一种基于MATLAB的WCDMA信号仿真方法

　　1 概述

　　宽带码分多址(WCDMA) 是第三代移动通信的主流技术之一, 具有很广阔的市场前景。自从 3GPP 推出版本为 R99 的WCDMA 标准以来, 各大移动通信设备制造商已经在WCDMA 上投入巨资。因此, 对 WCDMA技术的研究也成为目前通信行业的热点。本文分析了WCDMA 调制与解调的关键技术, 并从软件模拟的角度上, 提出了一种 WCDMA 信号的仿真方法。用于辅助分析 WCDMA 系统物理层的性能, 并为WCDMA 系统的研究与开发提供方便。

　　2 WCDMA 系统调制解调的关键技术

　　2.1 OVSF 码

　　WCDMA 系统采用了正交可变扩频因子码(Or-thogonal Variable Spreading Factor code) 作为基带信号的扩频码, 专门用于区分系统中不同用户的信道或同一用户的不同业务信道。这种码字保证了不同信道的正交性, 而且对于不同的数据速率, 这种正交性仍然存在, 其可变长的性质可以适应WCDMA 对多种业务的传输要求。对基带信号的扩频过程称为信道化过程。OVSF 码是 Walsh 函数的一种, 它可以由哈达马矩阵生成。方法如下所示:

　　其中, OVSF 码记为 Cch,SF,k, SF 是扩频因子(SpreadFactor), k 是码字序号。且有 0!k!SF- 1。最左边的是根据相应的哈达马矩阵生成的 OVSF 码组。

　　2.2 扰码(Scrambling Code)

　　用某种伪随机序列与信号进行模2 加的过程称为信号的加扰, 加扰在在 WCDMA 系统上行链路中用于区分用户, 下行链路则用于区分基站。WCDMA 采用Gold 码作为扰码。在此我们对上行链路扰码的生成加以简单介绍。上行链路的扰码是复值长码, 由实部序列Clong,1,n和虚部序列Clong,2,n组成, 其中Clong,1,n和Clong,2,n分别由两个m 序列的不同相移序列相加得到。所选用的 m 序列是两个阶数为 25 的最大长度线性移位寄存器序列x(n) 和y(n), 其生成多项式分别为x25+x3+1 和x25+x3+x2+x+1。两序列经按位模2 加得到Gold 序列z(n)。下行链路的扰码生成与上行链路相似, 但它只有18bit 的初始值, 因此总共可以产生218- 1 个扰码, 常用的是 8192 个码字, 分成512 个集合, 每个集合含有一个主扰码和15 个次扰码。

　　3 WCDMA 信号参数设定

　　建立在以上理论的基础上, 我们讨论基于 MAT-LAB 的一个标准 WCDMA 信号的仿真, 并给出解调算法。参考 3GPP R4 TS 25.213 所提供的技术细节, 对信号的参量做出一些具体定义。

　　* 原始信息数据为一段由 75 行英文字符组成的短消息(SMS)。

　　* 总计 60ms 的信号, 分为 6 组, 每组为长度为38400 比特的码片, 持续 10ms。

　　* 扰码采用下行链路中 512 个主扰码之一。

　　* 短消息用 75 个业务信道(traffic channel)传输,每一个信道用不同的 OVSF 码区分。SF 值可选 32, 64,128, 256。