【正文】 頻編碼，分別向不同的接收者發(fā)送數(shù)據(jù)； 同樣，接收者用不同的擴(kuò)頻編碼，就可以收到不同的發(fā)送者送來的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了多址通信，提高了頻譜利用率。4）抗多徑干擾無線通信中抗多徑（發(fā)射的信號經(jīng)多條不同路徑傳播）干擾一直是難以解決的問題，利用擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性，在接收端可以用相關(guān)技術(shù)從多徑信號中提取分離出最強(qiáng)的有用信號，也可把多個(gè)路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強(qiáng)，從而達(dá)到有效的抗多徑干擾。6）有很強(qiáng)的保密性能。由于直擴(kuò)信號的頻譜密度很低，直擴(kuò)系統(tǒng)對其它系統(tǒng)的影響就很小。直擴(kuò)系統(tǒng)隨著偽隨機(jī)碼字的加長，要求的同步精度也就高，因而同步時(shí)間就長。在容許無線設(shè)備公開使用的電磁環(huán)境里，它對其他傳統(tǒng)微波設(shè)備造成最小的干擾，同時(shí)對附近其他設(shè)備有更高的抗擾性?，F(xiàn)在直擴(kuò)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于包括計(jì)算機(jī)無線網(wǎng)等許多領(lǐng)域。隨著移動(dòng)通信的迅猛發(fā)展，目前 3G 系統(tǒng)由研制開發(fā)逐步進(jìn)入商用并且向第四代無線多媒體通信飛速發(fā)展。直擴(kuò)碼分多址，由于具備通信容量大、能充分利用話音的統(tǒng)計(jì)特性、平滑的越區(qū)切換、通信容量的軟特性等優(yōu)點(diǎn)被作為未來移動(dòng)通信中最具競爭力、最有前景的無線多址接入技術(shù)。發(fā)展到現(xiàn)在，擴(kuò)頻技術(shù)理論和技術(shù)都已趨于完善，主要應(yīng)從系統(tǒng)的角度考慮總體性能，且與其它新技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，擴(kuò)頻技術(shù)必將獲得更加廣闊的應(yīng)用空間。它是基于 IS95 標(biāo)準(zhǔn)（雙模寬帶擴(kuò)譜蜂窩系統(tǒng)的移動(dòng)臺—基站兼容標(biāo)準(zhǔn)）的數(shù)字移動(dòng)電話系統(tǒng)。它是 20 世紀(jì) 60 年代由美國高通公司（QUALCOMM）開發(fā)的移動(dòng)通信技術(shù)，最早用于軍事領(lǐng)域。CDMA 系統(tǒng)是以擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)和碼分多址接入技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。它的地址碼通過相互間的正交性進(jìn)行區(qū)別。由于有不同的地址碼來區(qū)分用戶，所以對頻率、時(shí)間和空間沒有特定的限制，在這些方面通信是可以重疊的。 ．幾種常見的 CDMA 技術(shù)。由高通公司創(chuàng)立，具有大容量、小蜂窩半徑、運(yùn)用寬波技術(shù)和特殊密碼主題的特點(diǎn)，1993 年被電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)采用。 3. CDMAOne：流行于日本的一個(gè)品牌，是應(yīng)用 IS―95 CDMA 技術(shù)的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)。與運(yùn)行在 800MHz 的 CDMA 進(jìn)行比較，具有系統(tǒng)容量大、收費(fèi)低，適用于人口稠密地區(qū)等特點(diǎn)。實(shí)際要比模擬網(wǎng)大10 倍，比 GSM 要大 45 倍。 CDMA 是一個(gè)自擾系統(tǒng)， 所有移動(dòng)用戶都占用同一個(gè)帶寬和頻率，傳輸信號之間就會(huì)有干擾。如果他們使用不同的語言, 他們就可以清楚地聽到同伴的聲音，而其他人的談話在他們聽來只是干擾。如果能控制住用戶的信號強(qiáng)度, 在保持通話的質(zhì)量同時(shí)，我們就可以容納更多的用戶。：用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以不相同 CDMA 載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃靈活，擴(kuò)展簡單。 ：CDMA 的擴(kuò)頻技術(shù)和頻率復(fù)用技術(shù)，充分利用信道容量，提高了網(wǎng)絡(luò)接通率。：CDMA 系統(tǒng)的發(fā)射功率非常小，最大只有 200 毫瓦，正常通話時(shí)僅需，因此移動(dòng)電話功耗小，無線輻射能量低。：CDMA 采用寬帶技術(shù)，支持短消息、語音信箱、自動(dòng)漫游、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待、三方會(huì)談、主叫號碼顯示、傳真和數(shù)據(jù)通信等多項(xiàng)業(yè)務(wù) CDMA 通信技術(shù)的基本原理 CDMA 通信技術(shù)的基礎(chǔ)CDMA 系統(tǒng)是以擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)和碼分多址接入技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。 2. 跳頻（FH）擴(kuò)頻 跳頻（FH ：Frequence Hopping） ，它是用一定的碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控。3. 跳時(shí)（TH）跳時(shí)（TH ：Time Hopping）是使發(fā)射信號在時(shí)間軸上跳變。即：用一定的碼序列進(jìn)行選擇的多時(shí)片的時(shí)移鍵控。因?yàn)槠漕l率在較寬的頻帶內(nèi)變化，信號的頻帶也被展寬了。中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文6 CDMA 通信技術(shù)的基本原理點(diǎn)對點(diǎn) CDMA 通信系統(tǒng)的組成如圖 22 所示發(fā)送端將話音數(shù)據(jù)通過通過偽隨機(jī)碼進(jìn)行擴(kuò)頻，然后再進(jìn)行高頻調(diào)制，送到天線發(fā)射出去。在發(fā)送端將待傳的的話音，通過 A/D 轉(zhuǎn)換，將模擬話音成二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息，通過高速率的偽隨機(jī)擴(kuò)頻調(diào)制，從原理上講，兩者相乘，擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶，因而在在信道中傳輸信號的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原始信號本身帶寬。利用本地產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列進(jìn)行相關(guān)的解擴(kuò)。接收機(jī)接收到的干擾和噪聲，由于與本地偽隨機(jī)序列不相關(guān)，經(jīng)過接收解擴(kuò)（實(shí)質(zhì)是相乘過程） ，將干擾和噪聲頻譜大大的擴(kuò)展，頻譜功率密度大大的下降（類似于發(fā)送端將信號頻譜擴(kuò)展） ，落入窄帶濾波器的干擾和噪聲分量大大下降，因此在窄帶濾波器輸出端的信噪比得到了極大的改善，其改善程度就是擴(kuò)頻的處理增益。近年來,小衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)全球移動(dòng)通信和個(gè)人通信提供了條件, CDMA 引入衛(wèi)星移動(dòng)通信中,使衛(wèi)星移動(dòng)通信產(chǎn)生質(zhì)的飛躍,并在全球移動(dòng)通信和個(gè)人通信中占有決定性的地位。因此采用目前技術(shù)成熟、性能優(yōu)越的 CDMA 系統(tǒng)使得通信標(biāo)準(zhǔn)，易于向第三代系統(tǒng)過渡。這是指擴(kuò)頻碼序列的波形而言。那么究竟選用什么樣的碼序列作為擴(kuò)頻碼序列呢? 它應(yīng)該具備哪些基本性能呢? 現(xiàn)在實(shí)際上用得最多的是偽隨機(jī)碼，或稱為偽噪聲(PN)碼。因?yàn)樵肼暰哂型耆碾S機(jī)性，也可以說具有近似于噪聲的性能。我們只能產(chǎn)生一種周期性的脈沖信號來近似隨機(jī)噪聲的性能，故稱為偽隨機(jī)碼或 PN 碼。這樣任意兩個(gè)信號不容易混淆，也就是說，相互之間不易發(fā)生干擾，不會(huì)發(fā)生誤判。用它們代表兩種信號，其差別性就最大。隨機(jī)信號的自相關(guān)函數(shù)的定義為下列積分： （3????/2 0,1lim0TaTftdt??????? ????????? 當(dāng)常 數(shù) ，1）　式中 f(t)為信號的時(shí)間函數(shù)， 為時(shí)間延遲。?因此， 的大小可用來表征 f(t)與自身延遲后的 的相關(guān)性，故稱為自相關(guān)函??a?? ft?數(shù)。圖 31(a)為任一隨機(jī)噪聲的時(shí)間波形及其延遲一段 t 后的波形。當(dāng) t＝0 時(shí)，兩個(gè)波形完全相同、重疊，積分平均為一常數(shù)。因而在以 t 為橫座標(biāo)的圖上 應(yīng)為在原點(diǎn)的一段垂直線。這是一種理想的??a?二值自相關(guān)特性。相位完全對準(zhǔn)時(shí)有輸出，沒有對準(zhǔn)時(shí)輸出為 0。因?yàn)槲覀儾荒墚a(chǎn)生兩個(gè)完全相同的隨機(jī)信號。PN 碼就是一種具有近似隨機(jī)噪聲這種理想二值自相關(guān)特性的碼序列。如果用＋1，－1 脈沖分別表示“l(fā)”和“0”，則在圖 31 (c)中示出其波形和它相對延遲 個(gè)時(shí)片的波形。自相關(guān)峰值在 ＝0 時(shí)出現(xiàn)，自相關(guān)函數(shù)在177。 0 為脈沖寬度。（a）f（t ）? ?????ttf（t）（b）當(dāng)碼長取得很大時(shí)，它就越近似于圖 31(b)中所示的理想的隨機(jī)噪聲的自相關(guān)特性。由于這種碼序列具有周期性，又容易產(chǎn)生， f（ t） 圖 31 隨機(jī)噪聲的自相關(guān)性? rf????????2t?0（d）ttf（t?）?（c）02??1 1 1 0 1 0 0 1 1 1中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文9它就是下面即將介紹的 m 序列，成為直擴(kuò)系統(tǒng)中常用的擴(kuò)頻碼序列。例如有許多用戶共用一個(gè)信道，要區(qū)分不同用戶的信號，就得靠相互之間的區(qū)別或不相似性來區(qū)分。兩個(gè)不同信號波形 f(t)與 g(t)之間的相似性用互相關(guān)函數(shù)來表示： （32）?????/21limTcTftgtdt?? ???????如果兩個(gè)信號都是完全隨機(jī)的，在任意延遲時(shí)間 t 都不相同，則上式為 0。兩個(gè)信號的互相關(guān)函數(shù)為 0，則稱之為是正交的。 m 序列m 序列是最長線性移位寄存器序列的簡稱。容易產(chǎn)生、規(guī)律性強(qiáng)，但其隨機(jī)性接近于噪聲和隨機(jī)序列。顧名思義，m 序列是由多級移位寄存器或其他延遲元件通過線性反饋產(chǎn)生的最長的碼序列?，F(xiàn)在來看看如何由多級移位寄存器經(jīng)線性反饋產(chǎn)生周期性的 m 序列。圖中 Dl、DD3 為三級移位寄存器，為模二加法器。模二加法器的作用為圖中(b)所示的運(yùn)算，即 0 十 0＝0，0 十 1＝1，1 十 0＝l，l 十 1＝0。在圖(c)中示出，在時(shí)鐘脈沖驅(qū)動(dòng)下，三級移位寄存器的暫存數(shù)據(jù)按列改變。如移位寄存器各級的初始狀態(tài)為 111 時(shí)，輸出序列為 1110010。在時(shí)鐘脈沖的驅(qū)動(dòng)下，輸出序列作32周期性的重復(fù)。鐘脈沖D1 D2 D3輸出1110010（a）三級移位寄存器構(gòu)成的 m 序列發(fā)生器中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文10　這一簡單的例子說明：m 序列的最大長度決定于移位寄存器的級數(shù)，而碼的結(jié)構(gòu)決定于反饋抽頭的位置和數(shù)量。有的抽頭組合并不能產(chǎn)生最長周期的序列。現(xiàn)在已經(jīng)得到 3 100 級 m 序列發(fā)生器的連接圖和所產(chǎn)生的 m 序列的結(jié)構(gòu)。同理我們不難得到 36122551l023…位的 m 序列。2. 一個(gè)周期內(nèi)長度為 l 的游程(連續(xù)為“0”或連續(xù)為 “l(fā)”)占 1／2，長度為 2 的游程占 l／4，長度 3 的游程占 l／8?！發(fā)”和“0”的游程數(shù)相等。在 m 序列中一個(gè)周期內(nèi)“1”的數(shù)目比“0”的數(shù)目多 l 位。在 15 位碼中有 8 個(gè)“l(fā)”和 7 個(gè)“0”。一般說來，m 序列中長為 R 的游程數(shù)占游程總數(shù)的 l／2k。 m 序列和其移位后的序列逐位模二相加，所得的序列還是 m 序列，只是相移不同而已。 m 序列發(fā)生器中移位寄存器的各種狀態(tài)，除全 0 狀態(tài)外，其他狀態(tài)只在 m 序列中出現(xiàn)一次。 m 序列發(fā)生器中，并不是任何抽頭組合都能產(chǎn)生 m 序列。例如 5 級移位寄存器產(chǎn)生的 31 位 m 序列只有 6 個(gè)。R這種序列有較優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，構(gòu)造簡單，產(chǎn)生的序列數(shù)多，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。它們的互相關(guān)函數(shù)如圖 33(實(shí)線)，由小于某一極大值的旁瓣構(gòu)成。圖 3－4(a)中示出 Gold 碼發(fā)生器的的原理結(jié)構(gòu)圖。每改變兩個(gè) m 序列相對位移就可得到一個(gè)新的 Gold 序列。因此，Gold 序列2n?數(shù)比 m 序列數(shù)多得多。523??鐘源碼發(fā)生器 1（a）Gold 碼發(fā)生器的的原理結(jié)構(gòu)圖碼 3（碼 1 碼 2?）碼發(fā)生器 2中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文13（b）兩個(gè) 5 級 m 序列優(yōu)選對構(gòu)成的 Gold 碼發(fā)生器1 2 3 4 55 4 321圖 34 Gold 碼發(fā)生器的的原理結(jié)構(gòu)圖圖 3－4(b)中為兩個(gè) 5 級 m 序列優(yōu)選對構(gòu)成的 Gold 碼發(fā)生器。Gold 序列的主要性質(zhì)有以下幾點(diǎn)：　Gold 序列具有三值自相關(guān)特性，類似圖 33 中的自相關(guān)與互相關(guān)特性。兩個(gè) m 序列優(yōu)選對不同移位相加產(chǎn)生的新序列都是 Gold 序列。采用 Gold 碼族作為地址碼，其地址數(shù)大大超過了用 m 序列做地址碼的數(shù)量，所以 Gold碼序列在多址技術(shù)中，特別是在碼序列長度較短的情況下，得到了廣泛的應(yīng)用。而在接收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號還原成原始的信息。但擴(kuò)頻通信在發(fā)送端用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必須的帶寬，在接收端采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)以恢復(fù)出所傳信息數(shù)據(jù)。這可用信息論和抗干擾理論的基本觀點(diǎn)來說明：　 根據(jù)香農(nóng)()在信息論研究中總結(jié)出的信道容量公式，香農(nóng)公式：　 （42log(1)SCBN??1）式中：C信息的傳輸速率（信道容量） 單位 b/s； S信號平均功率單位 W； B頻帶寬度 單位 Hz； N噪聲平均功率 單位 W。換句話說，當(dāng)信號的傳輸速率 C 一定時(shí)，信號帶寬 B 和信噪比 S/N 是可以互換的，即增加信號帶寬可以降低對信噪比的要求，當(dāng)帶寬增加到一定程度，允許信噪比進(jìn)一步降低，有用信中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文15號功率接近噪聲功率甚至淹沒在噪聲之下也是可能的?？陆轄柲峥煞蛟谄錆撛诳垢蓴_性理論中得到如下關(guān)于信息傳輸差錯(cuò)概率的公式 （42）0efEpn???????此公式指出，差錯(cuò)概率 Pe 是信號能量 E 與噪聲功率譜密度 之比的函數(shù)。它同樣指出了用增加帶寬的方法可以換取信噪比上的好處。這就是擴(kuò)頻通信的基本思想和理論依據(jù)。理論分析表明，各種擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾性能與信息頻譜擴(kuò)展后的擴(kuò)頻信號帶寬比例有關(guān)。除此之外，擴(kuò)頻系統(tǒng)的其他一些性能也大都與有關(guān)。P系統(tǒng)的抗干擾容限 定義如下：jM中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文16 (48)0jPSMGLN???????????????式中：（S/N）。通常的擴(kuò)頻設(shè)備總是將用戶信息(待傳輸信息)的帶寬擴(kuò)展到數(shù)十倍、上百倍甚至千倍，以盡可能地提高處理增益。而接收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號還原成原始信息。加入擴(kuò)頻解調(diào)器，圖中為模 2 加法器，擴(kuò)頻碼為一個(gè)偽隨機(jī)碼（PN 碼），記作bTp（t ）。通常pTbpT在 DS 系統(tǒng)中，偽碼的速率 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信碼速率 ，即 ，也就是pRmR????ctt??R=m說，偽碼的寬度 pT遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信碼的寬度 bT，即 ，這樣才能展寬頻譜。c（t）的波形如圖 42 所示中的第（3）個(gè)波形。顯然，包含信中北大學(xué)分校學(xué)士學(xué)位論文18碼的 c（t）其碼元寬度已變成了 ，即已進(jìn)行了頻譜擴(kuò)展。 經(jīng)過擴(kuò)頻，還要載頻調(diào)制，以便信號在信道上有效的傳輸。調(diào)相器可由環(huán)行調(diào)制器完成，即將 c（t）與載頻 相乘，輸出為 。所謂調(diào)制，就是指相乘過程，可采用相乘器，環(huán)行調(diào)制器（或平衡調(diào)制器），最后得到的是抑制載波雙邊帶振幅調(diào)制信號。 通過發(fā)射機(jī)中推動(dòng)級、功放和輸出電路加至天線發(fā)射出??st去。cTpTcpT但圖 42 中（ 4）示出的載波波形 =寬度為 ，這是為了便于看清