码用于保证具有不同速率和扩频因子的不同下行链路之间的正交性。小区扇区内的
多个下行链路信道由信道化序列进行区分,手机上行链路信道的专用物理信道间也
由信道化序列进行区分。信道化扩频序列采用正交可变扩频因子 (OVSF) 序列。
OVSF 技术可以改变扩频因子的长度,并且保证多个不同长度的不同 OVSF 扩频序
列间的正交性。
同一信息源使用信道化编码时有一定限制。如果码树的一个分支表示的信道化
序列己经使用,则该分支上延伸出的其他高阶扩频因子信道化序列就不能再使用,
从码树的根部到该分支结束所代表的、低阶的、扩频因子信道化序列也不能使用。
网络的无线网络控制器(RNC)负责基站下行链路的信道化序列的管理。
3.1.2 扩频与扰码的关系
WCDMA系统中发送端做的处理除了扩频之外,还包括扰码操作,扰码的目的
是为了将不同的终端或基站区分开来,扰码是在扩频之后使用的,因此它不会改变
信号的带宽,而只是将来自不同信源的信号区分开来。这样,即使多个发射机使用
相同的码字扩频也不会出现问题。图4.1在扩频和扰码处理时的变化。扰码的码片速
率与已扩频的符号相同,因此扰码处理不改变符号速率。
图3.1 扩频与扰码的关系
下面分别列出 WCDMA 系统中信道化码和扰码的特性及作用比较:
(1)信道化扩频序列:采用的是 OVSF 码;上行链路采用序列的长度是 4—256
个码片;下行链路包括 512 个码片,码字有 512 个;信道化码序列起到扩频作用,
因此也叫扩频码;在上行链路中可以区分同一终端的物理数据信道和控制信道,下
4
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资源评论
- highly01232012-05-25强大啊!有仿真有图,OVSF不二文档!
zhangjinhua515
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