1、無線通信工程2001年12月8日1第八講無線通信的多址技術（2）2碼分多址3CDMA技術的分類直擴碼分多址（DS-FHMA）跳頻碼分多址（FH-CDMA）混合碼分多址（Hybrid-CDMA）4CDMA特點方法：窄帶調制信號與偽隨機序列（PN碼）直接相乘（直擴），或由PN序列控制載波發射頻率（跳頻），達到展寬頻譜的目的。性能： （1）各用戶使用同一頻段，頻譜效率較高； （2）具有抗多徑、抗干擾特性； （3）采用RAKE接收機提高抗多徑性能； （4）PN碼具有類似噪聲的性能； （5）發射譜密度低，信號隱蔽。5直擴碼分多址（DS-CDMA）擴頻方法： 用PN碼進行乘法調制。解擴方法：相關、匹配濾波

2、等。處理增益：GW/B。多址時存在遠近效應。具有一定的抗干擾、抗衰落特點。6工作原理這是子碼域上的正交分割。信號集采用互相正交的地址碼序列，算符集采用地址碼相關器。i1i2iNCi1(t)Ci2(t)CiN(t)i地址發ij地址收Cij(t)7工作原理（續）令發送信號為：nc(t)為一組和地址碼性質相近的序列。8工作原理（續）這時nk的選址輸出為：9工作原理（續）關于碼型噪聲的討論。在忽略Lik,aij,Iij(t)各項的情況下，碼型噪聲取決于：這實際上是全部地址碼互相關之和。如果：nc(t)=0，地址碼理想正交，屬于正交分割；如果：nc(t)0，地址碼非正交，屬于非正交分割。碼分多址的首要問

3、題是選擇盡量好的正交碼組。 10信道配置DS-CDMA信道配置圖頻率時間代碼C1C2CN11DS-CDMA系統的參數信息速率：原始信息的速率碼片（chip）速率：地址碼速率擴頻比：碼片速率和信息速率的比值地址碼周期、地址碼碼長地址碼的正交性及數目地址碼的同步及捕獲性能12擴頻的實現擴頻過程框圖擴頻（模二和）BPSK調制信息碼地址碼載波發端已調信號發送碼13擴頻的實現（續）擴頻過程波形 1 0 1 1 1 0信息碼地址碼發送碼0000000000000000000000發端已調信號14解擴的實現解擴過程框圖解擴（相乘）BPSK解調接收信號參考地址碼參考載波收端信息碼接收信號（擴頻）（解擴）15擴

4、頻的實現（續）解擴過程波形 1 0 1 1 1 0 0 0收端信息碼參考地址碼接收信號（解擴）0000000000000000000000接收信號（擴頻）16DS-CDMA關鍵技術地址碼的選擇地址碼的捕獲與跟蹤遠近效應與功率控制17地址碼的選擇介紹一種常用的地址碼：PN碼（偽噪聲碼）。最典型的是m序列，即：最長線性移位寄存器序列。模二和TTT移位時鐘m序列輸出18地址碼的選擇（續）m序列的性質：類似于噪聲，所以也稱為偽噪聲序列由n級移位寄存器產生的m序列，其周期為2n1。除全0狀態外，n級移位寄存器可能出現的各種狀態都在m序列的一個周期中出現，而且只出現一次。m序列中“0”碼和“1”碼個數大致

5、相同。將m序列循環移位后還是一組m序列。m序列的自相關函數：2n11012移位數19地址碼的選擇（續）m序列具有很好的自相關及互相關特性，因而在無線及移動通信中有廣泛的使用。但是，應該注意m序列不是一種理想正交序列，因此當用戶數增加時，會引入很大的碼型噪聲干擾。如何選擇正交碼組？對m序列的改進，如：插入一些“0”。構造新的地址碼，如：Gold序列、Walsh序列。良好自相關、互相關及正交的前提是地址碼的同步，如果不能達到準確的同步，會引入附加的碼型噪聲，嚴重影響CDMA系統的正常工作。20地址碼的捕獲與跟蹤這是碼分多址的一項關鍵技術，可以分為二個過程：（1）確定地址碼的相位，稱為捕獲。（2）維

6、持地址碼相位的同步，稱為跟蹤。采用方法舉例：（1）捕獲可以采用匹配濾波器。（2）跟蹤可以采用延遲鎖定環。地址碼一幀捕獲跟蹤21地址碼的捕獲與跟蹤（續）匹配濾波器和延遲鎖定環的組合。匹配濾波器鑒相鑒相低通低通相加環路濾波器VCOPN碼發生器超前碼遲后碼接收碼延遲鎖定環22地址碼的捕獲與跟蹤（續）延遲鎖定環的鑒相特性/Tc0.511.5-0.5-1-1.523遠近效應與功率控制什么叫做遠近效應？首先說明CDMA系統是一種干擾受限系統，這是由于地址碼不可能完全正交。即使采用理想的正交碼和理想的正交分割，但由于信道傳輸及同步電路的不理想，會產生碼型噪聲。假定所有的用戶發送功率都一樣，則來自不同地址的碼

7、型噪聲由于傳輸距離不同（即傳輸衰減不同）就會有很大的差別，特別對于那些距離很近的用戶，產生的碼型噪聲將會很大，因而造成接收干擾的提高，有效用戶數的降低。這就是CDMA系統的遠近效應。24遠近效應與功率控制（續）解決遠近效應的方法之一：功率控制開環功率控制閉環功率控制基站移動臺用移動臺檢測下行的衰落，控制移動臺的發送功率用基站檢測上行的衰落，并把信息發給移動臺，控制移動臺的發送功率25DS-CDMA的優點用戶共享一個頻率，無需頻率規劃；PN碼的正交性；遠近效應：功率控制；具有軟容量限制，用戶越多，性能越差，用戶減少，性能就變好；抗多徑衰落：固有的頻率分集；利用宏分集可以實現軟越區切換；多用戶干擾

8、：PN碼不完全正交；利用多用戶檢測提高系統性能和容量；利用多徑，采用RAKE技術提高系統性能。26跳頻碼分多址（FH-CDMA）實現方法：在發送端用PN碼控制頻率合成器，發射頻率隨PN序列在一定帶寬跳變；在接收端實現本振的同步跳頻，然后還原成某個固定中頻，進行解調。處理增益：GW/B。多址通信時沒有遠近效應。具有良好的抗干擾特點。27跳頻碼分多址（續）（FH-CDMA）發送信息碼中頻調制上變頻跳頻本振跳頻碼發送信號跳頻本振下變頻解調跳頻碼捕獲參考中頻接收信號接收信息碼28進一步說明采用跳頻實現多址；每個地址分配不同的跳頻序列；安全性能好、抗干擾能力強；跳頻同步跟蹤是關鍵技術難點；存在深度衰落、

9、存在頻率碰撞問題；一般要求采用糾錯編碼和交織編碼措施；純跳頻系統多用于軍方抗干擾通信中。29空分多址30概念空分多址方法之一：蜂窩劃分空分多址方法之二：扇區劃分ABCDEFGHIABCDEFGH31利用天線實現空分多址控制用戶的空間輻射能量；使用定向波束天線服務于不同用戶；扇形天線是一種基本方式；自適應天線，效果更好；最適合和TDMA及CDMA系統結合。32關鍵技術問題需要很好解決天線的自適應定向問題。目標：天線具有良好的波束，并能對用戶進行快速跟蹤。方法：天線陣技術和自適應技術。33混合多址34混合多址技術混合頻分/碼分多址（F/CDMA）混合直擴/跳頻碼分多址（DS/FH-CDMA）混合直擴/時分多址（DS/TDMA）混合跳頻/時分多址（FH/TDMA）35混合頻分/碼分多址F/CDMA寬帶CDMA頻譜窄帶CDMA頻譜36混合直擴/跳頻碼分多址DS/FH-CDMA信道中的碼組其它碼組信道DS/FH-CDMA系統