【正文】 占用的基帶雙邊帶寬約為 bTN Hz，所以 NTb 的采樣間隔滿足奈奎斯特采樣頻率，從而不造成信息的損失。此時(shí)令NqTt b? 代入式 (36)，并且去除載波 cf ，可得發(fā)射機(jī)的基帶離散形式 ： )2e x p ()( 1010 iqNjcaqsNimiNmmk ??? ????? （ 37） 由式 (37)可見， MCCDMA 發(fā)射機(jī)的基帶信號(hào)部分具有與離散傅立葉變換 (IDFT)相同的形式，可以利用數(shù)字信號(hào)處理器件來實(shí)現(xiàn)。發(fā)射機(jī)與收機(jī)對偶的特性， MCCDMA接收機(jī)的基帶部分也可以用離散傅立葉變換 (DFT)來實(shí)現(xiàn)。這樣就免去了正弦波發(fā)生器組和相關(guān)解調(diào)器組，從而使發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)大大簡化。這與 OFDM 基帶處理方法相同。在實(shí)際中為了 DSP 器件編程的方便，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) N 通常取為 2 的冪次，高效的基 4FTF 算 法最常被采用。為保證正交變換前后的功率一致，在 MCCDMA 中的 DFT和 IDFT 定義如下： )1(0),2e x p ()(1)( 10 ????? ??? NkknNjnxNnXD F TNn? （ 38） )1(0),2e x p ()(1)( 10 ???? ??? NnknNjkxNkXI D F TNn? 下圖 33 給出了一個(gè)完整的 MCCDMA 發(fā)射接收系統(tǒng) ： 11 擴(kuò)頻矩陣C..用戶1用戶0用戶N1IFT..并/串..D/ALPF上變頻信道噪聲下變頻A/DLPF串/并FT解頻矩陣C分集合并相伴矯正..........用戶1用戶0用戶N1信道估計(jì) 圖 33 MCCDMA 的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu) MCCDMA 的優(yōu)缺點(diǎn) MCCDMA 的主要優(yōu)點(diǎn)是，接收機(jī)總是能利用散布在頻域里的所有接收信號(hào)能量來檢測信號(hào)；多載波 CDMA 具有較長的碼長，更容易得到序列同步，并減少了多址接入干擾（ MAI）；在 MCCDMA 中， CDMA 和 OFDM 分別在頻域和時(shí)域完成，結(jié)構(gòu)清晰，并保留了各自的特點(diǎn)；而且由頻譜分析可知，它具有最佳的頻譜分布，抗干擾性好，而且易于發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)然，多載波 CDMA 也有缺點(diǎn)。多載波系統(tǒng)頻率和同步的要求更加嚴(yán)格，同步的誤差會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能的快速惡化。由于 OFDM 符 號(hào)是有許多獨(dú)立信號(hào)的疊加，其包絡(luò)服從高斯分布，因此其峰值功率比平均功率值大，導(dǎo)致對系統(tǒng)前端放大器的線性動(dòng)態(tài)范圍要求較高。在 MCCDMA 系統(tǒng)中可以通過設(shè)計(jì)擴(kuò)頻序列來減少小信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。同時(shí)，在通過頻率選擇性衰落信道中 , 子載波可能有不同的幅值和相位偏移 (盡管這些子載波之間有很高的自相關(guān)值 ), 這樣將導(dǎo)致用戶正交性的失真。 MCCDMA 是頻域擴(kuò)頻，每個(gè)碼片占據(jù)一個(gè)子載波。由于多載波信號(hào)會(huì)產(chǎn)生較高的峰值功率與平均功率的比值，所以在選擇 MCCDMA 擴(kuò)頻碼時(shí)，除了要考慮尖銳的自相關(guān)特性和較低的互相過特性外，還要 使 MCCDMA 信號(hào)的峰值平均功率比限制在一定的范圍內(nèi)。 12 VSGCDMA 可變擴(kuò)頻增益碼分多址 (VSGCDMA)。這種技術(shù)靠動(dòng)態(tài)改變擴(kuò)頻增益和發(fā)射功率以實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)速率的傳輸。在傳輸高速業(yè)務(wù)時(shí)降低擴(kuò)頻增益，為保證傳輸質(zhì)量， 可相應(yīng)提高其發(fā)射功率；在傳輸?shù)退贅I(yè)務(wù)時(shí)增大擴(kuò)頻增益，在保證業(yè)務(wù)質(zhì)量的條件下，可適當(dāng)降低其發(fā)射功率，以減少多址干擾。 對于可變增益的 CDMA 系統(tǒng)，每一個(gè)用戶僅使用一個(gè)偽隨機(jī)碼調(diào)制，但是針對不同的 服務(wù)，將分配不同的功率，得到不同的處理增益因子 Fi。用戶的功率分配是基于數(shù)據(jù)流的速率和服務(wù)要求 QoS。 VSGCDMA 的理論基礎(chǔ) [1315] 數(shù)據(jù)分組通過可變擴(kuò)展因子（ SF）擴(kuò)展成大小固定的幀，利用直接序列擴(kuò)展頻譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)多速率傳輸。在同一數(shù)據(jù)幀中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組采用重發(fā)的方式，以保證整個(gè)數(shù)據(jù)幀保持一定的碼片率。數(shù)據(jù)分組重發(fā)的次數(shù)由傳輸?shù)男畔⑺俾蕸Q定，而在不同的幀中，碼片率可能是變化的。此方案對接收機(jī)非線性不敏感而特別適用于 CDMA 的前向鏈路中。在北美數(shù)字蜂窩通信標(biāo)準(zhǔn) TIA/EIA/IS95A 中 ，對8kb/s， ， ，系統(tǒng)將其進(jìn)行重復(fù)發(fā)送，改變了處理增益，速率越低重復(fù)次數(shù)就越多，從而實(shí)現(xiàn)了變速率傳輸。由于使用了相同的碼片速率，所以發(fā)送和接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)比較簡單。但是為了保證低速、高速用戶具有相同的誤碼率，高速用戶的發(fā)送功率必須大于低速用戶的發(fā)送功率。它的實(shí)現(xiàn)原理如圖 34所示。 N是信號(hào)序列的碼片數(shù)目。圖中顯示了兩個(gè)用戶，其中用戶 2的比特率是用戶 1的兩倍。用戶 2 的每一個(gè)符號(hào)用常規(guī)功率發(fā)射 1 次，用戶 1 的每一個(gè)符號(hào)用 1/2 常規(guī)功率發(fā)射 2次 。這樣可在接收機(jī)中達(dá)到每比特能量相同。擴(kuò)展因子的表達(dá)式為 NBTRW r? ， B 是擴(kuò)頻調(diào)制帶寬 rT 代表幀長。這個(gè)擴(kuò)展因子可以是 4， 8， 16， 32， 64， 128或 256，描述了系統(tǒng)的處理增益。 13 圖 34 可增益 CDMA 原理 VSGCDMA 性能分析 討論 VSGCDMA 系統(tǒng)中不同擴(kuò)展因子的系統(tǒng)的性能比較。最簡單例子是只觀察兩個(gè)類型的用戶，圖 35 所示是擴(kuò)展因子是 601?N 和 302?N 的示例系統(tǒng)，并且用戶數(shù)目是 101?K 和 52?K 。假設(shè)隨機(jī)序列只受附加高斯白噪聲的影響?？梢钥闯鼍哂休^高的擴(kuò)展因子（即低數(shù)碼率）的類型 1（實(shí)線所示）的性能 比具有較低的擴(kuò)展因子（即高數(shù)碼率）的類型 2（虛線所示）在相同的 0b/NE 上的所需發(fā)射功率更大，所以在此性能上稍差一點(diǎn)。這是因?yàn)橐粋€(gè)較低的擴(kuò)展因子提供更好的性能。虛線所示也表示一個(gè)具有2NN? 和 102/ 21 ??? KKK 單速率的 BPSK 系統(tǒng)，意味著類型 2 用戶的性能與單速率系統(tǒng)的性能差不多但是類型 1 用戶的性 能稍差一點(diǎn)。 從信道估計(jì)均方值（ MSE）和輸出的信干比（ SINR）兩個(gè)方面來看， VSG和 MCCDMA的低速率用戶的信道估計(jì)性能差不多，這是因?yàn)檫@兩種方案的低速用戶使用相同的擴(kuò)展序列。它們的輕微差別只是由于來自高速用戶的不同干擾影響。對于高速用戶， MC 的信道估計(jì)誤差性能就明顯高于 VSG 了。在輸出 SINR 方面， VSG 在高速用戶的性能高于 MC。同樣的，在低速用戶，兩乎沒有什么區(qū)別。同時(shí)， MC 系統(tǒng)具有簡單的編碼設(shè)計(jì)和低復(fù)雜度的接收機(jī)，而 VSG 系統(tǒng)可能支持更寬范圍的數(shù)碼率但是編碼設(shè)計(jì)復(fù)雜得多。 14 圖 35 不同的擴(kuò)展因子 VRQAM VRQAM 基本 原理 [1620] 所謂變速率 QAM 調(diào)制，就是根據(jù)移動(dòng)信道的衰落情況而自動(dòng)地改變 QAM 的調(diào)制電平數(shù)，即改變其調(diào)制星座圖的星象點(diǎn)數(shù)。當(dāng)信道傳輸特性較好，信號(hào)受到的衰落比較小的時(shí)候，增加調(diào)制電平數(shù)；使 BER（誤比特率）保持在可以接受的程度。這樣在保持一定的信號(hào)性能情況下，就可以盡量提高信息傳輸速率。當(dāng)然，前提要求是碼元速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳輸信道的衰落變化，才能使調(diào)制電平數(shù)的調(diào)整符合信道特性。由于其信息傳 輸速率是變的，所以稱這種方式為變速率 QAM 調(diào)制。 方型 QAM 在載波恢復(fù)和自動(dòng)增益控制等方面存在很多問題，我們在變速率 QAM中采用的是星型 QAM。這樣可以減少假鎖帶來的長突發(fā)性錯(cuò)誤，而且還可以采用差分編碼，簡化了電路，提高了抗干擾性能。每碼元比特?cái)?shù)從 1bit/sym~6bit/sym 自發(fā)調(diào)節(jié)。 15 星型 QAM 又被稱為 A PSK 調(diào)制，它可以看作是 ASK 和 PSK 的綜合。我們可以將原始數(shù)據(jù)分成兩部分，分別進(jìn)行 DASK 和 DPSK 調(diào)制。例如星型 16QAM 每碼元代表4bit 信息，星座圖如圖 36 所示。可以將第一個(gè) bit 進(jìn)行 2DASK 調(diào)制，代表 QAM 碼元信息的振幅；輸入為 ‘0’時(shí)振幅與前一碼元相同，輸入為 ‘1’時(shí)則改變振幅值，從前一碼元的振幅環(huán)跳到另一個(gè)振幅環(huán)上。而后三個(gè) bit 進(jìn)行 8DPSK 調(diào)試，代表 QAM 碼元信息的相位：輸入為 ‘000’相位不變， ‘001’則比上一碼元相位增加 45 度， ‘011’增加 90 度 .......。這樣就可以得到星型 16QAM 的碼元信息。 圖 36 16QAM 星座圖 由于星型 QAM 性能優(yōu)于方型 QAM，所以在變速率 QAM 采取了星型 QAM。 又因?yàn)樾盘?hào) 的調(diào)制星座圖不是恒定的，所以必須在發(fā)送信號(hào)中包含這方面信息，以便接受機(jī)能夠選擇解調(diào)方案，正確地解調(diào)信號(hào)，因此我們設(shè)計(jì)了如圖 37 所示的變速率 QAM 信號(hào)時(shí)隙結(jié)構(gòu)，工作在 TDD 方式下，收發(fā)時(shí)隙結(jié)構(gòu)相同。其中幀頭和幀尾的碼元序列已知，用來估計(jì)信道衰落；調(diào)制電平數(shù)（用每個(gè)碼元代表的比特?cái)?shù)來表示）確定本時(shí)隙QAM 信息數(shù)據(jù)的調(diào)制星座圖，采用固定的 4DPSK 方式來傳輸數(shù)據(jù)（每兩個(gè)碼元為一組代表一個(gè)調(diào)制電平數(shù)），并且重復(fù) 3 次，以增加可靠性； QAM 信息數(shù)據(jù)是真正的變速率 QAM 信號(hào)，代表要傳輸?shù)南ⅰ? 在通信過程中，接收機(jī)根據(jù) 接收信號(hào)的幀頭幀尾信號(hào)與本地已知的參考信號(hào)進(jìn)行比較，來估計(jì)當(dāng)前信道的衰落特性，然后選擇合適的調(diào)制星座圖進(jìn)行本機(jī)信號(hào)的發(fā)送。顯然，這樣做在時(shí)間上不同步，而且由于上下行信道的不對稱性，對信道的估計(jì)會(huì)有一定的誤差。但是在 Rician 信道中，對于移動(dòng)速度較慢的用戶，只要碼元傳輸速率足夠快，使