CDMA通信技術(shù)_1

1、CDMA通信技術(shù)通信技術(shù)郭山紅郭山紅電光院新大樓電光院新大樓A311房間房間 2 多址接入（多址接入（ Multiple Access）：）： 多用戶接入方式。多用戶接入方式。 n在多用戶、大容量通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)必須能夠在多用戶、大容量通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)必須能夠同時接納多個用戶，為他們提供實時的、便捷同時接納多個用戶，為他們提供實時的、便捷的通信。的通信。n系統(tǒng)必須采用一種有效的多用戶接入方式，保系統(tǒng)必須采用一種有效的多用戶接入方式，保證這些用戶在接入系統(tǒng)的過程中，互不影響；證這些用戶在接入系統(tǒng)的過程中，互不影響；同時在通信的過程中互不干擾。同時在通信的過程中互不干擾。4信道2信道1 信道N信道

2、1 信道N收發(fā)間隔 信道帶寬功率時間移動臺收（基站發(fā)）移動臺發(fā)（基站收）FDMA的頻道劃分方法n頻分多址（頻分多址（FDMA）5n時分多址（時分多址（TDMA）6TDD示意圖時分雙工時分雙工(TDD)：上下行幀都上下行幀都在相同的頻率上。在相同的頻率上。 頻分雙工（頻分雙工（FDD）：）：上行鏈路上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的和下行鏈路的幀分別在不同的頻率上。頻率上。7TDMA/FDMAtf8n碼分多址（碼分多址（CDMA） 2009年年1月月7日，國家工業(yè)和信息日，國家工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)部同時向三大運營商發(fā)出產(chǎn)業(yè)部同時向三大運營商發(fā)出3張第三張第三代移動通信（代移動通信（3G）牌照，其中：）

3、牌照，其中： 中國移動獲中國移動獲TD-SCDMA牌照，牌照， 中國電信獲中國電信獲CDMA2000牌照，牌照， 中國聯(lián)通獲中國聯(lián)通獲WCDMA牌照。牌照。中國的移動通信產(chǎn)業(yè)踏入中國的移動通信產(chǎn)業(yè)踏入3G時代。時代。10 2013年年12月月4日，在日，在3G商用近五年之后，國內(nèi)三大電信運商用近五年之后，國內(nèi)三大電信運營商中國移動，中國電信、中國聯(lián)通分別獲營商中國移動，中國電信、中國聯(lián)通分別獲TD-LTE牌照。牌照。lLTE：3GPP Long Term Evolution，第三代合作伙伴計劃3GPP的長期演進(jìn)lLTE是關(guān)注UTRAN演進(jìn)的一種技術(shù)，采用優(yōu)化的UTRAN結(jié)構(gòu)，確保3GPP在未來

4、的持續(xù)競爭力。LTE是3G與4G技術(shù)之間的一個過渡，是3.9G的全球標(biāo)準(zhǔn)。lLTE系統(tǒng)引入了正交頻分復(fù)用（OFDM）和多輸入多輸出（MIMO）等關(guān)鍵傳輸技術(shù)，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率，這種以O(shè)FDM/FDMA為核心的技術(shù)可以被看作“準(zhǔn)4G”技術(shù)。lLTE在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率。改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。lLTE系統(tǒng)有兩種制式：FDD-LTE和TDD-LTE，即頻分雙工LTE系統(tǒng)和時分雙工LTE系統(tǒng)，二者技術(shù)的主要區(qū)別在于空中接口的物理層上（像幀結(jié)構(gòu)、時分設(shè)計、同步等）。FDD-LTE系統(tǒng)空口上下行

5、傳輸采用一對對稱的頻段接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，而TDD-LTE系統(tǒng)上下行則使用相同的頻段在不同的時隙上傳輸，相對于FDD雙工方式，TDD有著較高的頻譜利用率。nLTE11u是多載波調(diào)制的一種，主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進(jìn)行傳輸。u正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾 ICI 。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。u而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。OFDM：Orthogonal Fre

6、quency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用技術(shù)12CDMA與與OFDM比較比較CDMA技術(shù)是基于擴(kuò)頻通信理論的調(diào)制和多址連接技術(shù)。OFDM技術(shù)屬于多載波調(diào)制技術(shù)。13n課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容 CDMA技術(shù)、技術(shù)、 CDMA通信系統(tǒng)的構(gòu)成及相關(guān)技術(shù)、通信系統(tǒng)的構(gòu)成及相關(guān)技術(shù)、 CDMA在蜂窩移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用、在蜂窩移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用、 CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)蜂窩移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)n課程要求課程要求 熟悉熟悉CDMA技術(shù)，技術(shù)，CDMA系統(tǒng)構(gòu)成及相關(guān)技術(shù)，了解系統(tǒng)構(gòu)成及相關(guān)技術(shù)，了解CDMA在蜂窩移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù)在蜂窩移動通信系

7、統(tǒng)中的應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù)14n參考書參考書l“CDMA通信技術(shù)通信技術(shù)”, 朱近康著朱近康著, 人民郵電出版社，人民郵電出版社，2001l“第三代移動通信技術(shù)第三代移動通信技術(shù)”，邱玲、朱近康等著，邱玲、朱近康等著, 人民郵電出人民郵電出版社，版社，2001l“第三代移動通信技術(shù)第三代移動通信技術(shù)”，宋燕輝主編，人民郵電出版社，宋燕輝主編，人民郵電出版社，2009l“3G移動通信系統(tǒng)概述移動通信系統(tǒng)概述”，劉寶玲等主編，人民郵電出版社，劉寶玲等主編，人民郵電出版社，2009l“移動通信原理移動通信原理”，吳偉陵等編著，電子工業(yè)出版社，吳偉陵等編著，電子工業(yè)出版社，2005l“移動通信移動通信”,李

8、建東等編，西安電子科技大學(xué)出版社，李建東等編，西安電子科技大學(xué)出版社，2006151617n Ch1 緒論緒論n Ch2 CDMA通信技術(shù)的性能分析通信技術(shù)的性能分析n Ch3 CDMA通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)n Ch4 CDMA通信的編碼序列通信的編碼序列n Ch5 CDMA通信系統(tǒng)的同步技術(shù)通信系統(tǒng)的同步技術(shù)n Ch6 3G關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)n Ch7 WCDMA系統(tǒng)系統(tǒng)CDMA通信技術(shù)通信技術(shù)18第一章第一章 緒緒 論論 1.1 概述概述 1.2 擴(kuò)頻通信原理擴(kuò)頻通信原理 1.3 擴(kuò)頻擴(kuò)頻CDMA通信的基本參數(shù)通信的基本參數(shù) 1.4 擴(kuò)頻擴(kuò)頻CDMA通信的基本技術(shù)通信的基本技術(shù)191.1 1.1

9、概述概述n CDMA(Code Division Multiple Access)通信通信 利用相互正交（或盡可能正交）的不同編碼分配給不同用戶調(diào)利用相互正交（或盡可能正交）的不同編碼分配給不同用戶調(diào)制信號，實現(xiàn)多用戶同時使用同一頻率接入系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的通信，制信號，實現(xiàn)多用戶同時使用同一頻率接入系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的通信，即即碼分多址通信碼分多址通信。由于利用相互正交（或盡可能正交）的編碼去調(diào)制信號，會將由于利用相互正交（或盡可能正交）的編碼去調(diào)制信號，會將原信號的信號頻譜帶寬擴(kuò)展，因此這種調(diào)制方式的通信，又稱原信號的信號頻譜帶寬擴(kuò)展，因此這種調(diào)制方式的通信，又稱為為擴(kuò)展頻譜通信擴(kuò)展頻譜通信。20 n擴(kuò)頻

10、通信兩大特點擴(kuò)頻通信兩大特點 偽隨機(jī)編碼調(diào)制偽隨機(jī)編碼調(diào)制 信號相關(guān)處理信號相關(guān)處理n擴(kuò)頻通信優(yōu)點擴(kuò)頻通信優(yōu)點 抗干擾、抗噪音、抗多徑衰落、能在低功率譜密度下工作、抗干擾、抗噪音、抗多徑衰落、能在低功率譜密度下工作、具有保密性、可多址復(fù)用和任意選址、可高精度測量等優(yōu)點。具有保密性、可多址復(fù)用和任意選址、可高精度測量等優(yōu)點。n擴(kuò)展頻譜通信（擴(kuò)展頻譜通信（Spread Spectrum Communication）（簡稱擴(kuò)頻通信）（簡稱擴(kuò)頻通信）將待傳送的信息數(shù)據(jù)用偽隨機(jī)編碼（擴(kuò)頻序列：將待傳送的信息數(shù)據(jù)用偽隨機(jī)編碼（擴(kuò)頻序列：Spreading Sequence）調(diào)制，實現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再傳輸，接收

11、端則采用同樣的）調(diào)制，實現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再傳輸，接收端則采用同樣的編碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。編碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。窄帶信號調(diào)制后寬帶傳輸，再經(jīng)相關(guān)處理恢復(fù)成窄帶信號。窄帶信號調(diào)制后寬帶傳輸，再經(jīng)相關(guān)處理恢復(fù)成窄帶信號。21n擴(kuò)頻通信的發(fā)展歷史擴(kuò)頻通信的發(fā)展歷史早期發(fā)展早期發(fā)展 40年代提出擴(kuò)頻通信年代提出擴(kuò)頻通信 50年代中期在美國開始了真正的研究年代中期在美國開始了真正的研究50年代美國麻省理工學(xué)院研究成功年代美國麻省理工學(xué)院研究成功NOMAC系統(tǒng)（系統(tǒng)（Noise Modulation and Correlation System），成為擴(kuò)頻通信研究發(fā)展的開

12、端），成為擴(kuò)頻通信研究發(fā)展的開端 60年代以來各項技術(shù)的發(fā)展推動了擴(kuò)頻通信理論、方法、技術(shù)等各方面的研年代以來各項技術(shù)的發(fā)展推動了擴(kuò)頻通信理論、方法、技術(shù)等各方面的研究發(fā)展和應(yīng)用普及。究發(fā)展和應(yīng)用普及。 1976年年RCDixon寫了第一部擴(kuò)頻通信的概述性專著：寫了第一部擴(kuò)頻通信的概述性專著： Spread Spectrum Systems 1982年年JKHolmes寫的寫的 Coherent Spread Spectrum Systems一書是第一一書是第一部擴(kuò)頻通信的理論性專著。部擴(kuò)頻通信的理論性專著。 1985年年MKSimon等寫的等寫的Spread Spectrum Communi

13、cations一書，共三一書，共三卷，是擴(kuò)頻通信技術(shù)當(dāng)時最全面的專門著作。卷，是擴(kuò)頻通信技術(shù)當(dāng)時最全面的專門著作。 22n擴(kuò)頻通信理論方法、技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展經(jīng)歷擴(kuò)頻通信理論方法、技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展經(jīng)歷的的三個三個階段：階段：第二階段第二階段 19821982年美國第一次軍事通信會議，公開展示了擴(kuò)頻通信在軍事通信中的主導(dǎo)年美國第一次軍事通信會議，公開展示了擴(kuò)頻通信在軍事通信中的主導(dǎo)作用，報告了擴(kuò)頻通信在軍事通信各領(lǐng)域的應(yīng)用，并開始民用擴(kuò)頻通信的調(diào)查。作用，報告了擴(kuò)頻通信在軍事通信各領(lǐng)域的應(yīng)用，并開始民用擴(kuò)頻通信的調(diào)查。IEEEIEEE通信匯刊也在通信匯刊也在19821982年年5 5月再次發(fā)表擴(kuò)頻

14、通信專集，系統(tǒng)報道了擴(kuò)頻通信的研究月再次發(fā)表擴(kuò)頻通信專集，系統(tǒng)報道了擴(kuò)頻通信的研究應(yīng)用成果。應(yīng)用成果。第一階段第一階段 1977年前后，在早期建立的擴(kuò)頻通信理論基礎(chǔ)上，卓有成效地豐富和年前后，在早期建立的擴(kuò)頻通信理論基礎(chǔ)上，卓有成效地豐富和發(fā)展了擴(kuò)頻通信的理論、方法和實用技術(shù)，發(fā)展了擴(kuò)頻通信的理論、方法和實用技術(shù)，1977年年8月月IEEE通信匯刊的擴(kuò)通信匯刊的擴(kuò)頻通信專集和頻通信專集和1978年在日本京都舉行的國際無線通信咨詢委員會（年在日本京都舉行的國際無線通信咨詢委員會（CCIR）全會對擴(kuò)頻通信的專門研究集中反映了擴(kuò)頻通信的研究成果，開始了世界全會對擴(kuò)頻通信的專門研究集中反映了擴(kuò)頻通信的

15、研究成果，開始了世界性的對擴(kuò)頻通信的全面研究。性的對擴(kuò)頻通信的全面研究。23第三階段第三階段1985年年5月美國聯(lián)邦通信委員會（月美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）制訂了民用公共安全、工業(yè)、科）制訂了民用公共安全、工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)療和業(yè)余無線電采用擴(kuò)頻通信的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，明確規(guī)定：學(xué)與醫(yī)療和業(yè)余無線電采用擴(kuò)頻通信的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，明確規(guī)定： 公共安全公共安全: 37MHh952MHz，電臺最大輸出功率為，電臺最大輸出功率為2W 工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)療工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)療: 902MHz928MHz、 2.4GHz2.5GHz、 5.725GHz5.85GHz 三個頻段，最大輸出功率為三個頻段，最大輸出功率為100mW

16、 世界各國相繼行動，組織擴(kuò)頻通信專門研究機(jī)構(gòu)和學(xué)術(shù)團(tuán)體，開始了擴(kuò)世界各國相繼行動，組織擴(kuò)頻通信專門研究機(jī)構(gòu)和學(xué)術(shù)團(tuán)體，開始了擴(kuò)頻通信的深入研究和廣泛應(yīng)用。頻通信的深入研究和廣泛應(yīng)用。24 n擴(kuò)頻通信在移動通信領(lǐng)域的研究擴(kuò)頻通信在移動通信領(lǐng)域的研究在在1990年年1月，月，CCIR研究未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)研究未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)（FPLMTS：Future Public Land Mobile Telecommunication Systems）的第八工作組提出的實現(xiàn)）的第八工作組提出的實現(xiàn)FPLMTS計劃的技術(shù)報告中，計劃的技術(shù)報告中，明確建議采用擴(kuò)頻通信技術(shù)。明確建議采用擴(kuò)頻通信技術(shù)

17、。美國國家航空和航天管理局（美國國家航空和航天管理局（NASA：National Aeronautics and Space Administration）也提出了采用擴(kuò)頻通信多址方式的）也提出了采用擴(kuò)頻通信多址方式的頻譜利用率高于采用頻分多址方式的頻譜利用率的技術(shù)報告，頻譜利用率高于采用頻分多址方式的頻譜利用率的技術(shù)報告，開始了將擴(kuò)頻通信技術(shù)應(yīng)用到移動通信系統(tǒng)中的研究。開始了將擴(kuò)頻通信技術(shù)應(yīng)用到移動通信系統(tǒng)中的研究。1991年年5月，月，William CYLee在在IEEE Trans. on Vehicular Technology上發(fā)表上發(fā)表“Overview of Cellular

18、CDMA”一文，論證一文，論證了在蜂窩移動通信中具有功率控制的了在蜂窩移動通信中具有功率控制的 CDMA系統(tǒng)容量是系統(tǒng)容量是FDMA方式的方式的20倍、倍、TDMA方式的方式的4倍的結(jié)論，引起了全世界移動通倍的結(jié)論，引起了全世界移動通信、無線通信學(xué)界的激烈討論，對擴(kuò)頻信、無線通信學(xué)界的激烈討論，對擴(kuò)頻CDMA通信技術(shù)的研究通信技術(shù)的研究和應(yīng)用產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。和應(yīng)用產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。25 以美國以美國Qualcomm公司為首推出的公司為首推出的IS-95 CDMA移動通信系移動通信系統(tǒng)、以統(tǒng)、以 WCDMA、CDMA2000和和TD-SCDMA為主流的第三為主流的第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建議，確立

19、了代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建議，確立了CDMA通信技術(shù)在移通信技術(shù)在移動通信中的穩(wěn)固地位，把擴(kuò)頻動通信中的穩(wěn)固地位，把擴(kuò)頻CDMA通信的研究、應(yīng)用和通信的研究、應(yīng)用和發(fā)展推向了新階段。發(fā)展推向了新階段。2009年年1月月7日，國家工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)部同時向三大運營商日，國家工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)部同時向三大運營商發(fā)出發(fā)出3張第三代移動通信（張第三代移動通信（3G）牌照，其中：）牌照，其中： 中國移動獲中國移動獲TD-SCDMA牌照，牌照， 中國電信獲中國電信獲CDMA2000牌照，牌照， 中國聯(lián)通獲中國聯(lián)通獲WCDMA牌照。牌照。表明中國的移動通信產(chǎn)業(yè)踏入表明中國的移動通信產(chǎn)業(yè)踏入3G時代。時代。目前各國正積

20、極開展第四代、第五代移動通信系統(tǒng)的理論目前各國正積極開展第四代、第五代移動通信系統(tǒng)的理論研究和應(yīng)用研究。研究和應(yīng)用研究。主要特點主要特點 與與2G相比，在傳輸聲音和數(shù)據(jù)速度上的提升，代表特征相比，在傳輸聲音和數(shù)據(jù)速度上的提升，代表特征是提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可提供移動寬帶多媒體業(yè)務(wù)。是提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可提供移動寬帶多媒體業(yè)務(wù)。 IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)： 2 Mbps 固定網(wǎng)固定網(wǎng)/室內(nèi)環(huán)境室內(nèi)環(huán)境 384 kbps 步行步行/城市環(huán)境城市環(huán)境 144 kbps 移動環(huán)境移動環(huán)境 多種環(huán)境下的多樣的數(shù)據(jù)速率多種環(huán)境下的多樣的數(shù)據(jù)速率3G功能功能 能夠在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)無線漫游，并處理圖像、

21、音能夠在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)無線漫游，并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)，同時考慮與已有第二代系統(tǒng)的、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)，同時考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性。良好兼容性。n3G相關(guān)知識相關(guān)知識3G手機(jī)手機(jī) 是指將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代是指將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng),3G與社區(qū)網(wǎng)站進(jìn)行結(jié)合，與社區(qū)網(wǎng)站進(jìn)行結(jié)合，WAP與與web的結(jié)合是的結(jié)合是一種趨勢。一種趨勢。3G應(yīng)用應(yīng)用.寬帶上網(wǎng)寬帶上網(wǎng)最先普及的最先普及的3G3G

22、應(yīng)用是應(yīng)用是“無線寬帶上網(wǎng)無線寬帶上網(wǎng)”，手機(jī)用戶隨時隨地手機(jī)上網(wǎng)，手機(jī)用戶隨時隨地手機(jī)上網(wǎng)，無線互聯(lián)網(wǎng)的流媒體業(yè)務(wù)逐漸成為主導(dǎo)。無線互聯(lián)網(wǎng)的流媒體業(yè)務(wù)逐漸成為主導(dǎo)。 收發(fā)語音郵件、寫博客、聊天、搜索、下載圖片鈴聲等收發(fā)語音郵件、寫博客、聊天、搜索、下載圖片鈴聲等 .手機(jī)辦公、手機(jī)執(zhí)法和手機(jī)商務(wù)手機(jī)辦公、手機(jī)執(zhí)法和手機(jī)商務(wù) .視頻通話視頻通話 .手機(jī)電視手機(jī)電視 .無線搜索無線搜索 .手機(jī)音樂手機(jī)音樂 .手機(jī)購物手機(jī)購物 .手機(jī)網(wǎng)游手機(jī)網(wǎng)游 28WCDMA行動通訊標(biāo)準(zhǔn)行動通訊標(biāo)準(zhǔn)0G (無線電話無線電話)MTS MTA MTB MTC IMTS MTD AMTS OLT Autoradiopu

23、helin1GNMT AMPS Hicap Mobitex DataTAC TACS ETACS2GGSM/3GPP家族家族GSM CSD3GPP2 家族家族CdmaOne (IS-95)其它其它D-AMPS (IS-54 及及 IS-136) CDPD iDEN PDC PHS2G的過渡的過渡(2.5G, 2.75G)GSM/3GPP家族家族HSCSD GPRS EDGE/EGPRS3GPP2 家族家族CDMA2000 1xRTT (IS-2000)iDEN 家族家族WiDEN3G(IMT-2000)3GPP 家族家族UMTS (UTRAN) WCDMA-FDD WCDMA-TDD UTRA

24、-TDD LCR (TD-SCDMA)3GPP2 家族家族CDMA2000 1xEV-DO (IS-856)n通信標(biāo)準(zhǔn)比較通信標(biāo)準(zhǔn)比較3G的過渡的過渡(3.5G, 3.75G, 3.9G)3GPP 家族家族HSDPA HSUPA HSPA+ LTE (E-UTRA)3GPP2 家族家族EV-DO Rev. A EV-DO Rev. B其它其它(IEEE 802.16e-2005) Flash-OFDM IEEE 802.204G (IMT-Advanced)3GPP 家族家族LTE升級版升級版WiMAX 家族家族IEEE 802.16m5G目前處于概念性研究，未正式開發(fā)目前處于概念性研究，未正

25、式開發(fā)各系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)比較各系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)比較 3GPP長期演進(jìn)長期演進(jìn)LTE項目是近兩年來項目是近兩年來3GPP啟動的最大新技術(shù)啟動的最大新技術(shù)研發(fā)項目，這種以研發(fā)項目，這種以O(shè)FDM/MIMO為核心的技術(shù)被看作為核心的技術(shù)被看作“準(zhǔn)準(zhǔn)4G”技術(shù)。技術(shù)。其性能目標(biāo)主要包括：其性能目標(biāo)主要包括： 在在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行頻譜帶寬能夠提供下行326Mbps、上行、上行86Mbps的峰的峰值速率；值速率；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；提高小區(qū)容量；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；提高小區(qū)容量；降低系統(tǒng)延遲，降低系統(tǒng)延遲，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時延低于用戶平面內(nèi)部單向傳輸時延低于5ms，控制平，控制平面從睡眠狀態(tài)到激

26、活狀態(tài)遷移時間低于面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間小于活狀態(tài)的遷移時間小于100ms；nLTE(Long Term Evolution,長期演進(jìn)長期演進(jìn)) 3GPP（第三代伙伴計劃）第三代伙伴計劃）：是一個跨區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)合體，其目是一個跨區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)合體，其目的是為了制定一個基于演進(jìn)的的是為了制定一個基于演進(jìn)的GSM核心網(wǎng)和通用無線接入（核心網(wǎng)和通用無線接入（UTRA）技術(shù)的）技術(shù)的可在全球推廣應(yīng)用的第三代移動通信規(guī)范?？稍谌蛲茝V應(yīng)用的第三代移動通信規(guī)范。支持支持100km半徑的小區(qū)覆蓋；半徑的小區(qū)覆蓋；能夠為能夠為350

27、km/h高速移動用戶提供高速移動用戶提供100kbps的接入服務(wù)；的接入服務(wù)；支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置1.25 MHz到到20MHz多多種帶寬。種帶寬。 與與3G相比，相比，LTE更具技術(shù)優(yōu)勢，體現(xiàn)在：更具技術(shù)優(yōu)勢，體現(xiàn)在：高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。 GSM：9.6Kbps GPRS：171.2Kbps EDGE：384Kbps WCDMA：384Kbps2Mbps HSDPA：14.4MbpsHSUPA：5.76Mbps HSDPA+：42MbpsHSUPA+：22Mbp

28、s LTE：300Mbps GSM-GPRS-EDGE-WCDMA-HSPA-HSPA+-LTE長期演進(jìn)長期演進(jìn) LTE 演進(jìn)路線演進(jìn)路線 36通信速度更快通信速度更快 10Mbps-20Mbps10Mbps-20Mbps，最高達(dá)，最高達(dá)100Mbps 100Mbps 網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬 100MHz 100MHz 通信更加靈活通信更加靈活4G4G手機(jī)的功能，已不能簡單劃歸手機(jī)的功能，已不能簡單劃歸“電話機(jī)電話機(jī)”的范疇，語音傳的范疇，語音傳輸只是輸只是4G4G移動電話的功能之一，未來移動電話的功能之一，未來4G4G手機(jī)更應(yīng)該算得上是一手機(jī)更應(yīng)該算得上是一只小型電腦了，只小型電腦了，4G

29、4G手機(jī)從外觀和式樣上，將有更驚人的突破。手機(jī)從外觀和式樣上，將有更驚人的突破。 智能性能更高智能性能更高 兼容性能更平滑兼容性能更平滑 提供各種增殖服務(wù)提供各種增殖服務(wù) 實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信 頻率使用效率更高頻率使用效率更高 通信費用更加便宜通信費用更加便宜 n第四代移動通信第四代移動通信(4G/B3G)374G4G特點：特點：將向數(shù)據(jù)化、高速化、寬帶化、頻段更高化方向發(fā)展，將向數(shù)據(jù)化、高速化、寬帶化、頻段更高化方向發(fā)展，移動數(shù)據(jù)、移動移動數(shù)據(jù)、移動IPIP將成為未來移動網(wǎng)的主流業(yè)務(wù)。將成為未來移動網(wǎng)的主流業(yè)務(wù)。4G4G核心技術(shù)：核心技術(shù)：正交頻分復(fù)用（正交頻分復(fù)

30、用（OFDMOFDM） OFDMOFDM技術(shù)特點：技術(shù)特點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高度可擴(kuò)展，具有良好的抗噪聲性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高度可擴(kuò)展，具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以提供比目前無線數(shù)據(jù)技術(shù)質(zhì)量能和抗多信道干擾能力，可以提供比目前無線數(shù)據(jù)技術(shù)質(zhì)量更高（速率高、時延?。┑姆?wù)和更好的性能價格比，能為更高（速率高、時延?。┑姆?wù)和更好的性能價格比，能為4G4G無線網(wǎng)提供更好的方案。無線網(wǎng)提供更好的方案。 3G3G：以以CDMACDMA技術(shù)為核心技術(shù)為核心 4G4G：以以O(shè)FDMOFDM技術(shù)為核心，在技術(shù)為核心，在4G4G系統(tǒng)中，將會結(jié)合兩項技術(shù)的系統(tǒng)中，將會結(jié)合兩項技術(shù)的優(yōu)點，其中一部分將是優(yōu)點，其中一

31、部分將是CDMACDMA的延伸技術(shù)。的延伸技術(shù)。 381.2 擴(kuò)頻通信原理擴(kuò)頻通信原理 1.2.1 擴(kuò)頻通信的基本原理擴(kuò)頻通信的基本原理擴(kuò)頻通信基本原理圖擴(kuò)頻通信基本原理圖信源數(shù)據(jù)調(diào)制擴(kuò)頻調(diào)制擴(kuò)頻解調(diào)擴(kuò)頻編碼發(fā)生器擴(kuò)頻編碼發(fā)生器數(shù)據(jù)解調(diào)同步電路DB1B2B2B1D1B1為基帶信號帶寬為基帶信號帶寬B2（B2B1）為功率譜密度極低的擴(kuò)）為功率譜密度極低的擴(kuò)頻信號頻信號39 n主要特征主要特征 使用比發(fā)送信息數(shù)據(jù)速率高得多的偽隨機(jī)編碼，擴(kuò)展基帶使用比發(fā)送信息數(shù)據(jù)速率高得多的偽隨機(jī)編碼，擴(kuò)展基帶信號（信息數(shù)據(jù)）頻譜，成為信號（信息數(shù)據(jù)）頻譜，成為極低功率譜密度極低功率譜密度的寬帶信號。的寬帶信號。

32、接收端使用接收端使用相關(guān)處理相關(guān)處理方法，把要接收的寬帶擴(kuò)頻信號，恢方法，把要接收的寬帶擴(kuò)頻信號，恢復(fù)成基帶信號。復(fù)成基帶信號。40 n性能性能擴(kuò)頻通信信號不易受干擾，也不容易干擾他人，信號擴(kuò)頻通信信號不易受干擾，也不容易干擾他人，信號隱蔽，有保密性；隱蔽，有保密性；多重擴(kuò)頻信號能共用同一頻帶，可采用隨機(jī)多址通信多重擴(kuò)頻信號能共用同一頻帶，可采用隨機(jī)多址通信方式，通信尋址簡單方便，有較好的過負(fù)荷能力，能方式，通信尋址簡單方便，有較好的過負(fù)荷能力，能和其他的通信方式混合使用；和其他的通信方式混合使用；有高精確度的測距、定位能力。有高精確度的測距、定位能力。n應(yīng)用應(yīng)用 擴(kuò)頻通信技術(shù)主要應(yīng)用于通信、

33、測距及與此相關(guān)的領(lǐng)域。擴(kuò)頻通信技術(shù)主要應(yīng)用于通信、測距及與此相關(guān)的領(lǐng)域。 411.2.2 基本工作方式基本工作方式n直擴(kuò)方式（直接序列擴(kuò)頻直擴(kuò)方式（直接序列擴(kuò)頻 DSDS） 信源數(shù)據(jù)調(diào)制擴(kuò)頻調(diào)制擴(kuò)頻解調(diào)擴(kuò)頻編碼發(fā)生器擴(kuò)頻編碼發(fā)生器數(shù)據(jù)解調(diào)同步電路DB1B2B2B1D1DS方式的基本結(jié)構(gòu)方式的基本結(jié)構(gòu)42 過程過程 發(fā)：發(fā)： a.數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息D，經(jīng)過信息調(diào)制變成帶寬為，經(jīng)過信息調(diào)制變成帶寬為Bl的調(diào)頻（的調(diào)頻（FM）或調(diào)相（）或調(diào)相（PM）的）的信號信號 b.由偽隨機(jī)編碼（由偽隨機(jī)編碼（PN碼）調(diào)制成帶寬為碼）調(diào)制成帶寬為B2的寬帶信號發(fā)射。的寬帶信號發(fā)射。 收：收： 接收機(jī)接收到發(fā)射信號后

34、，接收機(jī)接收到發(fā)射信號后， a.通過同步電路捕捉發(fā)送來的通過同步電路捕捉發(fā)送來的PN碼的準(zhǔn)確相位，碼的準(zhǔn)確相位， b.產(chǎn)生與發(fā)送來的偽隨機(jī)編碼相位完全一致的接收用產(chǎn)生與發(fā)送來的偽隨機(jī)編碼相位完全一致的接收用PN碼，碼， c.將接收用將接收用PN碼作為擴(kuò)頻解調(diào)用的本地信號進(jìn)行解擴(kuò)，將接收信號恢復(fù)成碼作為擴(kuò)頻解調(diào)用的本地信號進(jìn)行解擴(kuò)，將接收信號恢復(fù)成窄帶信號。獲得對發(fā)送來的信息數(shù)據(jù)窄帶信號。獲得對發(fā)送來的信息數(shù)據(jù) D的估值的估值 D，完成接收。，完成接收。應(yīng)用應(yīng)用 實現(xiàn)頻譜擴(kuò)展方便，無論對通信、測距應(yīng)用，還是對其他應(yīng)實現(xiàn)頻譜擴(kuò)展方便，無論對通信、測距應(yīng)用，還是對其他應(yīng)用都很適合，是目前用得最多、也

35、是最典型的一種。用都很適合，是目前用得最多、也是最典型的一種。43 n跳頻方式（跳頻方式（Frequency Hopping-FH） FH方式的基本結(jié)構(gòu)方式的基本結(jié)構(gòu)信息調(diào)制擴(kuò)頻調(diào)制擴(kuò)頻解調(diào)PN碼發(fā)生器PN碼發(fā)生器信息解調(diào)同步電路可變頻率合成器可變頻率合成器44過程過程 a.信息數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)D經(jīng)信息調(diào)制成帶寬為經(jīng)信息調(diào)制成帶寬為B1的基帶信號后，作發(fā)射載波調(diào)制后發(fā)射，的基帶信號后，作發(fā)射載波調(diào)制后發(fā)射，發(fā)射信號的帶寬仍為發(fā)射信號的帶寬仍為B1。b.發(fā)射載波頻率受偽隨機(jī)編碼發(fā)生器控制，在帶寬為發(fā)射載波頻率受偽隨機(jī)編碼發(fā)生器控制，在帶寬為B2（B2B1）的頻帶）的頻帶內(nèi)隨機(jī)跳變，實現(xiàn)基帶信號帶寬內(nèi)

36、隨機(jī)跳變，實現(xiàn)基帶信號帶寬B1到發(fā)射信號使用的帶寬到發(fā)射信號使用的帶寬B2的頻譜擴(kuò)展。的頻譜擴(kuò)展。c.受偽隨機(jī)編碼發(fā)生器控制的發(fā)射載波頻率生成器，實際是高速數(shù)字控制受偽隨機(jī)編碼發(fā)生器控制的發(fā)射載波頻率生成器，實際是高速數(shù)字控制頻率跳變頻率跳變的頻率合成器。的頻率合成器。特點特點a.該載波調(diào)制多半使用與相位無關(guān)的調(diào)頻方式，其跳頻工作被該載波調(diào)制多半使用與相位無關(guān)的調(diào)頻方式，其跳頻工作被稱為稱為非相干非相干FH方式。方式。b.擴(kuò)展頻帶由整個頻率合成器生成的最小頻率間隔和頻率間隔擴(kuò)展頻帶由整個頻率合成器生成的最小頻率間隔和頻率間隔數(shù)目決定。數(shù)目決定。c.跳頻速度由信號種類、信息數(shù)據(jù)速率、糾錯方法等決

37、定，有跳頻速度由信號種類、信息數(shù)據(jù)速率、糾錯方法等決定，有高速、中速、低速跳頻之分。高速、中速、低速跳頻之分。45n跳時方式（跳時方式（Time Hopping TH,跳變時間工作方式）跳變時間工作方式）脈碼調(diào)制發(fā)射機(jī)脈碼調(diào)制解調(diào)器同步電路跳時系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)跳時系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)輸入偽隨機(jī)編碼發(fā)生器偽隨機(jī)編碼發(fā)生器輸出46過程過程 信息數(shù)據(jù)送入受偽隨機(jī)編碼控制的脈沖調(diào)制發(fā)射機(jī)，發(fā)射信息數(shù)據(jù)送入受偽隨機(jī)編碼控制的脈沖調(diào)制發(fā)射機(jī)，發(fā)射出攜帶信息數(shù)據(jù)的偽隨機(jī)間隔射頻信號。出攜帶信息數(shù)據(jù)的偽隨機(jī)間隔射頻信號。特點特點 允許在隨機(jī)時分多址通信中應(yīng)用，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)使用同允許在隨機(jī)時分多址通信中應(yīng)用，發(fā)射機(jī)和

38、接收機(jī)使用同一天線。一天線。 在實際應(yīng)用系統(tǒng)中，單一使用這種方式的很少，多半與其在實際應(yīng)用系統(tǒng)中，單一使用這種方式的很少，多半與其他工作方式混合使用，構(gòu)成需要的實際系統(tǒng)。他工作方式混合使用，構(gòu)成需要的實際系統(tǒng)。 47n工作方式總結(jié)工作方式總結(jié) 是是CDMACDMA通信的三種基本工作方式，其中最常見的是直擴(kuò)通信的三種基本工作方式，其中最常見的是直擴(kuò)方式和跳頻方式兩種。方式和跳頻方式兩種。 在實際應(yīng)用系統(tǒng)中，要達(dá)到所希望的系統(tǒng)性能，往往不在實際應(yīng)用系統(tǒng)中，要達(dá)到所希望的系統(tǒng)性能，往往不是某種基本工作方式的簡單應(yīng)用，但它們是應(yīng)用工作方式的是某種基本工作方式的簡單應(yīng)用，但它們是應(yīng)用工作方式的基礎(chǔ)?；A(chǔ)

39、。481.3 擴(kuò)頻擴(kuò)頻CDMA通信的基本參數(shù)通信的基本參數(shù) n擴(kuò)頻增益擴(kuò)頻增益 G定義定義 頻譜擴(kuò)展后的信號帶寬頻譜擴(kuò)展后的信號帶寬B2與譜擴(kuò)展前的信號帶寬與譜擴(kuò)展前的信號帶寬B1之比。之比。 GB2B1 （1.l）是反映擴(kuò)展頻譜通信特性和是反映擴(kuò)展頻譜通信特性和CDMA多用戶能力的重要參數(shù)。多用戶能力的重要參數(shù)。舉例舉例 條件：條件：假定有假定有K個通信用戶個通信用戶用各自不同的偽隨機(jī)編碼調(diào)制信用各自不同的偽隨機(jī)編碼調(diào)制信息數(shù)據(jù)后發(fā)射，某接收機(jī)接收第一個通信用戶發(fā)來的信號。息數(shù)據(jù)后發(fā)射，某接收機(jī)接收第一個通信用戶發(fā)來的信號。 為簡便，假設(shè)接收信號、噪音和外部干擾在整個工作頻帶為簡便，假設(shè)接收

40、信號、噪音和外部干擾在整個工作頻帶內(nèi)是均勻分布的。內(nèi)是均勻分布的。 49（l）各通信用戶信號等接收功率的情況）各通信用戶信號等接收功率的情況PKBNPBPKNBPNSin) 1() 1(/)/(20202 假設(shè)假設(shè)P為接收到的一個通信用戶發(fā)來的信號平均功率，信號帶寬為為接收到的一個通信用戶發(fā)來的信號平均功率，信號帶寬為B2，則，則平均功率譜密度為平均功率譜密度為P/B2。 其中其中: 第一個通信用戶發(fā)來的信號是需要的信號，第一個通信用戶發(fā)來的信號是需要的信號， 另外另外(K-l)個通信用戶的信號是不需要的干擾。個通信用戶的信號是不需要的干擾。 干擾信號的平均功率譜密度是干擾信號的平均功率譜密度

41、是(K-1)P/B2。 設(shè)設(shè)N0是帶寬是帶寬B2內(nèi)的噪聲和其他外部干擾功率譜密度。內(nèi)的噪聲和其他外部干擾功率譜密度。(1.2)接收某一個通信用戶信號的輸入信噪比為：接收某一個通信用戶信號的輸入信噪比為：50 經(jīng)接收機(jī)擴(kuò)頻解調(diào)后，能在基帶帶寬經(jīng)接收機(jī)擴(kuò)頻解調(diào)后，能在基帶帶寬B1內(nèi)獲得全部該通信用戶發(fā)送來的信內(nèi)獲得全部該通信用戶發(fā)送來的信號功率，平均功率譜密度為號功率，平均功率譜密度為PB1。其他通信用戶發(fā)送來的信號不被相關(guān)擴(kuò)頻解調(diào)，信號功率仍均勻分布在帶其他通信用戶發(fā)送來的信號不被相關(guān)擴(kuò)頻解調(diào)，信號功率仍均勻分布在帶寬寬B2之內(nèi)，信號功率譜密度不變。之內(nèi)，信號功率譜密度不變。 1220201)

42、1() 1(/)/(BBPKBNPBPKNBPNSoutGBBNSNSinout12)/()/( 顯然擴(kuò)頻解調(diào)前后的信噪比之比，即顯然擴(kuò)頻解調(diào)前后的信噪比之比，即輸出信噪比與輸入信輸出信噪比與輸入信噪比之比噪比之比為：為：(1.3)(1.4)接收機(jī)作相關(guān)擴(kuò)頻解調(diào)后，其接收機(jī)作相關(guān)擴(kuò)頻解調(diào)后，其輸出信噪比為：輸出信噪比為： 擴(kuò)頻增益擴(kuò)頻增益G：給出了擴(kuò)頻通信中擴(kuò)頻解調(diào)處理對信噪比的改善。給出了擴(kuò)頻通信中擴(kuò)頻解調(diào)處理對信噪比的改善。因此擴(kuò)頻增益因此擴(kuò)頻增益G又叫對信號的擴(kuò)頻處理增益。又叫對信號的擴(kuò)頻處理增益。51B2B1B2P2=20P1=20P2=20P3=20N=10(a)擴(kuò)頻解調(diào)前(b)擴(kuò)頻

43、解調(diào)后 擴(kuò)頻解調(diào)前后信號功率譜密度示意圖圖中：圖中： K3，N 10，B2=10，P1=P2=P3=20的擴(kuò)頻解調(diào)前的擴(kuò)頻解調(diào)前后信號平均功率譜密度情況示意圖后信號平均功率譜密度情況示意圖分析分析 在擴(kuò)頻通信中，接收機(jī)作擴(kuò)頻解調(diào)后，只提取偽隨機(jī)編碼相關(guān)在擴(kuò)頻通信中，接收機(jī)作擴(kuò)頻解調(diào)后，只提取偽隨機(jī)編碼相關(guān)處理后的帶寬為處理后的帶寬為B1的信號成分，而排除掉擴(kuò)展到寬頻帶的信號成分，而排除掉擴(kuò)展到寬頻帶B2中的外中的外部干擾、噪聲和其他用戶通信的影響。部干擾、噪聲和其他用戶通信的影響。 擴(kuò)頻增益擴(kuò)頻增益G準(zhǔn)確反映了擴(kuò)頻通信的這種能力。準(zhǔn)確反映了擴(kuò)頻通信的這種能力。52（2 2）各通信用戶信號非等接

44、收功率各通信用戶信號非等接收功率 KiiKiiinPBNPBPNBPNS220122021/)/(12220122011/)/(BBPBNPBPNBPNSKiiKiiout 設(shè)設(shè)P1為希望接收的通信用戶發(fā)送來的信號功率，為希望接收的通信用戶發(fā)送來的信號功率，P2，P3，PK為不為不希望接收的通信用戶發(fā)送來的、被看作干擾的信號功率，根據(jù)式（希望接收的通信用戶發(fā)送來的、被看作干擾的信號功率，根據(jù)式（1.2）、）、（1.3）的同樣處理方法，有）的同樣處理方法，有（1.5) (1.6)53擴(kuò)頻解調(diào)前后的擴(kuò)頻解調(diào)前后的信噪比改善為信噪比改善為 GBBNSNSinout12)/()/( 上面結(jié)果與式上面結(jié)

45、果與式（1.4）完全一致，它表明了完全一致，它表明了擴(kuò)頻增益擴(kuò)頻增益G是擴(kuò)頻通信對信噪比改善程度的度量。是擴(kuò)頻通信對信噪比改善程度的度量。 (1.7)541.4擴(kuò)頻擴(kuò)頻 CDMA通信的基本技術(shù)通信的基本技術(shù) 1.4.1擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼 為充分發(fā)揮擴(kuò)頻通信的突出優(yōu)點和應(yīng)用潛力，希望擴(kuò)頻編碼為充分發(fā)揮擴(kuò)頻通信的突出優(yōu)點和應(yīng)用潛力，希望擴(kuò)頻編碼能有下列特性：能有下列特性： （1）良好的（偽）隨機(jī)性）良好的（偽）隨機(jī)性 （2）長的周期）長的周期 （3）大的復(fù)雜度）大的復(fù)雜度 （4）多的編碼序列）多的編碼序列 （5）容易產(chǎn)生）容易產(chǎn)生CDMA通信最突出的兩個特點：通信最突出的兩個特點： 發(fā)送方的偽隨機(jī)編碼調(diào)

46、制發(fā)送方的偽隨機(jī)編碼調(diào)制 接收方的偽隨機(jī)編碼相關(guān)處理接收方的偽隨機(jī)編碼相關(guān)處理 偽隨機(jī)編碼調(diào)制的核心：偽隨機(jī)編碼調(diào)制的核心： 產(chǎn)生符合擴(kuò)頻通信需要的偽隨機(jī)編碼，稱為產(chǎn)生符合擴(kuò)頻通信需要的偽隨機(jī)編碼，稱為擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻序列。 55nm序列序列 在直擴(kuò)系統(tǒng)中，最常見的擴(kuò)頻編碼是在直擴(kuò)系統(tǒng)中，最常見的擴(kuò)頻編碼是m序列（最大長度的線性反饋移位序列（最大長度的線性反饋移位寄存器序列）。寄存器序列）。 m序列特點：周期長、容易產(chǎn)生、隨機(jī)性好等。序列特點：周期長、容易產(chǎn)生、隨機(jī)性好等。 mod2A1A2An 線性反饋移位寄存器電路123nnjjijicAc1（模（模2加）加） (1.8) 其序列周期由反饋系數(shù)

47、其序列周期由反饋系數(shù)Aj（jl，2，n）決定）決定。其中某些反饋。其中某些反饋系數(shù)狀態(tài)能產(chǎn)生最大長度的周期序列，其周期為系數(shù)狀態(tài)能產(chǎn)生最大長度的周期序列，其周期為2n-1，即為，即為 m序列。序列。56 若移位寄存器電路的寄存器初始狀態(tài)不全為若移位寄存器電路的寄存器初始狀態(tài)不全為0 0，則能產(chǎn)生周期為，則能產(chǎn)生周期為N=2N=2n n-1=15-1=15的的m m序列。序列。 Q1 Q2 Q3 Q4 D1 Q1 Q2 Q3 Q4 D1 Q1 Q2 Q3 Q4 D1 初態(tài)：初態(tài)：1 0 0 0 1 5 1 0 1 1 0 10 0 0 1 1 1 15 1000 1 1 1 1 0 0 1 6

48、0 1 0 1 1 11 1 0 0 1 0 16 1100 1 2 1 1 1 0 1 7 1 0 1 0 1 12 0 1 0 0 0 3 1 1 1 1 0 8 1 1 0 1 0 13 0 0 1 0 0 4 0 1 1 1 1 9 0 1 1 0 0 14 0 0 0 1 11234111101011001000011110101100100001111010110010000111101011001 n=4 m序列發(fā)生器及寄存器狀態(tài)圖57 m序列的偽隨機(jī)特性：序列的偽隨機(jī)特性： （1）序列值為序列值為0，1的次數(shù)基本一樣。的次數(shù)基本一樣。 （2）連續(xù)出現(xiàn)為連續(xù)出現(xiàn)為0的次數(shù)和連續(xù)出

49、現(xiàn)為的次數(shù)和連續(xù)出現(xiàn)為l的次數(shù)基本相同，連續(xù)出的次數(shù)基本相同，連續(xù)出現(xiàn)同一值的長度稱為游程。現(xiàn)同一值的長度稱為游程。 （3）序列的自相關(guān)函數(shù)為序列的自相關(guān)函數(shù)為 (j=0)(j 0) (1.10) 其中：其中：j0 指指j以周期以周期N為模，即為模，即j0，N，2N， 自相關(guān)特性對擴(kuò)頻通信系統(tǒng)十分重要，因為它決定擴(kuò)頻通信自相關(guān)特性對擴(kuò)頻通信系統(tǒng)十分重要，因為它決定擴(kuò)頻通信的擴(kuò)頻增益，即擴(kuò)展頻譜能力。的擴(kuò)頻增益，即擴(kuò)展頻譜能力。1) 1() 1()(1NjRNiccpnjiiN=2n-158 周期周期T(2n1)TC的的m序列信號序列信號PN(t)， 其其自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)為為（歸一（歸一化）

50、化） ： 0TC (1.12) TC(N-1) TCNNTNRCpn/1/ )1 (1)(jdCCpnjffffffNNfNfS)()/sin(1)(1)(222（4）功率譜密度功率譜密度 (1.13) 式中，式中，fC=1/TC, fd=fC/N。m序列自相關(guān)特性圖和功率譜密度圖如圖序列自相關(guān)特性圖和功率譜密度圖如圖1.8所示。所示?？梢姡嚎梢姡篘越大，自相關(guān)旁瓣越大，自相關(guān)旁瓣-1/N越小，功率譜密度的譜線間隔越小，功率譜密度的譜線間隔fd越小，譜線幅度越低越小，譜線幅度越低。N=2n-1 由相同時鐘、相同級數(shù)、不同反饋系數(shù)產(chǎn)生的由相同時鐘、相同級數(shù)、不同反饋系數(shù)產(chǎn)生的m序列可有多種，序列

51、可有多種，這些這些m序列周期相同，自相關(guān)函數(shù)相同，功率譜密度相同。序列周期相同，自相關(guān)函數(shù)相同，功率譜密度相同。1fc=1/Tcf0=fc/N=1/(NTc)-60n跳頻系統(tǒng)的擴(kuò)頻編碼跳頻系統(tǒng)的擴(kuò)頻編碼(RS編碼編碼) 在跳頻系統(tǒng)中，使用有極寬頻譜的在跳頻系統(tǒng)中，使用有極寬頻譜的m序列作調(diào)制是不行的，它希望狹窄序列作調(diào)制是不行的，它希望狹窄的工作頻帶按某種順序跳變、均勻地使用全部極寬頻帶的各個窄帶。因此，跳的工作頻帶按某種順序跳變、均勻地使用全部極寬頻帶的各個窄帶。因此，跳頻系統(tǒng)必須使用不同于直擴(kuò)系統(tǒng)的擴(kuò)頻編碼。頻系統(tǒng)必須使用不同于直擴(kuò)系統(tǒng)的擴(kuò)頻編碼。 跳頻系統(tǒng)最常用的是跳頻系統(tǒng)最常用的是RS

52、編碼編碼(Reed-Solomon Code)。 RS編碼是多元編碼是多元BCH循環(huán)編碼的一種，有最大循環(huán)編碼的一種，有最大Hamming距離，可選用的編距離，可選用的編碼數(shù)目多。碼數(shù)目多。 設(shè)設(shè)p為質(zhì)數(shù)，為質(zhì)數(shù)，RS編碼是編碼是q=pn元編碼，可在有元編碼，可在有q個窄帶的寬頻帶上作均勻跳個窄帶的寬頻帶上作均勻跳頻選取。其編碼數(shù)目為頻選取。其編碼數(shù)目為pn，碼長，碼長Nql。 如果如果p2，RS編碼可由產(chǎn)生編碼可由產(chǎn)生m序列的序列的n級線性移位寄存器狀態(tài)并行輸出級線性移位寄存器狀態(tài)并行輸出與編碼選取寄存器狀態(tài)作模與編碼選取寄存器狀態(tài)作模2相加來產(chǎn)生。相加來產(chǎn)生。 實際擴(kuò)頻系統(tǒng)使用的擴(kuò)頻編碼是

53、各種各樣的，我們將在擴(kuò)頻實際擴(kuò)頻系統(tǒng)使用的擴(kuò)頻編碼是各種各樣的，我們將在擴(kuò)頻序列一章中仔細(xì)討論。序列一章中仔細(xì)討論。611.4.2 同步同步 同步的兩個階段同步的兩個階段捕獲捕獲（acquisition）：擴(kuò)頻通信獲取擴(kuò)頻同步的過程叫初始）：擴(kuò)頻通信獲取擴(kuò)頻同步的過程叫初始同步，通常稱為捕獲。同步，通常稱為捕獲。跟蹤跟蹤（tracking）：保持已獲得的同步叫同步保持，通常稱為）：保持已獲得的同步叫同步保持，通常稱為跟蹤。跟蹤。同步問題是擴(kuò)頻通信的一重要根本問題：同步問題是擴(kuò)頻通信的一重要根本問題：接收機(jī)的本地偽隨機(jī)編碼與發(fā)射來的擴(kuò)頻編碼相位完全同接收機(jī)的本地偽隨機(jī)編碼與發(fā)射來的擴(kuò)頻編碼相位完

54、全同步，否則就不能實現(xiàn)同通信對方的連接，而是一片噪聲。步，否則就不能實現(xiàn)同通信對方的連接，而是一片噪聲。同步保持。同步保持。621.4.3 擴(kuò)頻編碼技術(shù)和擴(kuò)頻編碼的相關(guān)處理擴(kuò)頻編碼技術(shù)和擴(kuò)頻編碼的相關(guān)處理 是實現(xiàn)擴(kuò)頻是實現(xiàn)擴(kuò)頻CDMA通信的擴(kuò)頻調(diào)制和擴(kuò)頻解調(diào)的基礎(chǔ)，是通信的擴(kuò)頻調(diào)制和擴(kuò)頻解調(diào)的基礎(chǔ)，是CDMA通信的兩大基本技術(shù)。通信的兩大基本技術(shù)。631.4.4 多址技術(shù)多址技術(shù)CDMA通信：通信： 點對點點對點 點對多點點對多點 多點對多點，多點對多點， 大量用戶同時工作的大容量大范圍的通信大量用戶同時工作的大容量大范圍的通信 移動通信的蜂窩結(jié)構(gòu)是建立大容量大范圍通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，移動通信的蜂窩結(jié)構(gòu)是建立大容量大范圍通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，采用采用CDMA通信技術(shù)實現(xiàn)和建構(gòu)多用戶大容量的通信網(wǎng)絡(luò)是通信技術(shù)實現(xiàn)和建構(gòu)多用戶大容量的通信網(wǎng)絡(luò)是CDMA實現(xiàn)通信網(wǎng)