1.算法概述
CDMA技术的基础是扩频通信。扩频：用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一种传输方式，频带的扩展由独立于信息的扩频码来实现，与所传信息数据无关，在接收端用同步接收实现解扩和数据恢复。如图2-1，我们可以知道CDMA系统的基本原理和TDMA、FDMA的区别。
图1-1 CDMA、TDMA、FDMA比较
这个公式表明，在高斯信道中当传输系统的信号噪声功率比S/N下降时，可用增加系统传输带宽W的办法来保持信道容量C不变。对于任意给定的信号噪声功率比，可以用增大传输带宽来获得较低的信息差错率。正因为这个原因，扩频通信具有比较强的抗噪声干扰的能力。CDMA技术是以扩频通信为基础的载波调制和多址接入技术，所以如何实现扩频部分对于整个CDMA系统的实现有着重要的影响。
CDMA技术是以扩频通信为基础的载波调制和多址接入技术，所以如何实现扩频部分对于整个CDMA系统的实现有着重要的影响。下图是CDMA系统的基本原理图：
图2 CDMA系统的基本原理
信号经信源编码后成为数字信号，经过纠错编码、卷积编码和交织等相关处理后送入调制器中，利用PN码发生器产生的高速PN码将数字信号变成码片，使得信号的传输带宽远大于信号本身的带宽以实现扩频通信，同时，为了使信号的传输与信道特性相匹配，必须用载波发生器产生的载波去调制扩频信号。使其频率变为适合信道传愉的射频频段，将数字信号调制成模拟信号后通过放大器发射出去。在接收端，利用下变频器将射频信号还原成中频信号，采用与发射端相同的信号处理技术再将信号还原成原始信号，从而达到数据通信传输的目的。
针对本课题所要求的CDMA发送端的设计，主要从以下几个方面去研究，数据处理模块、差分编码模块、PN码序列产生模块、扩频模块。其中数据处理模块主要是用来完成数据的串/并变换；差分编码模块主要用于对数据先进行差分编码；PN码序列产生模块是扩频通信模块中比较重要的模块，其具体的作用和功能我们将在具体实践中做具体研究和讨论；扩频模块是发射端的核心模块，主要用于完成数据的扩频。图2-3就是CDMA系统模块化以后的基本结构，其中虚线框内的部分就是CDMA数字基带发送部分，本课题我们主要就是完成下图中上半部分，此外，在此基础上将对接收部分做简单的介绍。图中发送端和接收端的Walsh码发生器和PN码发生器其实是同一个模块，它们的区别仅仅是延迟不同。
图3 CDMA系统模块化结构图
由上图可知，这个系统一共有两个模块组成——调制模块和解调模块。其中调制模块是信号发生器产生4路输入信号，经WALSH调制、PN扩频、基带求和与并/串变换成为1路信号，完成调制。而解调模块主要是将收到的1路信号首先进行串并转换，在取得同步的基础上进行PN解扩和WALSH解调从而恢复出4路信息。该系统框图就是我们所要实现的系统的基本结构，具体实现方法、步骤、以及原理分析及优化我将针对每个模块，在后面给予具体研究。
2.仿真效果预览
3.MATLAB程序
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%串----并
for i=1:31
for j=1:16
pn_walsh_user_rec(i,j)=pn_walsh_user_c(i*j);
end
end
%pn解扩
for i=1:31
for j=1:16
walsh_user_rec(i,j)=pn_walsh_user_rec(i,j)*pn(i);
end
end
for i=1:31
for j=1:16
walsh_user_rec2(j)=walsh_user_rec(i,j);
end
end
%walsh解扩
user_rec2(1,1)=walsh_user_rec2(1);
user_rec2(1,2)=walsh_user_rec2(2);
user_rec2(1,3)=walsh_user_rec2(3);
user_rec2(1,4)=walsh_user_rec2(4);
user_rec2(2,1)=walsh_user_rec2(5);
user_rec2(2,2)=walsh_user_rec2(6);
user_rec2(2,3)=walsh_user_rec2(7);
user_rec2(2,4)=walsh_user_rec2(8);
user_rec2(3,1)=walsh_user_rec2(9);
user_rec2(3,2)=walsh_user_rec2(10);
user_rec2(3,3)=walsh_user_rec2(11);
user_rec2(3,4)=walsh_user_rec2(12);
user_rec2(4,1)=walsh_user_rec2(13);
user_rec2(4,2)=walsh_user_rec2(14);
user_rec2(4,3)=walsh_user_rec2(15);
user_rec2(4,4)=walsh_user_rec2(16);
for i=1:4
for j=1:4
rec(i,j)= user_rec2(i,j)*walsh(i,j);
end
end
%===============接收信号===================================
rec_signal= user_rec2(1,1:4);
%========画信号==============================================================
if t==1
figure;
subplot(511)
stairs(1:4,user,'r');%用户信号
axis([1,4,-2,2]);
title('用户发送的信号')
subplot(512)%随机码
stairs(1:31,pn);
axis([1,31,-2,2]);
title('随机码')
subplot(513)%调制WALSH
stairs(1:16,walsh_user2,'r');
axis([1,16,-2,2]);
title('调制WALSH')
subplot(514) %发送
stairs(1:496,pn_walsh_user_c);
axis([1,496,-2,2]);
title('发送信号')
subplot(515) %数据接收
stairs(1:4,rec_signal,'r');
axis([1,4,-2,2]);
title('数据接收信号')
hold on;
end
end
figure;
subplot(411);
stairs(1:32,user0);
axis([1,32,-2,2]);title('user0数据接收信号')
subplot(412);
stairs(1:32,user1);
axis([1,32,-2,2]);title('user1数据接收信号')
subplot(413);
stairs(1:32,user2);
axis([1,32,-2,2]);title('user2数据接收信号')
subplot(414);
stairs(1:32,user3);
axis([1,32,-2,2]);title('user3数据接收信号')
%%
%=====================以上是加上噪声的 误码率测试=================================================
prompt={'请输入用户个数:','请输入用户发送信息个数:','请输入用户码功率','请输入噪声功率','请输入要测试的用户ID号'};
name=['码分多址复用技术测试'];
line=1;
defaultanswer={'4','100','1 2 3 4', '10','1'};
glabel=inputdlg(prompt,name,line,defaultanswer);%对话框
num1=str2num(char(glabel(1,1))); %对话框
num2=str2num(char(glabel(2,1))); %对话框
num3=str2num(char(glabel(3,1))); %对话框
num4=str2num(char(glabel(4,1))); %对话框
k=str2num(char(glabel(5,1))); %对话框
UserNumber=num1;%用户数
inflength=num2;%用户信息序列长度
a=num3; %用户信息功率
Pn=num4; %噪声功率
sigma=1;%噪声标准差
%==========================================================================
N=31;%伪随即序列的阶数
R=(ones(UserNumber)+(N-1)*eye(UserNumber))/N; %相关系数矩阵
b=2*round(rand(UserNumber,inflength))-1; %用户信息矩阵(随机+1，-1矩阵)
coefficients=[1 0 1 0 0]; %5级左移m序列码发生器的反馈系数
mseq=mseries(coefficients); %生成31×31的m序列码矩阵
mseq=mseq(1:UserNumber,1:N);
%==================以上生成随即序列========================================
.............................................
01_001_m