基于MATLAB的TD-SCDMA通信系统的调制与解调仿真程序设计精品资料.docx
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1、摘要本科毕业设计(论文)基于MATLAB的TD-SCDMA通信系统的调制与解调仿真程序设计* * 大 学20*年06月本科毕业设计(论文)基于MATLAB的TD-SCDMA通信系统的调制与解调仿真程序设计学 院:信息科学与工程学院 专 业: 通信工程 学生 姓名: 学 号: 指导 教师: 答辩 日期: 20*年6月25日 摘要TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准,自1998年正式向ITU提交以来,已经历十多年的时间,完成了标准的专家组评估、ITU认可并发布、与3GPP(第三代伙伴项目)体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作,从而使TDSCDMA标准成为第一个由中国提出
2、的,以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。这是我国电信史上重要的里程碑。本文介绍了TD-SCDMA通信系统的调制与解调基本原理,在此基础上先根据QPSK调制方式和8PSK调制方式在MATLAB仿真环境下构建了TD-SCDMA通信系统的数据调制与解调仿真模型,同时对其工作原理、构建方法和误码性能进行了分析。接着根据QPSK调制方式和OVSF扩频码对一个简单的TD-SCDMA系统建立了仿真模型,同样对其工作原理、构建方法和误码性能进行了分析。最后通过仿真结果得出了在相同信噪比情况下,QPSK调制方式比8PSK调制方式抗噪声性能强,具有扩频调制的系统比没有扩频调制的系统抗噪
3、能力要强,在相同速率下,8PSK调制方式相对QPSK调制方式具有更高的数据吞吐容量。关键词 TD-SCDMA;调制与解调;QPSK;8PSK;误码率III 燕山大学本科生毕业设计(论文)AbstractTD-SCDMA as the third generation mobile communication standard proposed by China, since 1998, submitted to the ITU, has experienced more than a decade, the completion of the expert group assessment o
4、f the standard, the ITU recognized and released, and 3GPP (Third Generation Partnership Project)system integration, technical characteristics of the introduction of a series of international standardization work, so that the TD-SCDMA standard as first proposed by China, Chinas IP-based international
5、 widely accepted and recognized wireless communication internationalcriteria. This is an important milestone in the history of Chinas telecommunications.This article describes the modulation and demodulation of the basic principles of TD-SCDMA communication system, on the basis of the first QPSK mod
6、ulation and 8PSK modulation mode in the MATLAB simulation environment to build a TD-SCDMA communication system simulation model of the data modulation and demodulation,its working principle, construction methods and error performance is analyzed. Then a simple TD-SCDMA system according to the QPSK m
7、odulation and OVSF spreading code, the simulation model, the same its working principle, construction method and error performance analysis.Finally, simulation results obtained at the same SNR, QPSK modulation 8PSK modulation mode noise immunity, with spread spectrum modulation noise immunity than t
8、he spread spectrum modulation system stronger, at the same rate, 8PSK modulation method is relatively QPSK modulation with higher data throughput capacity.Keywords TD-SCDMA;Modulation and demodulation;QPSK;8PSK;Bit error rateII 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 国内外关于TD-SCDMA的研究现状31.3 本论文研究内容与结构安排5
9、第2章 TD-SCDMA系统的调制与解调基本原理72.1 扩频通信系统72.1.1 扩频通信基本概念72.1.2 码分多址基本原理82.2 正交可变扩频因子码(OVSF码)92.3 TD-SCDMA调制解调技术102.4 本章小结12第3章 数据的调制与解调133.1 四进制相移键控QPSK143.1.1 基本原理143.1.2 QPSK调制183.1.3 QPSK解调203.2 八进制相移键控8PSK223.2.1 调制与解调基本原理223.4 本章小结24第4章 TD-SCDMA系统的调制与解调仿真254.1 QPSK调制与解调的仿真254.2 8PSK系统的调制与解调仿真304.3 TD
10、-SCDMA系统的调制与解调仿真344.4 本章小结40结论42参考文献43致谢45附录146附录252附录358附录464III第1章 绪论 第1章 绪论1.1 课题背景TD-SCDMA是英文Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分同步码分多址)的简称,是中国提出的第三代移动通信标准(简称3G),也是ITU批准的三个3G标准中的一个,以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。是我国电信史上重要的里程碑1。TD-SCDMA技术和美国主导的CDMA2000及欧洲主导的WCDMA两个标准比起来有七个方
11、面突出的优势2:(1)技术优势:TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准,其关键技术有可调整上下行切换点的时分双工技术、智能天线技术、联合检测技术。TD-SCDMA的优势突出表现在系统抗干扰和系统容量之间得到了很好的均衡、对混合业务的高效支持、系统自身有良好的持续发展和技术演进性。(2)业务优势:TD-SCDMA十分适合适用互联网的上下行不对称的传输业务。据权威机构估计,到2010年,话音业务和数据业务的比值将达到1:10的关系。由于数据业务的不对称性,下行数据处于支配地位。对于WCDMA和CDMA2000两种制式的3G标准,由于其上下行数据是在已经分配好的两个不同的频段上传输,因此不
12、能动态地根据上下行的数据传输量调整资源的分配,因此达不到资源的充分利用,频谱效率比较低。而对于TD-SCDMA,由于上下行的分配是通过时隙调度来实现的,所以可以根据业务的具体情况,动态地分配资源,获得较高的频谱利用率。(3)频率优势:TD-SCDMA采用TDD(时分双工)模式,所以频谱利用率比较高。ITU给TD-SCDMA划分的频段是50MHZ,我国又增加了105MHZ,所以它有很大的频率资源,有频段的优势。TD-SCDMA拥有全球一致的频率划分,为TD-SCMDA在全球的推广和漫游创造了得天独厚的有利条件。拥有全球一致的频率划分是3G技术的一个基本初哀,而一个标准的影响范围必然与频率的划定息
13、息相关,由于各个国家,各个团体的利益博弈,采用FDD(频分双工)模式的WCDMA及CDMA2000在频谱的实际划分上难免出现分歧,而TD-SCDMA在这方面则具有天然的优势。(4)组网优势:首先,TD-SCDMA系统能同时保证各业务的连续覆盖,WCDMA和CDMA2000覆盖采用同心覆盖。其次,TD-SCDMA系统没有呼吸效应(用户数的增加使覆盖半径收缩的现象称之为呼吸效应),WCDMA和CDMA2000的呼吸效应比较明显。(5)成本优势:TD-SCDMA的成本优势来源于技术优势、频率优势、组网优势和业务优势,TD-SCDMA的系统设备成本、组网成本、建设成本具有明显优势。此外,TD-SCDM
14、A在其他方面也具有成本优势。频率利用率比较高,可以节省大量的频率使用费用。拥有自己的知识产权,掌握核心技术,使得专利费用低和终端价格低。干扰可控、支持异频叠加覆盖、码资源规划灵活等特点使网规网优设计可以简单实施,为运营商节省大量的技术培训费用和人力资本费用。(6)质量优势:TD-SCDMA网络的质量优势蕴藏在系统原理、网络规划和网络优化的方方面面,始终让运营商在网络建设、网络运营和网络维护的各个阶段拥有一个高品质的网络,解除网络运营的无后顾之忧。(7)市场优势:TD-SCDMA技术优势是市场优势的源动力,TD-SCDMA的发展势头迅猛,产业链已经成熟,多厂家供货环境日趋完善。随着TD-SCDM
15、A的发展,对TD-SCDMA进行关注和评估研究的国内外运营商越来越多,同时,国内外主要系统和终端制造商纷纷开始TD-SCDMA的产业化部局,全球跨国公司的参与将进一步推动TD-SCDMA在全球市场的发展。TD-SCDMA具有广阔的发展和应用前景,市场优势将随着TD-SCDMA的商用而逐渐明朗。正是由于TD-SCDMA具有技术、频率、组网、业务、成本、质量和市场等方面突出的优势,因此,中国3G标准TD-SCDMA表现出诱人的市场前景。TD-SCDMA技术优势在行业内得到普遍认同。TD-SCDMA的长期演进技术TD-LTE:Time Division Long Term Evolution(分时长
16、期演进)也在不断趋于成熟,近年将在我国步入商用阶段。TD-LTE的技术特点主要有3:(1)灵活支持1.4,3,5,10,15,20MHz带宽; (2)下行使用OFDMA(正交频分多址),最高速率达到100Mbits/s,满足高速数据传输的要求; (3)上行使用OFDM衍生技术SC-FDMA(单载波频分复用),在保证系统性能的同时能有效降低峰均比(PAPR),减小终端发射功率,延长使用时间,上行最大速率达到50Mbits/s; (4)充分利用信道对称性等TDD的特性,在简化系统设计的同时提高系统性能; (5)系统的高层总体上与FDD系统保持一致; (6)将智能天线与MIMO技术相结合,提高系统在
17、不同应用场景的性能; (7)应用智能天线技术降低小区间干扰,提高小区边缘用户的服务质量; (8)进行时间/空间/频率三维的快速无线资源调度,保证系统吞吐量和服务质量。届时,TD技术的成熟和产业链的不断完善将会对通信市场带来很大的影响和市场占有率4。1.2 国内外关于TD-SCDMA的研究现状TD-SCDMA的发展过程始于1998年初,在当时的邮电部科技司的直接领导下,由原电信科学技术研究院组织队伍在SCDMA技术的基础上,研究和起草符合IMT-2000要求的我国的TD-SCDMA建议草案。该标准草案以智能天线、同步码分多址、接力切换、时分双工为主要特点,于ITU征集IMT-2000第三代移动通
18、信无线传输技术候选方案的截止日1998年6月30日提交到ITU,从而成为IMT-2000的15个候选方案之一。ITU综合了各评估组的评估结果。在1999年11月赫尔辛基ITU-RTG8/1第18次会议上和2000年5月伊斯坦布尔的ITU-R全会上,TD-SCDMA被正式接纳为CDMATDD制式的方案之一5。 CWTS(中国无线通信标准研究组)作为代表中国的区域性标准化组织,从1999年5月加入3GPP以后,经过4个月的充分准备,并与3GPPPCG(项目协调组)、TSG(技术规范组)进行了大量协调工作后,在同年9月向3GPP建议将TD-SCDMA纳入3GPP标准规范的工作内容。1999年12月在
19、法国尼斯的3GPP会议上,我国的提案被3GPPTSGRAN(无线接入网)全会所接受,正式确定将TD-SCDMA纳入到Release 2000(后拆分为R4和R5)的工作计划中,并将TD-SCDMA简称为LCRTDD(Low Code Rate,即低码片速率TDD方案)。 经过一年多的时间,经历了几十次工作组会议几百篇提交文稿的讨论,在2001年3月棕榈泉的RAN全会上,随着包含TD-SCDMA标准在内的3GPPR4版本规范的正式发布,TD-SCDMA在3GPP中的融合工作达到了第一个目标。 至此,TD-SCDMA不论在形式上还是在实质上,都已在国际上被广大运营商、设备制造商所认可和接受,形成了
20、真正的国际标准。TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准,自1998年正式向ITU提交以来,已经历十多年的时间,完成了标准的专家组评估、ITU认可并发布、与3GPP(第三代伙伴项目)体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作,从而使TD-SCDMA标准成为第一个由中国提出的,以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。这是我国电信史上重要的里程碑。2006年,罗马尼亚建成了TD-SCDMA试验网。 2007年,韩国最大的移动通信运营商SK电讯在韩国首都首尔建成了TD-SCDMA试验网。同年,欧洲第二大电信运营商法国电信建成了TD-SCDMA试验网。 200
21、7年10月,日本电信运营商IP Mobile原本计划建设并运营TD-SCDMA网络,但该公司最终受限于资金困境而破产。 2008年1月,中国移动在中国北京、上海、天津、沈阳、广州、深圳、厦门、秦皇岛市建成了TD-SCDMA试验网;中国电信集团股份有限公司在中国保定市建成了TD-SCDMA试验网;原中国网络通信集团公司(现中国联合网络通信集团股份有限公司)在中国青岛市建成了TD-SCDMA试验网。 2008年4月1日,中国移动在中国北京、上海、天津、沈阳、青岛、广州、深圳、厦门、秦皇岛 和保定等10个城市启动TD-SCDMA社会化业务测试和试商用。截至2008年年末,在中国使用TD-SCDMA网
22、络的3G手机用户已达到41.9万人6。 2008年9月,中国普天信息产业集团公司为意大利的一家通信公司MYWAVE建设了TD-SCDMA试验网,该网络于9月12日建成并开通。 2009年1月7日,中国政府正式向中国移动颁发了TD-SCDMA业务的经营许可,中国移动也已经开始在中国的28个直辖市、省会城市和计划单列市进行TD-SCDMA的二期网络建设,预计于2009年6月建成并投入商业化运营。该公司计划到 2011年,TD-SCDMA网络能够覆盖中国大陆100%的地市6。1.3 本论文研究内容与结构安排TD-SCDMA通信系统的调制与解调部分大致分为信息调制与解调、扩频调制与解调和数据的调制与解
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