燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系IIS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真目錄1緒論22IS95CDMA系統(tǒng)原理421原理422主要特性63反向鏈路結(jié)構(gòu)631反向接入信道和反向業(yè)務(wù)信道的原理6311PN序列8312信源編碼和信道編碼8313比特重復(fù)10314塊交織10315正交調(diào)制11316OQPSK調(diào)制12317FIR脈沖成形基帶濾波器13燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系II318長(zhǎng)碼直接序列擴(kuò)展13319正交相位擴(kuò)展1332仿真模型1433MATLAB及SIMULINK介紹144IS95的仿真1641發(fā)射信道的仿真16411CRC、卷積編碼器的設(shè)計(jì)16412分組交織器的設(shè)計(jì)2041364階正交調(diào)制器和長(zhǎng)碼直接序列擴(kuò)展的設(shè)計(jì)22414正交相位擴(kuò)展和OQPSK調(diào)制器的設(shè)計(jì)（包括射頻）2642傳輸信道的仿真2843接收信道的仿真30431OQPSK的解調(diào)，正交解擴(kuò)和解擾30432正交調(diào)制的解調(diào)32433解交織、卷積編碼器和CRC的解調(diào)33434與源信號(hào)進(jìn)行比較3444仿真結(jié)果和性能分析365結(jié)論40參考文獻(xiàn)41謝辭42燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系11緒論IS95屬于窄帶CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)，可兼容模擬和數(shù)字操作，從而易于模擬蜂窩系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間的切換。IS95分為標(biāo)準(zhǔn)A和標(biāo)準(zhǔn)B,標(biāo)準(zhǔn)B非常靈活，業(yè)務(wù)提供者可以在125MHZ的CDMA信道帶寬內(nèi)以8KBPS的步長(zhǎng)分配數(shù)據(jù)，如何分配取決于業(yè)務(wù)提供者如何配置已經(jīng)安裝在網(wǎng)絡(luò)控制器中的軟件。CDMA屬于第3代移動(dòng)通信系統(tǒng)，其重點(diǎn)是從用戶(hù)的角度實(shí)現(xiàn)無(wú)縫業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)傳輸設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)CDMA蜂窩系統(tǒng)，服務(wù)區(qū)被劃分為六邊形蜂窩小區(qū)。每個(gè)小區(qū)包含一個(gè)基站，在話(huà)音編碼和解碼之前，基站與移動(dòng)電話(huà)交換局連接。每個(gè)小區(qū)中，在基站和小區(qū)內(nèi)每個(gè)移動(dòng)臺(tái)之間存在兩條由前向和反向CDMA信道組成的鏈路。IS95也是由前向鏈路和反向鏈路組成。前向信道是指從基站到小區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)的前向連接；反向CDMA信道是指從移動(dòng)臺(tái)到基站的反向鏈路。移動(dòng)臺(tái)和基站通過(guò)正向（基站到移動(dòng)臺(tái)）和反向（移動(dòng)臺(tái)到基站）射頻鏈路通信，或稱(chēng)下行和上行。前向鏈路信道包括一個(gè)導(dǎo)頻信道、一個(gè)同步信道、最多7個(gè)尋呼信道，以及許多前向業(yè)務(wù)信道。每一個(gè)前向業(yè)務(wù)信道包括一個(gè)前向基本編碼信道，還可以包括1到7個(gè)前向輔助編碼信道。每個(gè)信道的信息通過(guò)適當(dāng)?shù)腤ALSH函數(shù)調(diào)制，然后以固定碼片速率12288MCPS，用PN序列正交對(duì)進(jìn)行調(diào)制。導(dǎo)頻信道始終是安排在編號(hào)為0的編碼信道。如果存在同步信道，則一般為編號(hào)32的編碼信道。無(wú)論什么時(shí)候，尋呼信道總是依次安排在編號(hào)1到編號(hào)7的編碼信道，剩余的編碼信道由前向業(yè)務(wù)信道使用。導(dǎo)頻信道用于發(fā)射導(dǎo)頻信號(hào)，導(dǎo)頻信號(hào)用于解調(diào)過(guò)程。同步信道在時(shí)間上與它的基站導(dǎo)頻信道相關(guān)，移動(dòng)臺(tái)在同步信道中找到與這個(gè)特定基站相關(guān)的信息。尋呼信道提供給移動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)信息和指令，另外在移動(dòng)臺(tái)接入信道發(fā)出接入請(qǐng)求之后對(duì)信息進(jìn)行確認(rèn)。業(yè)務(wù)信道發(fā)送業(yè)務(wù)信息。反向鏈路由接入信道和反向業(yè)務(wù)信道組成。反向鏈路在蜂窩頻段中與前向鏈路相隔45MHZ，在PCS頻段中與前向鏈路相隔80MHZ。反向鏈路與前向鏈路一樣使用32768位碼片編碼。反向業(yè)務(wù)信道進(jìn)一步分為基本編碼信道和編號(hào)0到7的輔助編碼信道。其中有62個(gè)業(yè)務(wù)信道和最多32個(gè)接入信道。移動(dòng)臺(tái)使用接入信道傳遞非業(yè)務(wù)信息，例如發(fā)起呼叫和對(duì)尋呼做出響應(yīng)。接入速率固定為燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系24800BPS。我們可以通過(guò)不同的長(zhǎng)代碼序列對(duì)每一個(gè)接入信道進(jìn)行識(shí)別，其中長(zhǎng)代碼序列包含一個(gè)接入號(hào)碼、與接入信道相關(guān)的尋呼信道號(hào)碼和其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)。每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)使用不同的PN碼，因此無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)能夠?qū)?lái)自移動(dòng)臺(tái)的信息進(jìn)行正確解碼。反向業(yè)務(wù)信道用于發(fā)送業(yè)務(wù)信息，可以使用9600、4800、2400、1200BPS的速率發(fā)送數(shù)據(jù)。反向信道上的所有數(shù)據(jù)每6個(gè)碼符號(hào)為一組發(fā)送調(diào)制符號(hào)，以此進(jìn)行卷積編碼、塊交織和調(diào)制。由于IS95與CDMA2000相比，存在很多缺點(diǎn)和不完善之處，例如所支持的傳輸速率較少、編碼方案不完善、頻譜受限等，近年來(lái)IS95逐漸向CDMA2000演化。本設(shè)計(jì)的題目是IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真，所應(yīng)用的軟件工具是MATLAB65，主要應(yīng)用其中的SIMULINK仿真模塊。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括模塊仿真和編程。通過(guò)本設(shè)計(jì)，我們可以詳細(xì)了解IS95CDMA的原理、應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)，以及與以前的通信系統(tǒng)相比有哪些優(yōu)勢(shì)和不足，同時(shí)了解IS95CDMA如何向CDMA2000進(jìn)行演化。對(duì)原理的學(xué)習(xí)，加深了我們對(duì)擴(kuò)頻技術(shù)的了解和掌握。擴(kuò)頻技術(shù)是一門(mén)新興的和應(yīng)用日益廣泛的通信技術(shù)，并逐漸在應(yīng)用中表現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)。仿真設(shè)計(jì)應(yīng)用MATLAB，它是一種功能強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算和工程仿真軟件，有多項(xiàng)功能，但算法簡(jiǎn)單。SIMULINK是MATLAB中的仿真模塊，含有通信系統(tǒng)中大部分仿真模型。MATLAB基礎(chǔ)語(yǔ)言和SIMULINK模塊的學(xué)習(xí)，為我們以后應(yīng)用MATLAB建模仿真、矩陣運(yùn)算、數(shù)字信號(hào)處理打下了良好的基礎(chǔ)。仿真結(jié)果，需得到各部分的頻域及時(shí)域波形。頻域波形濾波之前在各個(gè)頻率上都是等值，沒(méi)有太大的波動(dòng)；濾波之后，在所限頻帶范圍外有明顯的衰減，衰減的好壞取決于濾波器性能的好壞。時(shí)域波形在濾波之前是偽隨機(jī)序列，濾波之后成為不規(guī)則的圖形。根據(jù)信噪比的不同，最終誤碼率的精度發(fā)生變化。仿真設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要我們細(xì)心謹(jǐn)慎、具有縝密的邏輯思維能力，這對(duì)我們動(dòng)手和實(shí)踐能力的提高也是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系32IS95CDMA系統(tǒng)原理21原理IS95屬于窄帶CDMA范疇，它的邏輯信道可分為控制信道和業(yè)務(wù)信道，控制信道包括導(dǎo)頻信道、尋呼信道、同步信道、接入信道；業(yè)務(wù)信道包括正向業(yè)務(wù)信道、反向業(yè)務(wù)信道。前向鏈路信道包括一個(gè)導(dǎo)頻信道、一個(gè)同步信道、最多7個(gè)尋呼信道，以及許多前向業(yè)務(wù)信道。每一個(gè)前向業(yè)務(wù)信道包括一個(gè)前向基本編碼信道，還可以包括1到7個(gè)前向輔助編碼信道。前向業(yè)務(wù)信道劃分為不同的集合，RS1有4種速率9600、4800、2400和1200BPS，RS2也有4種速率14400、7200、3600和1800BPS。所有無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的前向業(yè)務(wù)信道都支持RS1，RS2作為任選項(xiàng)。同步信道始終以1200BPS的固定速率工作，并且卷積編碼到2400BPS，重復(fù)到4800BPS，而且在整個(gè)導(dǎo)頻偽隨機(jī)二進(jìn)制序列中進(jìn)行交織，每一個(gè)交織的符號(hào)使用4個(gè)WALSH符號(hào)。WALSH函數(shù)用于消除同一小區(qū)用戶(hù)間的多址接入干擾。尋呼信道支持9600BPS或4800BPS的數(shù)據(jù)速率。反向鏈路由接入信道和反向業(yè)務(wù)信道組成。反向業(yè)務(wù)信道進(jìn)一步分為基本編碼信道和編號(hào)0到7的輔助編碼信道。其中有62個(gè)業(yè)務(wù)信道和最多32個(gè)接入信道。反向鏈路的信道化是基于傳統(tǒng)的PN序列擴(kuò)譜碼分多址方案的，這種方案中用42階長(zhǎng)PN碼的不同相位偏置來(lái)區(qū)別用戶(hù)，而相位偏置就相當(dāng)于用戶(hù)的地址。因此反向鏈路中，CDMA的C是通過(guò)PN碼進(jìn)行擴(kuò)譜多址接入。接入無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的所有移動(dòng)臺(tái)共享相同的頻率分配。我們可以通過(guò)不同的長(zhǎng)代碼序列對(duì)每一個(gè)接入信道進(jìn)行識(shí)別，其中長(zhǎng)代碼序列包含一個(gè)接入號(hào)碼、與接入信道相關(guān)的尋呼信道號(hào)碼和其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)。每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)使用不同的PN碼，因此無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)能夠?qū)?lái)自移動(dòng)臺(tái)的信息進(jìn)行正確解碼。反向信道上發(fā)送的數(shù)據(jù)被分成20MS的幀。反向信道上的所有數(shù)據(jù)每6個(gè)碼符號(hào)為一組發(fā)送調(diào)制符號(hào)，以此進(jìn)行卷積編碼、塊交織和調(diào)制。反向業(yè)務(wù)信道可以使用9600、4800、2400、1200BPS的速率發(fā)送數(shù)據(jù)。擴(kuò)展PN序列速率固定為12288MCPS，這樣由4個(gè)PN碼片擴(kuò)展每個(gè)WALSH碼片。IS95CDMA波形帶寬是125MHZ。為減少干擾和解決移動(dòng)臺(tái)能量，導(dǎo)頻信燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系4道不在反向鏈路上發(fā)送。22主要特性（1）系統(tǒng)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有模擬、數(shù)字系統(tǒng)；（2）業(yè)務(wù)質(zhì)量通過(guò)在衰落環(huán)境下提供強(qiáng)大的運(yùn)行和透明（軟）切換，從而改善業(yè)務(wù)質(zhì)量；（3）經(jīng)濟(jì)性是一種既經(jīng)濟(jì)又高效的技術(shù)，需要的小區(qū)數(shù)較少，頻率復(fù)用方案也不昂貴。CDMA與FDMA、TDMA相比有以下優(yōu)點(diǎn)A能接受一般FDMA和TDMA不能容忍的信號(hào)干擾；B電池壽命長(zhǎng)，語(yǔ)音質(zhì)量高；C信號(hào)質(zhì)量、安全性、功率損耗和可靠性都超過(guò)其他數(shù)字和模擬技術(shù)。D系統(tǒng)容量大、業(yè)務(wù)質(zhì)量高。缺點(diǎn)是漫游上受限制。燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系53反向鏈路結(jié)構(gòu)31反向接入信道和反向業(yè)務(wù)信道的原理反向鏈路包括反向接入信道和反向業(yè)務(wù)信道，結(jié)構(gòu)如圖31和32。反向接入信道接入信道比特44KB/S48I信道序列COSWTIQSINWTQ信道序列長(zhǎng)碼掩碼圖31接入信道傳遞非業(yè)務(wù)信息，例如發(fā)起呼叫和對(duì)尋呼做出響應(yīng)。接入速率固定為4800BPS。我們可以通過(guò)不同的長(zhǎng)代碼序列對(duì)每一個(gè)接入信道進(jìn)行識(shí)別。加編碼器尾比特卷積編碼器碼元重復(fù)分組交織器正交調(diào)制器長(zhǎng)碼生成器D基帶濾波器基帶濾波器燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系6反向業(yè)務(wù)信道反向業(yè)務(wù)信道信息幀數(shù)據(jù)率長(zhǎng)碼掩碼I信道序列COSWTIITS（T）QQTSINWTQ信道序列圖32幀質(zhì)量指示器加編碼器尾比特卷積編碼碼元重復(fù)分組交織器正交調(diào)制器數(shù)據(jù)猝發(fā)隨機(jī)化器長(zhǎng)碼生成器D基帶濾波器基帶濾波器燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系7接入信道用于發(fā)起和基站的通信并響應(yīng)尋呼信道消息。每個(gè)尋呼信道和一個(gè)或多個(gè)接入信道對(duì)應(yīng)。接入信道的數(shù)據(jù)率固定為4800B/S。反向業(yè)務(wù)信道用于呼叫過(guò)程中向基站傳輸用戶(hù)數(shù)據(jù)和信令信息。反向信道可使用96KB/S,48KB/S,24KB/S或12KB/S四種不同速率。每路反向業(yè)務(wù)信道由不同的用戶(hù)長(zhǎng)碼序列標(biāo)識(shí)。對(duì)接入信道和反向業(yè)務(wù)信道，幀長(zhǎng)都為20MS，根據(jù)發(fā)送速率不同可能含有信息、CRC、尾比特或信息、尾比特，具體如下幀比特信息比特（CRC比特）編碼尾比特。311PN序列CDMAIS95系統(tǒng)使用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（DSSS），即一個(gè)載波經(jīng)過(guò)一個(gè)數(shù)字編碼調(diào)制，該編碼比特率比信息信號(hào)比特率高很多。這類(lèi)系統(tǒng)也稱(chēng)為偽噪聲（PN）系統(tǒng)。在CDMA系統(tǒng)中，PN序列用于1擴(kuò)展調(diào)制信號(hào)的帶寬到更大的傳輸帶寬；2區(qū)分通過(guò)多址接入方式使用同一傳輸頻帶的不同用戶(hù)信號(hào)。312信源編碼和信道編碼在四種不同的幀傳輸速率中，每個(gè)9600B/S和4800B/S幀都包含一個(gè)幀質(zhì)量指示器（CRC）。傳輸速率為2400B/S和1200B/S時(shí)，不使用幀質(zhì)量指示器。對(duì)于9600B/S和4800B/S速率，CRC的計(jì)算是基于幀內(nèi)除了CRC比特和尾比特之外的信息比特進(jìn)行的。計(jì)算9600B/SCRC的生成多項(xiàng)式為12109841XXXG計(jì)算4800B/SCRC的生成多項(xiàng)式為8743這些過(guò)程都由移位寄存器實(shí)現(xiàn)，過(guò)程如下1將所有移位寄存器狀態(tài)設(shè)置為邏輯1，開(kāi)關(guān)置于下面的位置，兩個(gè)門(mén)開(kāi)關(guān)處于選通狀態(tài)。2對(duì)于192比特幀（20MS），寄存器鎖定172次，96比特幀鎖定80次。3讀入全部信息比特，關(guān)閉輸入處的門(mén)開(kāi)關(guān)1。4開(kāi)關(guān)置于上面位置之后，對(duì)于192比特幀，寄存器再額外鎖定12次，96比特燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系8幀再鎖定8次。這12位或8位額外輸出比特就是CRC比特。5這些CRC比特將以計(jì)算順序發(fā)送。信道編碼采用卷積編碼器。一個(gè)卷積碼通過(guò)一個(gè)信息序列穿過(guò)一個(gè)受限移位寄存器而產(chǎn)生。信息數(shù)據(jù)序列劃分成許多長(zhǎng)度為K的小塊，每段小塊被編碼成長(zhǎng)度為N的碼字符號(hào)。移位寄存器包括K級(jí)和M個(gè)基于發(fā)生器多項(xiàng)式的線(xiàn)性代數(shù)函數(shù)生成器。K為約束長(zhǎng)度。反向鏈路使用約束長(zhǎng)度為9位的八級(jí)移位寄存器，代碼速率是R1/3即每輸入1比特就會(huì)輸出3比特。當(dāng)速率低于96KBPS時(shí)，輸出的比特就會(huì)重復(fù)，使得在長(zhǎng)度為20MS的碼組內(nèi)的比特?cái)?shù)達(dá)到576個(gè)，從而使總的數(shù)據(jù)率達(dá)到288KBPS（RS1）。卷積編碼器的初始狀態(tài)假設(shè)為全零。卷積編碼器一般有一個(gè)或多個(gè)模二加法器，每個(gè)模二加法器都可以表示為一個(gè)多項(xiàng)式。對(duì)于帶反饋的卷積編碼器，它還有一個(gè)反饋多項(xiàng)式，用來(lái)表示卷積編碼器的反饋連接方式。卷積編碼器的多項(xiàng)式表示由3部分組成約束長(zhǎng)度，生成多項(xiàng)式以及反饋連接多項(xiàng)式。當(dāng)卷積編碼器只有一個(gè)輸入時(shí)，它的約束長(zhǎng)度是一個(gè)標(biāo)量，并且等于卷積編碼器中儲(chǔ)存的信息位的個(gè)數(shù)（包括移位寄存器的個(gè)數(shù)以及當(dāng)前的輸入信號(hào)）。如果卷積編碼器有多個(gè)輸入，則約束長(zhǎng)度是一個(gè)向量，其中的每一個(gè)元素對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入信號(hào)在卷積編碼器中儲(chǔ)存的信息位的個(gè)數(shù)。假設(shè)卷積編碼器有K個(gè)輸入信號(hào)和N個(gè)輸出信號(hào)，則這個(gè)卷積編碼器的生成多項(xiàng)式是一個(gè)K行N列的矩陣G,其中的每一個(gè)元素表示第I個(gè)輸入信KIJBIJG號(hào)對(duì)第J個(gè)輸出信號(hào)的影響如果第I個(gè)輸入信號(hào)對(duì)第J個(gè)輸出信號(hào)有影響，則1；否則，0。卷積編碼器的生成多項(xiàng)式可以按照如下方式確定對(duì)于IJGIJG每一個(gè)模二加法器，按照從左至右的順序依次檢查每個(gè)移位寄存器（包括當(dāng)前的輸入信號(hào)），如果這個(gè)寄存器與模二加法器之間有連接，則標(biāo)記為1，否則標(biāo)記為0，由此可以得到一個(gè)二進(jìn)制序列。把這個(gè)二進(jìn)制序列表示成八進(jìn)制數(shù)后，就得到與這個(gè)模二加法器相對(duì)應(yīng)的生成多項(xiàng)式。313比特重復(fù)反向業(yè)務(wù)信道的額定RS1數(shù)據(jù)速率為9600BPS。如果數(shù)據(jù)以一個(gè)較低的速率（4800，2400或1200BPS）進(jìn)行發(fā)送，就需要將數(shù)據(jù)比特重復(fù)N次，使數(shù)據(jù)速率提高到9600BPS。數(shù)據(jù)率為9600B/S時(shí)不需要符號(hào)重復(fù)。對(duì)于4800B/S數(shù)據(jù)率，每個(gè)符號(hào)重復(fù)一次；對(duì)于2400B/S數(shù)據(jù)率，每個(gè)符號(hào)重復(fù)三次；對(duì)于1200B/S數(shù)據(jù)率，燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系9每個(gè)符號(hào)重復(fù)七次。重復(fù)后的編碼符號(hào)將輸入塊交織器，由于發(fā)送占空比不同，因此除了一次編碼符號(hào)重復(fù)以外，其余將全部刪除，然后再發(fā)送。314塊交織深衰落是無(wú)線(xiàn)信道通信的主要特征，這種深衰落會(huì)造成大量連續(xù)的差錯(cuò)。大部分編碼方案在處理隨機(jī)數(shù)據(jù)方面比處理連續(xù)差錯(cuò)要好一些。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交織，相鄰的比特在發(fā)送時(shí)就不會(huì)挨在一起，數(shù)據(jù)差錯(cuò)呈隨機(jī)化分布。交織是排列符號(hào)序列的過(guò)程。這種為獲得時(shí)間分集的重排過(guò)程稱(chēng)為交織，可以以?xún)煞N方法考慮塊交織和卷積交織。交織也是一種為進(jìn)行碼字設(shè)計(jì)而糾正多徑突發(fā)或長(zhǎng)突發(fā)錯(cuò)誤的有效技術(shù)。塊交織是數(shù)據(jù)順序重排過(guò)程，可以如下考慮交織后的輸出符號(hào)（長(zhǎng)度是卷積編碼符號(hào)的I倍）可以通過(guò)交織（或交錯(cuò)）獲得。實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)將J個(gè)編碼符號(hào)安排成I行矩陣，然后按列（或列）發(fā)送符號(hào)。如果卷積碼能糾正隨機(jī)錯(cuò)誤，那么交織器能糾正小于或等于J長(zhǎng)度的突發(fā)錯(cuò)誤。反向信道中，移動(dòng)臺(tái)對(duì)所有接入信道符號(hào)進(jìn)行交織，然后進(jìn)行調(diào)制和發(fā)送。交織器生成20MS的幀，該交織器是一個(gè)32行、18列共576個(gè)元素的矩陣。接入信道編碼符號(hào)將按以下行列順序從交織器輸出1179255211329319112772315312181026622143042012288241632。在反向上，如果數(shù)據(jù)速率為96KBPS，那么交織器的輸出速率為288KBPS。合成信號(hào)以100的占空因數(shù)發(fā)送。如果速率較低，交織器加上隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器刪除掉冗余位，并以較低占空因數(shù)發(fā)送信號(hào)。因此在反向業(yè)務(wù)信道上不進(jìn)行比特重復(fù)。反向業(yè)務(wù)信道上，交織器輸出由時(shí)間濾波器選通，允許發(fā)送和刪除某些交織器輸出符號(hào)。發(fā)送選通過(guò)程隨著數(shù)據(jù)率的不同而變化，選通的開(kāi)關(guān)操作稱(chēng)為數(shù)據(jù)脈沖隨機(jī)發(fā)生。數(shù)據(jù)隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器對(duì)交織器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理，確保每個(gè)符號(hào)重復(fù)過(guò)程的輸入編碼符號(hào)僅發(fā)送一次。隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器去掉由代碼重復(fù)產(chǎn)生的冗余數(shù)據(jù)碼組，它采用的掩蔽方式由數(shù)據(jù)速率和長(zhǎng)代碼的最后14個(gè)比特決定。這14位PN序列是前面一個(gè)功率控制組到前一幀的最后一個(gè)功率控制組進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)用到的長(zhǎng)碼的最后14比特。對(duì)于一個(gè)長(zhǎng)度為20MS的塊，數(shù)據(jù)隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器將燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系10塊分割成16個(gè)長(zhǎng)度為125MS的小塊，即16個(gè)功率控制組。選通打開(kāi)功率組在幀內(nèi)的位置是偽隨機(jī)化的。移動(dòng)臺(tái)只在選通打開(kāi)的期間以正常控制功率發(fā)送數(shù)據(jù)。在選通關(guān)閉期間，無(wú)論哪種功率較大，移動(dòng)臺(tái)將相對(duì)于最近功率控制組或相對(duì)于發(fā)射機(jī)噪聲功率的平均輸出功率減少至20DB。當(dāng)數(shù)據(jù)速率為9600BPS時(shí)，所有的塊中充滿(mǎn)了數(shù)據(jù)；當(dāng)數(shù)據(jù)速率為4800BPS時(shí)，數(shù)據(jù)隨機(jī)方式填充16個(gè)小塊中的8個(gè)。同樣道理，當(dāng)數(shù)據(jù)速率為2400BPS和1200BPS的時(shí)候，數(shù)據(jù)分別隨機(jī)填充16個(gè)小塊中的4個(gè)和2個(gè)，這樣在反向信道上就不必發(fā)送冗余數(shù)據(jù)。315正交調(diào)制正交函數(shù)用于改善一個(gè)SS系統(tǒng)的帶寬效率。每個(gè)移動(dòng)用戶(hù)使用一組正交函數(shù)中的一個(gè)，正交函數(shù)代表一組用于傳輸?shù)姆?hào)。WALSH函數(shù)是由被稱(chēng)作HADAMARD矩陣的特殊方陣的碼字行生成的。這個(gè)矩陣包括一個(gè)全為0的行，其余的行每個(gè)有同等數(shù)量的1和0。接入信道和反向業(yè)務(wù)信道使用64階正交調(diào)制。調(diào)制符號(hào)是利用WALSH函數(shù)產(chǎn)生的64個(gè)相互正交的波形之一。每6個(gè)編碼符號(hào)對(duì)應(yīng)傳輸64種可能的調(diào)制符號(hào)之一。由于塊交織器輸出的編碼符號(hào)速率為288KS/S，正交調(diào)制器輸出速率變成288/648KS/S或48643072KC/S。對(duì)特定MSI（調(diào)制符號(hào)指數(shù)），根據(jù)下列公式選擇調(diào)制符號(hào)MSI。其中，0740KHZ）衰減為40DB,名PFSF義上的單邊帶帶寬6144KHZ。除了這些頻域的限制，IS95還規(guī)定濾波器的沖CF激相應(yīng)于響應(yīng)為（N）的48抽頭的FIR濾波器相近。IS95允許離散濾波器在0H數(shù)據(jù)符號(hào)間作平滑過(guò)濾。平滑的沖激波形，盡管從峰值開(kāi)始的抽樣時(shí)間處很CT接近零值，但是，由于從峰值開(kāi)始的一般非零，所以會(huì)導(dǎo)致很小的ISI。為CNT了取得因果濾波器對(duì)稱(chēng)沖激波形，延遲是必要的。IS95脈沖波形可以看成是基于按每個(gè)碼字含6個(gè)符號(hào)進(jìn)行分組選擇一個(gè)64階WALSH序列燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系12IS95頻譜設(shè)計(jì)的窗化SINC脈沖波形。318長(zhǎng)碼直接序列擴(kuò)展接入信道發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，采用長(zhǎng)碼直接序列擴(kuò)展，然后再發(fā)送。對(duì)RTC,擴(kuò)展操作包括數(shù)據(jù)脈沖隨機(jī)發(fā)生器輸出流和長(zhǎng)碼的模2加。擴(kuò)展操作包括64階正交調(diào)制器輸出序列和長(zhǎng)PN碼的模2加。長(zhǎng)碼周期為個(gè)碼片，由碼生成式的14LFSR抽頭多項(xiàng)式PX指定。PX25219187160765321XXXXX4235176每一個(gè)長(zhǎng)碼PN由42位掩碼和序列生成式的42級(jí)LFSR與結(jié)果的模2和產(chǎn)生，長(zhǎng)碼提供了有限的保密性。長(zhǎng)碼根據(jù)移動(dòng)臺(tái)傳輸?shù)牟煌诺李?lèi)型而變化。319正交相位擴(kuò)展直接序列擴(kuò)展之后，接入信道和RTC進(jìn)行正交相位擴(kuò)展。進(jìn)行擴(kuò)展的序列是0偏移的I和Q導(dǎo)頻PN序列。這些PN序列周期為個(gè)碼片。分別基于下列152LFSR抽頭多項(xiàng)式。對(duì)同相序列，多項(xiàng)式為15398751XXXP對(duì)正交序列，多項(xiàng)式為PQ20654315X正交擴(kuò)展序列I和Q很容易分別由和導(dǎo)頻序列和DSS進(jìn)行異或運(yùn)算產(chǎn)IQ生。I信道流I和Q信道流Q是I和Q導(dǎo)頻碼片和DSS流進(jìn)行異或運(yùn)算得到的輸出序列。IS95規(guī)定不同基站的短PN序列必須是一樣的，唯一的例外就是要求PN碼的相位必須是64碼片的倍數(shù)。這樣PN碼起始位置的最大個(gè)數(shù)為512。移動(dòng)臺(tái)需要具有能夠產(chǎn)生任何相位的短PN碼的能力，同時(shí)要求64/215基站的接收機(jī)能夠在反向鏈路傳輸?shù)膸讉€(gè)模式期間來(lái)回切換不同相位的PN序列。燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系1332仿真模型圖34以上是整個(gè)仿真框圖，總體來(lái)看它由三大部分組成發(fā)射、傳輸和接收。每一個(gè)模塊都是一個(gè)子系統(tǒng)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。仿真性能的好壞與整個(gè)模塊的設(shè)計(jì)有關(guān)。33MATLAB及SIMULINK介紹MATLAB是一種功能強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算和工程仿真軟件，它的交互集成界面能夠幫助用戶(hù)快速的完成數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、數(shù)字信號(hào)處理、仿真建模、系統(tǒng)控制和優(yōu)化等功能。MATLAB語(yǔ)言采用與數(shù)學(xué)表達(dá)相同的形式，不需要傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，因而不像其他高級(jí)語(yǔ)言那樣難于掌握。MATLAB有以下幾個(gè)特點(diǎn)1編程效率高；2使用方便；3擴(kuò)充能力強(qiáng)；4語(yǔ)句簡(jiǎn)單，內(nèi)涵豐富；5高效方便的矩陣和數(shù)組運(yùn)算；6方便的繪圖功能。MATLAB提供了一個(gè)集成化的開(kāi)發(fā)環(huán)境，通過(guò)這個(gè)集成環(huán)境用戶(hù)可以方便的設(shè)計(jì)仿真模型，執(zhí)行仿真過(guò)程，分析仿真結(jié)果。這個(gè)環(huán)境包括COMMANDWINDOW（命令窗口）、WORSPACE（工作區(qū)窗口）、CURRENTDIRECTORY（當(dāng)前目錄窗口）、LAUNCHPAD（快速啟動(dòng)窗口）和COMMANDHISTORY（歷史命令窗口）。一般情況下，MATLAB需要設(shè)置一個(gè)當(dāng)前工作目錄，使得MATLAB對(duì)所有文件的操作都在該目錄中進(jìn)行。燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系14MATLAB程序大致分為兩大類(lèi)，即M腳本文件和M函數(shù)，它們均是普通的文本文件。M腳本文件包含一組由MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)的語(yǔ)句，它類(lèi)似于DOS下的批處理文件。M函數(shù)格式是MATLAB程序設(shè)計(jì)的主流，由FUNCTION語(yǔ)句引導(dǎo)。SIMULINK是MATLAB中的一種可視化仿真工具，廣泛應(yīng)用于線(xiàn)性系統(tǒng)、數(shù)字控制、非線(xiàn)性系統(tǒng)以及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。SIMULINK采用模塊化方式，每個(gè)模塊都有自己的輸入/輸出端口，實(shí)現(xiàn)一定的功能。它提供了專(zhuān)門(mén)用于顯示輸出信號(hào)的模塊，可以在仿真過(guò)程中隨時(shí)觀(guān)察仿真結(jié)果。另外，SIMULINK把具有特定功能的代碼組織成模塊的方式，而且這些模塊可以組成具有等級(jí)結(jié)構(gòu)的子系統(tǒng)，因此具有內(nèi)在的模塊化設(shè)計(jì)要求。根據(jù)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的關(guān)閉，SIMULINK提供三種類(lèi)型的模塊連續(xù)模塊、離散模塊和混合模塊。不同的模塊具有不同的仿真形式。當(dāng)采用SIMULINK進(jìn)行建模和仿真時(shí)，一般是從SIMULINK模型庫(kù)中提供的模塊出發(fā)，通過(guò)各種模塊來(lái)完成模塊的設(shè)計(jì)。SIMULINK模型庫(kù)提供了一種模塊的集成環(huán)境，通過(guò)它可以快速的開(kāi)發(fā)各種仿真模型。仿真模型有兩種運(yùn)行方式菜單方式和命令行方式。菜單方式的優(yōu)點(diǎn)在于它的交互性，通過(guò)在仿真模型中設(shè)置示波器模塊（SCOPE）或顯示模塊（DISPLAY）可以在仿真過(guò)程中觀(guān)察輸出信號(hào)的數(shù)值。命令行方式一般用于執(zhí)行批處理方式的仿真，它是通過(guò)MATLAB命令“SIM”啟動(dòng)仿真進(jìn)程。用命令行方式啟動(dòng)仿真模型后，SIMULINK并不自動(dòng)打開(kāi)相應(yīng)的模型，因此不能直接觀(guān)察仿真的進(jìn)程，但是仍然可以通過(guò)各種顯示模塊觀(guān)察輸出信號(hào)。通信系統(tǒng)仿真一般包括3個(gè)步驟，即仿真建模、仿真實(shí)驗(yàn)和仿真分析。以下仿真設(shè)計(jì)便是按此步驟進(jìn)行的。燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系154IS95的仿真41發(fā)射信道的仿真發(fā)射信道原理圖已由上一章給出，根據(jù)此原理圖和原理分析進(jìn)行設(shè)計(jì)。接入信道與反向業(yè)務(wù)信道相比速率不同，沒(méi)有幀質(zhì)量指示器和數(shù)據(jù)猝發(fā)隨機(jī)化器。本節(jié)主要介紹反向業(yè)務(wù)信道的仿真設(shè)計(jì)方案。411CRC、卷積編碼器的設(shè)計(jì)圖411信源采用貝努力二進(jìn)制生成器（BERNOULLIBINARYGENERATOR）。它產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制序列，并且這個(gè)二進(jìn)制序列中的0和1服從貝努力分布。參數(shù)設(shè)置如下PROBABILITYOFAZERO（0的概率）選擇0和1出現(xiàn)的概率相等,即05。INITIALSEED（初始化種子）為二進(jìn)制貝努力序列產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)種子。當(dāng)時(shí)用相同的隨機(jī)數(shù)種子時(shí)，生成器每次都會(huì)產(chǎn)生相同的二進(jìn)制序列；不同的隨機(jī)數(shù)種子通常產(chǎn)生不同的序列。當(dāng)隨機(jī)數(shù)種子的維數(shù)大于1時(shí)，二進(jìn)制貝努力序列產(chǎn)生器的輸出信號(hào)的維數(shù)也大于1。一般情況下隨機(jī)數(shù)種子為素?cái)?shù)。SAMPLETIME（抽樣時(shí)間）為輸出序列中每個(gè)二進(jìn)制符號(hào)的持續(xù)時(shí)間。抽樣時(shí)間等于幀長(zhǎng)除以抽樣點(diǎn)數(shù)。由于抽樣點(diǎn)數(shù)的不同得到不同的抽樣時(shí)間。FRAMEBASEDOUTPUTS幀格式輸出指定二進(jìn)制貝努力序列產(chǎn)生器以幀格式產(chǎn)生輸出序列，為復(fù)選框。如果選擇了該選項(xiàng)，就不能再選擇參數(shù)”INTERPRETVECTORINTERPRETVECTORPARAMETERAS1D”。本設(shè)計(jì)中選擇該選項(xiàng)，以設(shè)定每幀的抽樣點(diǎn)數(shù)。燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系16SAMPLESPERFRAME（每幀的抽樣數(shù)）用來(lái)確定每幀的抽樣點(diǎn)的數(shù)目。由于反向業(yè)務(wù)信道中采用四種不同的數(shù)據(jù)速率，因而導(dǎo)致每幀的抽樣數(shù)不同。抽樣點(diǎn)數(shù)由幀速率乘以幀長(zhǎng)得到，這樣就得到四種抽樣點(diǎn)數(shù)172，80，40和16。INTERPRETVECTORPARAMETERAS1D（產(chǎn)生一維向量）如果選擇了該選項(xiàng)，二進(jìn)制貝努力序列產(chǎn)生器產(chǎn)生一維的輸出序列，否則產(chǎn)生二維向量。本設(shè)計(jì)中此選項(xiàng)不選，以產(chǎn)生一維向量。SAMPLETIME和SAMPLESPERFRAME在模塊中以變量形式給出，用M文件進(jìn)行初始化。由示波器觀(guān)察結(jié)果，可看到產(chǎn)生一個(gè)單極性的二進(jìn)制序列。2CRC采用通用CRC生成器，屬于信源編碼。數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)幀首先通過(guò)一個(gè)CRC產(chǎn)生器，產(chǎn)生一定長(zhǎng)度的循環(huán)校驗(yàn)位。在IS95中，不同的傳輸速率有不同長(zhǎng)度的循環(huán)校驗(yàn)位當(dāng)傳輸速率等于9600BIT/S時(shí)，每幀數(shù)據(jù)的循環(huán)校驗(yàn)位長(zhǎng)度等于12BIT，相對(duì)應(yīng)的生成多項(xiàng)式是GX12X90當(dāng)傳輸速率等于4800BIT/S時(shí)，循環(huán)校驗(yàn)位的長(zhǎng)度等于8BIT，生成148X多項(xiàng)式為GX當(dāng)傳輸速率等于2400或1200BIT/S時(shí)則13478X不需要循環(huán)校驗(yàn)位。參數(shù)設(shè)置如下GENERATORPOLYNOMIAL生成多項(xiàng)式給定CRC在不同速率情況下的生成多項(xiàng)式，設(shè)為變量，由M文件給定。這個(gè)生成多項(xiàng)式有兩種表示方式用生成式的系數(shù)組成的二進(jìn)制向量，或者是由生成多項(xiàng)式中系數(shù)不等于0的項(xiàng)的指數(shù)組成的整數(shù)向量。INITIALSTATES初始狀態(tài)本參數(shù)用于確定通用CRC編碼器中移位寄存器的初始狀態(tài)。當(dāng)本參數(shù)是一個(gè)向量時(shí)，它的長(zhǎng)度等于通用CRC編碼器的生成多項(xiàng)式的最高次數(shù)；當(dāng)本參數(shù)是一個(gè)標(biāo)量時(shí)，MATLAB自動(dòng)把這個(gè)標(biāo)量擴(kuò)展成一個(gè)向量，向量的長(zhǎng)度等于通用CRC編碼器的生成多項(xiàng)式的最高次數(shù)，并且向量中的每一個(gè)元素都等于這個(gè)標(biāo)量。設(shè)為【0】。CHECKSUMSPERFRAME每幀的校驗(yàn)和的個(gè)數(shù)假設(shè)每幀的校驗(yàn)和的個(gè)數(shù)等于K，則每幀輸入數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度應(yīng)該是K的整數(shù)倍。設(shè)為1。燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系17在通過(guò)CRC產(chǎn)生器之后，每個(gè)數(shù)據(jù)幀還需要通過(guò)一個(gè)ZEROPAD（零填充模塊）模塊，在數(shù)據(jù)幀末端加入8個(gè)比特的0，用于在每幀卷積編碼結(jié)束之后對(duì)卷積編碼器中的移位寄存器復(fù)位。由于MATLAB中的卷積編碼器具有自動(dòng)復(fù)位功能，因此這個(gè)零填充模塊并不是必需的。參數(shù)設(shè)置如下PADSIGNALAT有END和BEGINNING兩個(gè)選項(xiàng)，指定是在開(kāi)頭還是結(jié)尾進(jìn)行填充。選擇END。PADALONG為多選項(xiàng)，指定以哪種形式填充。選擇COLUMNS。NUMBEROFOUTPUTROWS復(fù)選項(xiàng)，是否為用戶(hù)指定。當(dāng)選擇了該選項(xiàng)，就不能選擇NUMBEROFOUTPUTCOLUMNS，反之亦然。在此選擇USERSPECIFIED。SPECIFIEDNUMBEROFOUTPUTROWS給出輸出行的數(shù)目，即每幀的抽樣點(diǎn)數(shù)。四種不同的速率對(duì)應(yīng)四種不同的輸出行數(shù)，分別為192，96，48，24。設(shè)定為變量，由M文件給出。ACTIONWHENTRUNCATIONOCCURS當(dāng)切斷發(fā)生時(shí)是否采取某些措施，給出三種選擇。不采取任何措施。3卷積編碼器為信道編碼。CONVOLUTIONALENCODER對(duì)二進(jìn)制序列進(jìn)行卷積編碼，得到相應(yīng)的二進(jìn)制輸出序列。如果卷積編碼器的輸入信號(hào)的數(shù)目為K，輸出信號(hào)的數(shù)目為N，則這個(gè)卷積編碼器的碼率為K/N。反向業(yè)務(wù)信道卷積編碼器的碼率為1/3,約束長(zhǎng)度為9。參數(shù)設(shè)置如下TRELLISSTRUCTURETRELLIS結(jié)構(gòu)卷積編碼器的TRELLIS結(jié)構(gòu)。通常在MATLAB工作區(qū)中設(shè)置TRELLIS結(jié)構(gòu)的各種參數(shù)，然后在卷積編碼器模塊的TRELLISSTRUCTURE參數(shù)中添上該變量的名稱(chēng)。另外還可以通過(guò)POLY2TRELLIS函數(shù)把卷積編碼器的約束長(zhǎng)度、生成多項(xiàng)式以及反饋連接多項(xiàng)式轉(zhuǎn)換成TRELLIS結(jié)構(gòu)的形式。反饋連接多項(xiàng)式可以沒(méi)有。將此項(xiàng)設(shè)置為變量，由M文件給出。RESET（復(fù)位方式）本參數(shù)用于確定卷積編碼器的復(fù)位方式NONE,ONEACHFRAME或ONNONZERORST燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系18INPUT。卷積編碼器中的各種寄存器的初始狀態(tài)都是0。當(dāng)復(fù)位方式設(shè)置為NONE時(shí)，卷積編碼器在整個(gè)仿真過(guò)程中不對(duì)寄存器復(fù)位，這時(shí)候一般原始數(shù)據(jù)中包含了足夠多的0，這些0序列能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)寄存器復(fù)位。當(dāng)復(fù)位方式設(shè)置為ONEACHFRAME時(shí)，卷積編碼器在每幀數(shù)據(jù)開(kāi)始之前自動(dòng)對(duì)寄存器復(fù)位。當(dāng)復(fù)位方式設(shè)置為ONNONZERORSTINPUT時(shí)，卷積編碼器增加一個(gè)輸入端口RST，用于輸入復(fù)位信號(hào)，并且在復(fù)位信號(hào)不等于零時(shí)對(duì)寄存器復(fù)位。本例中選擇NONE。卷積編碼器輸出信號(hào)通過(guò)一個(gè)信號(hào)重復(fù)器（REPEAT），使得每幀數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度都等于576BIT。對(duì)于速率集1，當(dāng)傳輸速率等于9600BIT/S時(shí)，幀數(shù)據(jù)不需要重復(fù)（即重復(fù)次數(shù)等于1）；當(dāng)傳輸速率等于4800BIT/S,2400BIT/S和1200BIT/S時(shí)，重復(fù)次數(shù)分別等于2次，4次和8次。參數(shù)設(shè)置REPETITIONCOUNT（重復(fù)次數(shù)）指定不同速率情況下的重復(fù)次數(shù)。由于有四種不同的速率，所以有四種不同的重復(fù)次數(shù)。設(shè)置為變量，其值由M文件給出。INITIALCONDITIONS（初始狀態(tài)）設(shè)置為0。FRAMEBASEDMODE（基于幀輸出模式）有兩個(gè)選項(xiàng)MAINTAININPUTFRAMESIZE和MAINTAININPUTFRAMERATE。當(dāng)選擇前者時(shí)，輸出數(shù)據(jù)的幀長(zhǎng)不變；當(dāng)選擇后者時(shí)，輸出數(shù)據(jù)幀的速率不變。本例選擇前者。卷積編碼器的TRELLIS表示方式直觀(guān)的表達(dá)了卷積編碼輸出信號(hào)與輸入信號(hào)以及卷積編碼器當(dāng)前狀態(tài)之間的關(guān)系。每個(gè)卷積編碼器的多項(xiàng)式表示都可以轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的TRELLIS表示形式，但是并非所有的TRELLIS表示形式都能表示為多項(xiàng)式。從這個(gè)意義上講，卷積編碼器的TRELLIS圖具有更廣的應(yīng)用范圍，因此在SIMULINK中，卷積編碼器和解碼器的參數(shù)都是以TRELLIS圖的方式表示。在TRELLIS結(jié)構(gòu)中，輸入信號(hào)，輸出信號(hào)以及卷積編碼器的狀態(tài)都是用十進(jìn)制表示的。對(duì)于輸入信號(hào)，第一個(gè)輸入表示二進(jìn)制序列的最高位；對(duì)于輸出信號(hào)。第一個(gè)輸出表示二進(jìn)制序列的最高位。對(duì)于卷積編碼器的狀態(tài)，當(dāng)K大于1時(shí)，第一個(gè)輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的移位寄存器表示二進(jìn)制序列的最低位。最后，連接各模塊，組成一個(gè)子系統(tǒng)，命名為信源編碼模塊。將各個(gè)模塊中的變量寫(xiě)在同一個(gè)M文件中，并進(jìn)行封裝。可先連接示波器或頻譜儀觀(guān)察信號(hào)是否正確。燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系19412分組交織器的設(shè)計(jì)圖42信源編碼模塊對(duì)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)據(jù)幀實(shí)施CRC編碼和卷積編碼，然后通過(guò)一個(gè)矩陣交織器對(duì)卷積信號(hào)實(shí)施矩陣交織，采用通用塊交織模塊再次對(duì)矩陣交織信號(hào)實(shí)施交織，得到IS95移動(dòng)臺(tái)的交織信號(hào)。1信源編碼模塊的輸出信號(hào)是一個(gè)長(zhǎng)度為576BIT的數(shù)據(jù)幀，這些數(shù)據(jù)首先進(jìn)入一個(gè)32行18列的矩陣交織器（MATTRIXINTERLEAVER）進(jìn)行交織。這個(gè)矩陣交織器把輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)按照行順序依次寫(xiě)入矩陣，然后按照列順序從矩陣中讀出。矩陣交織器的輸入信號(hào)是一個(gè)向量（行向量或列向量），假設(shè)矩陣M是M行N列矩陣，則輸入信號(hào)向量的長(zhǎng)度等于M。當(dāng)輸入信號(hào)是幀格式數(shù)據(jù)時(shí)，輸入信N號(hào)向量是長(zhǎng)度為的列向量。N參數(shù)設(shè)置如下NUMBEROFROWS（矩陣的行數(shù)）矩陣交織器矩陣的行數(shù)M，設(shè)為32。NUMBEROFCOLUMNS（矩陣的列數(shù)）矩陣交織器矩陣的列數(shù)N，設(shè)為18。矩陣交織器的輸出信號(hào)是一個(gè)長(zhǎng)度為576BIT的向量，它可以看作是一個(gè)32行18列的矩陣，因此我們把每一行元素轉(zhuǎn)換成一個(gè)18BIT的整數(shù)，從而得到一個(gè)長(zhǎng)度為32的整型列向量。這一功能由BITTOINTEGERCONVERTER模塊實(shí)現(xiàn)。其參數(shù)NUMBEROFBITSINTEGER為每一個(gè)整數(shù)所含的比特?cái)?shù)，設(shè)為18。2在IS95中，除全速數(shù)據(jù)幀外，其他數(shù)據(jù)幀的交織并不是純粹的矩陣交織，這些數(shù)據(jù)幀按行寫(xiě)入矩陣，然后按列順序讀出數(shù)據(jù)，但是在讀取一列數(shù)據(jù)時(shí)，不同速率的數(shù)據(jù)幀有不同的順序。造成這種處理方式的原因在于，卷積編碼信號(hào)通過(guò)信號(hào)重復(fù)之后，相鄰兩個(gè)比特可能是相同的重復(fù)數(shù)據(jù)。為了得到最佳的交織效果，重復(fù)的信號(hào)應(yīng)該有盡可能大的間隔。因此，GENERALBLOCKINTERLEAVER（通用塊交織模塊）對(duì)矩陣交織器的輸出信號(hào)再次實(shí)施交織。燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系20通用塊交織是把輸入信號(hào)向量按照用戶(hù)設(shè)定的順序進(jìn)行置換，產(chǎn)生交織信號(hào)的過(guò)程。通用塊交織保證每個(gè)輸入數(shù)據(jù)都能夠出現(xiàn)在輸出信號(hào)中，且每個(gè)輸入信號(hào)只能出現(xiàn)一次。通用塊交織是最基本的一種塊交織方式。通用塊交織器（GENERALBLOCKINTERLEAVER）按照指定的順序?qū)斎胄盘?hào)進(jìn)行交織，產(chǎn)生相同長(zhǎng)度的輸出信號(hào)。通用塊交織器的輸入信號(hào)是一個(gè)長(zhǎng)度為N的向量X（列向量或行向量），其中的每個(gè)元素XI既可以是實(shí)信號(hào)，也可以是復(fù)信號(hào)。如果指定通用塊交織器的置換方式向量為E，則向量E的長(zhǎng)度等于N，E中每個(gè)元素是介于1和N之間的整數(shù)，并且輸出向量Y的第I個(gè)元素YIXEI。需要注意的是，向量E中的元素不應(yīng)該出現(xiàn)重復(fù)。當(dāng)輸入信號(hào)是幀格式數(shù)據(jù)時(shí)，向量X和E都應(yīng)該是列向量。它只有一個(gè)參數(shù)。ELEMENTS（置換方式向量）通用塊交織器的置換方式向量E，它的長(zhǎng)度與輸入信號(hào)的長(zhǎng)度相等，并且E中每個(gè)元素是介于1和向量長(zhǎng)度之間的整數(shù)。這里設(shè)定為變量，由M文件給定。通用塊交織模塊按照指定的順序?qū)@個(gè)長(zhǎng)度為32的整型列向量實(shí)施交織，交織信號(hào)再通過(guò)一個(gè)相反的變換過(guò)程（既把每一個(gè)整數(shù)轉(zhuǎn)換成18BIT的二進(jìn)制向量），其效果等同于按照特定的順序從矩陣中讀出元素。這由INTEGERTOBITCONVERTER模塊實(shí)現(xiàn)。其參數(shù)為NUMBEROFBITSPERINTEGER，設(shè)為18。至此實(shí)現(xiàn)交織功能。將這些模塊連接，組成一個(gè)子系統(tǒng)。將通用塊交織器中的變量和前面信源編碼模塊中的變量寫(xiě)道同一個(gè)M文件中，將兩個(gè)子模塊再組成另外一個(gè)子系統(tǒng)，并進(jìn)行封裝。分組交織器的設(shè)計(jì)完成。41364階正交調(diào)制器和長(zhǎng)碼直接序列擴(kuò)展的設(shè)計(jì)首先是64階正交調(diào)制。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)交織之后，進(jìn)入64階正交調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制。IS95中，64進(jìn)制正交調(diào)制器實(shí)際上是一個(gè)（64，6）分組信道編碼器。依照上一章64階正交調(diào)制的原理，設(shè)計(jì)方法如下先按每個(gè)碼字含6個(gè)符號(hào)進(jìn)行分組，將信號(hào)通過(guò)一緩沖器，使其輸出為6；然后輸出信號(hào)進(jìn)入二進(jìn)制線(xiàn)性編碼器，產(chǎn)生一個(gè)WALSH碼，此時(shí)是單極性。再經(jīng)過(guò)單極性向雙極性轉(zhuǎn)換，為與后面匹配，之后接另一個(gè)緩沖器，輸出長(zhǎng)度為6144。（見(jiàn)圖43）燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系21圖431BUFFER（緩沖器）以較低速率將標(biāo)量轉(zhuǎn)化成幀掃描輸出。OUTPUTBUFFERSIZE緩沖器輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。2BINERAYLINEARENCODER（二進(jìn)制線(xiàn)性編碼器）GENERATORMATRIX（生成矩陣）線(xiàn)性編碼器的生成矩陣多項(xiàng)式。設(shè)為變量，由M文件（INITIALIZATIONGM）給定。3UNIPOLARTOBIPOLARCONVERTORMARYNUMBER設(shè)為2。POLARITY有兩個(gè)選項(xiàng)POSITIVE和NEGATIVE，選擇NEGATIVE。WALSH正交調(diào)制設(shè)計(jì)完成，將這些部分組成一個(gè)子系統(tǒng)。由于在長(zhǎng)碼直接序列擴(kuò)展中長(zhǎng)碼的速率恰好為此子系統(tǒng)速率的4倍，所以其后接一REPEAT（重復(fù)）模塊，重復(fù)次數(shù)為4，以使它們能夠相乘。接下來(lái)是長(zhǎng)碼直接序列擴(kuò)展。（見(jiàn)圖44）設(shè)計(jì)過(guò)程如下長(zhǎng)碼由PN序列生成器（PNSEQUENCEGENERATOR）產(chǎn)生，控制數(shù)據(jù)隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器；由于長(zhǎng)碼生成器的生成序列為單極性，而WALSH調(diào)制后為雙極性，所以需要有單極性向雙極性的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)直接連到乘法器。數(shù)據(jù)隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器還有另一個(gè)控制模塊移動(dòng)臺(tái)發(fā)射數(shù)據(jù)速率（MOBILESTATIONTRANSMITTERDATARATE），用以控制不同速率情況下的選通情況。最后由正交調(diào)制所得數(shù)據(jù)，隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器的輸出和轉(zhuǎn)換為雙極性的長(zhǎng)碼生成序列連接到同一個(gè)乘法器進(jìn)行相乘，輸出即為擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)。1PN序列生成器（PNSEQUENCEGENERATOR）用于產(chǎn)生一個(gè)偽隨機(jī)序列。PN序列廣泛應(yīng)用于CDMA系統(tǒng)中，用于對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行擾碼和解擾操作，以及用于直接序列擴(kuò)頻。PN序列的碼片速率等于12288MCHIP/S。燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系22圖44PN序列生成器采用移位寄存器來(lái)產(chǎn)生PN碼。PN序列生成器中共有R個(gè)寄存器，每個(gè)寄存器都以相同的抽樣頻率更新寄存器的狀態(tài)，即第K個(gè)寄存器在時(shí)刻T1的狀態(tài)等于第K1個(gè)寄存器在時(shí)刻T的狀態(tài)。PN序列生成器可以表1TKMTKM1示成一個(gè)生成多項(xiàng)式。其中對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)的狀態(tài)011GZZGRRI當(dāng)?shù)扔?時(shí)表示開(kāi)關(guān)閉合；當(dāng)?shù)扔?時(shí)表示開(kāi)關(guān)打開(kāi)。PN序列生成器的生IGI成多項(xiàng)式有兩種表示方式，一種方式是使用二進(jìn)制向量【】，另外01,GR一種方式是把生成多項(xiàng)式中不等于零的項(xiàng)的下標(biāo)I組成一個(gè)向量。在產(chǎn)生輸出I序列之前，PN序列生成器還允許對(duì)由生成多項(xiàng)式產(chǎn)生的序列實(shí)施移位或屏蔽操作，這種操作也可以用一個(gè)多項(xiàng)式表示，。其中的多項(xiàng)式系數(shù)等于0或1，分別對(duì)0121MZZMZRRIM應(yīng)于開(kāi)關(guān)的打開(kāi)或關(guān)閉狀態(tài)。缺省狀態(tài)下只有是關(guān)閉的，這時(shí)候輸出的是I0對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)的寄存器的狀態(tài)。如果需要對(duì)輸出序列實(shí)施屏蔽操作，則應(yīng)按照公0式構(gòu)造多項(xiàng)式。011GZZGRRPN序列生成器主要有以下幾個(gè)參數(shù)燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系23GENERATORPOLYNOMIAL（生成多項(xiàng)式）對(duì)應(yīng)于的生成多項(xiàng)式，既可以采用二進(jìn)制向量表011GZZGRR示，也可以采用由多項(xiàng)式下標(biāo)構(gòu)成的整數(shù)向量表示。反向業(yè)務(wù)信道中的長(zhǎng)碼是由一個(gè)42位移位寄存器和一個(gè)42位掩碼計(jì)算之后得到的序列，生成多項(xiàng)式已由上一章給出，在此以第二種方式表示。INITIALSTATES（初始狀態(tài)）PN序列生成器中各個(gè)寄存器的初始狀態(tài)，表示成一個(gè)二進(jìn)制向量。設(shè)為【ZEROS1,411】。SHIFTORMASK（時(shí)延或屏蔽操作）對(duì)應(yīng)于的生成多項(xiàng)式。當(dāng)它是一個(gè)標(biāo)量時(shí)表0121MZZMZRR示時(shí)延大小；當(dāng)設(shè)置為向量時(shí)表示屏蔽操作的方式，這時(shí)候既可以采用二進(jìn)制向量的方式，也可以使用由多項(xiàng)式下標(biāo)構(gòu)成的整數(shù)向量。設(shè)計(jì)中采用屏蔽操作，其值也為【ZEROS1,411】。SAMPLETIME（抽樣時(shí)間）輸出序列中每個(gè)元素的持續(xù)時(shí)間。由于PN序列的碼片速率等于12288MCHIP/S，所以抽樣時(shí)間設(shè)為1/1228800。FRAMEBASEDOUTPUTS（幀格式輸出）指定PN序列生成器以幀格式產(chǎn)生輸出序列。當(dāng)選擇此項(xiàng)時(shí)，每幀的抽樣數(shù)有效。SAMPLESPERFRAME（每幀的抽樣數(shù)）當(dāng)選擇了幀格式輸出參數(shù)之后，本參數(shù)用來(lái)確定每幀的抽樣點(diǎn)的數(shù)目。它等于幀長(zhǎng)乘以速率，即為24576。RESETONNONZEROINPUT（復(fù)位方式）當(dāng)選擇了該選項(xiàng)之后，PN序列生成器提供了一個(gè)輸入端口，用于輸入復(fù)位信號(hào)。當(dāng)復(fù)位信號(hào)輸入端口不等于零時(shí)，PN序列生成器將各個(gè)寄存器的狀態(tài)恢復(fù)為初始狀態(tài)（INITIALSTATES）。本設(shè)計(jì)中不選擇該選項(xiàng)。在PN序列生成器中，只有當(dāng)生成多項(xiàng)式是一個(gè)本原多項(xiàng)式（即生成多項(xiàng)式不可約）時(shí)才能夠產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)度最大的PN序列。對(duì)于有N個(gè)寄存器的PN序列生成器，它的最大長(zhǎng)度等于。12N2數(shù)據(jù)隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器（BURSTRANDOMIZER）產(chǎn)生一個(gè)能屏蔽多余功率組的偽燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究與反向傳輸電路的仿真信息科學(xué)與工程學(xué)院電子與通信工程系24隨機(jī)序列。隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器去掉由代碼重復(fù)產(chǎn)生的冗余數(shù)據(jù)碼組，它采用的掩蔽方式由數(shù)據(jù)速率和長(zhǎng)代碼的最后14個(gè)比特決定。這14位PN序列是前面一個(gè)功率控制組到前一幀的最后一個(gè)功率控制組進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)用到的長(zhǎng)碼的最后14比特。一個(gè)好的隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器滿(mǎn)足下面三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（1）發(fā)生器要產(chǎn)生一個(gè)近似無(wú)窮的數(shù)字序列。這就是說(shuō)發(fā)生器的周期是近似無(wú)窮的；（2）發(fā)生器要能產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)序列，即序列要沒(méi)有明顯的模式；（3）發(fā)生器不論在什么處理器上都要能比較容易的實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)，其中的算法不會(huì)造成溢出或錯(cuò)誤結(jié)果。它有兩個(gè)輸入端口，分別由長(zhǎng)碼序列和移動(dòng)臺(tái)發(fā)射數(shù)據(jù)速率控制。兩參數(shù)設(shè)置如下CHANNALTYPE（信道類(lèi)型）有兩個(gè)選項(xiàng)TRAFFIC和ACCESS，選擇TRAFFIC。RANDOMIZERINITIALSTATE（隨機(jī)發(fā)生器的初始化狀態(tài)）設(shè)為【】。移動(dòng)臺(tái)發(fā)射數(shù)據(jù)速率（MOBILESTATIONTRANSMITTERDATARATE）用于控制數(shù)據(jù)隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器。由于反向業(yè)務(wù)信道有四種不同的發(fā)射速率，用移動(dòng)臺(tái)發(fā)射數(shù)據(jù)速率作出選擇。其參數(shù)DATARATE有四個(gè)選項(xiàng)FULL,HALF,QUARTER和ONEEIGHTH。根據(jù)不同的情況選擇不同的選項(xiàng)。將各個(gè)模塊按上述設(shè)計(jì)方案連接，組成一個(gè)子系統(tǒng)，連接到分組交織器之后。至此完成長(zhǎng)碼直接序列擴(kuò)展。414正交相位擴(kuò)展和OQPSK調(diào)制器的設(shè)計(jì)（包括射頻）該部分是發(fā)射的最后一部分，分兩條支路，即I信道和Q信道。首先是正交相位的擴(kuò)展，進(jìn)行擴(kuò)展的序列是0偏移的I和Q導(dǎo)頻PN序列，即短碼序列。它也是由PN序列生成的，碼片速率等于12288MCHIP/S，周期為個(gè)碼片。短PN152序列與輸入信號(hào)相乘得到擴(kuò)展序列。然后信號(hào)經(jīng)過(guò)基帶濾波器，以滿(mǎn)足頻帶限制。根據(jù)濾波器所限帶寬及衰減要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要是濾波器系數(shù)的設(shè)定。Q信道有半個(gè)碼片的延遲。最后是射頻調(diào)制，I和Q信道分別乘以COS和SIN函數(shù)，最后合并，得到移動(dòng)臺(tái)發(fā)射信號(hào)。燕山大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文IS95移動(dòng)通信系統(tǒng)研究