【文章內(nèi)容簡介】 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 – 實際作用的地址碼與擴(kuò)頻碼 ?理想的地址碼和擴(kuò)頻碼不存在 ?Walsh碼是正交碼，具有良好的自相關(guān)性和處處為零的互相關(guān)性，但由于碼組內(nèi)各碼所占頻譜帶寬不同等原因，不能作擴(kuò)頻碼使用 ?常作擴(kuò)頻碼的是偽隨機(jī)序列 ?真正的隨機(jī)信號和噪聲是不能重復(fù)再現(xiàn)和產(chǎn)生 ?用一種周期性的脈沖信號近似隨機(jī)噪聲的性能 ? PN具有類似白噪聲的特性被用作擴(kuò)頻碼 ? PN準(zhǔn)正交會使系統(tǒng)性能受到一定的影響 ?常用的 PN： m序列和 Gold序列 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 – m序列偽隨機(jī)碼 ?m序列是最長線性移位寄存器序列 ?m序列是一個偽隨機(jī)序列，按一定規(guī)律周期性變化，具有隨機(jī)噪聲類似的特性 ?周期是 P=2n1， n是移位寄存器級數(shù) 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 ?產(chǎn)生 ?改變反饋電路，可得到新的 m序列 ?最后一級必須參加反饋 例： 三級移位寄存器構(gòu)成 m序列發(fā)生器 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 m序列產(chǎn)生器 a31a22＋a13a04ak1 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 10 1 1 11 0 1 10 1 0 11 0 1 01 1 0 10 1 1 00 0 1 11 0 0 10 1 0 00 0 1 00 0 0 11 0 0 0? ? ? ?擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 ?特性 ?隨機(jī)性 ? m序列一個周期內(nèi)“ 1”和“ 0”的碼元數(shù)大致相等（“ 1”比“ 0”只多一個） ?一個周期為 P=2n1的 m序列，共有 2n1個游程長度為 1的游程占 1/2，長度為 2的游程占 1/4，長度為 3的游程占 1/8，長度為 k(1≤k≤n2)的游程占 1/2k，只有一個包含 (n1)個“ 0”的游程，也只有一個包含(n1)個“ 1”的游程 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 ?自相關(guān)性 當(dāng) τ=0時，自相關(guān)函數(shù) R(τ)出現(xiàn)峰值 1 當(dāng) τ偏離 0時，相關(guān)函數(shù)曲線很快下降 當(dāng) 1≤τ≤P1時，相關(guān)函數(shù)值為 1/P 當(dāng) τ=P時，又出現(xiàn)峰值 1… ?可以用有無自相關(guān)函數(shù)值來識別信號，并檢測自相關(guān)函數(shù)值為 1的碼序列 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 ?互相關(guān)性：同一周期的 m序列組，兩兩 m序列對的互相關(guān)特性差別很大 ?m序列和其移位后的序列逐位模 2加，所得的序列仍是 m序列，只是相位不同 ?m序列發(fā)生器中的移位寄存器的各種狀態(tài)，除全“ 0”外，其他狀態(tài)在一個周期內(nèi)只出現(xiàn)一次 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 – Walsh碼 ?是正交碼 ?Walsh碼可用哈德碼矩陣表示為： 例： … 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 – Gold序列 ?Gold序列是 m序列的組合碼 ?m序列優(yōu)選對特性很好，數(shù)目很少 ?Gold序列由優(yōu)選對的 m序列逐位模 2加得到 ?改變其中一個 m序列的相位，可得到一個新的 Gold序列 ?Gold序列具有與 m序列優(yōu)選對類似的相關(guān)性，且構(gòu)造簡單，數(shù)量大 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 ?產(chǎn)生 ?一對周期 P=2n1的 m序列優(yōu)選對 {ai}、 {bi}，{ai}與后移 τ位的序列 {bi+τ}(τ=0， 1， … ， P1)逐位模 2加所得的序列 {ai+bi+τ} 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 ?周期 P=2n1的 m序列優(yōu)選對產(chǎn)生的 Gold序列共有 2n+1個 ?隨著 n的增加， Gold序列以 2的 n次冪增長 ?平衡的 Gold序列 :一個周期內(nèi)“ 1”碼元數(shù)比“ 0”僅多一個 ?當(dāng) n是奇數(shù)時， 2n+1個 Gold序列中有 2n1+1個平衡的 Gold序列，約占 50% ?當(dāng) n是偶數(shù)（不是 4個倍數(shù)）時，有 2n1+2n2+1個平衡的 Gold序列，約占 75% 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 ?特性 ?周期 P=2n1的 m序列優(yōu)選對產(chǎn)生的 Gold序列具有與 m序列優(yōu)選對類同的相關(guān)性 ?自相關(guān)函數(shù)在 τ=0時與 m序列相同，具有尖銳的自相關(guān)峰；當(dāng) 1≤τ≤P1時，最大旁瓣值不超過 t(n)/P ?同一對 m序列優(yōu)選對產(chǎn)生的 Gold序列連同兩個 m序列中，任意兩個序列的互相關(guān)特性都和 m序列優(yōu)選對一樣 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 IS95CDMA中地址碼的應(yīng)用 – 用戶地址碼 ?用長 m序列的截段碼，碼長 42位，數(shù)量為 2421 ?根據(jù)碼的不同相位區(qū)分不同的用戶 – 基站地址碼 ?用中長 m序列的截段碼或 Gold碼，碼長 15位，數(shù)量為 2151 ?根據(jù)碼的相位不同來區(qū)分 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 – 信道地址碼 ?用的是 64階 walsh函數(shù)，前向信道和反向信道各 64個 ?前向信道： ?1個導(dǎo)頻信道 W0（全“ 0”）、 7個尋呼信道 W1～ W1個同步信道 W3 55個業(yè)務(wù)信道 ?導(dǎo)頻信道只給出一個頻率基準(zhǔn)， W0只有強(qiáng)度，沒有信息，是固定不變的 ?同步信道一旦同步后可作業(yè)務(wù)信道用 ?無尋呼、業(yè)務(wù)忙時，尋呼信道也可作業(yè)務(wù)信道用 ?反向信道： ?接入信道最多有 32個，最少為 0 ?業(yè)務(wù)信道最多為 64個，最少為 32個，信令隨路傳送 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的同步原理 – 移動通信系統(tǒng)中存在的不確定因素 ?收發(fā)信機(jī)間的距離引起的傳播延遲產(chǎn)生的相位差 ?收發(fā)信機(jī)時鐘頻率的相對不穩(wěn)定引起的頻差 ?收發(fā)信機(jī)相對運動引起的多普勒頻率偏移 ?多徑效應(yīng)引起的頻率和相位的變化等 – 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中的同步 ?載波同步、位同步、幀同步 ?偽碼同步 – 偽碼同步的作用 ?實現(xiàn)本地 PN與接收信號中的 PN的同步，即頻率上相同，相位上一致 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 – 同步過程 ?第一階段是捕獲階段 ?搜索對方的發(fā)送信號，把對方發(fā)來的 PN與本地 PN在相位上納入可保持同步的范圍內(nèi) (即在一個 PN碼元內(nèi) ) ?第二階段是跟蹤階段 ?收發(fā)兩端 PN的頻率和相位發(fā)生較小偏移時，同步系統(tǒng)都能自動調(diào)整，使收、發(fā)雙方的 PN保持精確同步 ?系統(tǒng)一般按照“載頻捕獲 → 偽碼捕獲 → 偽碼跟蹤→ 載頻跟蹤”的順序來建立同步 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 – 同步過程原理框圖 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 IS95CDMA通信原理 CDMA基本原理 – CDMA基本通信原理 ?DS系統(tǒng)： ?發(fā)送端：待傳話音通過 A/D轉(zhuǎn)換，將模擬話音轉(zhuǎn)變成 ，通過，使信道中傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原始信號本身的帶寬 ?接收端：接收機(jī)利用本地偽隨機(jī)序列進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)，還原出原始窄帶信號，通過窄帶濾波器，恢復(fù)話音數(shù)據(jù)，再通過數(shù) /模（ D/A）轉(zhuǎn)換，恢復(fù)為原始話音 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 IS95CDMA通信原理 ?碼分多址通信系統(tǒng)主要由調(diào)制、擴(kuò)頻、解擴(kuò)、解調(diào)等構(gòu)成 ?為了保證相關(guān)檢測，接收端除了實現(xiàn)載波同步外，還必須保證地址碼的同步 ?地址碼碼型正交性要好，碼的數(shù)量要多 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 IS95CDMA通信原理 – CDMA系統(tǒng)中上下行鏈路工作原理 ?下行鏈路 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 IS95CDMA通信原理 ?發(fā)送端： 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 IS95CDMA通信原理 ?接收端： 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 IS95CDMA通信原理 ?上行鏈路 ?上行鏈路中各移動臺發(fā)射的信號不用合路器合路，而是各自發(fā)往空中，在空中實現(xiàn)合路 ?基站接收空中信號后通過地址碼的相關(guān)檢測，對信號分路并進(jìn)行后續(xù)解調(diào)處理 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 IS95CDMA通信原理 CDMA中的關(guān)鍵技術(shù) – 功率控制技術(shù) ?CDMA系統(tǒng)是一個自干擾系統(tǒng)，通信質(zhì)量和容量主要受限于收到干擾功率的大小 ?MS信號功率太低，誤比特率太大，無法保證通信質(zhì)量 ?MS信號功率太高，會對其它 MS增加干擾，導(dǎo)致整個系統(tǒng)的通信質(zhì)量惡化、容量減小 ?CDMA蜂窩系統(tǒng)中，為了解決遠(yuǎn)近效應(yīng)問題，同時避免對其它用戶過大的干擾，必須采用嚴(yán)格的功率控制 ?類型：反向開環(huán)功率控制、反向閉環(huán)功率控制、正向鏈路功率控制 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 IS95CDMA通信原理 – CDMA中功率控制示意圖 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研室 IS95CDMA通信原理 ?反向開環(huán)功率控制 ?前提條件：假設(shè)上、下行傳輸損耗相同 ?MS接收并測量基站發(fā)來的信號強(qiáng)度，估計下行傳輸損耗，然后自行調(diào)整其發(fā)射功率 ? 用于剛進(jìn)入接入信道，閉環(huán)功率控制尚未激活時 ?完全是 MS自主進(jìn)行的功率控制 ?開環(huán)功率控制只是對發(fā)送電平的粗略估計，反應(yīng)時間不應(yīng)太快或太慢 ?開環(huán)功率控制是為了補(bǔ)償平均路徑衰落的變化和陰影、拐彎等效應(yīng)，它必須要有一個很大的動態(tài)范圍，至少應(yīng)達(dá)到 177。 32dB 擴(kuò)頻通信技術(shù) 電子信息工程系通信技術(shù)教研