【正文】 CDMA 的原理決定的。我們可以不斷地增加用戶直到整個背景噪音限制住我們的通話。 ： CDMA 系統(tǒng)話音質(zhì)量很高，其通話質(zhì)量已經(jīng)接近了固定電話的效果。所以又被稱為“綠色手機(jī)”。也就是說，用擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行頻移鍵控調(diào)制，使載波頻率不斷地跳變。 4. 線性調(diào)頻（ Chirp） 如果發(fā)射的射頻脈沖信號脈沖在一個周期內(nèi)，其載頻的的頻率做線性變化，則稱為線性調(diào)頻。接收端經(jīng)過解調(diào)、解擴(kuò) 恢復(fù)出話音數(shù)據(jù)。本地偽隨機(jī)碼與擴(kuò)頻信號中中的偽隨機(jī)碼一致，因此可以還原成原始窄帶信號，能順利通過窄帶濾波器，恢復(fù)話音數(shù)據(jù)，再通過 D/A 轉(zhuǎn)換器恢復(fù)原始話音。 在向第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)中，靠目前的 GSM和模擬系統(tǒng)已遠(yuǎn)不能滿足要求， 第三代 CDMA20xx的開發(fā)策略是對以 IS95標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本的 CDMA系統(tǒng)的平滑升級， CDMA20xx 1X在商用化進(jìn)程方面處于領(lǐng)先階段， CDMA20xx 1X 技術(shù)使得運(yùn)營商可以靈活地引入多種先進(jìn)數(shù)據(jù)服務(wù)來滿足逐漸增長的市場需求，而且運(yùn)營商可以在當(dāng)前的 頻帶內(nèi)就享用 3G 的能力。并未涉及碼的結(jié)構(gòu)和如何產(chǎn)生等問題。但是，真正的隨機(jī)信號和噪聲是不能重復(fù)再現(xiàn)和產(chǎn)生的。理想的傳輸信息的信號形式應(yīng)是類似噪聲的隨機(jī)信號，因為取任何時間上不同的兩段噪聲來比較都不會完全相似。 上式的物理概念是 f(t)與其相對延遲的 ? 的 ? ?ft?? 來比較 : 如二者不完全重疊，即 0?? ，則乘積的積分 ??a??為 0； 如二者完全重疊，即 0?? ；則相乘積分后 ??a??為一常數(shù)。圖 31(b)為其自相關(guān)函數(shù)。在其他 t 時，其值為 0。遺憾的是這種理想的情況在現(xiàn)實中是不能實現(xiàn)的。例如二元碼序列1110l00 為碼長為 7 位的 PN 碼。 ? 0/2 范圍內(nèi)呈中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文 8 三角形。自然這種碼序列就被稱為偽隨機(jī)碼或偽噪聲碼。換句話說，就是要選用互相關(guān)性小的信號來表示不同的用戶。通常希望兩個信號的互相關(guān)值越小越好，則它們越容易被區(qū)分，且相互之間的干擾也小。 m 序列在擴(kuò)展頻譜及碼分多址技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，并在 m序列基礎(chǔ)上還能夠成其它碼序列，因此無論從 m序列直接應(yīng)用還是從掌握偽隨機(jī)序列基本理論而言，應(yīng)該熟悉 m序列的產(chǎn)生及其主要特性 。 圖 32 (a)為一最簡單的三級移位寄存器構(gòu)成的 m 序列發(fā) 生器。圖 (a)中 D D3 輸出的模二和反饋為 Dl的輸入。在輸出周期為 32 － 1＝ 7 的碼序列 后， D D D3 又回到 111 狀態(tài)。不同的抽頭組合可以產(chǎn)生不同長度和不同結(jié)構(gòu)的碼序列。 例如 4 級移位寄存器產(chǎn)生的 15 位的 m 序列之一為 111101011001000。只有一個包含 n個 “l(fā)” 的游程，也只有一個包含 (n— 1)個“0” 的游程。例如上述 7 位碼中有 4 個“1” 和 3個 “0” 。 m序列的自相關(guān)函數(shù)由下 式計算： ? ? ADR AD? ?? ? ， A“ 0”的位數(shù)； D“ 1”的位數(shù) （ 33） 令 p =A + D = 2n － 1 則： ? ? 1 , 01 ,0RP?????????????????? ????? ? ?????????? ??? （ 34） 設(shè) n = 3, p = 23 － 1 ＝ 7， 則： ? ? 1 , 01 ,07R ?? ???????????????? ???? ? ? ?????????? ??? （ 35） 它正 是圖 31 (d)中所示的二值自相關(guān)函數(shù)。 如 7 位 m序列中順序出現(xiàn)的狀態(tài)為 111， 110， 101， 010， 100， 00l和 011，然后再回到初始狀態(tài) 111。 GoId 碼序列 m序列雖然性能優(yōu)良，但同樣長度的 m 序列個數(shù)不多，且序列之間的互相關(guān)值并不都好。 如有兩個 m 序列，它們的互相關(guān)函數(shù)的絕對值有界，且滿足以下條件： ? ? ? ?12122 1 ,21nnnRn???? ??? ?? ??為 奇 數(shù)， 為 偶 數(shù) 不 是 4 的 倍 數(shù) （ 37） 我們稱這一對 m 序列為優(yōu)選對。 圖中碼發(fā)生器 1 和碼發(fā)生器 2 為 m 序列優(yōu)選對。例如 n=5， m序列只有 6 個，而 Gold 序列數(shù)為 52 1 33?? 。其旁辯的極大值滿足上式表示的優(yōu)選對的條件。 （ b） 兩個 5 級 m 序列優(yōu)選對構(gòu)成的 Gold 碼發(fā)生器 1 2 3 4 5 5 4 3 2 1 圖 34 Gold 碼發(fā)生器的的原理結(jié)構(gòu)圖 中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文 13 4． 直接序列擴(kuò)頻通信技術(shù) 直接序列擴(kuò)頻的概念及理論基礎(chǔ) 直接序列擴(kuò)頻的概念 所謂直接序列 (DS： Direct Sequence)擴(kuò)頻，就是直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)送端去擴(kuò)展信號的頻譜。為什么要用寬頻帶信號來傳輸窄帶信息呢？主要是為了通信的安全可靠性。擴(kuò)頻通信就是用寬帶傳輸技術(shù)來換取信噪比上的好處 。 綜上所述：將信息帶寬擴(kuò)展 100 倍，甚至用 1000 倍以上的帶寬信號來傳輸信息，就是為了提高通信的抗干擾能力，即在強(qiáng)干擾條件下保證可靠安全的通信。一般把擴(kuò)頻信號帶寬 W 與信息帶寬 △F 之比稱為處理增益PG ， 即 P WG F? (47) 它表明了擴(kuò)頻系統(tǒng)信噪比改善的程度。 = 輸出端的信噪比， SL = 系統(tǒng)損耗 由此可見，抗干擾容限 jM 與擴(kuò)頻處理增益 pG 成正比，擴(kuò)頻處理增益提高后，抗干擾容限大大提高，甚至信號在一定的噪聲湮沒下也能正常通信。圖 41示出了直擴(kuò)通信系統(tǒng)的原理方框圖 圖 41 直擴(kuò)通信系 統(tǒng)的組成框圖 信息 信碼 m(t) BPSK 調(diào)制 載波 PN 碼 擴(kuò)頻解調(diào) 本地 PN 碼 BPSK 解調(diào) 本地載波 中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文 16 在發(fā)送端輸入信息碼元 m（ t），它是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，圖中為 0、 1 兩個碼元，其碼元寬度為 bT 。模 2 加法器的運(yùn)算規(guī)則可用下式表示 ? ? ? ? ? ?c t m t p t?? （ 4— 9） 當(dāng) m（ t）與 p（ t）符號相同時， c（ t）為 0；而當(dāng) m（ t）與 p（ t）不同時，則為 1。其擴(kuò)展處理增益也可用下式表示 0 0 0? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0 0 0? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 3） ? ? ? ? ? ?c t m t p t?? 000000 ?????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? （ 4）載波 0 0 0 0 0 0? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 （ 1）信碼 m（ t） （ 2）偽碼 p（ t） （ 5） PSK 已調(diào)波 ??1st （ 7） ??2st相位 （ 6） ??1st相位 （ 9）解調(diào)輸出 （ 8）中頻調(diào)相 圖 42 直擴(kuò)通信系統(tǒng)的主要相位或波形 中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文 17 1 0 l gbp pTG T? （ 4— 10） 在 bT 一定的情況下，若偽碼速率越高，即偽碼寬度（碼片寬度） pT 越窄，則擴(kuò)頻處理增益越大。即 ? ? ? ?11c o ss t c t A t?? （ 4— 11） 式中， ? ? 1011ct ????????????? ? ? ?????????? 當(dāng) 二 進(jìn) 制 序 列 為 碼當(dāng) 二 進(jìn) 制 序 列 為 碼 （ 4— 12） 因此，經(jīng)過擴(kuò)頻和相位調(diào)制后的信號 ??1st為 ? ? ? ? 1111c o sc o sc o sAts t A c t tAt??????????? ???????? （ 4— 13） 由上面討論可知，經(jīng)過擴(kuò)頻調(diào)制信號 c（ t）可看作只取 ? 1 的二進(jìn)制波形，然后對載頻進(jìn)行調(diào)制，這里是采用調(diào)相（ BPSK）。 通常載波頻率較高，或者說載波周期 cT 較小，它遠(yuǎn)小于偽碼的周期 pT ，即滿足 cT pT 。這里，當(dāng) c（ t）為一碼時，已調(diào)波與載波取反相；而當(dāng) c（ t）為 0 碼時，取同相。相關(guān)器完成相干解調(diào)和解擴(kuò)。 信號 ??2st的相位如圖 42 中（ 7）所示。然后通過中頻濾波器。 直擴(kuò)系統(tǒng)的性能 直擴(kuò)系統(tǒng)的抗干擾性 直擴(kuò)系統(tǒng)最早應(yīng)用是在軍事通信中作為很強(qiáng)抗干擾性的通信手段。相關(guān)處理前，信號頻譜是很寬的，經(jīng)相關(guān)處理后，有用信息被解擴(kuò)，其功率譜集中于信息帶寬內(nèi)，而寬帶干擾通過相關(guān)器，其功率譜密度基本不變。對干擾來說，相關(guān)器起到擴(kuò)展頻譜的目的，功率譜密度就大大下降，其中對信號有害的干擾分量只有落入信息帶寬部分，從而抑制了大部分干擾。直擴(kuò)信號正好具有這兩方面的優(yōu)勢，它的功率譜密度很低，單位時間內(nèi)的能量就很小，同時它的頻帶很寬。因此，直擴(kuò)信號可以用來進(jìn)行隱藏通信。 具體的做法是給每一個用戶分配一個 PN 碼作為地址碼。此時相互之間干擾很小，可以當(dāng)作噪聲處理。同時還需要有一定的數(shù)量。解決的辦法是采用自動功率控制，自動調(diào)節(jié)各用戶的發(fā)射功率，使達(dá)到接收機(jī)時各用戶信號功率基本相等，也就是滿足接收機(jī)輸入端等功率的條件，才能正確地區(qū)分有用信號。 直擴(kuò)系統(tǒng)的抗多徑 干擾性能 多徑信道就是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間電波傳播的路徑不止一條。其它有延遲到達(dá)的電波，由于相關(guān)解擴(kuò)的作用，只起到噪聲干擾的作用。 直擴(kuò)測距定時系統(tǒng) 直擴(kuò)系統(tǒng)的發(fā)展是從測距開始的。當(dāng)采用一個較長周期的 PN碼序列作為發(fā)射信號、用它于目的地反射回來或轉(zhuǎn)發(fā)回來的 PN 碼序列的相位進(jìn)行比較，即比較兩個碼序列相差的時片數(shù)，就可以看出其時間差，也就能換算出發(fā)射機(jī)與目的地之間的距離。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)也不例外。 同步系統(tǒng)是擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵技術(shù)。因此，這里我們只需討論 PN 碼碼元和序列的同步。 3. 收發(fā)信機(jī)相對運(yùn)動引起的多普勒頻移； 4. 以及多徑傳播也會影響中心頻率的改變。這一階段也稱為起始同步或粗同步，也就是要把對方發(fā)來 的信號與本地信號在相位之差納入同步保持范圍內(nèi)，即在 PN 碼一個時片內(nèi)。因此，整個同步過程是包含搜捕和跟蹤兩個階段閉環(huán)的自動控制和調(diào)整過程。與其它計算機(jī)語言相比，具有簡潔和智能化程度高的特點，而且適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習(xí)慣，因而用其編程和調(diào)試，可以 大大提高工作的效率。 在 MATLAB 通信工具箱中有 SIMULINK 仿真模塊和 MATLAB 函數(shù)，形成一個運(yùn)算函數(shù)和仿真模塊的集合體，用來進(jìn)行通信領(lǐng)域的研究、開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計和仿真。這種仿真被稱為時間流的仿真。圖 51便是 啟用后的默認(rèn)界面。 Simulink 仿真 技術(shù) Simulink 是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣頻率的系統(tǒng)。 SIMULINK 包含有 SINKS（輸入方式）、 SOURCE（輸入源）、 LINEAR（線性環(huán)節(jié)）、 NONLINEAR（非線性環(huán)節(jié)）、 CONNECTIONS（連接與接口）和 EXTRA（其他環(huán)節(jié)）子模型庫，而且每個子模型庫中包含有相應(yīng)的功能模塊 ， 用戶也可以定制和創(chuàng)建用戶自己的模塊。菜單方式對于交互工作非常方便，而命令行方式對于運(yùn)行一大類仿真非常有用。 模型分析工具包括線性化和平衡點分析工具、 MATLAB 的許多工具及 MATLAB 的應(yīng)用工具箱。重復(fù)上述連接過程，直到完成全部連接，組成仿真系統(tǒng)。 圖 54 傳遞函數(shù)模型參數(shù)設(shè)置對話框 例如，圖 54 是傳遞函數(shù)模型功能模塊的對話框。設(shè)置功能模塊的參數(shù)后，點擊 OK 軟鍵進(jìn)行確認(rèn)，將設(shè)置參數(shù)送仿真操作畫面，并關(guān)閉對話框。共有解算器 (Solver)、工作空間輸人輸出 (Workspace I/O)、診斷 (Diagnostics)、高級屬性 (Advanced)和實時工作室 (Real— Time Workshop)等 5 個頁面。診斷頁面用于對仿真中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行診斷。示波器有單蹤和雙蹤示波器兩種。時間范圍應(yīng)與仿真器終止時間一致，以便最大限度顯示仿真操作