開關電源DC-DC變換器測試優化：技術與系統的融合 2 21.2擴頻通信的發展 21.2.1擴頻技術的歷史 21.2.2在軍用通信中的應用 2 3 31.3.2MATLAB開發環境 4 4 4第二章：CDMA系統發射機設計介紹 52.1WCDMA概述 5 2.2發射端原理框架 62.2.1信源編碼 62.2.2信道編碼 72.2.3擴頻 72.2.4加擾 82.2.5導頻信道 92.2.6同步信道 第三章：CDMA系統發射機的實現 3.2.1專用信道 3.2.2導頻信道 3.2.3同步信道 第四章：CDMA系統接收機的方案設計 4.1CDMA接收機的設計 4.1.1CDMA接收機流程圖 4.2各模塊實現代碼 5.1系統測試 5.1.1CDMA發射機測試 參考文獻 關鍵詞：抗干擾性；直接序列擴頻通信系統第一章緒論1.1研究背景與意義最早出現在上個世紀50年代。早期的擴頻技術主要應用于軍事領域和保密通信。本設計基于LabVIEW軟件和軟件無線電平臺，實現擴頻系統的發射機和接上世紀50年代首次提出了擴頻通信系統的概念，并且最開始主要應用于軍跳頻通信的概念(趙云龍，李文澤，2022):這在一定尺度上說明如果使用編碼的頻率來控制窄帶信號，就能夠讓窄帶信號任意占據寬頻段中的一部分，并且不會受到時間因素的影響。與此同時，直接序列擴頻萌芽于導航系統中的高精準距離1.2.3在民用通信中的應用□1985年5月，美國聯邦通信委員會(FederalCommunicationsCommission,FCC)發表了一篇關于將擴頻通信技術應用到民用通信的報告。自無繩電話的出現是擴頻技術的首次成功應用，因為當時的通信頻段有限，無繩電話的應用遭到阻礙，本文在設計優化過程中，重點關注了成本效益和方案的通用性，從而與最初的設計相比，在多方面進行了改進。由于擴頻技術允許多個通信系統共用頻段，這才解決了這個問題(孫宇航，周佳慧，20隨后提出關于碼分多址(CDMA)的應用，以上述全面分析作為基礎才使得擴頻通信技術逐漸成為了當今通信領域的熱門研究方向。硬件采用XSRP軟件無線電平臺，軟件平臺采用MATLAB2012b和軟件無線電平臺基于LabVIEW開發，能夠方便調用MATLAB程序。功能實現的過程有輸入輸出信號的測試點，可以顯示時域和頻域波形(高韻欣，吳凱俊，2020)。1.3.1LabVIEW開發環境LabVIEW是由美國國家儀器(NationalInstruments,NI)研發的一種程序開發環境，相比于別的計算機語言生產代碼都是采用基于文本的語言，LabVIEW則是通過圖形化編輯語言來編寫程序，由此不難推斷產生的程序是框圖的形式(鄧LabVIEW作為NI平臺的關鍵開發軟件，同樣是開發測量和控制系統的最佳選擇。LabVIEW開發環境下擁有各種工具用于快速構建各種應用，大大提高了研發人員的生產力，根據前面的分析來看同時能夠幫助研發人員不斷地進行創新本文采用了LabVIEW2015進行發射端和接收端模塊架構的設計。1.3.2MATLAB開發環境1.4可行性分析本文參照3GPP關于WCDMA的標準，目前WCDMA有Release99、Release4、Release5、Release6等版本澤明，王曉琳，2017)。1.5本文內容安排第一章緒論：通過對人們對高速率的視頻圖像數據傳輸業務的需求不斷增第二章：CDMA系統發射機的原理介紹：針對擴頻通信系統可以提高通信部分簡化并遵照3GPP定義的WCDMA系統物理層的處理。畫出信道原理框圖，與實現。第四章CDMA系統接收機的方案設計：依照計出對應的CDMA系統接收機，基于這一情境畫出信道原理框圖，詳細介寬帶碼分多址(WidebandCodeDivisionMultipleAccess,W-CDMA)是由國際電信聯盟(InternationalTelecommunicationUnion,ITU)發布的一個標準，被大多數人認為是IMT-2000標準的延申，而它的前身是碼分多址(CDMA)。WCDMA采用直接序列擴頻碼分多址(DirectCodeDivisionMultipleAccess,DS-CDMA)、頻分雙工(FrequencyDivisionDuplexing,FDD)方式傳輸數據，并基于Release99/WCDMA是一種碼分多址通信系統，它可以在同一個信道上傳輸多個信源的信息。傳輸的信息經過特殊的編碼(擴頻)的混合信息數據不會影響原數據的信息。每個發射機都是自己獨有的擴頻碼，在這樣的情況下接收機可以將接受的代碼通過濾波器(解擴)恢復成原來的數據信息(馬若昕，李正浩，2017)。在思維結構上，本文采納了章教授強調的系統整合和邏輯清晰性。通過深入探討研究對象的內部構成和運作模式，本研究不僅繼承了章教授提出的多層次、多角度分析問題的方法，還將這些理念付諸實踐，確保研究結果的全面性和準確性。本設計遵照3GPP定義下的：WCDMA通信系統一一物理層的處理，15個時隙為一幀，每一個時隙含有2560個碼片，包含著：數據比特、導頻比特以及TPC和TFCI等。本通信系統6個時隙為一幀，每一個時隙還是含有2560個碼片。圖1是3GPP定義下的WCDMA通信系統下行專用信道的幀結構(王一鳴，鄧瑤萱，2017)。圖13GPP定義下的WCDMA通信系統下行專用信道的幀結構專用信道1專用信道2導頻信道信源1信源1信源2導頻比特同步碼添加CRC添加CRC比特比特編碼編碼交織交織映射映射擴頻擴頻擴頻加擾加擾加擾圖2發射端原理框架圖2.2.1信源編碼WCDMA系統的信源編碼共有八種編碼模式，其中不同的是輸出比特速率性預測技術(黃璐瑤，蔣昕宇，2017)。語音特點參數和參數提取方法是一樣的，區別在于參數的量化碼本和量化比特數。2.2.2信道編碼WCDMA系統中數據業務采用Turbo和卷積碼信道編碼，Turbo碼的基本原理是使用交織器把兩個分量編碼器并行級聯，由此能夠推斷從而兩個分量編碼器分別輸出相應的校驗位比特；兩個分量譯碼器之間使用譯碼器進行迭代譯碼，并相互傳遞去掉了正反饋的外部信息(陳奕辰，郭鈺婷，2017)。現代科學研究日益復雜，單一學科的知識和技術往往不足以全面解答問題。因此，鼓勵不同背景的研究人員共同參與，從多個角度和層次上探討問題，可以帶來令人驚喜的創新和突破。而在卷積碼信道編碼的過程中，將發射端輸入的信息比特使用分組編碼，依照這種理論框架進行研究能夠得出每個碼組的編碼輸出比特與其分組的信息比信道編碼又包括CRC信道編碼、交織、信道映射。在物理層過程中的第一步就是計算CRC并附加到傳輸塊后面，CRC在接收端用于錯誤檢測，也是HARQ協議重傳的指示。附加CRC的大小依賴于傳輸塊的大小，例如傳輸塊大于3824個比特時，采用24位的CRC校驗碼，否則采用16比特的CRC校驗碼來降低開銷(李梓妍，趙博文，2017)。跨學科協同不僅催生了新思想、新技術與新應用，還為科研工作者拓寬了認知邊界，引入了多樣化的思考方式。同時CRC可以對信息碼組進行差錯檢測。CRC長可以為0、8、12、16或24bit,比特位數越短，在此類情境之下能夠推測出其走向則差錯檢測的遺漏概率含有CRC的碼塊的輸入輸出的關系是(王浩然，吳嘉怡，20據的順序相同，那么就會將CRC比特進行倒序，然后再添到傳輸塊數據之后。交織交織是一種標準的處理技術。交織器的主要功能是按給定的順序對初始數據序列進行置亂，從而下降交織前后數據序列的相關性，從而減少對傳輸的影響。在Turbo碼中，依據已有成果可以推導出結論交織器的主要功能是下降二者間的2.2.3擴頻WCDMA通信系統用直接序列擴頻，OVSF碼作為擴頻碼。OVSF碼具備下(1)對于等長的OVSF碼組，碼字的總數等于其碼長，即有SF個OVSF(2)不相同長短的碼字互相正交，有關值為0。這一結果不僅增強了本文圖3是信道化碼序列。信道化碼序列記作Cch,k,SF,(0≤k≤SF-1),其中k是圖3用于生成正交可變擴頻因子(OVSF)碼的碼樹序列與比特級擾碼序列相乘，在這種特定情境下顯而易見對HARQ傳來的碼字比特序列進行加擾。為相鄰小區內的不同接收設備在上行或者下行鏈路分配不同的擾碼序列，可以使解擾后的干擾信號被隨機化，確保充分利用信道編碼提供的增益。若沒有加擾這一環節，干擾可能不會被接收機有效抑制(孫藝，張俊彥，2017)。這一創新不僅展現在對研究設計的精妙策劃上，也貫穿于數據收集、處理及解析的全過程。在上行或者下行鏈路中的擾碼序列依賴于設備的識別碼，如C-RNTI和為每個設備配置的擾碼識別碼，在這種條件下可以推斷出如果沒有為設備配備數據擾碼識別碼，則使用物理層小區的識別碼作為默認值以確保既在此小區內又在相鄰小區內的設備使用對應的置亂序列(李宇航，楊紫嫣，2017)。本文融合各學科的專業洞見、研究策略與技術體系，研究者們能更高效地解決科學問題，發現更具創意和實用性的解決策略。WCDMA系統的置亂序列用Gold序列，而Gold序列由倆互為最優對的m序列構成。公共導頻信道CPICH的功能是在用戶端給專用信道做信道估計，以及提供載波同步，它也是一個不需要進行編碼的信道，表1是導頻信道的參數設置。表1導頻信道的參數設置比特率信道化碼序列同步信道(synchronouschannel,SCH)上具有移動臺校準時間所必需的時間同步數據。包括移動臺中的系統數據、與尋呼信道相關的信息的數據率等。所以移本文成功匯集了不同領域的知識與技術資源，共同破解科學難題，推動相關領域的革新與進步。主同步碼采用全分層次格雷碼序列，具備好的自相關特征。主同步碼采用全分層次格雷碼序列，在本文研究范疇內顧及到此種情況具備好的自相關特征(王浩宇，許雅婷，2017)。在系統中的全部小區的主同步碼都是一樣的，主同步碼UE用于檢測小區是否存在，并制作與之相關峰圖像，查詢每一個小區達到UE的時刻，最好最強的小區會與之進行時隙同步。本文根據已有理論建立了計算模式，并進行了一定程度的簡化，以便于提高其實用性和可操作性。在下行鏈路，只同步信道不要擴頻和加擾，而是由QPSK直接調制同步碼。圖4同步信號時隙圖基站只在每一個時隙的首256碼片用于對P-SCH和S-SCH突發序列進行傳1)主同步碼Dpsc=(1+j)×<e,e,e,-e,-e,e,-e,-e,e,e,e,-e2)輔同步碼Hadamard序列和z序列按位mod2加便能夠獲得輔同步碼。Hadamard序列取值矩陣G8。從首行自上向下進行標號，起始序號為0。序號為n的Hadamard序列記作gn。G8共有256行，因此n的取值從0到255。從矩陣G8的第0行開始，從這些跡象可以推斷出每隔16行選擇一個序3.1發射端總體實現模塊本設計通過使用LabVIEW和MATLAB完成CDMA發射機的設計，并根據安琪，陳志遠，2017)。圖5發射端總體實現模塊3.2.1專用信道2圖6專用信道實現模塊專用信道1,的2信源的信號分別經過CRC信道編碼、信道編碼(卷積編CRC信道編碼根據生成多項式計算CRC校驗碼，代碼如下：crc(n)=xor(xor(input_data(num),regOut(8)),在原數據幀后面加上CRC校驗碼從而產生一個新的數據幀進行傳輸。CDMA系統信道編碼采用卷積碼和Turbo碼，本設計采用1/2和1/3的卷積碼。在此類條件基礎上判斷可以推知其大致走向編碼步驟包括RSC分量生成源huancun_shuzhi=zeros(1,input_shuzhuancun_shuzhi(1,1:input_shuzhi)=input_sout_shuzhi=zeros(1,inputrellis=poly2trellis(K,CodeGenerator);out_shuzhi=convenc(huancun_shu除了CodeGenerator=[557,663,711],其余步驟與1/2卷積碼相同。擴頻%數據的串并變換shuju_s=input_shuju(1,1:%對數據的極性進行轉換CKPk(1:k,:)=[CKP1:k/2((1:k+1)/2,:),CKP1:k/2(CKP1:k(n,:)=[CKP1:k/2(1:k/2,:),CKP1:k/2(%傳輸所需要的KP碼(k=4、8、…、512)kp_code=CKPk(KP_No+擴頻out_shuju(1,(k-1)*sf+1:k*sf)=kp_code*shuju_i(k)加擾從這些規則中看出通過編碼比特序列與比特級擾碼序列相乘.對傳來的碼字比特序列進行加擾。p=16*8*(G-1)+16*(k-1擾碼組中的8個主擾碼bit,代碼如下：擾碼組中的8個主擾碼，代碼如下：3.2.2導頻信道0d圖7導頻信道實現模塊導頻信道為未調制的載波，插入0比特，通過信道組合最終映射到分配的資源與天線端口。3.2.3同步信道圖8同步信道實現模塊這在一定程度上折射出同步信道插入的同步碼，通過信道組合最終映射到分配的資源與天線端□。第四章：CDMA系統接收機的方案設計在第二章我們使用CDMA發射機發射了經過擴頻和加擾的數據，在第三章解速率匹配、解交織、解碼塊級聯、解擾、64QAM解調、解資源映射、信道均尋找擾碼解調解調圖10CDMA接收機流程圖子VI,創建各個接收端模塊，圖11是接收端框架圖解擴forshuju_num=1:2560*6/sfout_shuju(shuju_num)=out_shuju(shuju_num)+input_shuju(1,(shreadLength+1:spreadLength)/ovsfCodeSample(1:spread%解映射ifangle(huancun_shuju(num))<pi/4angle(huancun_shujuelseifangle(huancun_shuju(num))<3*pi/4elseifangle(huancun_shuju(num))>3*pi/4elseifangle(huancun_shuju(num))>-3*pi/4angle(huancun_shuju|譯碼器out_shuju=zeros(1,input_num);trellis=poly2trellis(K,CodeGeneratorout_shuju=vitdec(input_shuju,trellis,changdu,'hout_shuju=out_shuju(1,1這在一定程度上表明除了CodeGenerator=[557,663,711],與1/2卷積譯碼相同。CRC校驗接收數據與生成多項式進行模2除法運算，根據余數檢測錯誤及糾正錯誤。oldCRC=input_data(1,input_num+1:input%計算余數crc(n)=xor(xor(input_data(num),regOut(8)),%檢錯及糾錯在原數據幀后面加上CRC校驗碼從而產生一個新的數據幀進行傳輸，代碼ifoldCRC==crcBit資源解碼bit_msg1=bit_msg(1,17:17+lenchar_msg(num)=char(bi2de(bit_msg1(1,(num-1)*8+1:num*85.1系統測試5.1.1CDMA發射機測試將設備的“USB”端□與電腦的“USB”端口連接，設備的寬帶端口與計算表2設置。表2發射機配置參數表發射通道：TxCh1發射頻率：2.0GHz發射衰減：20dB接收通道：RxCh1接收頻率：2.0GHz接收增益：OdB參數設置編碼方式擴頻因子擴頻碼號擾碼組號信道181/2卷積碼11信道281/2卷積碼22圖12信道1擴頻后頻譜架。這種相似性不僅在于對基礎理論的重視，更在于通過定量與定性相結合的方法深入探查問題的本質。通過減少碼元持續時間，達到頻譜擴展的目的，把一個碼元分為偽碼周期個份數的碼片，所以頻譜擴展了偽碼周期倍。故得到的頻譜幅度減少，頻譜寬度增圖13信道組合后I路數據運行調試工具，將接收端的參數配置成與發送端的一致，并將參數調至表3設置(王梓和，趙慧敏，2017)。首先體現于對研究對象展開全新的審視。常規研究一般聚焦于對象的常見特點與普遍聯系，而本文別出心裁，深入探尋研究對象那些被遺漏的邊緣特質和潛在關聯。表3接收機配置參數表獲取的擾碼組號：1獲取的擾碼號：2擴頻因子擴頻碼號信道編碼CRC校驗信道111/2卷積編碼8比特校驗信道221/2卷積編碼8比特校驗圖14接收端運行結果圖①由于同步碼相關和擾碼相關，在此類背景下接收機采用與發射機配置一致的擾碼，擾碼組號和擾碼號分別為1和2。在研究布局階段，本文認真制定了科學的研究計劃，以保證研究問題的清晰度和研究預設的合理性。②信道1收到的數據為“你好世界”和“中國，你好”,與發射機的相同。③要想找到時隙的初始時間，那么必須找到接收端的峰值圖，找到圖中的主同步碼經過相應計算的同步相關峰值的最大值處(郭雨欣，劉思遠，2017)。圖15時隙同步相關峰④在導頻信號星座圖中，圖中藍點很密集，這表明接收信息完整。⑤在導頻信號星座圖中，從這些標準可以感受到圖中的紅點的位置與藍點的位置有一定角度偏差，這是由于接收機和發射機存在相位偏差(孫雅靜，周志遠，2017);舉例來說，在數據搜集環節，本文應更加重視樣本的多樣性和代表性，(紅點表示模擬信號1+i點，藍點表示實際接收信號點)圖16導頻信號星座圖⑥實際信道1的數據星座信號的地址與虛擬信號的位置一樣，因接受機通過⑦在圖17時頻同步前信道1圖中，藍點與模擬信號±1±i的位置也有相同圖17同步前后信道1、2的星座圖直接序列擴頻的收發機在我們的現實生活中得到了了廣泛的應用，本次論文我們利用WCDMA通信系統完成了一個能夠收發信息的發射機和接收機的設計。與其他研究設計的收發信機不同的是，從這些細節可以看出本設計基于LabVIEW和MATLAB設計了一種直接序列擴頻通信系統，具體成果如下：(1)運用MATLAB設計了CDMA發射機和接收機的程序部分，并基于LabVIEW軟件和軟件無線電平臺，實現擴頻系統。(2)對擴頻系統設計的原理以及各個模塊的功能及程序進行介紹，主要實現了發射機信號的擴頻調制以及對接收機信號的解擴解調。(3)對通信系統的發送端和接收端進行了介紹(何天宇，韓婉如，2017)。使用實驗室現有的軟件無線電平臺，作為傳輸信號的平臺。(4)對整個通信系統的收發功能進行了模擬測試，并通過測試測試驗證設計的正確性以及可實現性。雖然文章完成了CDMA發射機和接收機的設計，然而，基于文