移動(dòng)通信 擴(kuò)頻通信

移動(dòng)通信---第四課擴(kuò)頻通信內(nèi)容擴(kuò)頻通信技術(shù)直接擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)頻調(diào)制碼分多址擴(kuò)頻碼序列同步與跟蹤RAKE接收跳頻和跳時(shí)技術(shù)多載波技術(shù)正交頻分復(fù)用多載波CDMA擴(kuò)頻通信擴(kuò)頻通信是將待傳送的信息數(shù)據(jù)用偽隨機(jī)編碼（擴(kuò)頻序列：SpreadSequence）調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再傳輸；接收端則采用相同的編碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。與常規(guī)的窄帶通信方式的區(qū)別：一是信息的頻譜擴(kuò)展后形成寬帶傳輸；二是相關(guān)處理后恢復(fù)成窄帶信息數(shù)據(jù)。擴(kuò)頻通信的歷史及應(yīng)用自50年代中期美國軍方便開始研究，一直為軍事通信所獨(dú)占，廣泛應(yīng)用于軍事通信、電子對抗以及導(dǎo)航、測量等各個(gè)領(lǐng)域。直到80年代初才被應(yīng)用于民用通信領(lǐng)域。為了滿足日益增長的民用通信容量的需求和有效地利用頻譜資源，各國都紛紛提出在數(shù)字峰窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信和未來的個(gè)人通信中采用擴(kuò)頻技術(shù)，擴(kuò)頻技術(shù)已廣泛應(yīng)用于蜂窩電話、無繩電話、微波通信、無線數(shù)據(jù)通信、遙測、監(jiān)控、報(bào)警等系統(tǒng)中。擴(kuò)展頻譜技術(shù)的理論基礎(chǔ)信息論中的香農(nóng)定理其中C-----信道容量（比特/秒）N-----噪聲功率W----帶寬（赫茲）S-----信號功率當(dāng)S/N很小時(shí)（≤0.1）得到：在無差錯(cuò)傳輸?shù)男畔⑺俾蔆不變時(shí)，使用大的帶寬W，只需小的S/N就可以了?？梢杂脦挀Q取信噪比的好處。擴(kuò)頻通信可行性的另一理論基礎(chǔ)柯捷爾尼可夫關(guān)于信息傳輸差錯(cuò)概率的公式：Pe≈f(Eb/N0)式中：Pe---差錯(cuò)概率，Eb---信號能量，N0---噪聲功率譜密度因?yàn)?，信號功率：P＝Eb/T（T為信息持續(xù)時(shí)間）噪聲功率：N＝WN0（W為信號頻帶寬度）信息帶寬：ΔF＝l/T則：Pe

≈f(TW·P/N)=f(P/N·W/ΔF)=f(P/N·G)此式說明，對于一定帶寬ΔF的信息而言，用G值較大的寬帶信號來傳輸，可以提高通信抗干擾能力，保證強(qiáng)干擾條件下通信的安全可靠。亦說明信噪比和帶寬是可以互換的。擴(kuò)頻通信的主要性能指標(biāo)處理增益G也稱擴(kuò)頻增益（SpreadingGain）：定義為頻譜擴(kuò)展前的信息帶寬ΔF與頻帶擴(kuò)展后的信號帶寬W之比：G＝W/ΔF在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，接收機(jī)作擴(kuò)頻解調(diào)后，只提取帶寬為ΔF的信息，而排除掉寬頻帶W中的外部干擾、噪音和其地用戶的通信影響。因此，處理增益G反映了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)信噪比改善的程度。擴(kuò)頻通信的主要性能指標(biāo)抗干擾容限：是指擴(kuò)頻通信系統(tǒng)能在多大干擾環(huán)境下正常工作的能力，定義為：Mj=G-[(S/N)out+Ls]其中：Mj---抗干擾容限；

G---處理增益；

(S/N)out---信息數(shù)據(jù)被正確解調(diào)而要求的最小輸出信噪比；

Ls---接收系統(tǒng)的工作損耗。擴(kuò)頻通信的基本原理擴(kuò)頻：用一個(gè)帶寬比信息帶寬寬得多的偽隨機(jī)碼（PN碼）對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。解擴(kuò)：將接收到的擴(kuò)展頻譜信號與一個(gè)和發(fā)端PN完全相同的本地碼相關(guān)檢測。收到的信號與本地PN相匹配時(shí)，信號恢復(fù)到其擴(kuò)展前的原始帶寬不匹配的輸入信號被擴(kuò)展到本地碼的帶寬或更寬頻帶

擴(kuò)頻通信原理框圖擴(kuò)頻通信的基本原理擴(kuò)頻通信的基本原理擴(kuò)頻通信頻譜變換（1）易于重復(fù)使用頻率，提高無線頻譜利用率。（2）抗干擾能力強(qiáng)。這是擴(kuò)頻通信的基本特點(diǎn)，是其他通信方式無法比擬的。（3）隱蔽性好，信號湮沒在噪聲中，不容易被發(fā)現(xiàn)。（4）利用擴(kuò)頻碼的相關(guān)性來獲取用戶的信息，抗截獲的能力強(qiáng)。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)（5）可利用擴(kuò)頻碼的優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性實(shí)現(xiàn)碼分多址，提高頻譜利用率；（6）抗多徑干擾。接收端用相關(guān)技術(shù)從多徑信號中提取和分離出最強(qiáng)的有用信號，或把多徑信號合成，變害為利，提高接收信噪比；（7）適合數(shù)字語音和數(shù)據(jù)傳輸，以及開展多種通信業(yè)務(wù)；（8）利用電磁波的傳播特性和偽隨機(jī)碼的相關(guān)性，可以比較精確的定時(shí)和測距；擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)直接序列(DS)系統(tǒng)：用一高速偽隨機(jī)序列與信息數(shù)據(jù)相乘，由于偽隨機(jī)序列的帶寬遠(yuǎn)大于信息帶寬，擴(kuò)展發(fā)射信號的頻譜

跳頻(FH)系統(tǒng)：在一偽隨機(jī)序列的控制下，發(fā)射頻率在一組預(yù)先指定的頻率上按規(guī)定順序離散地跳變，擴(kuò)展發(fā)射信號的頻譜

跳時(shí)(TH)系統(tǒng)：與跳頻系統(tǒng)類似，區(qū)別在于該系統(tǒng)是用一偽隨機(jī)序列控制發(fā)射時(shí)間和發(fā)射時(shí)間的長短

多載波(MC)系統(tǒng)：高速串行數(shù)據(jù)流經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后，分割成若干低速數(shù)據(jù)流，每路數(shù)據(jù)采用多個(gè)載波獨(dú)立調(diào)制并疊加發(fā)送。擴(kuò)頻通信的種類擴(kuò)展頻譜的方式---直接序列擴(kuò)頻直接序列擴(kuò)頻就是用比信息速率高很多倍的偽隨機(jī)噪聲碼（PN）與信號相乘來達(dá)到擴(kuò)展信號的帶寬。直擴(kuò)系統(tǒng)方框圖直接序列擴(kuò)頻方式

直擴(kuò)系統(tǒng)波形圖直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)DSSSCDMA多址方式概念：各發(fā)送端用各不相同的、相互正交或準(zhǔn)正交的地址碼調(diào)制其所發(fā)送的信號，在接收端利用碼型的正交性，通過地址識別（相關(guān)檢測）從混合信號中選出相應(yīng)信號的多址技術(shù)。CDMA多址方式特點(diǎn)：CDMA系統(tǒng)的許多用戶使用同一頻率、占用相同帶寬，各個(gè)用戶可同時(shí)發(fā)送或接收信號CDMA通信容量大CDMA系統(tǒng)的容量約是TDMA系統(tǒng)的4～6倍，F(xiàn)DMA系統(tǒng)的20倍左右具有良好的抗干擾、抗衰落性能和保密性能CDMA系統(tǒng)可采用“軟切換”技術(shù)正交編碼正交編碼自相關(guān)特性擴(kuò)頻碼序列最重要的特性是具有近似于隨機(jī)信號的性能。實(shí)際上用得最多的是偽隨機(jī)碼，或稱為偽噪聲（PN）碼。偽隨機(jī)碼應(yīng)具有良好的自相關(guān)特性。在數(shù)學(xué)上是用自相關(guān)函數(shù)來表示信號與它自身相移以后的相似性的。隨機(jī)信號的自相關(guān)函數(shù)的定義為下列積分：對于二進(jìn)制序列：偽隨機(jī)碼的自相關(guān)特性

發(fā)端：利用自相關(guān)性很強(qiáng)而互相關(guān)值為0或很小的周期性碼序列作為地址碼，與用戶信息數(shù)據(jù)相乘（或模2加）進(jìn)行地址調(diào)制后輸出收端：以本地產(chǎn)生的已知地址碼為參考，根據(jù)相關(guān)性的差異對收到的信號進(jìn)行相關(guān)檢測，提取與本地地址碼一致的信號CDMA多址方式例：設(shè)系統(tǒng)有4個(gè)用戶（即n=4），各用戶的地址碼分別為W1={1，1，1，1}、W2={1，-1，1，-1}、W3={1，1，-1，-1}、W4={1，-1，-1，1}；在某一時(shí)刻用戶信息數(shù)據(jù)分別為d1={1}、d2={-1}、d3={1}、d4={-1}。試畫出經(jīng)過地址調(diào)制后輸出信號為S1～S4；接收端用戶2解調(diào)信號為J1～J4CDMA多址方式CDMA多址方式三個(gè)必備條件有足夠多的地址碼，地址碼間有尖銳的自相關(guān)特性和處處為零的互相關(guān)特性各接收端必須產(chǎn)生與發(fā)送端一致的本地地址碼，且在相位上完全同步網(wǎng)內(nèi)所有用戶使用同一載波、相同帶寬，同時(shí)收發(fā)信號，使系統(tǒng)成為一個(gè)自干擾系統(tǒng)，為把各用戶間的相互干擾降到最低，碼分系統(tǒng)必須和擴(kuò)頻技術(shù)相結(jié)合，為接收端的信號分離作準(zhǔn)備CDMA多址方式第一種結(jié)合形式：發(fā)端：先地址調(diào)制，再擴(kuò)頻收端：先解擴(kuò)，再地址解調(diào)碼分多址與直擴(kuò)系統(tǒng)相結(jié)合第二種結(jié)合形式：發(fā)端：直接PN調(diào)制，地址調(diào)制同時(shí)擴(kuò)頻收端：解擴(kuò)同時(shí)作地址解調(diào)碼分多址與直擴(kuò)系統(tǒng)相結(jié)合比較：第一種：采用了完全正交的地址碼組，各用戶間的相互影響可以完全消除，提高了系統(tǒng)的性能，但整個(gè)系統(tǒng)很復(fù)雜，尤其是同步系統(tǒng)第二種：去掉單獨(dú)的地址碼組，用不同的PN序列代替，整個(gè)系統(tǒng)相對簡單，但由于PN不完全正交，而是準(zhǔn)正交，各用戶間的相互影響不能完全消除，整個(gè)系統(tǒng)的性能將受一定的影響碼分多址與直擴(kuò)系統(tǒng)相結(jié)合Walsh碼

是正交碼Walsh碼可用哈德碼矩陣表示為：例：

…Walsh碼m序列m序列是最長線性移位寄存器序列的簡稱。由于m序列容易產(chǎn)生、規(guī)律性強(qiáng)、有許多優(yōu)良的性能，在擴(kuò)頻通信中最早獲得廣泛的應(yīng)用。m序列是由反饋移位寄存器產(chǎn)生的最長的碼序列。按一定規(guī)律周期性變化，具有類似隨機(jī)噪聲的特性。在二進(jìn)制移位寄存器發(fā)生器中，若n為級數(shù)，則所能產(chǎn)生的最大長度的碼序列為2n－1位。m序列碼的結(jié)構(gòu)決定于反饋抽頭的位置和數(shù)量。不同的抽頭組合可以產(chǎn)生不同長度和不同結(jié)構(gòu)的碼序列。有的抽頭組合并不能產(chǎn)生最長周期的序列。產(chǎn)生改變反饋電路，可得到新的m序列最后一級必須參加反饋例：三級移位寄存器構(gòu)成m序列發(fā)生器

m序列產(chǎn)生器m序列產(chǎn)生器m序列產(chǎn)生器特性周期性：m序列的周期p取決于它的移位寄存器的級數(shù),p=2n-1平衡特性：m序列一個(gè)周期內(nèi)“1”和“0”的碼元數(shù)大致相等（“1”比“0”只多一個(gè)）一個(gè)周期為P=2n-1的m序列，共有2n-1個(gè)游程。長度為1的游程占1/2，長度為2的游程占1/4，長度為3的游程占1/8，長度為k(1≤k≤n-2)的游程占1/2k，且“1”游程與“0”游程個(gè)數(shù)相等。只有一個(gè)包含(n-1)個(gè)“0”的游程，也只有一個(gè)包含n個(gè)“1”的游程m序列的一些基本性質(zhì)自相關(guān)性

當(dāng)τ=0時(shí)，自相關(guān)函數(shù)R(τ)出現(xiàn)峰值1當(dāng)τ偏離0時(shí)，相關(guān)函數(shù)曲線很快下降當(dāng)1≤τ≤P-1時(shí)，相關(guān)函數(shù)值為-1/P（P=2n-1）當(dāng)τ=P時(shí)，又出現(xiàn)峰值1…

m序列的一些基本性質(zhì)N=2n-1線性疊加性：m序列和其移位后的序列逐位模2加，所得的序列仍是m序列，只是相位不同；m序列發(fā)生器中的移位寄存器的各種狀態(tài)，除全“0”外，其他狀態(tài)在一個(gè)周期內(nèi)只出現(xiàn)一次；m序列發(fā)生器中，并不是任何抽頭組合都能產(chǎn)生m序列。理論分析指出，產(chǎn)生的m序列數(shù)由式Φ(2n

－1)/n決定，其中Φ(X)為歐拉數(shù)（即包括1在內(nèi)的小于X并與它互質(zhì)的正整數(shù)的個(gè)數(shù)）。m序列的一些基本性質(zhì)m序列的產(chǎn)生

線性反饋移位寄存器特征多項(xiàng)式：經(jīng)嚴(yán)格證明：若反饋移位寄存器的特征多項(xiàng)式為本原多項(xiàng)式，則移位寄存器能產(chǎn)生m序列。只要找到本原多項(xiàng)式，就可構(gòu)成m系列發(fā)生器。m序列的產(chǎn)生部分本原多項(xiàng)式系數(shù)表本原多項(xiàng)式：一個(gè)n次不可約多項(xiàng)式，如果只能整除1＋x2n-1而不能整除其它1＋xL(L<2n-1)，則這種不可約多項(xiàng)式就稱為本原多項(xiàng)式。本原多項(xiàng)式的鏡像序列也是本原多項(xiàng)式：Gold碼序列m序列雖然性能優(yōu)良，但同樣長度的m序列個(gè)數(shù)不多，且序列之間的互相關(guān)值并不都好。Gold碼序列有較優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，構(gòu)造簡單，產(chǎn)生的序列數(shù)多，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。如有兩個(gè)m序列，它們的互相關(guān)函數(shù)的絕對值有界，且滿足以下條件：我們稱這一對m序列為優(yōu)選對。比如，n=6，103和147構(gòu)成優(yōu)選對（17）；103和155不是優(yōu)選對（23）。把兩個(gè)m序列發(fā)生器產(chǎn)生的優(yōu)選對序列模二相加，則產(chǎn)生一個(gè)新的碼序列，即Gold序列。Gold序列Gold序列是m序列的組合碼m序列優(yōu)選對特性很好，數(shù)目很少Gold序列由優(yōu)選對的m序列逐位模2加得到改變其中一個(gè)m序列的相位，可得到一個(gè)新的Gold序列。Gold序列具有與m序列優(yōu)選對類似的相關(guān)性，且構(gòu)造簡單，數(shù)量大Gold碼序列產(chǎn)生一對周期P=2n-1的m序列優(yōu)選對{ai}、{bi}，{ai}與后移τ位的序列{bi+τ}(τ=0，1，…，P-1)逐位模2加所得的序列{ai+bi+τ}Gold序列產(chǎn)生器特性周期P=2n-1的m序列優(yōu)選對產(chǎn)生的Gold序列共有2n+1個(gè)(2n-1個(gè)不同的相對位移，加上原來的兩個(gè)m序列本身)隨著n的增加，Gold序列以2的n次冪增長平衡的Gold序列:一個(gè)周期內(nèi)“1”碼元數(shù)比“0”僅多一個(gè)當(dāng)n是奇數(shù)時(shí)，2n+1個(gè)Gold序列中有2n-1+1個(gè)平衡的Gold序列，約占50%當(dāng)n是偶數(shù)（不是4個(gè)倍數(shù)）時(shí)，有2n-1+2n-2+1個(gè)平衡的Gold序列，約占75%Gold序列的主要性質(zhì)特性周期P=2n-1的m序列優(yōu)選對產(chǎn)生的Gold序列具有與m序列優(yōu)選對類同的相關(guān)性自相關(guān)函數(shù)在τ=0時(shí)與m序列相同，具有尖銳的自相關(guān)峰；當(dāng)1≤τ≤P-1時(shí)，最大旁瓣值不超過t/P()同一對m序列優(yōu)選對產(chǎn)生的Gold序列連同兩個(gè)m序列中，任意兩個(gè)序列的互相關(guān)特性都和m序列優(yōu)選對一樣

Gold序列的互相關(guān)峰值和主瓣與旁瓣之比都比m序列小得多。Gold序列的主要性質(zhì)對系統(tǒng)的性能具有決定性的作用系統(tǒng)的多址能力；抗干擾、抗噪聲、抗截獲能力及抗多徑衰落能力；信息數(shù)據(jù)的保密；捕獲與同步的實(shí)現(xiàn)CDMA地址碼和擴(kuò)頻碼的選擇理想的地址碼和擴(kuò)頻碼應(yīng)具有的特性有足夠多的地址碼有尖銳的自相關(guān)性有處處為零的互相關(guān)性不同碼元數(shù)平衡相等盡可能大的復(fù)雜度CDMA地址碼和擴(kuò)頻碼的選擇實(shí)際作用的地址碼與擴(kuò)頻碼理想的地址碼和擴(kuò)頻碼不存在Walsh碼是正交碼，具有良好的自相關(guān)性和處處為零的互相關(guān)性，但由于碼組內(nèi)各碼所占頻譜帶寬不同等原因，不能作擴(kuò)頻碼使用常作擴(kuò)頻碼的是偽隨機(jī)序列真正的隨機(jī)信號和噪聲是不能重復(fù)再現(xiàn)和產(chǎn)生用一種周期性的脈沖信號近似隨機(jī)噪聲的性能PN具有類似白噪聲的特性被用作擴(kuò)頻碼PN準(zhǔn)正交會使系統(tǒng)性能受到一定的影響常用的PN：m序列和Gold序列CDMA地址碼和擴(kuò)頻碼的選擇信道地址碼用的是64階walsh函數(shù)，前向信道和反向信道各64個(gè)前向信道：1個(gè)導(dǎo)頻信道W0（全“0”）、7個(gè)尋呼信道W1～W7、1個(gè)同步信道W32、55個(gè)業(yè)務(wù)信道導(dǎo)頻信道只給出一個(gè)頻率基準(zhǔn)，W0只有強(qiáng)度，沒有信息，是固定不變的反向信道：接入信道最多有32個(gè)，最少為0業(yè)務(wù)信道最多為64個(gè)，最少為32個(gè)，信令隨路傳送

IS-95CDMA中地址碼的應(yīng)用用戶地址碼用長m序列的截段碼，碼長42位，數(shù)量為242-1根據(jù)碼的不同相位區(qū)分不同的用戶速率為1.2288Mchip/s基站地址碼用中長m序列的截段碼或Gold碼，碼長15位，數(shù)量為215-1根據(jù)碼的相位不同來區(qū)分，偏置系數(shù)共512個(gè)(0～511)速率為1.2288Mchip/s

IS-95CDMA中地址碼的應(yīng)用3G中的OVSF碼OVSF（OrthogonalSpreadingFactor）：可變擴(kuò)頻比正交碼，是一類適合于滿足不同速率多媒體業(yè)務(wù)和不同擴(kuò)頻比的正交碼。3G系統(tǒng)中為了支持多速率、多業(yè)務(wù)，引入了適合于多速率業(yè)務(wù)和不同擴(kuò)頻比的正交Walsh碼，即OVSF碼。OVSF碼可變擴(kuò)頻正交碼可按樹狀結(jié)構(gòu)遞歸生成。①從長度為1的可變長度正交碼序列＝1開始，可在第K層生成長為2k-1個(gè)正交擴(kuò)頻碼序列；②同一層生成的各擴(kuò)頻碼序列形成了Walsh函數(shù)集合，它們相互正交；③不同層的兩個(gè)擴(kuò)頻序列也是正交的，只要其中一個(gè)碼序列不是另一個(gè)碼序列的子集；④有效的碼序列數(shù)不是固定的，而是取決于每個(gè)物理信道的速率和擴(kuò)頻因子。例：設(shè)用戶甲信息速率為76.8kbit/s；用戶乙信息速率為153.6kbit/s；用戶丙信息速率為307.2kbit/s。如何用OSVF碼經(jīng)擴(kuò)頻后3個(gè)用戶擴(kuò)展到同一個(gè)碼片速率1.2288Mbit/s？OVSF碼表4-1WCDMA系統(tǒng)中碼序列的應(yīng)用WCDMA系統(tǒng)中碼序列的應(yīng)用OVSF碼擾碼數(shù)據(jù)比特?cái)U(kuò)頻后碼片擾碼使用戶信息偽隨機(jī)化，頻譜平坦化，加強(qiáng)保密性。擾碼分為上行擾碼和下行擾碼，下行區(qū)分小區(qū)，上行區(qū)分用戶。OVSF碼區(qū)分信道，一個(gè)信道承載一個(gè)業(yè)務(wù)。擴(kuò)頻后WCDMA碼片速率為3.84Mchips/S,加擾后碼片速率不變。WCDMA系統(tǒng)中碼序列的應(yīng)用WCDMA的擾碼：GOLD序列在上行信道，擾碼用于區(qū)分用戶上行有224個(gè)上行長擾碼和224個(gè)上行短擾碼在下行信道，擾碼用于區(qū)分小區(qū)（扇區(qū)載頻）下行有218－1＝262143個(gè)擾碼，但目前只使用0……8191號擾碼中的主擾碼。0，1，……，8191，分為512個(gè)集合，每個(gè)集合包括一個(gè)主擾碼和15個(gè)次級擾碼。512個(gè)主擾碼又可以分為64個(gè)擾碼組，每組由8個(gè)主擾碼組成擾碼每10ms重復(fù)一次，長度是38400chips下行擾碼集0集1…集511主擾碼0從擾碼1…從擾碼15主擾碼511×16…從擾碼511×16＋1從擾碼511×16＋158192個(gè)擾碼512集每集分為1個(gè)主擾碼，15個(gè)從擾碼目前系統(tǒng)主要采用主擾碼主擾碼和從擾碼作業(yè)用matlab構(gòu)造一個(gè)4階m序列，并畫出其波形和自相關(guān)函數(shù)。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中的同步載波同步、位同步、幀同步偽碼同步偽碼同步的作用實(shí)現(xiàn)本地PN與接收信號中的PN的同步，即頻率上相同，相位上一致CDMA同步原理引起頻率和相位不確定性的因素收發(fā)信機(jī)的距離引起傳播的延遲產(chǎn)生的相位差；收發(fā)信機(jī)相對不穩(wěn)定性引起的頻差；收發(fā)信機(jī)相對運(yùn)動(dòng)引起的多普勒頻移；多徑傳播也會影響中心頻率的改變。因此，只靠提高頻率源的穩(wěn)定度是不夠的，需要采取進(jìn)一步提高同步速率和精度的方法。同步系統(tǒng)的作用就是要實(shí)現(xiàn)本地產(chǎn)生的PN碼與接收到的信號中的PN碼同步，即頻率上相同，相位上一致。同步過程包含兩個(gè)階段：搜捕：接收機(jī)在一開始并不知道對方是否發(fā)送了信號，因此，需要在一定的頻率和時(shí)間范圍內(nèi)搜索和捕獲有用信號。跟蹤：一旦完成捕獲后，則繼續(xù)保持同步，不因外界影響而失去同步。CDMA同步原理同步過程原理框圖CDMA同步過程起始同步：搜捕搜捕的作用就是在頻率和時(shí)間（相位）不確定的范圍內(nèi)捕獲有用的PN碼信號使本地PN碼信號與其同步。搜捕方法的共同特點(diǎn)是用本地信號與收到的信號相乘（即相關(guān)運(yùn)算），獲得二者相似性的度，并與一門限值相比較，以判斷其是否捕獲到有用信號。如果確認(rèn)為捕獲到有用信號，則開始跟蹤過程，使系統(tǒng)保持同步。否則又開始繼續(xù)搜捕?；瑒?dòng)相關(guān)搜捕法當(dāng)收到的PN碼序列與本地PN碼序列的時(shí)鐘頻率不同時(shí)，在示波器上可以看到兩個(gè)序列在相位上相互滑動(dòng)。這種滑動(dòng)過程就是兩個(gè)碼序列逐位進(jìn)行相關(guān)檢測的過程?？傆幸粋€(gè)時(shí)候，兩個(gè)序列的相位會滑動(dòng)到一致的時(shí)候。如果這時(shí)能使滑動(dòng)停止，則完成了搜捕過程，可以轉(zhuǎn)入跟蹤過程，達(dá)到系統(tǒng)同步。優(yōu)點(diǎn)：簡單；缺點(diǎn)：搜索時(shí)間長?；瑒?dòng)相關(guān)搜捕法序貫估值搜捕法把收到PN碼序列直接注入到本地碼發(fā)生器的移位寄存器中，強(qiáng)迫改變各級寄存器的起始狀態(tài)，使其產(chǎn)生的PN碼剛好與外來碼相位一致，則系統(tǒng)可以立即進(jìn)入同步跟蹤狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)：速度快，Ts=NTc缺點(diǎn)：需要先檢測出PN碼；對噪聲和干擾敏感；保持同步：跟蹤當(dāng)捕獲到有用信號后，即收發(fā)PN碼相位差在半個(gè)碼片以內(nèi)時(shí)，同步系統(tǒng)轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)。也就是無論什么外界因素引起收發(fā)兩端PN碼的頻率或相位偏移，同步系統(tǒng)總能使接收端PN碼跟蹤發(fā)端PN碼的變化。跟蹤的作用和過程都是閉環(huán)運(yùn)行的。當(dāng)兩端相位發(fā)生差別后，環(huán)路能根據(jù)誤差大小進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整以減小誤差。因而同步系統(tǒng)多采用鎖相技術(shù)。延遲鎖定環(huán)跟蹤器a.延遲鎖定環(huán)b.鎖相環(huán)的鑒相特性說明同步系統(tǒng)與擴(kuò)頻方式、擴(kuò)頻碼、信息調(diào)制與解調(diào)、擴(kuò)頻調(diào)制與相關(guān)解擴(kuò)都有直接關(guān)系。它的性能好壞影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和適用性，以及功能和性能指標(biāo)。因此，可以說同步系統(tǒng)在直擴(kuò)系統(tǒng)中起著核心的作用。RAKE接收技術(shù)RAKE接收技術(shù)是一種多徑分集接收技術(shù)，可以在時(shí)間上分辨出細(xì)微的多徑信號，對這些分辨出來的多徑信號分別進(jìn)行加權(quán)調(diào)整、使之復(fù)合成加強(qiáng)的信號。理論基礎(chǔ)：當(dāng)傳播時(shí)延超過一個(gè)碼片時(shí)，CDMA的多徑信號可被看做是互不相關(guān)的。Rake接收機(jī)結(jié)構(gòu)finger，路徑搜索，信道估計(jì)，合并。Rake接收機(jī)并行相關(guān)器結(jié)構(gòu)：移動(dòng)臺：3個(gè)并行相關(guān)器+多徑搜索器相關(guān)接收最大比合并?；荆?個(gè)并行相關(guān)器+多徑搜索器非相關(guān)接收最大比合并。Rake接收機(jī)——最大比合并M路相關(guān)器的總的輸出信號為：其中，權(quán)重為各路信號功率歸一化之比：最大比合并是能獲得最大信噪比方式的分集接收方式。Rake接收機(jī)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)模型RAKE接收機(jī)原理圖Rake接收與均衡的區(qū)別均衡原理：均衡器結(jié)構(gòu)：Rake接收與均衡的區(qū)別自適應(yīng)均衡器：能夠?qū)崟r(shí)地跟蹤移動(dòng)信道時(shí)變特性的均衡器。實(shí)質(zhì)是一個(gè)時(shí)變的濾波器，濾波器系數(shù)根據(jù)信道的變化不斷地調(diào)整。訓(xùn)練序列Rake接收與均衡的區(qū)別區(qū)別：均衡用于不可分離多徑的情況；RAKE是多徑分集。均衡希望多徑數(shù)少、延遲?。籖AKE希望可分辯的多徑數(shù)多。均衡通過消除符號間干擾來提高SINR；RAKE通過相關(guān)接收分離多徑并合并，對抗衰落和多徑效應(yīng)。均衡對衰落無效，沒有利用多徑的能量和信息。回顧C(jī)DMA系統(tǒng)中碼序列的應(yīng)用CDMA的同步系統(tǒng)Rake接收機(jī)其他擴(kuò)頻通信方法跳頻跳時(shí)混合系統(tǒng)跳頻通信系統(tǒng)原理載波頻率受一組快速變化的PN控制而隨機(jī)跳變擴(kuò)展頻譜的方式---跳頻跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)信號波形擴(kuò)展頻譜的方式---跳頻抗干擾能力跳頻系統(tǒng)是靠中頻濾波器抑制帶外的頻譜分量，減少窄帶干擾進(jìn)入接收機(jī)的概率，提高系統(tǒng)的抗干擾性能直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)是通過展寬窄帶干擾的頻譜，降低干擾信號在單位頻帶的功率，來實(shí)現(xiàn)抗干擾性能的提高擴(kuò)展頻譜的方式---跳頻擴(kuò)展頻譜的方式---跳時(shí)跳時(shí)是使用偽隨機(jī)碼序列來開通或關(guān)斷發(fā)射機(jī)，即信號的發(fā)射時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間是隨機(jī)的。各種混合方式上述幾種基本的擴(kuò)頻方式的基礎(chǔ)上，可以組合起來，構(gòu)成各種混合方式。例如DS／FH、DS／TH、DS／FH／TH等等。多載波傳輸技術(shù)

OFDM（正交頻分復(fù)用）MC-CDMA（多載波CDMA）MC-DS-CDMA（多載波直擴(kuò)CDMA）MT-CDMA（多音頻直擴(kuò)CDMA）為什么采用多載波正交調(diào)制技術(shù)？CDMA傳輸高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)存在缺陷：帶寬固定，高速率?低擴(kuò)頻增益，噪聲平均能力下降，容量降低；擴(kuò)頻增益固定，高速率?帶寬增大，信號處理器件要求高；

CDMA的閉環(huán)功率控制適用于電路交換業(yè)務(wù)，對分組業(yè)務(wù)存在缺陷。多載波正交調(diào)制技術(shù)多載波傳輸?shù)母拍畛霈F(xiàn)于1960‘s。概念：高速串行數(shù)據(jù)流經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后，分割成若干低速數(shù)據(jù)流，每路數(shù)據(jù)采用獨(dú)立載波調(diào)制并疊加發(fā)送。對抗多徑信道的方法：時(shí)域：并行傳輸，降低數(shù)據(jù)率，增大信息碼元周期，使大大地大于多徑時(shí)延擴(kuò)展；頻域：每個(gè)子載波頻帶足夠窄，可看成平坦衰落。相比之下，CDMA采用RAKE技術(shù)分離多徑，并進(jìn)行合并。多載波傳輸系統(tǒng)原理框圖OFDM系統(tǒng)OFDM傳輸原理OFDM調(diào)制基本原理OFDM實(shí)現(xiàn)方法利用IFFT實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)調(diào)制框圖OFDM實(shí)現(xiàn)方法FFT實(shí)現(xiàn)OFDM解調(diào)框圖循環(huán)前綴（CP）的作用消除符號間干擾（ISI）消除子載波間干擾（ICI）降低同步誤差敏感度估計(jì)符號時(shí)間和載波頻率的偏移OFDM的優(yōu)點(diǎn)抗多徑傳播和頻率選擇性衰落能力強(qiáng)；動(dòng)態(tài)比特分配和子載波分配技術(shù)使系統(tǒng)達(dá)到最大傳輸速率；對脈沖干擾的抵抗能力比單載波系統(tǒng)強(qiáng)；可以利用IDFT/DFT代替多載波調(diào)制解調(diào)，且各子載波正交重疊，頻譜效率比串行系統(tǒng)提高一倍。OFDM是一種特殊的多載波傳輸方案，既可看成是一種調(diào)制技術(shù)，也可看成一種復(fù)用技術(shù)。OFDM優(yōu)點(diǎn)---抗多徑時(shí)延能力解調(diào)后采用簡單的頻域均衡，而非復(fù)雜的時(shí)域均衡。OFDM優(yōu)點(diǎn)---自適應(yīng)比特與功率分配OFDM優(yōu)點(diǎn)---抗突發(fā)噪聲FFT運(yùn)算具有分散噪聲功率的作用OFDM的缺點(diǎn)對符號定時(shí)和載波頻率偏差比單載波系統(tǒng)敏感，無線信道的多徑時(shí)延擴(kuò)展和多普勒頻移會損壞OFDM子載波之間的正交性，造成子頻道之間的相互干擾（ICI）；多載波信號是多個(gè)單載波信號的疊加，因此其峰值功率與平均功率的比值（PAPR）大于單載波系統(tǒng)，對前置放大器的線性要求較高，否則頻譜失真將破壞子載波之間的正交性。OFDM的缺點(diǎn)---非線性失真OFDM的關(guān)鍵技術(shù)——同步時(shí)域同步：找出符號邊界位置和最佳的時(shí)間間隔，使ISI和ICI最小。頻域同步：測量和糾正載波頻率偏差，減小ICI。尤其對上行鏈路，來自各移動(dòng)終端的信號必須同步到達(dá)基站才能保持子載波之間的正交性。同樣包括捕獲和跟蹤兩個(gè)階段。三方面內(nèi)容：幀檢測、載頻偏差估計(jì)及糾正、采樣偏差校正。采用循環(huán)前綴：形成保護(hù)間隔，適用于跟蹤或盲同步；采用特殊的訓(xùn)練符號和匹配濾波器：適用于高速分組傳輸。OFDM的關(guān)鍵技術(shù)—降低PAPR信號失真技術(shù)：采用修剪、峰值窗口去除或峰值刪除等技術(shù)，