第六章擴(kuò)頻通信(編輯修改稿)
2025-01-16 09:40 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 綜合樓 823 ? 相關(guān)特性 具有與 m序列優(yōu)選對(duì)相類(lèi)似的自相關(guān)和互相關(guān)特 性 ： 當(dāng) τ= 0時(shí)自相關(guān)函數(shù)與 m序列相同 ， 具有尖銳的自相關(guān)峰；當(dāng)1≤τ≤N 1 時(shí)自相關(guān)函數(shù)取三個(gè)理想的值 ? Gold序列的數(shù)量 周期 (長(zhǎng)度 )N=2n 1的 m序列優(yōu)選對(duì)生成的 Gold序列 ， 由于其中一個(gè) m序列每次不同移位都產(chǎn)生新的 Gold序列 ， 總共有 N+2=2n +1個(gè) 。 隨著 n的增加 ， Gold序列數(shù)以 2的 n次冪增長(zhǎng) ,比 m序列多很多 b) Gold序列的特性 偽隨機(jī)碼與正交碼 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 ? 平衡的 Gold序列是指在一個(gè)周期內(nèi) ’ 1’ 碼元數(shù)比 ‘ 0’ 碼元數(shù)僅多一個(gè) ， 只有平衡 Gold序列才可以用到碼分多址通信系統(tǒng)中去 ? 對(duì)于周期 2n1的 m序列優(yōu)選對(duì)生成的 Gold序列 ， 當(dāng) n是奇數(shù)時(shí) ，有 2n1+1個(gè) Gold序列是平衡的 ， 約占 50%；當(dāng) n是偶數(shù) （ 不是 4的倍數(shù) ） 時(shí) ， 有 2n1+ 2n2+ 1個(gè) Gold序列是平衡的 ， 約占 75% ? 在 WCDMA系統(tǒng)中 ， 下行鏈路采用 Gold碼區(qū)分小區(qū)和用戶(hù) ， 上行鏈路采用 Gold碼區(qū)分用戶(hù) b) 平衡的 Gold序列 偽隨機(jī)碼與正交碼 移動(dòng)通信 Walsh碼 a) Walsh函數(shù)波形 Walsh函數(shù)集是完備的非正弦型正交函數(shù)集 ， 相應(yīng)的離散 Walsh 函數(shù)就是 Walsh碼 (序列 ) N階 Walsh函數(shù)集可定義為 N個(gè)子函數(shù)的集合 ， 記為 {Wal(j,t), j=0,1,2,..,N1}, Wal(j,t)在 {1,+1}中取值 ， j表示每個(gè)子函 數(shù)符號(hào)改變次數(shù) ， 任意兩個(gè)子函數(shù)具有正交性 8階 Walsh函數(shù)波形 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 偽隨機(jī)碼與正交碼 對(duì) Walsh函數(shù)波形在 8個(gè)等間隔上取樣，并用 0、 1表示，可得到Walsh序列 ,可用 8 8的 Walsh矩陣表示 00 00 00 0000 00 11 1100 11 11 0000 11 00 1101 10 01 1001 10 10 0101 01 10 1001 01 01 01移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 b) Walsh函數(shù)矩陣的遞推關(guān)系 Walsh序列可由哈達(dá)瑪矩陣產(chǎn)生 。 哈達(dá)瑪矩陣是一方陣 ， 各行（ 列 ） 之間是正交的 ， 最低階哈達(dá)瑪矩陣為二階 20001H ?遞推公式： 2NNNNNHHHH?其中 N取 2的冪， 是的 補(bǔ) NH 偽隨機(jī)碼與正交碼 224 2 22200 0001 0100 1101 10HHHHHH?? ? ?如： 448 2 44400 00 00 0001 01 01 0100 11 00 1101 10 01 1000 00 11 1101 01 10 1000 11 11 0001 10 10 01HHHHHH?? ? ?QualmCDMA數(shù)字系統(tǒng)中采用 64階 walsh碼作為前向碼分信道 ， 可支持 64個(gè)信道 ， 并采用 64位的正交Walsh函數(shù)來(lái)用作反向信道的編碼調(diào)制 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 c) Walsh函數(shù)的頻域特性和相關(guān)特性 ?同長(zhǎng)度不同編號(hào)的 Walsh函數(shù)頻帶寬度是 不同的 ，頻帶寬度取決于其最短游程的寬度 ?周期性互相關(guān)函數(shù) 0( ) ( , ) ( , )TijR W i t W j t dt?????分析表明 ，而 (0) 0ijR ?( ) 0 , 0ijR ????在同步狀態(tài)下 ， 互相關(guān)為 0， 而在不同步狀態(tài)下 ， 其自相關(guān)和互相關(guān)旁瓣值都比較大 ， 不利于在異步碼分多址系統(tǒng)中應(yīng)用 偽隨機(jī)碼與正交碼 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 擴(kuò)頻通信原理 擴(kuò)頻和解擴(kuò) 直擴(kuò)系統(tǒng)抗窄帶干擾的能力 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 直擴(kuò)系統(tǒng)擴(kuò)展信號(hào)帶寬方法是 ， 用一個(gè) PN序列和數(shù)據(jù)相乘 ，以 2PSK為例 ， 直接擴(kuò)頻系統(tǒng)如圖 ， 信道理想 ， 不考慮噪聲 圖 直 接 序 列 擴(kuò) 頻 通 信 系 統(tǒng) 0Tbdt?c o sct? c o sct?c ( t )c ( t )x ( t ) s ( t ) r ( t )b ( t )y (Tb)y ( t )e ( t )判決信道 b(t)和 c(t)為雙極性 NRZ碼，通常， b(t)一個(gè)比特長(zhǎng)度 Tb=NTc， b(t)帶寬為 Bb=1/Tb,c(t)帶寬為 Bc=1/Tc 擴(kuò)頻通信原理 擴(kuò)頻與解擴(kuò) a) 擴(kuò)頻 ( ) ( ) ( )x t b t c t?移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)波形 b(t)和 c(t)相乘的結(jié)果使攜帶信息的基帶信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展到近似為c(t)的帶寬 Bc， 擴(kuò)展的倍數(shù)就等于PN序列一周期的碼片數(shù) ： cbbcBTNBT?? 擴(kuò)頻通信原理 B ( f )f01 / Tb 1 / Tb( a ) 信 息 數(shù) 據(jù) 的 頻 譜C ( f )f01 / Tc 1 / Tc( b ) m 序 列 的 頻 譜X ( f )f01 / Tb+ 1 / Tc ( 1 / Tb+ 1 / Tc)( c ) 擴(kuò) 頻 后 的 頻 譜圖 直 接 序 列 擴(kuò) 頻 信 號(hào)擴(kuò)頻后的基帶信號(hào)進(jìn)行 2PSK調(diào)制，得到信號(hào) s(t)： ( ) ( ) c os ( ) ( ) c oscct x t t b t c t t?? ??調(diào)制后信號(hào) s(t)帶寬為 2Bc 而信號(hào)的功率譜密度下降到原來(lái)的 1/N 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 不考慮信道噪聲及各種干擾信號(hào) ， 接收機(jī)接收到的信號(hào)r(t)=s(t)， 接收到的信號(hào)首先和本地產(chǎn)生的 PN碼 c(t)相乘 。 由于 c2(t)=（ 177。 1） 2=1,所以 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) c os ( ) ( ) c osccr t c t s t c t b t c t t c t b t t??? ? ? ?相乘所得信號(hào)是帶寬為 2/Tb的窄帶 2PSK信號(hào) ， 這一操作過(guò)程就是解擴(kuò) 。 a) 解擴(kuò) 擴(kuò)頻通信原理 要正確解擴(kuò) ,要求本地的 PN碼序列和發(fā)射機(jī)的PN碼序列嚴(yán)格同步 解擴(kuò)和相關(guān)解調(diào)波形如圖 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 結(jié)論： ?DS系統(tǒng)在發(fā)送端直接用 高碼率的擴(kuò)頻碼去展寬數(shù)據(jù)信號(hào)頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò)，還原成原始的窄帶信號(hào)； ?擴(kuò)頻后帶寬擴(kuò)展了 N倍，功率譜下降到 1/N； ?擴(kuò)頻碼與傳輸信息無(wú)關(guān)，僅是起擴(kuò)展信號(hào)頻譜帶寬作用； 擴(kuò)頻通信原理 移
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