第三章 碼分多址技術(shù)基礎(chǔ)

1、/ 1172 / 642/ 52/ 1173 / 643/ 52/ 1174 / 644/ 52/ 1175 / 645/ 52n 1.1.系統(tǒng)容量大系統(tǒng)容量大n 2 2系統(tǒng)容量的配置靈活系統(tǒng)容量的配置靈活n 3 3通話質(zhì)量更佳通話質(zhì)量更佳n 4 4頻率規(guī)劃簡單頻率規(guī)劃簡單n 5 5建網(wǎng)成本低建網(wǎng)成本低n 6 6網(wǎng)絡(luò)綠色環(huán)保網(wǎng)絡(luò)綠色環(huán)保n 7 7低功率譜密度低功率譜密度 / 1176 / 646/ 52/ 1177 / 647/ 52n 模擬系統(tǒng)是靠頻率的不同來區(qū)別不同用戶的模擬系統(tǒng)是靠頻率的不同來區(qū)別不同用戶的n GSMGSM系統(tǒng)靠的是極其微小的時差系統(tǒng)靠的是極其微小的時差n CDMACDM

2、A系統(tǒng)是根據(jù)編碼來區(qū)分用戶的系統(tǒng)是根據(jù)編碼來區(qū)分用戶的/ 1178 / 648/ 52n 不同的用戶可以被不同的高速擴(kuò)頻碼所區(qū)分，因不同的用戶可以被不同的高速擴(kuò)頻碼所區(qū)分，因為這些碼彼此都是正交或者近似正交的，為這些碼彼此都是正交或者近似正交的， / 1179 / 649/ 52n 原始的純信息數(shù)據(jù)稱為比特（原始的純信息數(shù)據(jù)稱為比特（bitbit）、經(jīng)過最終擴(kuò)）、經(jīng)過最終擴(kuò)頻后得到的數(shù)據(jù)被稱為碼片（頻后得到的數(shù)據(jù)被稱為碼片（chipchip），經(jīng)過解擴(kuò)），經(jīng)過解擴(kuò)后還原為比特。后還原為比特。 / 11710 / 6410/ 520)0(IiiiyxRxy / 11711 / 6411/ 52原

3、始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻后信息擴(kuò)頻后信息用戶用戶1 1：-1 -1-1 -1-1 +1 -1 +1-1 +1 -1 +1+1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1+1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1用戶用戶2 2：+1 -1+1 -1-1 -1 +1 +1-1 -1 +1 +1-1 -1 +1 +1 +1 +1 -1 -1-1 -1 +1 +1 +1 +1 -1 -1/ 11712 / 6412/ 52高頻信息高頻信息擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼解擴(kuò)后信息解擴(kuò)后信息判決電路輸出判決電路輸出0 -2 +2 0 2 0 0 -20 -2 +2 0 2 0 0 -2-1 +1 -1 +1-1 +

4、1 -1 +1（用戶（用戶1 1）0 -2 -2 0 -2 0 0 -20 -2 -2 0 -2 0 0 -2-1 -1-1 -10 -2 +2 0 2 0 0 -20 -2 +2 0 2 0 0 -2-1 -1 +1 +1-1 -1 +1 +1（用戶（用戶2 2）0 +2 +2 0 -2 0 0 -20 +2 +2 0 -2 0 0 -2+1 -1+1 -1/ 11713 / 6413/ 52 / 11714 / 6414/ 52/ 11715 / 6415/ 52/ 11716 / 6416/ 52/ 11717 / 6417/ 52/ 11718 / 6418/ 52 / 11719 /

5、 6419/ 52n 由上述定義可知，擴(kuò)頻技術(shù)必須滿足兩個基由上述定義可知，擴(kuò)頻技術(shù)必須滿足兩個基本要求：本要求：/ 11720 / 6420/ 52n 信息論中關(guān)于信息容量的香農(nóng)（信息論中關(guān)于信息容量的香農(nóng)（ShannonShannon）公式為：）公式為： （3-23-2）n 其中，其中，C C為信道容量（為信道容量（bit/sbit/s），），B B為信號頻帶寬度為信號頻帶寬度（HzHz），），S S為信號平均功率（為信號平均功率（W W），），N N為噪聲平均功為噪聲平均功率（率（W W）。）。 2SCB logN（1+）/ 11721 / 6421/ 52n 為了提高信息的傳輸速率為了

6、提高信息的傳輸速率C，可以從兩種途徑實現(xiàn)，既加大，可以從兩種途徑實現(xiàn)，既加大帶寬帶寬B或提高信噪比或提高信噪比S/N。n 換句話說，當(dāng)信號的傳輸速率換句話說，當(dāng)信號的傳輸速率C一定時，信號帶寬一定時，信號帶寬B和信噪和信噪比比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，要求，當(dāng)帶寬增加到一定程度，允許信噪比進(jìn)一步降低，有用信號功率接近噪聲功率甚至淹沒在噪聲之下也是可能有用信號功率接近噪聲功率甚至淹沒在噪聲之下也是可能的。的。n 擴(kuò)頻通信就是用寬帶傳輸技術(shù)來換取信噪比上的好處，這擴(kuò)頻通信就是用

7、寬帶傳輸技術(shù)來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)。就是擴(kuò)頻通信的基本思想和理論依據(jù)。 / 11722 / 6422/ 52n 處理增益處理增益GP，也稱擴(kuò)頻增益（，也稱擴(kuò)頻增益（Spreading Gain），指的是），指的是頻帶擴(kuò)展后的信號帶寬頻帶擴(kuò)展后的信號帶寬W與頻譜擴(kuò)展前的信息帶寬與頻譜擴(kuò)展前的信息帶寬F之比，之比，即：即： （3-3）n 接收端要進(jìn)行擴(kuò)頻解調(diào)，其實質(zhì)只是提取出被偽隨機(jī)編碼接收端要進(jìn)行擴(kuò)頻解調(diào)，其實質(zhì)只是提取出被偽隨機(jī)編碼相關(guān)處理后的帶寬為相關(guān)處理后的帶寬為F的原始信息，而排除掉了寬頻帶的原始信息，而排除掉了寬頻帶W中的外部干擾、噪音和其他用戶的通信

8、影響。中的外部干擾、噪音和其他用戶的通信影響。n 工程上常以分貝（工程上常以分貝（dB）表示，即：）表示，即： （3-4）PWGF10lg(/)PGWF/ 11723 / 6423/ 52n 抗干擾容限是指擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在正常工作條件下可以接收的抗干擾容限是指擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在正常工作條件下可以接收的最小信噪比，即它反映的是系統(tǒng)對于噪聲的容忍情況，其定最小信噪比，即它反映的是系統(tǒng)對于噪聲的容忍情況，其定義為義為 ： （3-5） n 其中，其中，MJ為抗干擾容限，為抗干擾容限，GP為處理增益，（為處理增益，（S/N）out為信為信息數(shù)據(jù)被正確解調(diào)而要求的最小輸出信噪比，息數(shù)據(jù)被正確解調(diào)而要求的最小輸出

9、信噪比，Ls為接收系統(tǒng)為接收系統(tǒng)的工作損耗。的工作損耗。n 抗干擾容限抗干擾容限MJ與擴(kuò)頻處理增益與擴(kuò)頻處理增益GP成正比，擴(kuò)頻處理增益提高成正比，擴(kuò)頻處理增益提高后，抗干擾容限大大提高，甚至信號在一定的噪聲湮沒下也后，抗干擾容限大大提高，甚至信號在一定的噪聲湮沒下也能正常通信。通常的擴(kuò)頻設(shè)備總是將用戶信息的帶寬擴(kuò)展到能正常通信。通常的擴(kuò)頻設(shè)備總是將用戶信息的帶寬擴(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。數(shù)十倍、上百倍甚至千倍，以盡可能地提高處理增益。 JPoutSMGS/NL（）/ 11724 / 6424/ 52n 按照頻譜擴(kuò)展的方式不同，按照頻譜擴(kuò)展的方式不同，CDMA擴(kuò)頻通

10、信系統(tǒng)可以分為基擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可以分為基本本CDMA和復(fù)合和復(fù)合CDMA兩種。兩種。n 其中，基本其中，基本CDMA主要包括直接序列擴(kuò)頻（主要包括直接序列擴(kuò)頻（Direct Sequence，DS）、跳頻擴(kuò)頻（）、跳頻擴(kuò)頻（Frequency Hopping，F(xiàn)H），跳時擴(kuò)頻（），跳時擴(kuò)頻（Time Hopping，TH），線性調(diào)頻以及以），線性調(diào)頻以及以上幾種方法的組合。上幾種方法的組合。n 復(fù)合復(fù)合CDMA包括包括DS/FH、DS/TH、FH/TH等。在蜂窩通信和等。在蜂窩通信和衛(wèi)星通信中，衛(wèi)星通信中，DS擴(kuò)頻技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。擴(kuò)頻技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。 / 11725 / 6425/ 52圖圖

11、 3-8 直接擴(kuò)頻過程直接擴(kuò)頻過程n 直直擴(kuò)系統(tǒng)的接收端，最好是先解擴(kuò)再解調(diào)。先解擴(kuò)，可以通擴(kuò)系統(tǒng)的接收端，最好是先解擴(kuò)再解調(diào)。先解擴(kuò)，可以通過解擴(kuò)過程獲得擴(kuò)頻增益，提高接收信號信噪比。然后再進(jìn)過解擴(kuò)過程獲得擴(kuò)頻增益，提高接收信號信噪比。然后再進(jìn)行解調(diào)，就能保證通信的質(zhì)量和可靠性了。行解調(diào)，就能保證通信的質(zhì)量和可靠性了。/ 11726 / 6426/ 52圖圖 3-9 3-9 擴(kuò)頻時功率譜密度與頻譜寬度示意圖擴(kuò)頻時功率譜密度與頻譜寬度示意圖n 從功率譜密度和頻譜寬度的角度看（圖從功率譜密度和頻譜寬度的角度看（圖3-93-9），擴(kuò)頻調(diào)制后），擴(kuò)頻調(diào)制后原始信息的頻譜被展寬，能量被均勻地分布在較寬

12、的頻帶上，原始信息的頻譜被展寬，能量被均勻地分布在較寬的頻帶上，功率譜密度下降。功率譜密度下降。/ 11727 / 6427/ 52圖圖3-10 3-10 解擴(kuò)時功率譜密度與頻譜寬度示意圖解擴(kuò)時功率譜密度與頻譜寬度示意圖n 有用信號與擴(kuò)頻序列碼的相關(guān)性則寬帶信號恢復(fù)成窄帶信息，有用信號與擴(kuò)頻序列碼的相關(guān)性則寬帶信號恢復(fù)成窄帶信息，功率譜密度上升。窄帶干擾只經(jīng)過一次擴(kuò)頻調(diào)制過程，與擴(kuò)頻功率譜密度上升。窄帶干擾只經(jīng)過一次擴(kuò)頻調(diào)制過程，與擴(kuò)頻序列碼的為非相關(guān)性，則頻譜被擴(kuò)展，功率譜密度下降序列碼的為非相關(guān)性，則頻譜被擴(kuò)展，功率譜密度下降/ 11728 / 6428/ 52n 直接擴(kuò)頻方式的優(yōu)點直接擴(kuò)

13、頻方式的優(yōu)點 l直擴(kuò)信號的功率譜密度低，具有隱蔽性和低的截獲概率直擴(kuò)信號的功率譜密度低，具有隱蔽性和低的截獲概率 l直擴(kuò)偽隨機(jī)序列的偽隨機(jī)性和密鑰量使信息具有保密性直擴(kuò)偽隨機(jī)序列的偽隨機(jī)性和密鑰量使信息具有保密性l利用地址碼的正交性通過相關(guān)接收來識別出來自不同站利用地址碼的正交性通過相關(guān)接收來識別出來自不同站址的信息址的信息 l直接擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)具有抗寬帶干擾、抗多頻干擾及單頻直接擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)具有抗寬帶干擾、抗多頻干擾及單頻干擾的能力干擾的能力 / 11729 / 6429/ 52n 跳頻就是用一定的碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控。跳頻就是用一定的碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控。n 跳頻相當(dāng)于瞬

14、時的窄帶通信系統(tǒng)，只是由于跳頻速率很快，跳頻相當(dāng)于瞬時的窄帶通信系統(tǒng)，只是由于跳頻速率很快，跳變的頻譜范圍比實際信息帶寬更寬，從而在宏觀上實現(xiàn)跳變的頻譜范圍比實際信息帶寬更寬，從而在宏觀上實現(xiàn)頻譜的擴(kuò)展。頻譜的擴(kuò)展。 圖圖 3-11 跳頻系統(tǒng)發(fā)射端組成跳頻系統(tǒng)發(fā)射端組成/ 11730 / 6430/ 52n 頻率合成器輸出什么頻率的載波信號是受跳頻指令發(fā)生器頻率合成器輸出什么頻率的載波信號是受跳頻指令發(fā)生器控制的?？刂频?。 圖圖 3-12 3-12 跳頻系統(tǒng)接收端組成跳頻系統(tǒng)接收端組成/ 11731 / 6431/ 52n 跳頻系統(tǒng)中載波頻率改變的規(guī)律，叫做跳頻圖案。有什么跳頻系統(tǒng)中載波頻率改

15、變的規(guī)律，叫做跳頻圖案。有什么樣的跳頻指令就會產(chǎn)生什么樣的跳頻圖案。樣的跳頻指令就會產(chǎn)生什么樣的跳頻圖案。 圖圖 3-13 3-13 跳頻圖案跳頻圖案/ 11732 / 6432/ 52n 一個好的跳頻圖案應(yīng)具備以下幾點：一個好的跳頻圖案應(yīng)具備以下幾點： l圖案本身的隨機(jī)性要好，要求參加跳頻的每個頻率出現(xiàn)圖案本身的隨機(jī)性要好，要求參加跳頻的每個頻率出現(xiàn)的概率相同。的概率相同。 l要求跳頻圖案的數(shù)目要足夠多，這樣抗破譯的能力強(qiáng)。要求跳頻圖案的數(shù)目要足夠多，這樣抗破譯的能力強(qiáng)。 l各圖案之間出現(xiàn)頻率重疊的機(jī)會要盡量的小，要求圖案各圖案之間出現(xiàn)頻率重疊的機(jī)會要盡量的小，要求圖案的正交性要好，這樣有利

16、于組網(wǎng)通信和多用戶的碼分多的正交性要好，這樣有利于組網(wǎng)通信和多用戶的碼分多址。址。 / 11733 / 6433/ 52/ 11734 / 6434/ 52n 理想的地址碼和擴(kuò)頻碼應(yīng)具有如下特性：理想的地址碼和擴(kuò)頻碼應(yīng)具有如下特性： l有足夠多的地址碼碼組有足夠多的地址碼碼組l有尖銳的自相關(guān)特性有尖銳的自相關(guān)特性l有處處為零的互相關(guān)特性有處處為零的互相關(guān)特性 l不同碼元數(shù)平衡相等不同碼元數(shù)平衡相等 l盡可能大的復(fù)雜度盡可能大的復(fù)雜度 / 11735 / 6435/ 52n （偶）周期自（偶）周期自/ /互相關(guān)函數(shù)互相關(guān)函數(shù)l設(shè)含有設(shè)含有J J個序列的序列集個序列的序列集A=aA=a0 0，a

17、a1 1，a aJ-1J-1 ，集合中任意兩個序列集合中任意兩個序列a ai i和和a aj j的周期互相關(guān)函數(shù)的周期互相關(guān)函數(shù)（CCFCCF）定義為：）定義為： （3-63-6） l式中，式中，“* *”為共軛操作；為共軛操作；modmod為取模運算；整數(shù)為取模運算；整數(shù)x x為兩個為兩個序列間的相對位移；序列間的相對位移；K K為序列的長度；為序列的長度；a ai ik k為序列為序列a ai i的第的第k k個元素。當(dāng)個元素。當(dāng)i=ji=j時，時，i i，j j（x x）即為序列的周期自相關(guān)函）即為序列的周期自相關(guān)函數(shù)（數(shù)（ACFACF）1()mod,0( )()Kkk xKi jijk

18、xa a/ 11736 / 6436/ 52n 非周期（部分）自非周期（部分）自/ /互相關(guān)函數(shù)互相關(guān)函數(shù) l序列集序列集A A中任意兩個序列中任意兩個序列a ai i和和a aj j的非周期部分的非周期部分CCFCCF定義為：定義為： （3-73-7） l式中，整數(shù)式中，整數(shù)x x為兩個序列間的相對位移。當(dāng)為兩個序列間的相對位移。當(dāng)i=ji=j時，時，C Ci i，j j（x x）即為序列的非周期部分）即為序列的非周期部分ACFACF。其中絕對值最大的取。其中絕對值最大的取值可以稱為主瓣，次極值可以稱為旁瓣。值可以稱為主瓣，次極值可以稱為旁瓣。 1*01*,0() , 01( )() ,10

19、0,Kxkk xijkKxk xki jijka axKCxaaKxxK / 11737 / 6437/ 52n 在在CDMA系統(tǒng)中，一個用戶可以占用系統(tǒng)提供的所有頻帶和時隙進(jìn)行系統(tǒng)中，一個用戶可以占用系統(tǒng)提供的所有頻帶和時隙進(jìn)行通信，不同用戶的信號是通過分到的不同地址碼來區(qū)分的。通信，不同用戶的信號是通過分到的不同地址碼來區(qū)分的。n 發(fā)送信號經(jīng)過多徑衰落信道后，接收信號中含有多個時延不同的發(fā)送發(fā)送信號經(jīng)過多徑衰落信道后，接收信號中含有多個時延不同的發(fā)送信號分量。解擴(kuò)序列與發(fā)送信號的分量不同步，導(dǎo)致了多徑干擾信號分量。解擴(kuò)序列與發(fā)送信號的分量不同步，導(dǎo)致了多徑干擾（MI），干擾大小取決于擴(kuò)頻序

20、列的自相關(guān)函數(shù)旁瓣。），干擾大小取決于擴(kuò)頻序列的自相關(guān)函數(shù)旁瓣。n CDMA是多用戶同時共用無線信道，當(dāng)本地解擴(kuò)序列與接收到的信號是多用戶同時共用無線信道，當(dāng)本地解擴(kuò)序列與接收到的信號采用不同的擴(kuò)頻序列時，如果序列的互相關(guān)函數(shù)不為零，則存在多址采用不同的擴(kuò)頻序列時，如果序列的互相關(guān)函數(shù)不為零，則存在多址接入干擾（接入干擾（MAI），大小由擴(kuò)頻序列間的互相關(guān)特性決定。），大小由擴(kuò)頻序列間的互相關(guān)特性決定。n 如果擴(kuò)頻序列具有理想的相關(guān)特性，即自相關(guān)函數(shù)（如果擴(kuò)頻序列具有理想的相關(guān)特性，即自相關(guān)函數(shù)（ACF）旁瓣為零，）旁瓣為零，互相關(guān)函數(shù)（互相關(guān)函數(shù)（CCF）處處為零，則在同步和異步條件下，系統(tǒng)

21、均可實）處處為零，則在同步和異步條件下，系統(tǒng)均可實現(xiàn)無多徑干擾現(xiàn)無多徑干擾Ml和多址接入干擾和多址接入干擾MAI，從而提高系統(tǒng)的頻譜效率和系，從而提高系統(tǒng)的頻譜效率和系統(tǒng)容量。統(tǒng)容量。/ 11738 / 6438/ 52n 二進(jìn)制序列是指序列的元素只有兩個取值二進(jìn)制序列是指序列的元素只有兩個取值0，1或或+1，-1。n 根據(jù)其自相關(guān)和互相關(guān)特性的不同又可分為準(zhǔn)正交序列、根據(jù)其自相關(guān)和互相關(guān)特性的不同又可分為準(zhǔn)正交序列、狹義正交序列等。狹義正交序列等。l其中，準(zhǔn)正交序列相關(guān)函數(shù)的旁瓣與主瓣的比值較小，其中，準(zhǔn)正交序列相關(guān)函數(shù)的旁瓣與主瓣的比值較小，但并不為零，較為典型的有但并不為零，較為典型的有

22、m/M序列和序列和Gold序列。序列。l狹義正交序列在狹義正交序列在0偏移處滿足理想的自相關(guān)性和互相關(guān)偏移處滿足理想的自相關(guān)性和互相關(guān)性。性。walsh碼和正交可變擴(kuò)頻因子（碼和正交可變擴(kuò)頻因子（OVSF）序列是兩）序列是兩種典型的狹義正交序列種典型的狹義正交序列/ 11739 / 6439/ 52n m m序列又稱偽隨機(jī)序列或序列又稱偽隨機(jī)序列或PNPN序列，它是最長線性反饋移位序列，它是最長線性反饋移位寄存器序列的簡稱，其自相關(guān)特性與白噪聲的自相關(guān)特性寄存器序列的簡稱，其自相關(guān)特性與白噪聲的自相關(guān)特性類似，而且又可再生，因此常被用作擴(kuò)頻通信的擴(kuò)頻碼。類似，而且又可再生，因此常被用作擴(kuò)頻通信

23、的擴(kuò)頻碼。n m m序列發(fā)生器是由移位寄存器、線性反饋邏輯和模序列發(fā)生器是由移位寄存器、線性反饋邏輯和模2 2加法器加法器組成的。周期為組成的。周期為P=2P=2n n-1-1的的m m序列可以由序列可以由n n級線性反饋移位寄級線性反饋移位寄存器（存器（LFSRLFSR）產(chǎn)生。）產(chǎn)生。 圖 3-14 3級m序列發(fā)生器/ 11740 / 6440/ 52表 3-3 模2加運算規(guī)則輸入輸出0 000 111 011 10/ 11741 / 6441/ 52表3-4 各輸出端的輸出序列第一級輸入第一級輸出第二級輸出末級輸出0111001110010100101011011110/ 11742 /

24、6442/ 52n 可以看出，它具有以下三個特性可以看出，它具有以下三個特性: :l平衡特性，即每個周期序列中有平衡特性，即每個周期序列中有2n個個1，2n-1個個0l游程特性，在一個序列中連續(xù)出現(xiàn)的相同碼稱為一個游程特性，在一個序列中連續(xù)出現(xiàn)的相同碼稱為一個游程，連碼的個數(shù)稱為游程的長度。一個游程，連碼的個數(shù)稱為游程的長度。一個m序列中共有序列中共有2n-1個游程：長度為個游程：長度為R（1Rn-2）的游程數(shù)占游程總）的游程數(shù)占游程總數(shù)的數(shù)的1/2R；長度為；長度為n-1的游程只有的游程只有1個，且是連個，且是連0碼；長碼；長度為度為n的游程也只有的游程也只有1個，且是連個，且是連1碼。碼。

25、l相關(guān)特性相關(guān)特性 / 11743 / 6443/ 52n 相關(guān)特性相關(guān)特性l設(shè)周期為設(shè)周期為P P的的m m序列序列a=a=（a a0 0，a a1 1，a ak k，a aP-1P-1），），其中第其中第k k個元素個元素a ak k+1+1，-1-1，則周期，則周期ACFACF為：為： （3-8） l可見，可見，ACF的主瓣（的主瓣（x=0，P，2P，）為）為P，旁，旁瓣為瓣為-1，旁瓣的絕對值與主瓣的比值為，旁瓣的絕對值與主瓣的比值為1/P。 1,0,0, 2 ,( )1,Pkk xi jkPxPPxa a其他/ 11744 / 6444/ 52n 例如，周期為例如，周期為P=7P=7

26、的的m m序列序列a=a=（-1-1，-1-1，-1-1，+1+1，-1-1，+1+1，+1+1）的自相關(guān)函數(shù)如圖）的自相關(guān)函數(shù)如圖 圖圖3-15 m3-15 m序列序列a a的自相關(guān)函數(shù)（的自相關(guān)函數(shù)（P=7P=7）/ 11745 / 6445/ 52n 例如，周期為例如，周期為P=7P=7的的m m序列序列a=a=（-1-1，-1-1，-1-1，+1+1，-1-1，+1+1，+1+1）的自相關(guān)函數(shù)如圖）的自相關(guān)函數(shù)如圖 圖圖3-15 m3-15 m序列序列a a的自相關(guān)函數(shù)（的自相關(guān)函數(shù)（P=7P=7）/ 11746 / 6446/ 52n 如果反饋邏輯中的運算包含乘法運算或其他的非線性邏

27、輯運算，則稱如果反饋邏輯中的運算包含乘法運算或其他的非線性邏輯運算，則稱為非線性反饋邏輯。為非線性反饋邏輯。n 由非線性反饋邏輯和移位寄存器構(gòu)成的序列發(fā)生器所能產(chǎn)生的最大長由非線性反饋邏輯和移位寄存器構(gòu)成的序列發(fā)生器所能產(chǎn)生的最大長度序列，叫做最大長度非線性移位寄存器序列，簡稱度序列，叫做最大長度非線性移位寄存器序列，簡稱M序列。序列。圖圖 3-16 7級級M序列發(fā)生器序列發(fā)生器/ 11747 / 6447/ 52n 如果有兩個如果有兩個m m序列，它們的互相關(guān)函數(shù)的絕對值有界，且滿足以下條序列，它們的互相關(guān)函數(shù)的絕對值有界，且滿足以下條件：件：（3-9） 則我們稱這一對則我們稱這一對m序列為

28、優(yōu)選對。序列為優(yōu)選對。n 如果把兩個如果把兩個m序列發(fā)生器產(chǎn)生的優(yōu)選對序列作模序列發(fā)生器產(chǎn)生的優(yōu)選對序列作模2加運算，循環(huán)改變加運算，循環(huán)改變兩個優(yōu)選對的相對移位而生成的新的碼序列即為兩個優(yōu)選對的相對移位而生成的新的碼序列即為Gold序列序列 12,1221,n(n)21,nni jn為奇數(shù)為偶數(shù)（不是4的倍數(shù)）/ 11748 / 6448/ 52圖 3-17 Gold碼發(fā)生器的原理結(jié)構(gòu)圖/ 11749 / 6449/ 52n GoldGold碼序列的性質(zhì)主要有以下三點：碼序列的性質(zhì)主要有以下三點：lGold碼序列的互相關(guān)函數(shù)是個三值函數(shù)碼序列的互相關(guān)函數(shù)是個三值函數(shù)-1，-t（n），），t（

29、n）-2 （3-10） l兩個兩個m序列優(yōu)選對不同移位相加產(chǎn)生的新序列都是序列優(yōu)選對不同移位相加產(chǎn)生的新序列都是Gold序列序列 ，Gold序列的序列數(shù)比序列的序列數(shù)比m序列數(shù)多得多。序列數(shù)多得多。 lGold序列的互相關(guān)峰值和主瓣與旁瓣之比都比序列的互相關(guān)峰值和主瓣與旁瓣之比都比m序列序列小得多。這一特性在實現(xiàn)碼分多址時非常有用小得多。這一特性在實現(xiàn)碼分多址時非常有用 。121221,nt(n)21,nnn為奇數(shù)為偶數(shù)（不是4的倍數(shù)）/ 11750 / 6450/ 52n walshwalsh碼和正交可變擴(kuò)頻因子（碼和正交可變擴(kuò)頻因子（OVSFOVSF）序列是兩種典型的）序列是兩種典型的狹義

30、正交序列狹義正交序列n 所謂狹義正交序列，是指序列集中任意兩個序列所謂狹義正交序列，是指序列集中任意兩個序列a ai i和和a aj j的的周期周期CCFCCF在在0 0偏移處滿足：偏移處滿足： （3-11） 1i,0,(0)0,KkkjijkKija aij圖3-18 狹義正交序列的互相關(guān)函數(shù)示意圖/ 11751 / 6451/ 52n walshwalsh碼可由哈達(dá)瑪（碼可由哈達(dá)瑪（HadamardHadamard）矩陣循環(huán)產(chǎn)生。初始矩）矩陣循環(huán)產(chǎn)生。初始矩陣為：陣為： （3-12） n K K階的哈達(dá)瑪矩陣可以通過以下矩陣求得階的哈達(dá)瑪矩陣可以通過以下矩陣求得 （3-13） 式中，式中，

31、K為為2的整數(shù)次冪的整數(shù)次冪11H /2/2/2/2KKKKKHHHHH/ 11752 / 6452/ 5221111H41111111111111111H （3-14） （3-15）n 哈達(dá)瑪矩陣的每一行或每一列為一個哈達(dá)瑪矩陣的每一行或每一列為一個walshwalsh序列，共有序列，共有K K個個序列，序列長度等于序列，序列長度等于K K。n 利用利用WalshWalsh碼作為地址碼具有良好的自相關(guān)特性和處處為碼作為地址碼具有良好的自相關(guān)特性和處處為零的互相關(guān)特性。零的互相關(guān)特性。/ 11753 / 6453/ 52 （3-16） （3-17）n OVSFOVSF序列可按照以下規(guī)則生成：序

32、列可按照以下規(guī)則生成： 1(1)1C/2/2/2/2/2/2/2/2/2/2(1)(1)(1)(1)(1)(2)(2)(2)(3)(1)(/2)(/2)()(/2)(/2)KKKKKKKKKKKKKKK KKKK KCCCCCCCCCCCKCKCKCKCKCK/ 11754 / 6454/ 52n OVSF集合具有二叉樹結(jié)構(gòu)。集合具有二叉樹結(jié)構(gòu)。n為碼樹的層號，為碼樹的層號，n=0，1，2。第。第n層上共有層上共有2n個分支，即有個分支，即有2n個序列，每一個序個序列，每一個序列長度為列長度為K=2n，它們構(gòu)成一個，它們構(gòu)成一個K階的階的walsh序列集合。序列集合。/ 11755 / 645

33、5/ 52n 我們把從序列我們把從序列C Ck k（k k）到碼樹根）到碼樹根C C1 1（1 1）的路徑上所有的序）的路徑上所有的序列定義為序列列定義為序列C Ck k（k k）的父碼。從圖）的父碼。從圖3-193-19中可看到，位于碼中可看到，位于碼樹同一層的所有碼是相互正交的；任何兩個不同層的碼，樹同一層的所有碼是相互正交的；任何兩個不同層的碼，只要沒有只要沒有“父子父子”關(guān)系，也是相互正交的。關(guān)系，也是相互正交的。n 這類序列在應(yīng)用時，可用序列個數(shù)不是固定的，而是由物這類序列在應(yīng)用時，可用序列個數(shù)不是固定的，而是由物理信道的速率和擴(kuò)頻因子決定。理信道的速率和擴(kuò)頻因子決定。l例如，假設(shè)例

34、如，假設(shè)C C8 8（1 1）已經(jīng)分配給用戶，則其所有父碼）已經(jīng)分配給用戶，則其所有父碼CC4 4（1 1），），C C2 2（1 1），），C C1 1（1 1） 和由和由C C8 8（1 1）產(chǎn)生的所有子碼）產(chǎn)生的所有子碼CC1616（1 1），），C C1616（2 2），），C C3232（1 1），），C C3232（4 4），），C C6464（1 1），），C C6464（8 8），），C C128128（1 1），），將不能用于分配。將不能用于分配。/ 11756 / 6456/ 52n OVSFOVSF碼主要用于正交擴(kuò)頻。業(yè)務(wù)信道的速率不同，使用的碼主要用于正交擴(kuò)頻。業(yè)務(wù)信道

35、的速率不同，使用的OVSPOVSP碼的長度也不同。碼的長度也不同。n 前向鏈路的擴(kuò)頻因子有前向鏈路的擴(kuò)頻因子有1 1、2 2、4 4、6 6、8 8和和1616共共6 6種，反向鏈種，反向鏈路的擴(kuò)頻因子有路的擴(kuò)頻因子有1 1、1616共共2 2種。種。n 為了使小區(qū)的峰值數(shù)據(jù)速率最大化，在分配為了使小區(qū)的峰值數(shù)據(jù)速率最大化，在分配OVSFOVSF碼時，應(yīng)碼時，應(yīng)盡量選擇已有碼字被分配的分支中尚未使用的碼字，留下盡量選擇已有碼字被分配的分支中尚未使用的碼字，留下較短的碼字用于高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。較短的碼字用于高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。n 反向鏈路的擴(kuò)頻因子只有反向鏈路的擴(kuò)頻因子只有2 2種，其種，其OVSFOVS

36、F碼管理算法也相對碼管理算法也相對簡單，前向鏈路的簡單，前向鏈路的OVSFOVSF碼分配算法相對復(fù)雜些。碼分配算法相對復(fù)雜些。/ 11757 / 6457/ 521 1下行鏈路下行鏈路n （1 1）速率為）速率為1.2288Mchip/s1.2288Mchip/s的的PNPN碼長碼序列（碼長碼序列（m=2m=24242-1-1）經(jīng)）經(jīng)分頻（抽?。┡c業(yè)務(wù)信號速率一致后，用作對業(yè)務(wù)信道進(jìn)分頻（抽?。┡c業(yè)務(wù)信號速率一致后，用作對業(yè)務(wù)信道進(jìn)行擾碼。擾碼無擴(kuò)頻作用，擾碼后的信號帶寬不變。行擾碼。擾碼無擴(kuò)頻作用，擾碼后的信號帶寬不變。n （2 2）采用）采用6464位的沃爾什碼組作為信道（碼道）地址碼，位

37、的沃爾什碼組作為信道（碼道）地址碼，對所有的下行信號進(jìn)行正交調(diào)制，其中對所有的下行信號進(jìn)行正交調(diào)制，其中0 0號號WalshWalsh碼碼W W0 0分配分配給導(dǎo)頻信道；給導(dǎo)頻信道；3232號號WalshWalsh碼碼W W3232分配給同步信道；分配給同步信道；1-71-7號號WalshWalsh碼碼W W1 1-W-W7 7分配給尋呼信道，其余的分配給尋呼信道，其余的WalshWalsh碼分配給前向碼分配給前向業(yè)務(wù)信道。業(yè)務(wù)信道。n （3 3）速率為）速率為1.2288Mchip/s1.2288Mchip/s的的PNPN碼短碼序列（碼短碼序列（m=2m=21515-1-1）被）被稱為引導(dǎo)稱

38、為引導(dǎo)PNPN序列，用作基站地址碼，對所有的前向信號進(jìn)序列，用作基站地址碼，對所有的前向信號進(jìn)行行QPSKQPSK調(diào)制。調(diào)制。/ 11758 / 6458/ 522 2上行鏈路上行鏈路n （1 1）速率為）速率為1.2288Mchip/s1.2288Mchip/s的的PNPN碼長碼序列（碼長碼序列（m=2m=24242-1-1）用）用作上行鏈路的用戶地址碼和擴(kuò)頻碼。作上行鏈路的用戶地址碼和擴(kuò)頻碼。n （2 2）下行和上行鏈路都使用）下行和上行鏈路都使用6464位的沃爾什碼組，但兩者位的沃爾什碼組，但兩者的應(yīng)用目的不同，前者是為了區(qū)分信道，而后者是為了對的應(yīng)用目的不同，前者是為了區(qū)分信道，而后者是為了對信號進(jìn)行正交碼多進(jìn)制調(diào)制（軟擴(kuò)頻）。信號進(jìn)行正交碼多進(jìn)制調(diào)制（軟擴(kuò)頻）。n