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【摘要】本文首先介绍了CDMA技术原理，在应用IS-95标准的链路基础之上，完成CDMA信号发生器的总体设计和主要模块的设计，最后通过MATLAB软件模拟仿真了CDMA信号发生器工作流程，并对CDMA信号进行了波形仿真。
【关键词】CDMA；MATLAB；信号发生器；仿真
【中图分类号】TN911.6 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0143-02
目前，作为广泛应用第三代移动通信系统（3G），能够提供丰富的通信业务类型和系统容量，将移动通信带人了一个崭新的发展空间，3G包括的三种标准有CDMA2000，wC[1MA和T1）—scDMA，全部待用了CDMA的多址方式，CDMA系统的强大的通信容量能够适用移动通信技术的未来发展。
一、CDMA信号发生器的设计
（一）CDMA信号发生器的总体设计
图1为CDMA信号发生器的基本设计框图。以帧为单位的数据源将信息输出，经过CRC编码器、卷积编码器、重复器、交织器和扰码器的信号处理，转换成为未扩频信号；在由Walsh序列和较长的PN序列进行扩频之后形成扩频信号，最后由基带滤波器完成滤波工作之后将出CDMA基带信号输出。
（二）cDMA信号发生器的模块设计
（1）CRC编码器模块
循环冗余码CRC是一种使用相当频繁的检错码。循环冗余码与卷积码的不同之处是它不具有判断和纠正错误的能力，当接收端接收到的传输信号出现错误时，循环冗余码并不对错误进行纠正，而是命令发送端将这个信号重新发送。在循环冗余码的编码过程中，发送端对每个信号序列进行计算，从而得到一个新的循环冗余码，并将其附加到原始信号序列之中一同发送，再根据接收到的信息序列对循环冗余码进行计算。经过计算之后得到的循环冗余码如果与分离的循环冗余码出现异同情况，就说明接收信号序列存在某种传输错误，此时，接收端会发出命令要求对这个信号序列重新发送，由此来实现对信号正确或错误的判断。
当采用CRC编码进行校验时，发送方和接收方使用的是相同的多项式，即g（x），CRC的校验码为最后的余数。具体实现步骤如下：
设二进制多项式t（x）是待发送数据块的m位，生成的多项式由r阶的g（x）表示，将数据库的尾部添加r个零，数据库的长度增加m+r，则对应的二进制多项式为xrt（x）；将多项式g（x）与xrt（x）相处，得到的余数就是r-1阶的二进制多项式y（x），y（x）为t（x）经过生产多项式g（x）的CRC校验码多项式；用xrt（x）以模2除法的方式减去y（x），与其对应的二进制序列就是待发送字符串，同时包含了CRC校验码，即：
xrt（x）=g（x）·g（x）·y（x）
T（x）=xrt（x）-y（x）=g（x）g（x）
T（x）就是即将发送的CRC编码。
（2）卷积编码器模块
卷积码实质上是将k比特的信息字段进行编码之后得到n比特的码组，得到的n比特的码组不仅与k比特的信息字段有着直接联系，而且与之前（N 1，N为大于1的整数）个信息字段有着各种关联。通常情况下将卷积码记作（n，k，N），用来表示编码器的存储级数，n是输出码元数，k是输入码元数，N是约束长度。卷积编码主要是用来对码元的差错进行纠正，它属于信道编码，也是通过消耗效率得到更强的可靠性。
（3）信号交织器模块
信号交织模块采用的是矩阵交织的方法，矩阵交织是将输入的信号按照特定的顺序置于一个矩阵中，当将这个矩阵填充完整之后，再按照另一种特定顺序从矩阵当中读取数据。矩阵交织器是将输入的信号按行写入矩阵，再按列的顺序从矩阵中读取。矩阵交织器输入的信号是一个行向量或者是一个列向量。例如：有m行n列的矩阵M，则m×n作为输入信号向量的长度。
（4）扰码模块
扰码模块将数据以一定的编码方式进行编码。扰码按照某种算法把原发送数据做出改变，以避免长时间出现连续的“0”和“1”，因为连续的“0”和“1”对接收端的时钟恢复质量有破坏性影响。例如：在传输实际的信号的时候可能连续100个比特都是0，但是信号处理的时候更愿意看到的是0和1的连贯性。由此就加上了类似随机化的一种处理，扰码过后看起来的0和1就连续性变差了，接收端端还要利用解码器才能得到编码前的实际信号。的扰码最基本的概念是：用长PN序列与原符号序列逐位相乘。
二、CDMA信号发生器的仿真结果
（一）CDMA信号发生器模块图
数据源以帧为单位输出信息，经CRC编码器，完成数据的冗余校验，产生一定长度的循环校验位，在添加8个比特的零（用于对卷积编码器复位）。之后进入卷积编码器完成卷积编码工作；卷积编码之后再进入信号重复器，目的是为了将长度不同的帧变为同一长度，从而为下一步的交织做准备；再通过信道进入信号交织器中完成交织，信号交织器的目的是将具有相关联系的码字顺序比特进行非相关化处理，将较长的错误分散成为较短的错误，有效减少信道中各种错误的相关性；经过扰码器完成扰码处理工作后形成未扩频信号；分别进行walsh和PN序列扩频；最后经过基带滤波器完成滤波将CDMA信号输出。
（一）CDMA信号发生器仿真波形
图3给出的是未进行扩频的信号频谱图，从中可以看出，该信号的频谱较窄，经过walsh序列正交扩频、PN序列四相扩频之后形成扩频信号；扩频信号再经过基带滤波器的滤波处理、降噪处理之后输出CDMA基带信号，如图4所示。该信号的频谱此时已经经过展宽并且限制在一定范围的频带内，由此可以证明，输出的CDMA信号完全符合要求，是一个带宽受限的基带信号。
在相同的带宽下CDMA基带信号可以容纳更多的语音呼叫，而且它还可以随话音传送数字信息。CDMA信号经过扩频处理之后抗干扰性能良好，能够与频带较窄的信号共同存在，而不会影响到CDMA信号的正常工作。由于CDMA通信系统是一个完整的保密系统，如果加入完善的加密技术，能够有效提高其良好的保密性。
结论
本文依照信号的产生原理，首先设置一个信号源，经过CRC编码、卷积编码、信号重复、交织、加密等步骤，对信号进行扩展。经过扩展之后能够提高信号的抗噪性，得到扩展增益，便于信号的传输，提高接收端接收信号的正确性。基带滤波器可以消除在传输过程中对信号的干扰，减少信号的失真，保证传输的正确。最后得到CDMA信号。
【关键词】CDMA；MATLAB；信号发生器；仿真
【中图分类号】TN911.6 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0143-02
目前，作为广泛应用第三代移动通信系统（3G），能够提供丰富的通信业务类型和系统容量，将移动通信带人了一个崭新的发展空间，3G包括的三种标准有CDMA2000，wC[1MA和T1）—scDMA，全部待用了CDMA的多址方式，CDMA系统的强大的通信容量能够适用移动通信技术的未来发展。
一、CDMA信号发生器的设计
（一）CDMA信号发生器的总体设计
图1为CDMA信号发生器的基本设计框图。以帧为单位的数据源将信息输出，经过CRC编码器、卷积编码器、重复器、交织器和扰码器的信号处理，转换成为未扩频信号；在由Walsh序列和较长的PN序列进行扩频之后形成扩频信号，最后由基带滤波器完成滤波工作之后将出CDMA基带信号输出。
（二）cDMA信号发生器的模块设计
（1）CRC编码器模块
循环冗余码CRC是一种使用相当频繁的检错码。循环冗余码与卷积码的不同之处是它不具有判断和纠正错误的能力，当接收端接收到的传输信号出现错误时，循环冗余码并不对错误进行纠正，而是命令发送端将这个信号重新发送。在循环冗余码的编码过程中，发送端对每个信号序列进行计算，从而得到一个新的循环冗余码，并将其附加到原始信号序列之中一同发送，再根据接收到的信息序列对循环冗余码进行计算。经过计算之后得到的循环冗余码如果与分离的循环冗余码出现异同情况，就说明接收信号序列存在某种传输错误，此时，接收端会发出命令要求对这个信号序列重新发送，由此来实现对信号正确或错误的判断。
当采用CRC编码进行校验时，发送方和接收方使用的是相同的多项式，即g（x），CRC的校验码为最后的余数。具体实现步骤如下：
设二进制多项式t（x）是待发送数据块的m位，生成的多项式由r阶的g（x）表示，将数据库的尾部添加r个零，数据库的长度增加m+r，则对应的二进制多项式为xrt（x）；将多项式g（x）与xrt（x）相处，得到的余数就是r-1阶的二进制多项式y（x），y（x）为t（x）经过生产多项式g（x）的CRC校验码多项式；用xrt（x）以模2除法的方式减去y（x），与其对应的二进制序列就是待发送字符串，同时包含了CRC校验码，即：
xrt（x）=g（x）·g（x）·y（x）
T（x）=xrt（x）-y（x）=g（x）g（x）
T（x）就是即将发送的CRC编码。
（2）卷积编码器模块
卷积码实质上是将k比特的信息字段进行编码之后得到n比特的码组，得到的n比特的码组不仅与k比特的信息字段有着直接联系，而且与之前（N 1，N为大于1的整数）个信息字段有着各种关联。通常情况下将卷积码记作（n，k，N），用来表示编码器的存储级数，n是输出码元数，k是输入码元数，N是约束长度。卷积编码主要是用来对码元的差错进行纠正，它属于信道编码，也是通过消耗效率得到更强的可靠性。
（3）信号交织器模块
信号交织模块采用的是矩阵交织的方法，矩阵交织是将输入的信号按照特定的顺序置于一个矩阵中，当将这个矩阵填充完整之后，再按照另一种特定顺序从矩阵当中读取数据。矩阵交织器是将输入的信号按行写入矩阵，再按列的顺序从矩阵中读取。矩阵交织器输入的信号是一个行向量或者是一个列向量。例如：有m行n列的矩阵M，则m×n作为输入信号向量的长度。
（4）扰码模块
扰码模块将数据以一定的编码方式进行编码。扰码按照某种算法把原发送数据做出改变，以避免长时间出现连续的“0”和“1”，因为连续的“0”和“1”对接收端的时钟恢复质量有破坏性影响。例如：在传输实际的信号的时候可能连续100个比特都是0，但是信号处理的时候更愿意看到的是0和1的连贯性。由此就加上了类似随机化的一种处理，扰码过后看起来的0和1就连续性变差了，接收端端还要利用解码器才能得到编码前的实际信号。的扰码最基本的概念是：用长PN序列与原符号序列逐位相乘。
二、CDMA信号发生器的仿真结果
（一）CDMA信号发生器模块图
数据源以帧为单位输出信息，经CRC编码器，完成数据的冗余校验，产生一定长度的循环校验位，在添加8个比特的零（用于对卷积编码器复位）。之后进入卷积编码器完成卷积编码工作；卷积编码之后再进入信号重复器，目的是为了将长度不同的帧变为同一长度，从而为下一步的交织做准备；再通过信道进入信号交织器中完成交织，信号交织器的目的是将具有相关联系的码字顺序比特进行非相关化处理，将较长的错误分散成为较短的错误，有效减少信道中各种错误的相关性；经过扰码器完成扰码处理工作后形成未扩频信号；分别进行walsh和PN序列扩频；最后经过基带滤波器完成滤波将CDMA信号输出。
（一）CDMA信号发生器仿真波形
图3给出的是未进行扩频的信号频谱图，从中可以看出，该信号的频谱较窄，经过walsh序列正交扩频、PN序列四相扩频之后形成扩频信号；扩频信号再经过基带滤波器的滤波处理、降噪处理之后输出CDMA基带信号，如图4所示。该信号的频谱此时已经经过展宽并且限制在一定范围的频带内，由此可以证明，输出的CDMA信号完全符合要求，是一个带宽受限的基带信号。
在相同的带宽下CDMA基带信号可以容纳更多的语音呼叫，而且它还可以随话音传送数字信息。CDMA信号经过扩频处理之后抗干扰性能良好，能够与频带较窄的信号共同存在，而不会影响到CDMA信号的正常工作。由于CDMA通信系统是一个完整的保密系统，如果加入完善的加密技术，能够有效提高其良好的保密性。
结论
本文依照信号的产生原理，首先设置一个信号源，经过CRC编码、卷积编码、信号重复、交织、加密等步骤，对信号进行扩展。经过扩展之后能够提高信号的抗噪性，得到扩展增益，便于信号的传输，提高接收端接收信号的正确性。基带滤波器可以消除在传输过程中对信号的干扰，减少信号的失真，保证传输的正确。最后得到CDMA信号。