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本课题正是基于以上现状提出的。
1.2课题的发展概况及存在的问题
CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）是由Qualcomm,Inc.公司开发的一种技术，直译为码分多址，是在扩频通信的基础上发展起来的。
它利用相互正交（或者尽可能正交）的不同编码分配给不同用户调制信号，实现多用户同时使用同一频率接入系统和网络。
它会将原信号频谱带宽扩展，即所谓的扩频（简单地说就是把频谱扩展）。
CDMA通信系统采用的是直接序列扩频方式，用一个码序列（高速）去调制原始数据信息（低速），调制后的信息就能以高速传输[4]。
中国CDMA的发展并不迟，也有长期军用研究的技术积累。
93年国家863计划已开展CDMA蜂窝技术研究。
94年Qualcomm首先在天津建技术试验网。
1998年具有14万容量的长城CDMA商用试验网在北京、广州、上海、西安建成，并开始小部分商用。
同时联通也在广东、北京、天津、上海等地建CDMA商用试验网。
经过几年的发展，各地的CDMA网已经初具规模，发展速度之快令世人瞩目。
在网络建设的同时，我国在CDMA标准制定和实施方面也有了很大的发展。
在1999年4月成立了中国无线通信标准研究组CWTS，其主要目的是加强我国的标准制订工作。
我国目前采用的CDMA标准主要是向美国标准靠拢，同时结合我国的实际情况。
如空中接口在美国的标准中注重CDMA与AMPS双模兼容，而在我国则没有这种需求，因此其频率、基本频道的设置及IMSI等方面都需要进行修改；
在A接口上，美国的标准兼容了多种制式，而在我国只需要其中的CDMA一种；
同样网络接口IS-41系列标准也需要进行必要的修改。
在吸收和引进国外各项标准的同时，我国也正在积极开发满足我国电信网络的CDMA标准，并且已经向国际电信联盟递交了第三代移动通信技术规范TD-CDMA标准，该标准在1999年11月结束的有关世界第三代移动通信标准制订会上被最终确定为第三代移动通信技术规范的系列标准之一。
这是中国提出的电信技术标准第一次被国际电信联盟所采用，同时也证明了我国的通信技术水平已逐渐与世界同步，我们的民族产业也日益引起世界的瞩目。
随着通信系统的复杂性不断增加，传统的设计方法已经不能适应发展的需要，因而要通过仿真，来降低系统失败的可能性，优化系统的整体性能，因此仿真是通信技术研究中不可缺少的方法。
而通信系统仿真是一个螺旋式上升的过程，在这个过程中可能需要对原来的仿真模型进行若干次的修改，才能实现最初的设计目标。
目前，已有一些研究成果可以借鉴，比如，张广森等[5]利用MATLAB数据流仿真模式实现了对CDMA系统的模拟，给出了系统各点的波形情况，并对结果进行了简单的分析。
许丽艳[9]对CDMA通信系统多址干扰的仿真结果证明，多址干扰是CDMA系统本身存在的自我干扰，它限制了CDMA蜂窝移动系统的容量，对系统容量起主要制约作用。
席在芳等人[3]利用SIMULINK对现代通信系统DPCM和PCM仿真分析后提出了存在的问题及改进方案：
1）差错不可控，没有检错和纠错编码，可靠性不好。
对于该问题，可以在发送部分加入信道编码；
2）由于是数字通信系统，所以频带利用率不高。
克服数字通信不足的办法：
降低每路信号的频带宽度，也就是压缩编码率，用更少的码位数来表示信号，比较可行的系统就是ADPCM（AdaptiveDPCM）系统。
另外采用复用技术，在有限的频带内，利用各个信号所占的频率不同来传输。
综上所述，大多数仿真都是针对系统中的某一模块，或者是对系统的某个性能指标进行分析，没有反映整个系统的运行过程。
1.3本文的主要研究内容
本课题主要是对DS-CDMA系统理论的研究和基于MATLAB的仿真设计，包括：
1、首先对扩频系统原理进行了学习，并在此基础上研究DS-CDMA通信系统的各个模块。
2、在上述研究工作的基础上，提出DS-CDMA的总体设计方案，包括从信源到信宿的各模块设计，并简单分析的工作原理。
3、运用MATLAB对系统进行仿真设计，对系统的误码率等进行系统分析。
第三章CDMA
3.1CDMA的发展历程与趋势
自20世纪70年代末第一代移动通信系统面世以来，移动通信产业一直以惊人的速度迅猛发展。
其中，CDMA（CodeDivisionMultipleAccess码分多址）移动通信以其容量大、频谱利用率高等诸多优点，显示出强大的生命力，引起人们的广泛关注，成为第三代移动通信的核心技术。
CDMA技术的标准化经历了如下几个阶段（如图3-1所示）：
IS-95是CDMAOne系列标准中最先发布的标准，真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS-95A，这一标准支持8K编码话音服务。
其后又分别出版了13K话音编码器的TSB74标准，支持1.9GH的CDMAPCS系统的STD-008标准。
随着移动通信对数据业务需求的增长，1998年，IS-95B标准应用于CDMA基础平台。
IS-95B可提高CDMA系统性能，并增加用户移动通信设备的数据流量，提供64Kb/s数据业务的支持。
其后，CDMA2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过度的标准。
CDMA2000在标准研究的前期，提出了1X和3X的发展策略，但随后的研究表明，1X和3X增强型技术代表了未来发展方向。
图3-1CDMA技术标准化发展阶段
（1）CDMA在中国的发展
20世纪90年代中期，面对移动通信事业的飞速发展，我国在着手进行CDMA技术研究的同时，也积极进行CDMA应用试验，并由此拉开了CDMA网络建设的序幕。
1995年下半年，原邮电部与部队方面做出CDMA网络采用800MHz频段的决定，并选定建立基于IS-95的CDMA试验网的地点。
1997年底，由中国电信长城公司负责经营的北京、广州、上海、西安4个133的CDMA商用试验网先后宣布开通。
2000年2月11日，中兴通讯公司自主开发的CDMA移动交换系统和爱立信CDMA基站系统成功对接，基本完成了CDMA技术的有效性测试；
2000年下半年向市场推出了CDMABSS产品。
2001年1月，中国联通代表国家与美国高通反思签署CDMA知识产权框架协议。
2001年3月，中兴通讯公司利用其自主研发的CDMA2000-1X移动通信系统成功演示了话音、数据与图像业务的综合传输，这是我国第一套实现数据与图像业务的CDMA移动系统，其传输速率达144kb/s，标志着我国自行开发宽带化的CDMA网络获得成功。
2001年11月，由华为公司承建的福建联通CDMA智能网开通，并且打通了联通CDMA全网上第一个预付费业务电话，随后又同时开通了辽宁、黑龙江两省的CDMA智能网。
中国电信在CDMA2000领域已取得了一定成就，深圳分公司于2002年开通第二代（2G）窄带的CDMA，所用系统和终端与联通才新CDMA网络一样。
（2）CDMA在国外的发展
CDMA技术商用在亚太和北美地区发展最快。
1995年以来，日本、韩国、新加坡、澳大利亚、印度、泰国、新西兰等许多国家和地区纷纷建立了CDMA网络。
在美国，十大蜂窝移动公司中有7家选用IS-95的CDMA蜂窝网，占使用人口的70%。
在GSM占统治地位的欧洲，CDMA也受到运营商的普遍关注。
（3）CDMA系统的发展趋势
TD-SCDMA标准是由我国信息产业部电信科学技术研究所（ChinaAcademyofTelecommunicationTechnology,CATT）提出的关于第三代移动通信的标准，是具有中国自主知识产权的技术，为国际承认的3G系列标准之一。
TD-SCDMA采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件无线电以及自适应功率调整等多项技术。
但是，与WCDMA和CDMA2000两大3G标准相比，TD-SCDMA标准的成熟度明显较差。
产业联盟应该尽快实现TD-SCDMA标准的产业化，缩短与欧美两大标准的差距。
虽然WCDMA和CDMA2000的研发已经走在前头，但是近年来3G脚步的放缓会给TD-SCDMA这一标准的成熟和产业化创造契机，如果TD-SCDMA产业联盟能够同心协力，发挥自己的技术特点，就有可能赶上并超过欧美标准，取得竞争优势。
我们衷心期待着这一由中国人自己制定的标准早日迈出国门、走向世界。
3.2CDMA通信技术的基本原理和特点
CDMA是码分多址的英文缩写（CodeDivisionMultipleAccess），它是在扩频通信技术上发展起来的一种新的无线电技术，其原理是将需传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。
接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的宽带信号作相关处理，把宽带信号转换成原信息数据的窄带信号（即解扩），以实现信息通信。
在发送端，将待传的话音，通过A/D转换，将模拟话音转变成数据信息（9.6kbps），通过高速率伪随机序列（即1.22MbpsPN序列）进行直接序列扩频，即两者相乘，扩展到一个很宽的频带，因而在信道中传输信号的带宽远远大于原始信号本身的带宽，然后再进行高频（900MHz或1800MHz）调制，送到天线发射出去。
接收端解调后，接收机不仅收到有用信号，同时还接收到各种干扰和噪声。
利用本地产生的伪随机序列进行相关解扩，本地伪随机序列与扩频信号中的伪随机序列一致，因此可还原成原始窄带信号，并能顺利通过窄带滤波器，恢复话音数据，再经过数/模（D/A）转换，恢复原始话音。
接收机接收到的干扰和噪声，由于与本地伪随机序列不相关，经过接收解扩（实质是相乘），将干扰和噪声频谱大大扩展，频谱功率密度大大下降（类似于发送端将信号频谱扩展），落入窄带滤波器的干扰和噪声分量大大下降，因此在窄带滤波器输出端的信噪比得到了极大改善，其改善程度就是扩频处理增益。
3.2.1CDMA移动通信技术特点和优点
（1）CDMA移动通信技术特点
CDMA是码分多址（CodeDivisionMultipleAccess）的英文缩写，它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。
CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。
接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。
CDMA是以分组的形式广播您的通话的，它所有通话均在同一信道上传递，它通过指定给各个对话的特殊代码来区分每个对话。
即CDMA是不同的移动台占用同一频率,每一移动台被分配一个独特的随机的码序列。
CDMA移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率利用等几种技术结合而成，含有频域、时域和码域三维信号处理的一种良好协作体。
所以，CDMA具体抗干扰性好、抗多经衰落，保密安全性高，同频率可在多个小区内重复使用，所要求的载扰比（C/I）小于1，容量和质量之间可做权衡取舍等特点，这些特点使CDMA比其他系统更具优势。
CDMA以13Kbps的速率传输语音，以9600bps的速率传输数据，但它提供的通话质量比TDMA和GSM两种数字协议更加清晰，而且通话容量是模拟电话的20倍。
CDMA的主要特点有：
系统容量大；
系统容量可以灵活配置；
通话质量相对GSM好；
频率犯规简单；
延长手机电池使用寿命；
建网成本下降。
（2）CDMA的主要优点
鉴于CDMA系统的特点，其相对其它入现行的GSM系统，具有的主要优点有：
①系统容量大。
在使用相同频率资源的情况下，CDMA移动网实际容量比模拟网大10倍，比GSM要大4～5倍。
②通话质量更好。
CDMA系统的声码器可以动态地调整数据传输速率，并根据适当的门限值选择不同的电平级发射。
同时，门限值根据背景噪声的改变而改变，这样即使在背景噪声较大的情况下，也可以得到较好的通话质量。
③系统容量配置灵活。
在CDMA系统中，用户数的增加相当于背景噪声的增加，造成话音质量的下降。
但对用户数并无限制，运营商可在容量和话音质量之间折衷考虑。
④频率规划简单。
不相同的CDMA载波可在相邻的小区内使用，频谱利用率高，网络规划灵活，扩展简单。
⑤接通率高。
CDMA源于军事抗干扰系统，其中“处理增益”参数远远高于其他系统，再加上CDMA信号占用整个频段，对于相同的带宽，CDMA系统是GSM系统容量的4-5倍，网络阻塞大大下降，接通率自然就高了。
⑥话音清晰。
CDMA采用了先进的数字话音编码技术，并使用多个接收机接收不同方向的信号。
⑦不易掉话。
CDMA系统切换时的基站覆盖是“单独覆盖一双覆盖一单独覆盖”，而且是自动切换到相邻的较为空闲的基站上，这样就保证了手机不会掉话。
⑧“绿色”手机。
普通的手机功率一般能控制在600mW以下，而CDMA手机的发射功率尚不足其一个小小的零头，可控制在零点几毫瓦，辐射作用可以忽略不计，对健康没有不良影响基站和手机发射功率的降低，将大大延长手机的通话时间，意味着电池、手机的寿命延长了，这对环境和人体都起到了保护作用。
⑨保密性强。
要窃听通话，必须找到码址。
但CDMA码址是伪随机码，而且有几万亿种可能排列，因此，要破解密码或窃听通话内容非常困难，具有较强的保密性。
3.2.2CDMA同TDMA、FDMA的比较
在移动通信系统中，语音和控制信号调制在高频载波上在空间传播，为赋予不同的移动台和基站发出的信号不同的特征而引入多址技术，多址连接方式可以在有限的频率范围内设定许多载波，每一个载波又可被一个或多个用户单独或共同使用。
目前多址方式的基本类型主要有FDMA（频分多址）、TDMA（时分多址）和CDMA（码分多址）。
FDMA是把有限频率的带域细分为多个载波。
例如，把890MHz~915MHz的带宽按每25kHz的载频间隔来划分，这样我们可以得出890．0125MHz、890．0375MHz、890．0605MHz…1000个载波。
在FDMA中,在同一时间一个载波只能供1个用户使用。
目前FDMA主要应用于模拟通信系统中。
TDMA也是对系统的带宽加以细分，同时又对每一个载波按时隙划分，多个用户共同使用。
例如GSM（全球移动通信系统）以200KHz的频率间隔划分载波，每一载波划分为8个时隙，供8个用户使用。
现在我国主要采用TDMA的GSM系统。
CDMA系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的，而是用各不相同的相互无关的正交码来区分的。
或者说，靠信号的不同波形来区分的。
它采用扩频技术，将原始信息的带宽变换成带宽得多的类噪声信号，从频域或时域的角度来看，多个CDMA信号是互相重叠的。
接收机用相关器可以从多个CDMA信号中，选出其中使用预定码型的信号，而使用其他码型的信号不能被解调。
随着技术水平的提高，CDMA技术日趋成熟，在未来的通信系统中，必将成为主流。
现在，联通公司已在全国范围内建立基于CDMA技术的移动通信网。
CDMA（码分多址）蜂窝系统与FDMA（频分多址）和TDMA（时分多址）系统相比，CDMA系统具有以下突出优点：
1．抗干扰性能好。
由于CDMA经过扩频处理，故抗干扰性能好，可和同频带的窄带共存，而不影响其正常工作。
2．抗多径衰落能力强。
多径衰落是影响移动通信质量的一个突出问题，通常必须采取空间分集、自适应均衡等技术加以克服，还有较大衰落余量。
CDMA系统可以利用多径信号提供路径分集，这样不但缓和瑞利衰落，而且还缓和了因物理遮挡所造成的慢衰落，从而大大提高通信质量。
3．系统容量增大。
对于FDMA与TDMA，若小区的频点或时隙一分配完，则小区就不能接收新的呼叫，容量有硬性限制。
而CDMA是干扰受限系统，在指定的干扰电平下，即使用户数已达到限定数目时，也还允许增加个别用户，其缺点是造成话音质量下降。
业务提供者可在容量与话音质量之间进行平衡。
CDMA精确的功率控制和软切换技术大大降低了干扰信号的强度和所需的信噪比要求，而且有效地采用诸如话音激活或可变速率话音编码、分集接收、功率控制。
据介绍，CDMA信噪比是DAMPS、TDMA的3.7倍，是TACS的11.2倍，是AMPS的13.6倍，是FM/FDMA方式的20倍。
4．通信质量好。
CDMA系统采用直接序列扩频技术，综合应用时间分集、频率分集、空间分集、路径分集等多种分集技术克服多径效应，可以获得很强的抗干扰能力，加上它在越区切换时采用先建立后中断的软切换技术，保证了CDMA的通信质量，特别在越区切换时无乒乓效应。
本系统属宽带低噪比，波形允许采用高冗余度纠错编码和高效数字调制技术来确保高质量话音和数据传输。
5．频率利用率高。
CDMA系统的同一频率，可以在所有小区内重复使用，其频率复用率为2/3（FDMA和TDMA的频率复用率为1/7），不需要FDMA和TDMA那样进行频率配置，大大简化了小区分裂和微蜂窝引入。
6．多址能力强。
CDMA系统多址能力决定扩频编码间的多址干扰大小，它与使用的扩频编码方案有关，与同时发送信号的用户间的多址干扰（即扩频编码的相关特性）有关，与允许的接收质量有关（输出信噪比），因此同时工作用户间的多址干扰越低，能允许的接收质量越低，CDMA技术的多址能力就越强。
7．高度可靠的保密安全性。
CDMA移动通信系统是一个保密通信系统，若再加一定的加密算法技术，能大大提高通信保密性能，这是FDMA、TDMA系统所无法比拟的。
分析其采用的扩频系统，要想截获别人的通信内容几乎是不可能的，如只要机内锂电池不放完电，它以512KHz的时钟频率加以改变其序列的即时状态，即使是连续工作，它的扩频地址序列周期也长达7年。
它还可以方便地在CDMA系统设置和改变主密钥、副密钥、扩频码表、标准加密算法等，使通信的保密性更为可靠。
8．手机功耗小。
CDMA采用功率控制后，仅在衰落期间调高发射功率电平，从而使平均发射功率减小，FDMA的最小功率为5mW、平均发射功率为794mW、峰值功率为3W，而CDMA的最小功率为2.3mW、平均发射功率为5mW、峰值功率为100mW。
由此可见CDMA的平均发射功率和最大发射功率比FDMA低，从而使系统容量增加，减少了小区数和降低设备成本。
3.2.3CDMA系统中的关键技术
⑴分集接收技术
手机在收到基站信息时有两种情况：
①手机是移动的，信息的大小、相位随位置、地形（地貌、地物）而变化；
②该频段的电波传播是多径衰落信道，也随周围的环境而改变。
因此，手机的天线端收到的信号会有直射波、反射波和散射波，这些波也是随时随地而变化的。
手机收到的信号因而是不稳定的。
由多径信号叠加的结果，加上相位的变化信号会产生瑞利衰落，其深度可达30~40dB（即1000~10000的电压变化）。
分集结说是短波通信中多年使用的、行之有效的克服瑞利衰落的技术措施。
将多个相互独立的、同一信息的接收电波经过多个接收机的接收后，用特定的处理方法处理后相加在一起或选用其中最强的一个信号，可以得到比较好的接收信号，这种方法就是“多径接收”，或者“分集接收”，是克服瑞利衰落的有效技术措施。
分集接收有两种方式：
●一种是“多基站”分集，也成为“宏分集”。
即把多个基站设置在不同方向和不同位置上，手机就选用其中最好的信号接收下来，只要方向、位置选择得当，这就是克服慢衰落影响的最好方法。
●另一种是经过使用的克服快衰落影响的分集技术“微分集”。
这在短波通信上是常用的方法，其原理是各个同时接收的无线信号在空间、频率、极化、场分量、来波角波、时间等各方面均是互不相关的，因此可以用它们相互补充，使信号更接近完整。
微分集中常用的有下列几种：
●频率分集在频率间隔大于相关带宽的两个信号中，由传输造成的衰落特性是互不相关的，因此用两个或更多的频率传送同一信号接受方式可以从频率分集中收益。
CDMA系统的信道带宽为1.25MHz，远大于相关带宽的要求，故CDMA的传输本身具有频率分集的作用。
●时间分集同一个信号在不同时间内发出时，收到信号的衰落特性是不一样的，这就是时间的独立性。
故一个信号，只要重新发出时间间隔足够大，将两个信号合并就能起到时间分集的作用，在传输数字信号时，失落信号可以用这种方法来补救。
采用符合交织、检错和纠错编码等方法，就能起到时间分级的作用。
●空间分集在任何有一定距离的两个点上，接收同一时间的接收信号，其效果是不相同的，这就是空间分集。
这几种分集的方法将使CDMA手机的性能有明显的提高。
⑵功率控制技术
功率控制技术是CDMA系统的核心技术之一。
CDMA系统是一个自扰系统，所有移动用户都占用相同带宽和频率，“远近效用”问题特别突出。
CDMA功率控制的目的就是克服“远近效用”，使系统既能维护高质量通信，又不对其他用户产生干扰。
功率控制分为前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又可分为仅由移动台参与的开环功率控制和移动台、基站同时参与的闭环功率控制。
CDMA方式的移动电话系统走向实用化，所取得的技术突破是就它可以通过移动电话机的发射功率控制，解决距离影响通话质量的问题。
3.2.4其他重要技术
其他的重要技术尚有：
●PN码技术：
PN码的选择直接影响到CDMA系统的容量、抗干扰能力、接入和切换速度等性能。
CDMA信道的区分是靠PN码来进行的，因而要求PN码自相关性要好，互相关性要弱，实现和编码方案简单等。
目前的CDMA系统就是采用一种基本
升级会员 