【正文】 3。 N越大，糾錯能力越強。因為程序仿真中采用16 位 Walsh 擴頻碼，所以設定擴頻因子為 16。假定接收 機隨機捕獲 L 條多徑中的一條，誤碼率為： 1 { ( 1 , ) ( 2 , ) , .. ., ( 1 , ) ( , ) }eP P s l s l s l s M l? ? ? ? 11 [ { (1 , ) ( , ) , 1} ] MP s l s k l k ?? ? ? ? 111 [1 ]SFR MeP ?? ? ? (26) 基于高斯分布假設，可推導出 1SFReP 為 ： 2 2 21 1 ( 1 , ) ( , ){ ( 1 , ) ( , ) } ( { } / ( ) )S F Re l s l s k lP P s l s k l Q E D ??? ? ? ? 信息科學與工程學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 (論文 ) 13 22221,c o s ( ) ( 1 / )()122 c o s ( ) ( / ) ( , )l l l l l cLl l l l l c jj j lTQT m j lNN? ? ?? ? ? ???? ? ??? ? ? ? ? (27) 其中， 1SFReP 是一個條件概率分布。延遲環(huán)路的性能取決于環(huán)路帶寬。如果這些多徑信號相互間的延時超過了一個 碼片 的長度，那么它們將被 CDMA 接收機看作是非相關(guān)的噪聲， 從 而不再需要均衡了。 圖 27 示出了簡化的 RAKE 接收機的組成。 無論移動臺 處 在通信區(qū)域 中 的哪一個位置 上 ，系統(tǒng)都能 夠 提供一條高品質(zhì)的通信鏈路。 多徑信號分離的基礎(chǔ) 原理 是采用直接序列 對信號頻譜進行擴展 。等增益合并方式實現(xiàn)比較簡單，其性能接近于最大比值合并。這種方式方法簡單，實現(xiàn)容易。 假設 M個輸入信號電壓為 r1(t)， r2(t), ?， rM(t)，則合并器輸出電壓 r(t)為： 2221 1 11N N Nii i i ii i iAA G A A A??? ? ?? ? ? ?? ? ? (21) 式中， ak 為第 k個信號的加權(quán)系數(shù)。 (5) 角度分集?？臻g分集的依據(jù)在于快衰落的空間獨立性，即在任意兩個不同的位置上接收同一個信號，只要兩個位置的距離大到一定程度，則兩處所收信號的衰落是不相關(guān)的。 擴頻信號具有以下三個特性： (1)擴頻信號是不可預測的偽隨機的寬帶信號； (2)擴頻信號帶寬遠大于欲傳輸數(shù)據(jù)帶寬； (3)接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。 擴頻技術(shù) 擴頻技術(shù)是一種 對 信息 進行 處理 的 傳輸技術(shù)。 CDMA的技術(shù)特點： (1)CDMA是擴頻通信的一種，他具有擴頻通信的以下特點： ① 抗干擾能力強； ② 寬帶傳輸，抗 衰落能力強； ③ 功率話密度比較低，有利于信號隱蔽； ④ 利用擴頻碼的相關(guān)性來獲取用戶的信息，抗截獲的能力強。接收機 利 用相關(guān)器可以 從 多個 CDMA信號中選出使用 了 預定碼型的信號。該發(fā)明系列專利共包括“基于多徑能量窗的 DS/CDMA 綜合擴頻相干接收裝置”、“基于多徑信道能量窗重心跟蹤環(huán)路的導頻信道跟蹤方法”、“基于多徑能量窗的CDMA 系統(tǒng)初始同步與小區(qū)搜索裝置”、“一種適合于 CDMA 多徑衰落信道的頻率自動校正裝置”、“ RAKE 接收機中信道估計平均長度的動態(tài)調(diào)整及方法”、“ LCR 多普勒頻率估計及信道估計平均長度動態(tài)調(diào)整方法”、“基于快速信道估計子窗和保護窗的多徑 信道估計器”、“ CDMA系統(tǒng)低擴頻比下的 RAKE 和 SOVA均衡級聯(lián)接收方法和裝置”和“ CDMA 系統(tǒng)導頻干擾抵消方法和裝置”等 11 項專利，其中 7 項已獲國家專利局授權(quán)， 4 項已申請國際 PCT 專利。 TDMA 系統(tǒng)的國際漫游協(xié)議還有待進一步的完善和開發(fā) ，因此 TDMA 并不是 目前 蜂窩移動通 信息科學與工程學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 (論文 ) 4 信的最佳無線接入 方式 ，而 CDMA 碼分多址技術(shù)完全適合現(xiàn) 代移動通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務、軟切換、國際漫游等。為了使信號基本不受多徑傳播的影響，要求信號的帶寬小于多徑信道的相關(guān)帶寬。 ③ 當信號碼元長度 T比較小，而△ t比較大，且不滿足△ t=T，將引起“頻率選擇性衰落”（這是時間擴散在頻域中的反映）。多徑效應會使數(shù)字信號的碼間串擾增大，為了減小碼間串擾的 信息科學與工程學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 (論文 ) 3 影響，通常要降低碼元速率。要在這樣 惡劣的傳播條件下保持可以接受的傳輸質(zhì)量，就必須采用各種 有效的 措施來抵消衰落帶來 的不利影響。通過選擇合適的材料 并且 精心加工，可以確保在有線傳輸系統(tǒng)中有一個 比較 穩(wěn)定的電氣環(huán)境。 在 VHF、 UHF 移動 通信 信道中，電波傳播的方式主要是直射波、地面波和散射波，以及它們的合成波。所以 采用 CDMA 技術(shù)的通信方式通常被稱為寬帶無線通信。 RAKE 接收機能夠在時域中充分利用信號的多徑結(jié)構(gòu) ，從而 提高系統(tǒng)的輸出信噪比 ， 因 而成為目前 CDMA 系統(tǒng)中廣泛被應用的抗多徑衰落技術(shù)。仿真 得到 RAKE 接收機的 誤碼率性能。在 DSCDMA 系統(tǒng)中，每個用戶工作在相同的中心頻率上，輸入數(shù)據(jù)序列與 PN 序列相乘得到寬帶信號。衰落、多徑和隨機變化 都 是移動通信 信道的基本特征。這種衰落現(xiàn)象 會使 接收信號的質(zhì)量 嚴重惡化 ，影響通信可靠性。 圖 11 信號的多徑傳播 多徑效應 ：多徑傳播對信號 傳輸 的影響稱為多徑效應，是指 由 電波傳播信道中的多徑傳輸現(xiàn)象所引起的延時 和衰落 效應。各條路徑 的長度會隨 著 時間 的變化而變化， 所以 到達接收點的各分量場相位關(guān)系也是隨時間變化的。時延大小主要取決于地物 (如高大建筑物 )和地形影響。驗證了 DS 擴頻 信號波形非常適合 多徑信道 的傳輸， 同時產(chǎn)生了 RAKE 接收機、 功率控制 和 軟 切換 等 CDMA 的關(guān)鍵技術(shù)。 然而，經(jīng)過 擴頻后的帶寬會變 寬 。因此 ， 擴頻通信系統(tǒng) 中 不需要 采用 均衡器。 碼分多址能夠滿足市場對移動通信容量和品質(zhì)的高要求，具有頻譜利用率高、話音質(zhì)量好、保密性強、掉話率低、電磁輻射小、容量大、覆蓋廣等特點，可以大量減少投資 和降低運營成本。 ② 采用了話音激活技術(shù)和扇區(qū)化技術(shù)。 擴頻的基本方法有：直接序列、跳頻、跳時和線性調(diào)頻等。 信息科學與工程學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 (論文 ) 7 分集接收原理 分集 接收的定義 所謂分集接收，是指接收端對它收到的多個衰落特性互相獨立 (攜帶同一信息 )的信號進行特定的處理，以降低信號電平起伏的方法。頻率間隔大于相關(guān)帶寬的兩個信號所遭受的衰落可以認為是不相關(guān)的，因此可以用兩個以上不同的頻率傳輸同一信息，以實現(xiàn)頻率分集?？焖ヂ涑司哂锌臻g和頻率獨立性之外，還具有時間獨立性， 信息科學與工程學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 (論文 ) 8 即同一信號在不同的時間區(qū)間多次重發(fā)，只要各次發(fā)送的時間間隔足夠大，那么各次發(fā)送信號所出現(xiàn)的衰落將是彼此獨立的，接收機將重復收到的同一信號進行合并，就能減小衰落的影響。選擇式合并是指 檢測所有分集支路的信號，以選擇其中信噪比最高的那一個支路的信號作為合并器的輸出。最大比值合并是一種最佳合并方式，其方框圖如圖 23所示。 RAKE 接收技術(shù)實際上是一種多徑分集接收技術(shù)， 可以在時間上分辨出細微的多徑信號，對這些分辨出來的多徑信號分別進行加權(quán)調(diào)整、使之復合成加強的信號。這樣 就 將有害的多徑信號變 成了 有利的有用信號。 在這種 情況 下，傳統(tǒng)的等化 功能將不再適用，因此 需要一種新的技術(shù)，它必須能 夠 接收所有路徑的信號，然后 將它們 組成一個完整的信號。 移動通信信道 本身 是一種多徑衰落信道， RAKE 接收 用于 分別接收每一 路的信號 并 進行解調(diào)，然后 合成 輸出達到增強接收效果的目的，這里 的 多徑信號不僅不是不利 的 因素，而且在 CDMA 系統(tǒng) 中 變成一個有利因素。圖為一個 RAKE 接收機，它是專為 CDMA 系統(tǒng)設計的經(jīng)典的分集接收器， 它的 理論基礎(chǔ)就是：當傳播時延超過一個碼片時，多徑信號可 以 被看 信息科學與工程學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 (論文 ) 12 作是互不相關(guān)的。根據(jù)相關(guān)能量，延遲估計器就可以得到多徑的到達時間量。不失一般性，可假設第 l 條路徑的信號幅度最大，則 1SDCeP 表達式與 1SFReP 相同 當 j??? ，存在 j時， , 2 21 { c o s ( ) ( 1 / ) ) }lS D C a v g S D Ce b l l l l c lP E Q T? ? ?? ? ? ? ? (211) 其中， 1 2 2 124( 2 { } c os ( ) ( / ) ( { }) )3SD C l ll ll c lE b T L E bNN? ? ???? ? ? ? ? ? ? (212) 且有 ， 1 1201{ } ( 1 ) ( )J JjljJE b J J jj? ? ? ?????? ? ?????? (213) (3)等增益合并 (EGC) J條支路 RAKE 接收機在等增益合并和最大比合并時輸出的判決分量為： 1 (1, )JJjjs c s j??? (214) 一般 JL? 。 . 以三徑代表多徑，其功率因子分別設為 5/9， 3/9， 1/9。 二階 Hadmard碼矩陣是 11211W a l??? ????? (31) 四階 Hadmard碼矩陣 是 1 1 1 12 2 1 1 1 142 2 1 1 1 11 1 1 1W a l W a lW a lW a l W a l???????????? ??? ? ??????? (32) 相應地，可遞推得到 16位 Hadmard碼矩陣為 8816 W a l W a lW a lW a l W a l??? ????? (33) 信息科學與工程學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 (論文 ) 18 擴頻產(chǎn)生發(fā)送信號 (1)用 Walsh 函數(shù)矩陣對數(shù)據(jù)矩陣進行擴頻，并把擴頻后的輸出重復為兩次(有利于下面的延遲 )，就得到第一徑信號。 (2)采用最大比值合并時，需要計算出每徑的加權(quán)系數(shù)?？梢娙N分集合并方法 都能有效提高 接收機的接收性能，且相同條件下 ， 最大合并比性能最好，其次是等增益合并，最后是選擇式合并。圖中同信噪比情況下采用最大比合并方式時誤碼率比選擇式合并方式時低了很多，和等增益合并方式相比也較低。目前的 CDMA 接收機都基于 RAKE 接收機原理，它 把 其他用戶的信號作為干擾來對待。 信息科學與工程學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 (論文 ) 22 參考文獻 [1] 樊昌信，曹麗娜 . 通信原理 [M]. 北京 :國防工業(yè)出版社， 2020： 7377. 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