第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)姜靜

1、第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)7.5 CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的容量蜂窩通信系統(tǒng)的容量7.4 CDMA蜂窩網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)蜂窩網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 7.3 CDMA碼序列碼序列7.2 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 7.1 CDMA技術(shù)基本原理技術(shù)基本原理第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)1995年，第一個(gè)年，第一個(gè)CDMA商用系統(tǒng)運(yùn)行之后，商用系統(tǒng)運(yùn)行之后，CDMA技術(shù)理論在全球范圍內(nèi)得到迅速推廣技術(shù)理論在全球范圍內(nèi)得到迅速推廣和應(yīng)用，和應(yīng)用，3G三大主流標(biāo)準(zhǔn)均基于三大主流標(biāo)準(zhǔn)均基于CDMA。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 7.1 CDMA技術(shù)基本原理技術(shù)基本原理 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)信號(hào)用不同的參數(shù)表征得

2、到不同的多址方式：信號(hào)用不同的參數(shù)表征得到不同的多址方式：第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-1 FDMA、TDMA、CDMA的比較的比較第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)2.CDMA基本原理基本原理第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)CDMA基本工作原理如圖基本工作原理如圖7-2所示。所示。圖圖7-2 碼分多址收發(fā)系統(tǒng)原理圖碼分多址收發(fā)系統(tǒng)原理圖第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 圖圖7-2中，中，d1dN分別是分別是N個(gè)用戶(hù)的信號(hào)，其對(duì)應(yīng)個(gè)用戶(hù)的信號(hào)，其對(duì)應(yīng)的地址碼分別為的地址碼分別為W1WN，假定系統(tǒng)有，假定系統(tǒng)有4個(gè)用戶(hù)（即個(gè)用戶(hù)（即N=4），各自的地址碼為），各自的地址碼

3、為W1=1，1，1，1，W2=1，1，1，1，W3=1，1，1，1，W4=1，1，1，1（7-1）假設(shè)在某一時(shí)刻用戶(hù)數(shù)據(jù)信號(hào)分別為假設(shè)在某一時(shí)刻用戶(hù)數(shù)據(jù)信號(hào)分別為d1=1，d2=1，d3=1，d4=1（7-2）第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-3 碼分多址原理波形碼分多址原理波形第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)3相關(guān)檢測(cè)相關(guān)檢測(cè)由上述碼分多址基本工作原理可知，接收端通過(guò)由上述碼分多址基本工作原理可知，接收端通過(guò)如圖如圖7-4所示的相關(guān)檢測(cè)器能從混合信號(hào)中分離出特所示的相關(guān)檢測(cè)器能從混合信號(hào)中分離出特定用戶(hù)的信號(hào)，而將其他用戶(hù)的信號(hào)抑制。定用戶(hù)的信號(hào)，而將其

4、他用戶(hù)的信號(hào)抑制。圖圖7-4 相關(guān)檢測(cè)器相關(guān)檢測(cè)器第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)下面具體分析相關(guān)檢測(cè)的基本原理。下面具體分析相關(guān)檢測(cè)的基本原理。設(shè)序列周期為設(shè)序列周期為P，則檢測(cè)器輸出為，則檢測(cè)器輸出為b()1()kkTrR WPbb()1()1NikTiTSWP bb()1()1()NikTiTSWP（7-5）（7-6）（7-7）bb1 ()()1()NikiTTSWP（7-8）第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)bb1 ()()1()NiiikiTTd SWWPbb1()()1()NiikiTTdWWP由此可見(jiàn)，檢測(cè)器的輸出與用戶(hù)地址碼的特性密由此可見(jiàn)，檢測(cè)器的輸出與用戶(hù)地址碼的特性密切相關(guān)，若切相關(guān)，若（

5、7-9）（7-10）b()11 11()() =0 PikikTjikWWWWikPP（7-11）即用戶(hù)的地址碼兩兩正交，則即用戶(hù)的地址碼兩兩正交，則rk=dk，也就是說(shuō)，也就是說(shuō)，相相關(guān)檢測(cè)器的輸出只有第關(guān)檢測(cè)器的輸出只有第k個(gè)用戶(hù)的信號(hào)，其他用戶(hù)的個(gè)用戶(hù)的信號(hào)，其他用戶(hù)的信號(hào)為信號(hào)為0，從而達(dá)到接收端分離信號(hào)的目的。，從而達(dá)到接收端分離信號(hào)的目的。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)4.碼分多址待解決的問(wèn)題碼分多址待解決的問(wèn)題第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)7.5 CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的容量蜂窩通信系統(tǒng)的容量7.4 CDMA蜂窩網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)蜂窩網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 7.3 CDMA碼序列碼序列

6、7.2 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 7.1 CDMA技術(shù)基本原理技術(shù)基本原理第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 7.2 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 7.2.1 概述概述 1基本概念基本概念第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)有許多調(diào)制技術(shù)所用的傳輸帶寬大于傳輸信息所需有許多調(diào)制技術(shù)所用的傳輸帶寬大于傳輸信息所需要的最小帶寬，但它們并不屬于擴(kuò)頻通信，例如寬要的最小帶寬，但它們并不屬于擴(kuò)頻通信，例如寬帶調(diào)頻。帶調(diào)頻。設(shè)設(shè)W代表系統(tǒng)占用帶寬或信號(hào)帶寬，代表系統(tǒng)占用帶寬或信號(hào)帶寬，B代表信息代表信息帶寬，則一般認(rèn)為：帶寬，則一般認(rèn)為：第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-5 擴(kuò)頻通信系

7、統(tǒng)的基本組成框圖擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本組成框圖第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-6 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)頻譜變換圖擴(kuò)頻通信系統(tǒng)頻譜變換圖 圖圖7-5中發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)信中發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)信息調(diào)制器后輸出的是窄帶信息調(diào)制器后輸出的是窄帶信號(hào)號(hào)7-6（a），其經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻），其經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻調(diào)制（加擴(kuò)）后頻譜被展寬調(diào)制（加擴(kuò)）后頻譜被展寬（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖b），變成擴(kuò)頻信號(hào)；），變成擴(kuò)頻信號(hào)； 在接收機(jī)的輸入信號(hào)中混有在接收機(jī)的輸入信號(hào)中混有干擾信號(hào)，其功率譜如圖（干擾信號(hào)，其功率譜如圖（c）所示，經(jīng)過(guò)解擴(kuò)后有用信號(hào)所示，經(jīng)過(guò)解擴(kuò)后有用信號(hào)恢復(fù)為窄帶信號(hào)，而干擾信恢復(fù)為窄帶信號(hào)，而干擾信號(hào)變成擴(kuò)頻信號(hào)（圖（號(hào)變成擴(kuò)頻信號(hào)（圖（

8、d）；）； 經(jīng)過(guò)窄帶濾波器，使有用信經(jīng)過(guò)窄帶濾波器，使有用信號(hào)順利通過(guò)，而濾除帶外的號(hào)順利通過(guò)，而濾除帶外的干擾信號(hào)（圖（干擾信號(hào)（圖（e），這樣，），這樣，對(duì)有用信號(hào)而言，經(jīng)發(fā)端擴(kuò)對(duì)有用信號(hào)而言，經(jīng)發(fā)端擴(kuò)頻，收端解擴(kuò)，最終恢復(fù)原頻，收端解擴(kuò)，最終恢復(fù)原狀。狀。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)擴(kuò)頻接收機(jī)輸入信噪比為設(shè)擴(kuò)頻接收機(jī)輸入信噪比為(S/N)i，則，則iiiSSNN式中，式中，Si為輸入信號(hào)功率，為輸入信號(hào)功率，Ni為輸入噪聲功率。而為輸入噪聲功率。而解擴(kuò)器輸出信號(hào)功率解擴(kuò)器輸出信號(hào)功率oiSS解擴(kuò)器輸出噪聲功率解擴(kuò)器輸出噪聲功率oNB式中，式中，為窄帶濾波器輸入端的噪

9、聲功率譜密度為窄帶濾波器輸入端的噪聲功率譜密度（7-12）（7-13）（7-14）第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)這樣解擴(kuò)器輸出信噪比為這樣解擴(kuò)器輸出信噪比為i/NWoi(/)NBB W Noiioioii(/)SSW SSWSNNB W NB NBN（7-15）（7-16）（7-17）依上述解擴(kuò)過(guò)程可知依上述解擴(kuò)過(guò)程可知第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)2log1SCWN（7-18）式中，式中，C為信道容量，單位為為信道容量，單位為bit/s；W為信號(hào)頻帶為信號(hào)頻帶寬度，單位為寬度，單位為Hz；S為信號(hào)平均功率，為信號(hào)平均功率，N為噪聲平為噪聲平均功率，單位為均功率，單位為W。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章

10、CDMA技術(shù)基礎(chǔ)pWGB（7-19）工程上常以工程上常以dB表示，即表示，即p(dB)10logWGB（7-20）它表示了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)信噪比改善的程度，是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的一它表示了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)信噪比改善的程度，是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的一個(gè)重要的性能指標(biāo)。個(gè)重要的性能指標(biāo)。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) （2）抗干擾容限）抗干擾容限通信系統(tǒng)要正常工作，還需要保證輸出端有一定通信系統(tǒng)要正常工作，還需要保證輸出端有一定的信噪比，并需扣除系統(tǒng)內(nèi)部信噪比的損耗，因此的信噪比，并需扣除系統(tǒng)內(nèi)部信噪比的損耗，因此需引入抗干擾容限需引入抗干擾容限Mj，其定義如下：，其定義如下：Mj = Gp（S/N）oLs式中，式中，（S/

11、N）o為輸出端所需的信噪比，而為輸出端所需的信噪比，而Ls為系統(tǒng)損耗。為系統(tǒng)損耗。干擾容限是在保證系統(tǒng)正常工作的條件下，接收機(jī)輸入端能干擾容限是在保證系統(tǒng)正常工作的條件下，接收機(jī)輸入端能承受的干擾信號(hào)比有用信號(hào)高出的分貝（承受的干擾信號(hào)比有用信號(hào)高出的分貝（dB）數(shù)。）數(shù)。干擾容限直接反映了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)接收機(jī)允許的極限干擾強(qiáng)干擾容限直接反映了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)接收機(jī)允許的極限干擾強(qiáng)度，它往往能比處理增益更確切地表示系統(tǒng)的抗干擾能力。度，它往往能比處理增益更確切地表示系統(tǒng)的抗干擾能力。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)4擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)5擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的分類(lèi)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的分類(lèi)此

12、外還有上述四種系統(tǒng)組合的混合系統(tǒng)。最常用此外還有上述四種系統(tǒng)組合的混合系統(tǒng)。最常用的是直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)和跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的是直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)和跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的混合系統(tǒng)。的混合系統(tǒng)。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-7 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)模型擴(kuò)頻通信系統(tǒng)模型第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)下面依次介紹各種擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，重點(diǎn)是廣泛應(yīng)下面依次介紹各種擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，重點(diǎn)是廣泛應(yīng)用的直接序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，而其余擴(kuò)用的直接序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，而其余擴(kuò)頻系統(tǒng)只作簡(jiǎn)單介紹。頻系統(tǒng)只作簡(jiǎn)單介紹。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)1直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)從時(shí)域上看，發(fā)端

13、的擴(kuò)頻過(guò)程可表示為從時(shí)域上看，發(fā)端的擴(kuò)頻過(guò)程可表示為s(t)=b(t)c(t)（7-22）由圖由圖7-8（c）可見(jiàn)，這相當(dāng)于載波）可見(jiàn)，這相當(dāng)于載波b(t)的相位受到了的相位受到了高速擴(kuò)頻碼（高速擴(kuò)頻碼（PN）序列）序列c(t)的調(diào)制，在接收端，設(shè)的調(diào)制，在接收端，設(shè)本地恢復(fù)的碼序列用本地恢復(fù)的碼序列用表示，解擴(kuò)后的信號(hào)用表示，解擴(kuò)后的信號(hào)用表示，于是有表示，于是有( )( ) ( )b ts t c t（7-23）這相當(dāng)于這相當(dāng)于b(t)的已調(diào)相位在收端受到的已調(diào)相位在收端受到二次調(diào)制二次調(diào)制當(dāng)本地碼與發(fā)端碼同步，當(dāng)本地碼與發(fā)端碼同步，即即如圖如圖7-8（d），則），則( )b t( )c

14、t( )c t( )( )c tc t第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)2( )( ) ( )( ) ( ) ( )( )( )( )b ts t c tb t c t c tb t ctb t（7-24）圖圖7-8 直擴(kuò)系統(tǒng)各點(diǎn)的波形和頻譜圖直擴(kuò)系統(tǒng)各點(diǎn)的波形和頻譜圖第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)這相當(dāng)于載波這相當(dāng)于載波b(t)在發(fā)端被反轉(zhuǎn)的相位在收端被再次在發(fā)端被反轉(zhuǎn)的相位在收端被再次反轉(zhuǎn)，恢復(fù)為載波的原始相位，即解擴(kuò)為載波信號(hào)反轉(zhuǎn)，恢復(fù)為載波的原始相位，即解擴(kuò)為載波信號(hào)，如圖，如圖7-8（e）所示。）所示。當(dāng)本地碼與發(fā)端碼不同步，即當(dāng)本地碼與發(fā)端碼不同步，即，如圖，如圖7-8(f)所示是碼相位不同步的情

15、形，則所示是碼相位不同步的情形，則( )( )c tc t( )( ) ( )( ) ( ) ( )b ts t c tb t c t c t（7-25）顯然，此時(shí)載波顯然，此時(shí)載波b(t)在發(fā)端被反轉(zhuǎn)的相位無(wú)法被正確在發(fā)端被反轉(zhuǎn)的相位無(wú)法被正確恢復(fù)，恢復(fù)，依然是一個(gè)相位受到高速序列調(diào)制的信依然是一個(gè)相位受到高速序列調(diào)制的信號(hào)，即擴(kuò)頻信號(hào)，即收端無(wú)法解擴(kuò)，如圖號(hào)，即擴(kuò)頻信號(hào)，即收端無(wú)法解擴(kuò)，如圖7-8（g）所示。所示。( )b t第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)由于擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于信息信號(hào)帶寬，這樣由于擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于信息信號(hào)帶寬，這樣相對(duì)于擴(kuò)頻信號(hào)很寬的帶寬，可近似將信息信號(hào)的相對(duì)于擴(kuò)頻信號(hào)

16、很寬的帶寬，可近似將信息信號(hào)的頻譜函數(shù)用頻譜函數(shù)用(f)來(lái)表示。設(shè)碼序列的頻譜函數(shù)為來(lái)表示。設(shè)碼序列的頻譜函數(shù)為C(f)，擴(kuò)頻信號(hào)的頻譜函數(shù)用，擴(kuò)頻信號(hào)的頻譜函數(shù)用S(f)表示，則依卷積定里表示，則依卷積定里可得可得( )( )* ( )( )S fC ffC f（7-26）由此可見(jiàn)，用高速碼序列直接乘以信息信號(hào)可實(shí)現(xiàn)由此可見(jiàn)，用高速碼序列直接乘以信息信號(hào)可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻，進(jìn)一步擴(kuò)頻帶寬取決于所使用的碼序列的帶擴(kuò)頻，進(jìn)一步擴(kuò)頻帶寬取決于所使用的碼序列的帶寬。寬。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)DS系統(tǒng)的處理增益系統(tǒng)的處理增益pWGB（7-27）第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第一種：第一種：其簡(jiǎn)單框圖如圖其簡(jiǎn)單框圖

17、如圖7-9所示。在這種系統(tǒng)中，地址碼和所示。在這種系統(tǒng)中，地址碼和擴(kuò)頻碼各自采用不同的碼擴(kuò)頻碼各自采用不同的碼圖圖7-9 碼分與直擴(kuò)結(jié)合方案（一）碼分與直擴(kuò)結(jié)合方案（一）第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第二種：第二種：簡(jiǎn)單框圖如圖簡(jiǎn)單框圖如圖7-10所示。在這種系統(tǒng)中地址碼和擴(kuò)所示。在這種系統(tǒng)中地址碼和擴(kuò)頻碼合用一個(gè)碼。頻碼合用一個(gè)碼。圖圖7-10 碼分與直擴(kuò)結(jié)合方案（碼分與直擴(kuò)結(jié)合方案（二）二）第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)2跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)跳頻（跳頻（FrequencyHopping，F(xiàn)H）通信系統(tǒng)所使）通信系統(tǒng)所使用的載波頻率受一組快速變化的偽隨機(jī)碼控制而偽用的載波頻率受一組快速變化的

18、偽隨機(jī)碼控制而偽隨機(jī)地跳變。通常將這種載波跳變的規(guī)律稱(chēng)作隨機(jī)地跳變。通常將這種載波跳變的規(guī)律稱(chēng)作“跳跳頻圖案頻圖案”。圖圖7-11 跳頻頻率集跳頻頻率集第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)跳頻系統(tǒng)的組成框圖如圖跳頻系統(tǒng)的組成框圖如圖7-12所示。所示。圖圖7-12 跳頻系統(tǒng)組成方框圖跳頻系統(tǒng)組成方框圖第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-13 跳跳頻頻系系統(tǒng)統(tǒng)的的信信號(hào)號(hào)波波形形示示意意圖圖第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-14 跳頻信號(hào)的跳頻信號(hào)的頻域表示頻域表示 圖圖7-15 跳頻圖案跳頻圖案及時(shí)頻矩陣及時(shí)頻矩陣第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)跳

19、頻系統(tǒng)的處理增益跳頻系統(tǒng)的處理增益pWGNB（7-28）第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-16 線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)波形線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)波形第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-17所示是線(xiàn)性調(diào)頻的示意圖。所示是線(xiàn)性調(diào)頻的示意圖。發(fā)端發(fā)端：由一鋸齒波信號(hào)去控制壓控振蕩器；：由一鋸齒波信號(hào)去控制壓控振蕩器；收端收端：線(xiàn)性調(diào)頻脈沖由匹配濾波器進(jìn)行壓縮，把能：線(xiàn)性調(diào)頻脈沖由匹配濾波器進(jìn)行壓縮，把能量集中在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)輸出，從而提高了信噪量集中在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)輸出，從而提高了信噪比，獲得了處理增益。比，獲得了處理增益。圖圖7-17 線(xiàn)性調(diào)頻的示意圖線(xiàn)性調(diào)頻的示意圖第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖

20、7-18 跳時(shí)擴(kuò)頻系統(tǒng)跳時(shí)擴(kuò)頻系統(tǒng)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-19 FH/DS系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)原理框圖第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)FH/DS信號(hào)頻譜如圖信號(hào)頻譜如圖7-20所示。占有一定帶寬的直所示。占有一定帶寬的直擴(kuò)信號(hào)按照跳頻圖案?jìng)坞S機(jī)地出現(xiàn)，每個(gè)直擴(kuò)信號(hào)擴(kuò)信號(hào)按照跳頻圖案?jìng)坞S機(jī)地出現(xiàn)，每個(gè)直擴(kuò)信號(hào)在瞬間只覆蓋系統(tǒng)總帶寬的一部分。在瞬間只覆蓋系統(tǒng)總帶寬的一部分。圖圖7-20 FH/DS信號(hào)頻譜信號(hào)頻譜第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)混合系統(tǒng)的處理增益為各單一增益的乘積，即混合系統(tǒng)的處理增益為各單一增益的乘積，即DSpWGNB（7-29）或或DSp(dB)10log10logWGNB（7-30）第七

21、章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)7.5 CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的容量蜂窩通信系統(tǒng)的容量7.4 CDMA蜂窩網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)蜂窩網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 7.3 CDMA碼序列碼序列7.2 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 7.1 CDMA技術(shù)基本原理技術(shù)基本原理第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)（1）有足夠多的碼；）有足夠多的碼；（2）有尖銳的自相關(guān)特性；）有尖銳的自相關(guān)特性；（3）有處處為零的互相關(guān)特性；）有處處為零的互相關(guān)特性；（4）不同碼元數(shù)平衡相等；）不同碼元數(shù)平衡相等；（5）盡可能大的復(fù)雜度。）盡可能大的復(fù)雜度。目前還找不到能同時(shí)滿(mǎn)足這些特性的碼序列。目前還找不到能同時(shí)滿(mǎn)足這些特性的碼序列。目前廣泛使用的碼

22、序列可分為兩類(lèi)：沃爾什碼和偽目前廣泛使用的碼序列可分為兩類(lèi)：沃爾什碼和偽隨機(jī)（隨機(jī)（PseudoNoise，PN）碼。沃爾瑪適合做地址）碼。沃爾瑪適合做地址碼，偽隨機(jī)碼適合做擴(kuò)頻碼。碼，偽隨機(jī)碼適合做擴(kuò)頻碼。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)其中其中PN碼有一個(gè)很大的家族，包含很多碼組，碼有一個(gè)很大的家族，包含很多碼組，例如例如m序列、序列、M序列、序列、Gold序列、序列、GL（Gold-like）序列、序列、R-S序列和序列和DBCH序列等等。序列等等。7.3.2相關(guān)函數(shù)相關(guān)函數(shù)數(shù)字信息傳輸中，任意兩個(gè)數(shù)字信息傳輸中，任意兩個(gè)信號(hào)之間的相似程度信號(hào)之間的相似程度（或差別）用相關(guān)函數(shù)來(lái)表征，包括自相關(guān)

23、函數(shù)和（或差別）用相關(guān)函數(shù)來(lái)表征，包括自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)?；ハ嚓P(guān)函數(shù)。自相關(guān)函數(shù)表征一個(gè)信號(hào)與自身延遲信號(hào)間的相自相關(guān)函數(shù)表征一個(gè)信號(hào)與自身延遲信號(hào)間的相似性。似性。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)周期函數(shù)周期函數(shù)s(t)的自相關(guān)函數(shù)定義為的自相關(guān)函數(shù)定義為2s2( )( ) ()dTTRs t s tt2s21( )( ) ()dTTs t s ttT （7-31）（7-32）自相關(guān)系數(shù)定義為自相關(guān)系數(shù)定義為式中，式中，T為為s(t)的周期。的周期。 對(duì)于取值為對(duì)于取值為1和和1的實(shí)周期序列的實(shí)周期序列xn，自相關(guān)，自相關(guān)函數(shù)定義為函數(shù)定義為10( )PxiijiRjx x（7-33）第七章 C

24、DMA技術(shù)基礎(chǔ)式中，式中，P為序列周期。而其自相關(guān)系數(shù)定義為為序列周期。而其自相關(guān)系數(shù)定義為101( )Pxiijijx xP（7-34） 互相關(guān)函數(shù)表征兩個(gè)不同信號(hào)間的相似性。相應(yīng)互相關(guān)函數(shù)表征兩個(gè)不同信號(hào)間的相似性。相應(yīng)地可定義周期函數(shù)地可定義周期函數(shù)x(t)及及y(t)的互相相關(guān)函數(shù)為的互相相關(guān)函數(shù)為22( )( ) ()dTTxyRx t y tt（7-35）而互相關(guān)系數(shù)為而互相關(guān)系數(shù)為221( )( ) ()dTTxyRx t y ttT（7-36）第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)對(duì)于取值為對(duì)于取值為1和和1且周期相同的實(shí)周期序列且周期相同的實(shí)周期序列xn、yn，其互相關(guān)函數(shù)為，其互相關(guān)函數(shù)

25、為10( )PxyiijiRjx y（7-37）而其互相關(guān)系數(shù)為而其互相關(guān)系數(shù)為101( )Pxyiijijx yP（7-38）第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)7.3.3 Walsh碼碼第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)哈德碼矩陣具有以下遞推關(guān)系。哈德碼矩陣具有以下遞推關(guān)系。02H=H1=1（7-39）1111222221,2,3,rrrrrHHHrHH （7-40）當(dāng)當(dāng)r=1時(shí)，有時(shí)，有11122111111HHHHHH第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)當(dāng)當(dāng)r=2時(shí)，有時(shí)，有22242221111111111111111HHHHHH并可依次遞推下去。并可依次遞推下去。將哈德碼矩陣的每一行看作一個(gè)

26、二元序列，則將哈德碼矩陣的每一行看作一個(gè)二元序列，則N=2r階哈德碼矩陣共有階哈德碼矩陣共有N個(gè)序列。構(gòu)成一個(gè)正交序個(gè)序列。構(gòu)成一個(gè)正交序列集，其中每個(gè)序列長(zhǎng)度都為列集，其中每個(gè)序列長(zhǎng)度都為N，任意兩個(gè)相互正，任意兩個(gè)相互正交，這組序列即為交，這組序列即為Walsh序列。通常用（序列。通常用（n=0，1，2N1）表示長(zhǎng)度為）表示長(zhǎng)度為N的第的第n個(gè)個(gè)Walsh序列。序列。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)Walsh序列與哈德碼矩陣的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下。序列與哈德碼矩陣的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下。nNW=HNn+ 1 n=0，1，2，N-1 （7-39）04W第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)1111111111111111沃爾什函

27、數(shù)具有如下特征。沃爾什函數(shù)具有如下特征。（1）正交性。若）正交性。若r為非負(fù)整數(shù)，為非負(fù)整數(shù)，N=2r，而，而m和和n=0，1，2，N1，則，則10( )( )0NmnNNiNmnWi Wimn當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)（7-42）即在同一周期中，沃爾什序列是正交的。即在同一周期中，沃爾什序列是正交的。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)（2）平衡性。除）平衡性。除以外，其他以外，其他序列在一個(gè)序列在一個(gè)周期內(nèi)均值為周期內(nèi)均值為0。（3）兩個(gè)沃爾什函數(shù)相乘，乘積仍是沃爾什函）兩個(gè)沃爾什函數(shù)相乘，乘積仍是沃爾什函數(shù)。數(shù)。mnmnNNNWWW（7-43）其中，其中，是是m和和n對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)逐位模對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)逐位模2加后加后

28、所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。這表明沃爾什函數(shù)對(duì)于乘法是所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。這表明沃爾什函數(shù)對(duì)于乘法是自閉的。自閉的。（4）沃爾什函數(shù)集是完備的，即長(zhǎng)度為）沃爾什函數(shù)集是完備的，即長(zhǎng)度為N的沃爾的沃爾0NW0NWmn第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)什函數(shù)（序列）有什函數(shù)（序列）有N個(gè)（相互正交）。個(gè)（相互正交）。（5）沃爾什函數(shù)在嚴(yán)格同步時(shí)是完全正交的；）沃爾什函數(shù)在嚴(yán)格同步時(shí)是完全正交的；（6）沃爾什函數(shù)的頻帶寬度取決于其最短游程）沃爾什函數(shù)的頻帶寬度取決于其最短游程的長(zhǎng)度（設(shè)為的長(zhǎng)度（設(shè)為T(mén)i），近似等于），近似等于1/Ti。設(shè)。設(shè)的持續(xù)時(shí)的持續(xù)時(shí)間為間為T(mén)，則其最短游程的長(zhǎng)度為，則其最短游程的長(zhǎng)度為(0,1,

29、2,1)1nTTnNn（7-44）nNW則對(duì)應(yīng)的頻帶寬度為則對(duì)應(yīng)的頻帶寬度為1nfT （7-45）（7）沃爾什函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)特）沃爾什函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)特性也不理想。性也不理想。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)基于圖基于圖7-21所示的所示的2叉樹(shù)可構(gòu)造叉樹(shù)可構(gòu)造OVSF碼。碼。OVSF碼的樹(shù)圖如圖碼的樹(shù)圖如圖7-22所示。樹(shù)圖中所有分支節(jié)點(diǎn)數(shù)都所示。樹(shù)圖中所有分支節(jié)點(diǎn)數(shù)都按按2n發(fā)展，其中：發(fā)展，其中：n=0，1，2，；圖圖7-21 構(gòu)造構(gòu)造OVSF碼的碼的2叉樹(shù)叉樹(shù)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)由圖由圖7-22知，知，OVSF碼的碼長(zhǎng)、該長(zhǎng)度下碼的數(shù)碼的碼

30、長(zhǎng)、該長(zhǎng)度下碼的數(shù)目及擴(kuò)頻因子三者在數(shù)值上是相等的。目及擴(kuò)頻因子三者在數(shù)值上是相等的。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-22 OVSF碼碼樹(shù)樹(shù)形形結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)解：由圖解：由圖7-22可看出，當(dāng)可看出，當(dāng)被采用作為速被采用作為速率率307.2kbit/s的擴(kuò)頻碼，即的擴(kuò)頻碼，即307.2kbit/s4=1.2288Mbit/s，則其后面所有分支，即，則其后面所有分支，即后面所有延長(zhǎng)碼后面所有延長(zhǎng)碼，等就不能再作為擴(kuò)頻碼。等就不能再作為擴(kuò)頻碼。繼續(xù)下去，當(dāng)選繼續(xù)下去，當(dāng)選=1111111111111111作為速率作為速率76.8kbit/s擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼76.8kbit/s*1

31、6=1.2288Mbit/s，則其后面所有分支所構(gòu)成的延長(zhǎng)碼均不能再采用作，則其后面所有分支所構(gòu)成的延長(zhǎng)碼均不能再采用作為擴(kuò)頻碼。為擴(kuò)頻碼。141 1 1 1W 14W18W58W316W第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)而按照上述非延長(zhǎng)（或異前置）原則選取的碼組而按照上述非延長(zhǎng)（或異前置）原則選取的碼組、是不等長(zhǎng)的正交碼組，其中：是不等長(zhǎng)的正交碼組，其中：14W28W316W：114W28W316W第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)不難驗(yàn)證三者間的確滿(mǎn)足正交性，即不難驗(yàn)證三者間的確滿(mǎn)足正交性，即12132348416816( )( )( )( )( )( )0iiiW i WiW i WiWi Wi（7-46）

32、第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)7.3.5 m序列序列1偽隨機(jī)碼（偽隨機(jī)碼（PN）的概念）的概念第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-24所示為線(xiàn)性反饋移位寄存器序列發(fā)生器結(jié)所示為線(xiàn)性反饋移位寄存器序列發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖，用于產(chǎn)生各種周期性碼序列。構(gòu)圖，用于產(chǎn)生各種周期性碼序列。其中其中C1，C2，Cn1，Cn為各級(jí)寄存器相應(yīng)的連為各級(jí)寄存器相應(yīng)的連接系數(shù)，取值為接系數(shù)，取值為0和和1。在此結(jié)構(gòu)中，。在此結(jié)構(gòu)中，01nCCC1，C2，Cn1取不同的值，將產(chǎn)生不同的周取不同的值，將產(chǎn)生不同的周期序列。期序列。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-24 線(xiàn)性反饋移位寄存器序列發(fā)生器線(xiàn)性反饋移位寄存器

33、序列發(fā)生器第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)反饋網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可以用如下多項(xiàng)式來(lái)表示。反饋網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可以用如下多項(xiàng)式來(lái)表示。 2012nnG xCC xC xC x（7-47）第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖7-25（a）所示為一3級(jí)反饋移位寄存器序列發(fā)生器。其中D1，D2和D3組成三級(jí)移位寄存器，模2加法器構(gòu)成線(xiàn)性反饋網(wǎng)絡(luò)。對(duì)應(yīng)的生成多項(xiàng)式為 231G xxx（7-48）第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-25 三級(jí)移位寄存器構(gòu)成的碼序列發(fā)生器三級(jí)移位寄存器構(gòu)成的碼序列發(fā)生器第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) .設(shè)D1D2D3的狀態(tài)用Q1Q2Q3表示，則其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖7-26所示。如D1D2D3初態(tài)為111，可見(jiàn)從Q3輸出

34、的碼序列為周期性的1110010，即此碼序列共有7個(gè)元素，也稱(chēng)該碼序列的周期為7。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) .圖圖7-26 三級(jí)移位寄存器序列產(chǎn)生電路三級(jí)移位寄存器序列產(chǎn)生電路（a）的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖）的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)如果改變一下反饋電路如圖如果改變一下反饋電路如圖7-27（b）所示，此）所示，此時(shí)對(duì)應(yīng)的生成多項(xiàng)式變?yōu)闀r(shí)對(duì)應(yīng)的生成多項(xiàng)式變?yōu)闋顟B(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖7-27所示。所示。231( )Gxxxx（7-49）第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-27 三級(jí)移位寄存器序列產(chǎn)生電路（三級(jí)移位寄存器序列產(chǎn)生電路（b）的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖）的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDM

35、A技術(shù)基礎(chǔ) (3) (3) 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)(4) m序列的生成多項(xiàng)式 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 1ikiiPP 21nnPJnn第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)級(jí)數(shù)級(jí)數(shù)n周期周期P（八進(jìn)制）（八進(jìn)制）37134152353145，67，75663103，147，1557127203，211，217，235，277，313，325，345，3678255435，453，537，543，545，551，703，74795111021，1055，1131，1157，1167，11751010232011，2033，2157，2443，2745，34711120274005

36、，4445，5023，5263，6211，7363級(jí)數(shù)級(jí)數(shù)n周期周期P（八進(jìn)制）（八進(jìn)制）12409510123，11417，12515，13505，14127，1505313819120023，23261，24633，30741，32535，37505141638342103，51761，55753，60153，71147，674011532765100003，110013，120265，133663，1423051665531210013，233303，307572，311405，34743317131061400011，411335，444257，527427，646775第七章 CDM

37、A技術(shù)基礎(chǔ)例例7-2 m7-2 m序列反饋系數(shù)表的使用序列反饋系數(shù)表的使用 寫(xiě)出寫(xiě)出nn= =7 7時(shí)，反饋系數(shù)時(shí)，反饋系數(shù)235235對(duì)應(yīng)的本原多項(xiàng)式對(duì)應(yīng)的本原多項(xiàng)式及其互反多項(xiàng)式。及其互反多項(xiàng)式。解：首先將反饋系數(shù)化為二進(jìn)制解：首先將反饋系數(shù)化為二進(jìn)制 2 3 52 3 5 10 011 101 10 011 101第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)所得即為對(duì)應(yīng)的連接系數(shù)。所得即為對(duì)應(yīng)的連接系數(shù)。1 0 0 1 1 1 0 11 0 0 1 1 1 0 1C C7 7 C C6 6 C C5 5 C C4 4 C C3 3 C C2 2 C C1 1 C C0 0從而所求本原多項(xiàng)式為從而所求本原多項(xiàng)

38、式為ff( (x x) =) =x x7 7 + +x x4 4 + +x x3 3 + +x x2 2 + 1 + 1其互反多項(xiàng)式為其互反多項(xiàng)式為ffR R( (x x) =) =x xn nf f(1/(1/x x) = 1 +) = 1 +x x3 3 + +x x4 4 + +x x5 5 + +x x7 7 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)(5) m(5) m序列發(fā)生器的種類(lèi)序列發(fā)生器的種類(lèi) 簡(jiǎn)單型（簡(jiǎn)單型（SSRGSSRG）結(jié)構(gòu)如圖）結(jié)構(gòu)如圖7-287-28所示所示 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)SSRGSSRG的最高工作頻率為：的最高工作頻率為：（7-527-52） 式中，式中，TRTR為移位

39、寄存器時(shí)延，為移位寄存器時(shí)延，T TM M為模為模2 2加法器的時(shí)延。加法器的時(shí)延。圖圖7-28 SSRG7-28 SSRG結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)maxRM1 fTT第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)組件型（組件型（MSRGMSRG）結(jié)構(gòu)，圖）結(jié)構(gòu)，圖7-297-29所示所示 其最高工作頻率為其最高工作頻率為 ：（7-537-53）Ci = Fni （7-537-53） maxRM1 fTTSSRGSSRG和和MSRGMSRG可以互相轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換關(guān)系如下可以互相轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換關(guān)系如下 ：第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-29 MSRG7-29 MSRG結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)（6 6）m m序列的性質(zhì)序列的性質(zhì) 1

40、1）均衡性均衡性第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 2 2）游程分布）游程分布 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)表表7-27-2m m序列序列“111101011001000”111101011001000”的游程分布的游程分布游程長(zhǎng)度游程長(zhǎng)度/比特比特游程數(shù)目游程數(shù)目所包含的比特?cái)?shù)所包含的比特?cái)?shù)“1”“0”1224211430134104第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)3 3）移位相加特性）移位相加特性 例如例如 ：原序列原序列 11101001110100左移左移2 2位位 10100111010011逐位模逐位模2 2加加 01001110100111第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 序列的平移等價(jià)類(lèi)序列的平移等價(jià)類(lèi) 第

41、七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-30 IS-957-30 IS-95中的長(zhǎng)碼發(fā)生器中的長(zhǎng)碼發(fā)生器第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)4 4）周期性）周期性 周期周期PP= =2 2n n1 1。在一個(gè)周期中，。在一個(gè)周期中，m m序列發(fā)生器序列發(fā)生器中遍歷所有非零狀態(tài)中遍歷所有非零狀態(tài) 。5 5）相關(guān)特性）相關(guān)特性 m m序列是一種偽隨機(jī)序列，具有隨機(jī)性，其自相關(guān)序列是一種偽隨機(jī)序列，具有隨機(jī)性，其自相關(guān)函數(shù)具有二值特性，但互相關(guān)函數(shù)是多值的。函數(shù)具有二值特性，但互相關(guān)函數(shù)是多值的。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)11PiijijPx xijijxxx x11Piiy 11111PPiij

42、iiijx xyPPP 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 1PiiyP 11111PPiijiiijx xyPP 1010jjjP第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) ：（7-647-64） jjkP jj第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-31 m7-31 m序列的自相關(guān)系數(shù)序列的自相關(guān)系數(shù)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 圖圖7-327-32給出了給出了R R( ( ) )的波形。顯然當(dāng)周期的波形。顯然當(dāng)周期PTPTc c很長(zhǎng)很長(zhǎng)及碼片寬度及碼片寬度T Tc c很小時(shí)，很小時(shí)，R R( ( ) )逼近白噪聲的自相關(guān)函逼近白噪聲的自相關(guān)函數(shù)數(shù) ( ( )偽噪聲。偽噪聲。 ccc111PTPTRTP第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖

43、圖7-32 m7-32 m序列的自相關(guān)函數(shù)序列的自相關(guān)函數(shù) 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)x1000010010110011111000110111010y11111011100010101101000011101000123456789101112131415161718192021222324252627282930Rc( )9171997177111979771177171191111第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 2221 12 ,nxyt nRt nt n這里表示取實(shí)數(shù)的整數(shù)部分圖圖7-33 7-33 兩條兩條m m序列（序列（PP= =3131）

44、的互相關(guān)函數(shù)和自相關(guān)函數(shù)的互相關(guān)函數(shù)和自相關(guān)函數(shù)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)nP = 2n1JnQQ/PMnt(n)t(n)/P37250.71250.71415290.60090.605316110.35390.306636130.362170.26712718410.326170370330.139511481130.222330.06101 023603830.373650.06112 0471762870.144650.03124 09514414070.3401290.03138 1916307030.0941290.0161416 38

45、375656730.3432570.0161532 7671 80020470.0622570.007 81665 5352 04840950.0305130.007 8第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 即為即為m m序列的功率譜，如圖序列的功率譜，如圖7-347-34所示。可見(jiàn)：所示。可見(jiàn)： 2c22c 011iiPiG ffSaT ffPTPP圖圖7-34 m7-34 m序列的功率譜序列的功率譜第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-35 Gold7-35 Gold序列產(chǎn)生電序列產(chǎn)生電路模型路模型第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDM

46、A技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)碼長(zhǎng)碼長(zhǎng)2n1互相關(guān)系數(shù)互相關(guān)系數(shù)出現(xiàn)概率出現(xiàn)概率n為奇數(shù)為奇數(shù)1/(2n1)0.50.5n為偶數(shù)為偶數(shù)1/(2n1)0.750.2512(21)/(21)nn12(21)/(21)nn22(21)/(21)nn22(21)/(21)nn第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)碼分系統(tǒng)中所有地址碼在運(yùn)行中均是周期性重復(fù)的碼分系統(tǒng)中所有地址碼在運(yùn)行中均是周期性重復(fù)的序列（不是單個(gè)的地址碼）。即：序列（不是單個(gè)的地址碼）。即：（7-687-68）其中，其中，T T是是a ai i( (t t) )的長(zhǎng)度（持續(xù)時(shí)間），即。顯然，的長(zhǎng)度（持續(xù)時(shí)間），即。顯然

47、，c ci i( (t t) )是是a ai i( (t t) )的周期性重復(fù)，其周期為的周期性重復(fù)，其周期為T(mén) T。( )()iinc ta tnTt 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-36 7-36 同步流程圖同步流程圖 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)下面討論偽隨機(jī)碼的同步問(wèn)題，令下面討論偽隨機(jī)碼的同步問(wèn)題，令c ci i( (t t ) )為接收到的為接收到的偽碼，為本地碼，即：偽碼，為本地碼，即：（7-697-69） 同步過(guò)程就是使這個(gè)目標(biāo)通過(guò)捕獲和跟蹤兩個(gè)階段來(lái)同步過(guò)程就是使這個(gè)目標(biāo)通過(guò)捕獲和跟蹤兩個(gè)階段來(lái)實(shí)現(xiàn)的。即捕獲實(shí)現(xiàn)粗同步：實(shí)現(xiàn)的。即捕

48、獲實(shí)現(xiàn)粗同步：而進(jìn)一步的精確同步由跟蹤來(lái)實(shí)現(xiàn)：而進(jìn)一步的精確同步由跟蹤來(lái)實(shí)現(xiàn)： 。()()()()iiiinnc ta tnTc ta tnT c| |T | | 0 =第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-37 7-37 滑動(dòng)相關(guān)捕獲原理方框圖滑動(dòng)相關(guān)捕獲原理方框圖(1)(1)偽隨機(jī)碼的捕獲偽隨機(jī)碼的捕獲 方法：主要有相關(guān)法和匹配濾波法。其中最常見(jiàn)方法：主要有相關(guān)法和匹配濾波法。其中最常見(jiàn)和最常用的是滑動(dòng)相關(guān)法，圖和最常用的是滑動(dòng)相關(guān)法，圖7-377-37所示為滑動(dòng)相所示為滑動(dòng)相關(guān)捕獲原理方框圖。關(guān)捕獲原理方框圖。第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-38 7-38 兩偽碼相關(guān)曲線(xiàn)和時(shí)間差兩偽碼相關(guān)曲線(xiàn)

49、和時(shí)間差原理：原理：基于基于PNPN碼尖銳的自相關(guān)函數(shù)。碼尖銳的自相關(guān)函數(shù)。 圖圖7-387-38給出給出了接收到的偽隨機(jī)碼與本地碼（了接收到的偽隨機(jī)碼與本地碼（m m序列）的相關(guān)曲序列）的相關(guān)曲線(xiàn)（見(jiàn)圖（線(xiàn)（見(jiàn)圖（a a）及時(shí)間差的關(guān)系（見(jiàn)圖（）及時(shí)間差的關(guān)系（見(jiàn)圖（b b）。）。 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)同步檢測(cè)原理如下：求接收偽碼同步檢測(cè)原理如下：求接收偽碼c c( (t t ) )與本地偽碼的與本地偽碼的相關(guān)函數(shù)。相關(guān)函數(shù)。（7-707-70）并與某一閾值并與某一閾值A(chǔ) A比較，若，則判定捕獲完成；反之判定比較，若，則判定捕獲完成；反之判定捕獲未完成。捕獲未完成。0() () d()(

50、)Tiic tc tRR第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)(2(2）偽隨機(jī)碼的跟蹤）偽隨機(jī)碼的跟蹤 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-39 7-39 延遲鎖相環(huán)原理框圖延遲鎖相環(huán)原理框圖第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-40 7-40 偽碼相關(guān)曲線(xiàn)和誤差曲線(xiàn)偽碼相關(guān)曲線(xiàn)和誤差曲線(xiàn)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)7.5 CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的容量蜂窩通信系統(tǒng)的容量7.4 CDMA蜂窩網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)蜂窩網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 7.3 CDMA碼序列碼序列7.2 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 7.1 CDMA技術(shù)基本原理技術(shù)基本原理第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)7.4 CDMA7.4 CDMA蜂窩網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)蜂窩網(wǎng)的關(guān)

51、鍵技術(shù) 在碼分?jǐn)?shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，所有的用戶(hù)在在碼分?jǐn)?shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，所有的用戶(hù)在通信過(guò)程中都可以共享同一個(gè)無(wú)線(xiàn)頻道，所以其中通信過(guò)程中都可以共享同一個(gè)無(wú)線(xiàn)頻道，所以其中任何一個(gè)用戶(hù)的通信信號(hào)對(duì)其他用戶(hù)的通信都是一任何一個(gè)用戶(hù)的通信信號(hào)對(duì)其他用戶(hù)的通信都是一個(gè)干擾，即個(gè)干擾，即MAIMAI。 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)1.1.功率控制功率控制圖圖7-41 7-41 遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 在在FDMAFDMA、TDMATDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于各信道使用不同的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于各信道使用不同的頻率或時(shí)隙，并且各信道間有相應(yīng)的保護(hù)帶或保護(hù)時(shí)間，遠(yuǎn)頻率或時(shí)隙，并且各信

52、道間有相應(yīng)的保護(hù)帶或保護(hù)時(shí)間，遠(yuǎn)近效應(yīng)不太突出。而在（直擴(kuò)）近效應(yīng)不太突出。而在（直擴(kuò)）CDMACDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中，所有移動(dòng)通信系統(tǒng)中，所有用戶(hù)共享同一個(gè)載波，發(fā)送時(shí)間也不分先后，遠(yuǎn)近效應(yīng)十分用戶(hù)共享同一個(gè)載波，發(fā)送時(shí)間也不分先后，遠(yuǎn)近效應(yīng)十分嚴(yán)重，甚至影響到了系統(tǒng)容量，因此嚴(yán)重，甚至影響到了系統(tǒng)容量，因此CDMACDMA系統(tǒng)必須要采用功系統(tǒng)必須要采用功率控制技術(shù)。率控制技術(shù)。 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)上行鏈路功率控制有效解決了遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題，最大限度地減小上行鏈路功率控制有效解決了遠(yuǎn)近效應(yīng)問(wèn)題，最大限度地減小多址干擾，擴(kuò)大系統(tǒng)容量。多址干擾，擴(kuò)大系統(tǒng)容量。 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ) 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)2.2. RAKERAKE接收技術(shù)接收技術(shù) RAKERAKE接收機(jī)的工作原理接收機(jī)的工作原理 ： 作用：克服多徑效應(yīng)問(wèn)題，等效增加了接收功率作用：克服多徑效應(yīng)問(wèn)題，等效增加了接收功率（或發(fā)射功率）。（或發(fā)射功率）。 第七章 CDMA技術(shù)基礎(chǔ)圖圖7-