基于LS碼的MC-CDMA通信系統的設計與仿真

弓美桃 戴丹丹 荊麗麗 劉凌云

【摘要】LS碼是一種相關性能優良且具有正交互補性質的多址碼，將其應用于多載波碼分多址（MC-CDMA）系統中，仿真此系統證明了此設計的可行性，得到其誤碼率性能圖，結果表明：基于LS碼的MC-CDMA系統誤碼率隨著信噪比的增大而下降速度很快，LS碼的實用性較強。

【關鍵詞】LS碼載波碼分多址系統誤碼率

一、LS碼簡介

多載波碼分多址（MC-CDMA）技術是將正交頻分復用和碼分多址技術相結合，集兩者優點于一體的一項新技術，它采用擴頻碼對原始數據擴頻后將每個碼片調制到不同的子載波上，可獲得頻率分集的效果，對于這種技術接入碼的相關性能非常重要，這里將李道本教授發明的一種新型的擴頻碼一零相關窗互補碼（LS碼）應用于MC-CDMA系統中。LS碼是一種具有互補相關性質的碼，每個LS碼均由兩部分C碼和S碼構成，采用由兩位二進制正交基和生成樹擴展方式生成長為64的LS碼，得到相關函數仿真圖，如圖1可看出LS碼的互相關函數在原點附近是零，這個區域被稱作無干擾窗，在此窗口內可以減小甚至消除符號間干擾和多址干擾。自相關函數在無干擾窗口內自相關值為一脈沖值。從其相關函數仿真圖中可看出LS碼的相關性能優良，適宜應用于多載波碼分多址系統從而降低誤碼率[1][2]。

二、MC-LS-CDMA通信系統模型

2.1發射機模型

LS碼應用于MC-CDMA系統的發射機結構如圖2所示。發送端對用戶數據bk（t）進行串并變換，轉換為M個并行分支，然后將每一個并行分支碼元分別與擴展碼sk（n）的不同碼片相乘，完成頻域擴頻操作。sk（n）的碼長為N，那么總的并行分支有M×N個。這N個并行數據被分別調制到N個正交的子載波上得到一個多載波符號。每個多載波符號的前部插入一個保護間隔是為了消除由多徑而引起的符號間干擾ISI。最后信號被載波fc（t）進行頻譜搬移形成射頻信號后發送出去[3]。

2.2接收機模型

MC-CDMA接收機的部分結構示意圖如圖3所示，假設信道為頻率選擇性瑞利衰落信道。在下變頻后，N個子載波首先利用FFT進行解調，然后與一個增益系數Gkj相乘后將被擴展到各子載波的能量相加。形成判決變量。在考慮信道的情況下，簡化后的接收信號即為第m個分支的多載波接收信號：

此MC-LS-CDMA系統用到的擴頻序列LS碼碼長為20，所以原始數據被調制到20個載波上。兩個用戶的原始數據經過此仿真系統可以恢復原始數據，LS碼在MC-CDMA系統的可行性得到了驗證。

四、基于LS碼的MC-CDMA系統誤碼率仿真

系統仿真條件為：采用的原始數據個數為104，調制方式為BPSK，高斯白噪聲信道，MC-LS-CDMA系統采用的是68個子載波，本文考慮的用戶數為1，4，8，16。觀察圖5可知，單用戶與多用戶的BER性能幾乎沒有差別，這說明基于LS碼的MC-CDMA系統在多用戶的情況下具有良好的抗多址干擾（MAI）性能，這是由LS碼具有理想的自互相關特性所決定的[5]。

參考文獻

[1]施建超，黃華. LAS碼的構造及LAS-CDMA相對于傳統CDMA的優勢.通信技術，2007（12）

[2] Hancheng Liao，Daoben Li，Qingrong Zhang.An example of LS codes. ICCC China 2004，Beijing，Oct. 2004：pp. 918～920

[3]高紅梅.多載波CDMA系統的改進方案和序列應用研究[D]：[碩士學位論文] .重慶：西南交通大學. 2007：36-39

[4]孫鵬，汪濤，張劍，劉洛琨. MC-CDMA三種檢測合并方案及其性能比較.通信技術，2008（4）

[5]程毅，李艷武.一種計算OFDM系統誤碼率的方法.中國新通信，2010（5）