移動(dòng)通信中的多址接入技術(shù)課件

第七章移動(dòng)通信中的多址接入技術(shù)第七章移動(dòng)通信中的多址接入技術(shù)內(nèi)容7.1概述7.2FDMA方式7.3TDMA方式7.4CDMA方式7.5SDMA方式7.6系統(tǒng)容量?jī)?nèi)容7.1概述7.1.1多址接入的概念蜂窩系統(tǒng)中以信道來(lái)區(qū)分通信對(duì)象，一個(gè)信道只容納一個(gè)用戶(hù)，許多同時(shí)通話(huà)的用戶(hù)，互相以信道來(lái)區(qū)分，這就是多址。在無(wú)線(xiàn)通信環(huán)境的電波覆蓋區(qū)內(nèi)，如何建立用戶(hù)之間的無(wú)線(xiàn)信道連接是多址接入方式的問(wèn)題多址接入技術(shù):解決多址接入問(wèn)題的方法。7.1.1多址接入的概念蜂窩系統(tǒng)中以信道來(lái)區(qū)分通信對(duì)象，一7.1.2多址接入方式移動(dòng)通信中基站是多路工作的，移動(dòng)臺(tái)是單路工作的。在移動(dòng)通信業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)，移動(dòng)臺(tái)之間或MS與市話(huà)用戶(hù)之間是通過(guò)基站同時(shí)建立各自的信道，從而實(shí)現(xiàn)多址連接。基站是以怎樣的信號(hào)傳輸方式接收、處理和轉(zhuǎn)發(fā)移動(dòng)臺(tái)來(lái)的信號(hào)呢？基站又以怎樣的信號(hào)結(jié)構(gòu)發(fā)出各種移動(dòng)臺(tái)的尋呼信號(hào)，并且使移動(dòng)臺(tái)從這些信號(hào)中識(shí)別出發(fā)給本臺(tái)的信號(hào)呢？這就是多址連接方式的問(wèn)題，即多址接入方式的問(wèn)題。7.1.2多址接入方式移動(dòng)通信中基站是多路工作的，移動(dòng)臺(tái)是7.1.2多址接入方式多址接入方式的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是信號(hào)的正交分割原理。無(wú)線(xiàn)信號(hào)可以表達(dá)為時(shí)間、頻率和碼型的函數(shù)，即式中，c(t)是碼型的函數(shù)；s(f,t)是時(shí)間(t)和頻率(f)的函數(shù)。當(dāng)以傳輸信號(hào)的載波頻率不同來(lái)區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱(chēng)頻分多址（FDMA）；為當(dāng)以傳輸信號(hào)存在的時(shí)間不同來(lái)區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱(chēng)為時(shí)分多址（TDMA）；以傳輸信號(hào)的碼型不同來(lái)區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱(chēng)為碼分多址（CDMA）。目前在移動(dòng)通信中應(yīng)用的多址方式有：FDMA、TDMA、CDMA以及它們的混合應(yīng)用方式等。7.1.2多址接入方式多址接入方式的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是信號(hào)的正交分多址接入方式信道3信道1信道N信道2ftc多址接入方式建立多址接入時(shí)區(qū)分信道的依據(jù)頻分多址方式（FDMA）傳輸信號(hào)的載波頻率不同時(shí)分多址方式（TDMA）傳輸信號(hào)存在的時(shí)間不同碼分多址方式（CDMA）傳輸信號(hào)的碼型不同信道1信道2信道3信道Nftcftc信道2信道1信道3信道NFDMA、TDMA、CDMA的示意圖FDMA

TDMA

CDMA

多址接入方式信道3信道1信道N信道2ftc多址接入方式建立多頻分多址（FDMA）方式頻譜分割原理主要干擾特點(diǎn)頻分多址（FDMA）方式頻譜分割原理主要干擾特FDMA頻譜分割原理FDMA為每一個(gè)用戶(hù)指定了特定信道，這些信道按要求分配給請(qǐng)求服務(wù)的用戶(hù)。在呼叫的整個(gè)過(guò)程中，其他用戶(hù)不能共享這一頻段，即為每個(gè)用戶(hù)分配一個(gè)信道，一對(duì)頻譜。較高的頻譜用作前向信道即基站向移動(dòng)臺(tái)方向的信道較低的頻譜用作反向信道即移動(dòng)臺(tái)向基站方向的信道必須同時(shí)占用2個(gè)信道（2對(duì)頻譜）才能實(shí)現(xiàn)雙工通信基站必須同時(shí)發(fā)射和接收多個(gè)不同頻率的信號(hào)任意兩個(gè)移動(dòng)用戶(hù)之間進(jìn)行通信都必須經(jīng)過(guò)基站的中轉(zhuǎn)設(shè)置頻道間隔，以免因系統(tǒng)的頻率漂移造成頻道間重疊前向信道與反向信道之間設(shè)有保護(hù)頻帶用戶(hù)頻道之間，設(shè)有保護(hù)頻隙FDMA系統(tǒng)頻譜分割示意圖

FDMA頻譜分割原理FDMA為每一個(gè)用戶(hù)指定了特定信道，這些FDMA的主要干擾干擾方式起因解決方法互調(diào)干擾系統(tǒng)內(nèi)非線(xiàn)性器件產(chǎn)生的各種組合頻率成份落入本頻道接收機(jī)通帶內(nèi)選用無(wú)互調(diào)的頻率集鄰道干擾相鄰波道信號(hào)中存在的寄生輻射落入本頻道接收機(jī)帶內(nèi)加大頻道間的隔離度同頻干擾相鄰區(qū)群中同信道小區(qū)的信號(hào)造成的干擾適當(dāng)選擇頻道干擾因子QFDMA的主要干擾干擾方式起因解決方法互FDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）FDMA信道每次只能傳送一個(gè)電話(huà)。（2）每信道占用一個(gè)載頻，相鄰載頻之間的間隔應(yīng)滿(mǎn)足傳輸信號(hào)帶寬的要求。信道的相對(duì)帶寬較窄，即通常在窄帶系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。（3）符號(hào)時(shí)間>>平均延遲擴(kuò)展（Ts>>），所以碼間干擾較少，無(wú)需自適應(yīng)均衡。（4）基站復(fù)雜龐大，重復(fù)設(shè)置收發(fā)信設(shè)備。易產(chǎn)生信道間的互調(diào)干擾（5）FDMA系統(tǒng)每載波單個(gè)信道的設(shè)計(jì)，使得在接收設(shè)備中必須使用帶通濾波器允許指定信道里的信號(hào)通過(guò)，濾除其他頻率的信號(hào)，從而限制臨近信道間的相互干擾。（6）越區(qū)切換較為復(fù)雜和困難。因在FDMA系統(tǒng)中，分配好語(yǔ)音信道后，基站和移動(dòng)臺(tái)都是連續(xù)傳輸?shù)?，所以在越區(qū)切換時(shí)，必須瞬時(shí)中斷傳輸數(shù)十至數(shù)百毫秒，以把通信從一頻率切換到另一頻率去。對(duì)于語(yǔ)音，瞬時(shí)中斷問(wèn)題不大。FDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）FDMA信道每次只能傳送一個(gè)電話(huà)。7.3時(shí)分多址（TDMA）方式工作原理系統(tǒng)特點(diǎn)7.3時(shí)分多址（TDMA）方式工作原理系統(tǒng)特點(diǎn)7.3.1TDMA工作原理在一個(gè)寬帶的無(wú)線(xiàn)載波上，把時(shí)間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時(shí)隙，無(wú)論幀或時(shí)隙都是互不重疊的。每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道，分配給一個(gè)用戶(hù)?；景磿r(shí)隙排列順序發(fā)收信號(hào)，各移動(dòng)臺(tái)在指定的時(shí)隙內(nèi)收發(fā)信號(hào)。MS3MS1MS2BS時(shí)隙幀TDMA系統(tǒng)工作示意圖

7.3.1TDMA工作原理在一個(gè)寬帶的無(wú)線(xiàn)載波上，把時(shí)間分7.3.2TDMA的幀結(jié)構(gòu)TDMA幀是TDMA系統(tǒng)的基本單元，它由時(shí)隙組成，在時(shí)隙內(nèi)傳送的信號(hào)叫做突發(fā)（burst），各個(gè)用戶(hù)的發(fā)射相互連成1個(gè)TDMA幀，幀結(jié)構(gòu)示意圖如圖7.5所示。時(shí)隙N……時(shí)隙3時(shí)隙2時(shí)隙1保護(hù)比特信息數(shù)據(jù)同步比特尾比特一個(gè)TDMA幀圖7.5

TDMA幀結(jié)構(gòu)7.3.2TDMA的幀結(jié)構(gòu)TDMA幀是TDMA系統(tǒng)的基本7.3.3TDMA系統(tǒng)的同步與定時(shí)同步和定時(shí)是TDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)正常工作的前提。位同步幀同步系統(tǒng)定時(shí)7.3.3TDMA系統(tǒng)的同步與定時(shí)同步和定時(shí)是TDMA7.4.4TDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)突發(fā)傳輸?shù)乃俾矢?，遠(yuǎn)大于語(yǔ)音編碼速率，因?yàn)門(mén)DMA系統(tǒng)中需要較高的同步開(kāi)銷(xiāo)發(fā)射信號(hào)速率隨N的增大而提高，引起碼間串?dāng)_加大，所以必須采用自適應(yīng)均衡不需雙工器基站復(fù)雜性小，互調(diào)干擾小抗干擾能力強(qiáng)，頻率利用率高，系統(tǒng)容量大越區(qū)切換簡(jiǎn)單，可在無(wú)信息傳輸時(shí)進(jìn)行，不會(huì)丟失數(shù)據(jù)7.4.4TDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)突發(fā)傳輸?shù)乃俾矢?，遠(yuǎn)大于語(yǔ)音編7.4碼分多址（CDMA）方式工作原理系統(tǒng)特點(diǎn)存在問(wèn)題7.4碼分多址（CDMA）方式工作原理系統(tǒng)特點(diǎn)存在問(wèn)題7.4.1CDMA的工作原理碼分多址系統(tǒng)為每個(gè)用戶(hù)分配了各自特定的地址碼，利用公共信道來(lái)傳輸信息CDMA系統(tǒng)的地址碼相互具有準(zhǔn)正交性，以區(qū)別地址，而在頻率、時(shí)間和空間上都可能重疊系統(tǒng)的接收端必須有完全一致的本地地址碼，才能對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)

MSNMS1MS21c2c1C2CNcNCMSCBSCDMA系統(tǒng)工作示意圖7.4.1CDMA的工作原理碼分多址系統(tǒng)為每個(gè)用戶(hù)分配了各7.4.2CDMA中的地址碼類(lèi)型用戶(hù)地址：用于區(qū)分不同移動(dòng)用戶(hù)；多速率(多媒體)業(yè)務(wù)地址：用于多媒體業(yè)務(wù)中區(qū)分不同速率類(lèi)型的業(yè)務(wù)；信道地址：用于區(qū)分每個(gè)小區(qū)或每個(gè)扇區(qū)內(nèi)的不同信道；基站地址：用于區(qū)分不同基站或扇區(qū)。常采用m序列、Gold序列、Walsh、0VSF序列等。7.4.2CDMA中的地址碼類(lèi)型用戶(hù)地址：用于區(qū)分不同移碼序列應(yīng)具有如下特性有足夠多的地址碼；有尖銳的自相關(guān)特性；有處處為零的互相關(guān)特性；不同碼元數(shù)平衡相等；盡可能大的復(fù)雜度。碼序列應(yīng)具有如下特性有足夠多的地址碼；正交Walsh函數(shù)（1）Walsh函數(shù)波形連續(xù)Walsh函數(shù)的波形如圖7.7所示，利用Walsh函數(shù)的正交性，可作為CDMA的地址碼。2.Walsh函數(shù)對(duì)應(yīng)的矩陣圖7.7連續(xù)Walsh函數(shù)的波形正交Walsh函數(shù)（1）Walsh函數(shù)波形2.Walsh函正交Walsh函數(shù)（2）3.Walsh函數(shù)矩陣的遞推關(guān)系沃爾什函數(shù)矩陣由Hadamard矩陣遞推過(guò)程產(chǎn)生。

其中N取2的冪，是的補(bǔ)。利用Walsh函數(shù)矩陣的遞推關(guān)系，可得到6464陣列的Walsh序列Qualcomm-CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中被作為前向碼分信道，可支持64個(gè)信道。采用64位的正交Walsh函數(shù)來(lái)用作反向信道的編碼調(diào)制。正交Walsh函數(shù)（2）3.Walsh函數(shù)矩陣的遞推關(guān)系其中正交Walsh函數(shù)（3）碼字的互相關(guān)系數(shù)為：完全正交：互相關(guān)系數(shù)為0若信號(hào)在加性高斯白噪聲信道中傳輸，正交碼可以保證在接收機(jī)處實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)抑制。時(shí)延色散破壞了碼字間的正交性接收機(jī)承受延遲擴(kuò)展帶來(lái)的附加干擾（用正交因子來(lái)描述干擾程度）。接收機(jī)在進(jìn)行相干運(yùn)算之前先讓接收信號(hào)通過(guò)一個(gè)碼片間隔均衡器以消除延遲擴(kuò)展的影響。正交Walsh函數(shù)（3）碼字的互相關(guān)系數(shù)為：完全正交：互相關(guān)7.4.3m序列偽隨機(jī)碼

1.m序列的生成偽噪聲序列（PN序列）具有類(lèi)似隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計(jì)特性，但和真正的隨機(jī)信號(hào)不同，它可以重復(fù)產(chǎn)生和處理，故稱(chēng)作偽隨機(jī)噪聲序列。PN序列有多種，最常用的一種是最長(zhǎng)線(xiàn)性反饋移位寄存器序列，也稱(chēng)作m序列。由m級(jí)寄存器構(gòu)成的線(xiàn)性移位寄存器構(gòu)成m序列發(fā)生器結(jié)構(gòu)如下圖。m序列的發(fā)生器是由移位寄存器、反饋抽頭及模2加法器組成的。產(chǎn)生m序列的移位寄存器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不是隨意的，必須滿(mǎn)足一定的條件。7.4.3m序列偽隨機(jī)碼1.m序列的生成m序列的產(chǎn)生111011101010001100110111Q1Q2Q3(B)D1Q1CP(1)D2Q2CP(2)D3Q3CP(3)時(shí)鐘脈沖Tc輸出1110100(A)m序列是最長(zhǎng)線(xiàn)性移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是由帶線(xiàn)性反饋的移存器產(chǎn)生的周期最長(zhǎng)的一種序列。它的周期是（n是移位寄存器的級(jí)數(shù)）m序列的產(chǎn)生111Q1Q2Q3(B)D1Q1D2非m序列產(chǎn)生電路

D1Q1CP(1)D2Q2CP(2)D3Q3CP(3)時(shí)鐘脈沖Tc111111111Q1Q2Q3(b)100110011001100Q1Q2Q3(c)★一個(gè)線(xiàn)性反饋移位寄存器能否產(chǎn)生m序列決定于它的反饋系數(shù)非m序列產(chǎn)生電路D1Q1D2Q2D3Q3時(shí)鐘脈沖Tc長(zhǎng)碼生成示意圖

以3階為例初始態(tài)：001

掩碼（mask)：110

輸出：周期為7的序列當(dāng)掩碼不同時(shí)，輸出相位不同Out001110長(zhǎng)碼生成示意圖以3階為例Out001110m序列的隨機(jī)性質(zhì)（1）2.m系列的特性m系列有許多優(yōu)良的特性，但我們主要關(guān)心的是它的隨機(jī)性和自相關(guān)性。①平衡特性m序列一個(gè)完整周期P=2m-1內(nèi)‘1’和‘0’的碼元數(shù)大致相等（‘1’比‘0’只多一個(gè)）。②游程特性

m序列中連續(xù)為“1”或“0”的那些元素稱(chēng)為游程。

m序列游程總數(shù)為(P+1)/2，長(zhǎng)度為k（1≤k≤n-1）的游程占總游程數(shù)的1/2k

。③m序列和其移位后的序列逐位模2加，所得的序列還是m序列，只是相位不同。④m序列發(fā)生器中的移位寄存器的各種狀態(tài)，除全0外，其它狀態(tài)在一個(gè)周期內(nèi)只出現(xiàn)一次。相關(guān)特性m序列的自相關(guān)函數(shù)是周期的二值函數(shù)。m序列的隨機(jī)性質(zhì)（1）2.m系列的特性m序列的隨機(jī)性質(zhì)(2)

都是取離散值,下圖是的自相關(guān)函數(shù)曲線(xiàn)

m序列的自相關(guān)性m序列的隨機(jī)性質(zhì)(2)m序列的隨機(jī)性質(zhì)(3)m序列的自相關(guān)性

由圖可見(jiàn)，當(dāng)τ=0時(shí)，m序列的自相關(guān)函數(shù)Ra（τ）出現(xiàn)峰值1；當(dāng)τ偏離0時(shí)，相關(guān)函數(shù)曲線(xiàn)很快下降；當(dāng)1≤τ≤P-1，相關(guān)函數(shù)值為-1/P；當(dāng)時(shí)τ=P，又出現(xiàn)峰值；如此周而復(fù)始。當(dāng)周期P很大時(shí)，m序列的自相關(guān)函數(shù)與白噪聲類(lèi)似。

m序列的隨機(jī)性質(zhì)(3)m序列的自相關(guān)性由圖可見(jiàn)，當(dāng)τ=0m序列的隨機(jī)性質(zhì)(4)m序列的自相關(guān)性的計(jì)算m序列的隨機(jī)性質(zhì)(4)m序列的自相關(guān)性的計(jì)算m序列的隨機(jī)性質(zhì)(5)m序列的互相關(guān)性的計(jì)算m序列的隨機(jī)性質(zhì)(5)m序列的互相關(guān)性的計(jì)算m序列的隨機(jī)性質(zhì)(6)互相關(guān)函數(shù)為理想三值函數(shù)

對(duì)于周期為的m序列組，其最好的m序列對(duì)的互相關(guān)函數(shù)值只取三個(gè)，這三個(gè)值是：這三個(gè)值被稱(chēng)為理想三值，能夠滿(mǎn)足這一特性的m序列對(duì)稱(chēng)為m序列優(yōu)選對(duì)，它們可以用于實(shí)際工程。m序列的隨機(jī)性質(zhì)(6)互相關(guān)函數(shù)為理想三值函數(shù)對(duì)于Gold碼（1）m序列構(gòu)成優(yōu)選對(duì)的數(shù)目很少，不便于在碼分多址系統(tǒng)中應(yīng)用。R.Gold于1967年提出了一種基于m序列優(yōu)選對(duì)的碼序列，稱(chēng)為Gold序列。由優(yōu)選對(duì)的兩個(gè)m序列逐位模2加得到，當(dāng)改變其中一個(gè)m序列的相位（向后移位）時(shí)，可得到一新的Gold序列。Gold系列具有與m序列優(yōu)選對(duì)類(lèi)似的自相關(guān)和互相關(guān)特性。Gold碼（1）m序列構(gòu)成優(yōu)選對(duì)的數(shù)目很少，不便于在碼分多址Gold碼（2）Gold序列性質(zhì)由兩個(gè)優(yōu)選的m序列異或而成自相關(guān)函數(shù)有多值，沒(méi)有m序列好比m序列多得多由于Gold序列具有良好的自相關(guān)性質(zhì)，用于碼分多址中區(qū)分基站和用戶(hù)Gold碼（2）Gold序列性質(zhì)Gold碼（3）Gold序列的生成

m序列發(fā)生器1和2產(chǎn)生的m序列是一m序列優(yōu)選對(duì)，m序列發(fā)生器1的初始狀態(tài)固定不變，調(diào)整m序列發(fā)生器2的初始狀態(tài)，在同一時(shí)鐘脈沖控制下，產(chǎn)生兩個(gè)m序列經(jīng)過(guò)模2加后可得到Gold序列，通過(guò)設(shè)置m序列發(fā)生器2的不同初始狀態(tài)，可以得到不同的Gold序列。m序列發(fā)生器1m序列發(fā)生器2初始狀態(tài)設(shè)置⊕Gold序列時(shí)鐘脈沖Gold碼（3）Gold序列的生成m序列發(fā)生器1m序列發(fā)生器Gold碼（4）Gold序列的特性

相關(guān)特性具有與m序列優(yōu)選對(duì)相類(lèi)同的自相關(guān)和互相關(guān)特性。當(dāng)τ=0時(shí)自相關(guān)函數(shù)與m序列相同；當(dāng)1≤τ≤P-1時(shí)自相關(guān)函數(shù)取三個(gè)理想的值，即最大旁瓣是。其中t(n)=2[(n+2)/2]+1,[]表示取實(shí)數(shù)的整數(shù)部分Gold序列的數(shù)量

周期P=2n-1的m序列優(yōu)選對(duì)生成的Gold序列，總共有2n+1個(gè)。

隨著n的增加，Gold序列數(shù)以2的n次冪增長(zhǎng)。Gold碼（4）Gold序列的特性Gold碼（5）Gold序列的特性

平衡的Gold序列平衡的Gold序列是指在一個(gè)周期內(nèi)‘1’碼元數(shù)比‘0’碼元數(shù)僅多一個(gè)。對(duì)于周期P=2n-1的m序列優(yōu)選對(duì)生成的Gold序列，當(dāng)n是奇數(shù)時(shí)，有2n-1+1個(gè)Gold序列是平衡的，約占50%；當(dāng)n是偶數(shù)（不是4的倍數(shù)）時(shí)，有2n-1+2n-2+1個(gè)Gold序列是平衡的，約占75%。只有平衡Gold序列才可以用到碼分多址通信系統(tǒng)中去。在WCDMA系統(tǒng)中，下行鏈路采用Gold碼區(qū)分小區(qū)和用戶(hù)，上行鏈路采用Gold碼區(qū)分用戶(hù)。

Gold碼（5）Gold序列的特性O(shè)VSF碼樹(shù)（正交可變擴(kuò)頻比）1擴(kuò)頻過(guò)程中，不同的業(yè)務(wù)、不同的信息速率要采用不同的擴(kuò)頻比，才能達(dá)到同一信道傳送的碼率。同一小區(qū)，多個(gè)用戶(hù)可以同時(shí)發(fā)送不同的多媒體業(yè)務(wù)，為防止多個(gè)用戶(hù)不同業(yè)務(wù)的干擾，設(shè)計(jì)一類(lèi)滿(mǎn)足不同速率多媒體業(yè)務(wù)和不同擴(kuò)頻比的正交碼。OVSF碼樹(shù)（正交可變擴(kuò)頻比）1擴(kuò)頻過(guò)程中，不同的業(yè)務(wù)、不同OVSF碼樹(shù)（正交可變擴(kuò)頻碼）2信道化碼生成式：

CC1

=(1)CC2

=111-1CCn

=CCn/2

CCn/2

CCn/2

-CCn/2CC1,0

=(1)CC2,1

=(1,-1)CC2,0

=(1,1)CC4,0

=(1,1,1,1)CC4,1

=(1,1,-1,-1)CC4,2

=(1,-1,1,-1)CC4,3

=(1,-1,-1,1)CC256,0CC256,1CC256,2CC256,256CC256,255??????SF=1SF=2SF=4SF=256同一生成分支的碼組不能同時(shí)使用碼周期相同的所有碼彼此正交；周期不同的碼，僅當(dāng)它們位于樹(shù)的不同分支上時(shí)才會(huì)彼此正交，如CC2,1和CC4,1是正交的，CC2,1和CC4,3是不正交的。OVSF碼樹(shù)（正交可變擴(kuò)頻碼）2信道化碼生成式：CC1=正交可變擴(kuò)頻碼的產(chǎn)生31111011111100101010011111111111110000110011001100001110101010101001011001100110010110Digital/AnalogMappinglogic0analog+1

logic1analog-11100110011001100正交可變擴(kuò)頻碼的產(chǎn)生31111011111100101010正交可變擴(kuò)頻碼的空間－－５個(gè)用戶(hù)-4Userwith4xBitRate

=UnusableCodeSpace480kb/s480kb/s480kb/s480kb/s1.92Mb/sChipRate=3.840Mcps1111011111100101010011111111111110000110011001100001110101010101001011001100110010110正交可變擴(kuò)頻碼的空間－－５個(gè)用戶(hù)-4Userwith4x7.4.5CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)

多用戶(hù)共享同一頻率通信容量大容量的軟特性

多增加一個(gè)用戶(hù)只會(huì)使通信質(zhì)量略有下降，不會(huì)出現(xiàn)硬阻塞現(xiàn)象由于信號(hào)被擴(kuò)展在一較寬頻譜上而可以減小多徑衰落信道數(shù)據(jù)速率很高，無(wú)需自適應(yīng)均衡平滑的軟切換和有效的宏分集，不會(huì)引起通信中斷低信號(hào)功率譜密度的好處抗窄帶干擾能力強(qiáng)對(duì)窄帶系統(tǒng)的干擾很小，可以與其它系統(tǒng)共用頻段7.4.5CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)多用戶(hù)共享同一頻率CDMA系統(tǒng)的軟切換過(guò)程每當(dāng)移動(dòng)臺(tái)處于小區(qū)邊緣時(shí)，同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的基站向該移動(dòng)臺(tái)發(fā)送相同的信號(hào)，移動(dòng)臺(tái)的分集接收機(jī)能同時(shí)接收合并這些信號(hào)，此時(shí)處于宏分集狀態(tài)當(dāng)某一基站的信號(hào)強(qiáng)于當(dāng)前基站信號(hào)且穩(wěn)定后，移動(dòng)臺(tái)才切換到該基站的控制上去，這種切換可以在通信的過(guò)程中平滑完成，稱(chēng)為軟切換PlayCDMA系統(tǒng)的軟切換過(guò)程每當(dāng)移動(dòng)臺(tái)處于小區(qū)邊緣時(shí)，同時(shí)有兩個(gè)CDMA系統(tǒng)存在問(wèn)題多址干擾原因不同用戶(hù)的擴(kuò)頻序列不完全正交，擴(kuò)頻碼集的非零互相關(guān)系數(shù)會(huì)引起用戶(hù)間的相互干擾“遠(yuǎn)-近”效應(yīng)原因

移動(dòng)用戶(hù)所在的位置的變化以及深衰落的存在，會(huì)使基站接收到的各用戶(hù)信號(hào)功率相差很大，強(qiáng)信號(hào)對(duì)弱信號(hào)有著明顯的抑制作用解決方法

使用功率控制CDMA系統(tǒng)存在問(wèn)題多址干擾7.5空分多址（SDMA）方式通過(guò)空間的分割來(lái)區(qū)別不同的用戶(hù)，在移動(dòng)通信中，能實(shí)現(xiàn)空間分割的基本技術(shù)就是采用自適應(yīng)陣列天線(xiàn)，在不同用戶(hù)方向上形成不同的波束。常與FDMA、TDMA、CDMA結(jié)合使用7.5空分多址（SDMA）方式通過(guò)空間的分割來(lái)區(qū)別不同的用SDMA的工作原理使用定向波束天線(xiàn)在不同用戶(hù)方向上形成不同的波束相同的頻率（在TDMA或CDMA系統(tǒng)中）或不同的頻率（在FDMA系統(tǒng)中）用來(lái)服務(wù)于被天線(xiàn)波束覆蓋的這些不同區(qū)域SCDMA系統(tǒng)工作示意圖SDMA的工作原理使用定向波束天線(xiàn)在不同用戶(hù)方向上形成不同的蜂窩系統(tǒng)中反向鏈路的困難反向鏈路的困難原因解決方法用戶(hù)端的發(fā)射功率必須動(dòng)態(tài)控制各用戶(hù)和基站間無(wú)線(xiàn)傳播路徑的不同采用空分多址方式反向控制用戶(hù)的空間輻射能量對(duì)用戶(hù)端發(fā)射功率的控制程度受限發(fā)射受到用戶(hù)單元電池能量的限制蜂窩系統(tǒng)中反向鏈路的困難反向鏈路的困難原因解決方法用戶(hù)端的發(fā)自適應(yīng)式陣列天線(xiàn)自適應(yīng)式天線(xiàn)提供了最理想的SDMA無(wú)窮小波束寬度無(wú)窮大快速搜索能力提供在本小區(qū)內(nèi)不受其他用戶(hù)干擾的唯一信道克服多徑干擾和同信道干擾自適應(yīng)式陣列天線(xiàn)自適應(yīng)式天線(xiàn)提供了最理想的SDMA7.6蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量分析

蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)容量可定義為：信道/小區(qū) 其中m——無(wú)線(xiàn)容量大小

Bt

——分配給系統(tǒng)的總的頻譜

Bc——信道帶寬

N——頻率重用的小區(qū)數(shù)7.6蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量分析蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)容量可定義7.6.1FDMA和TDMA蜂窩系統(tǒng)的容量對(duì)于模擬FDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng),頻率重用的小區(qū)數(shù)為N，N由所需的載干比決定，即則FDMA的無(wú)線(xiàn)容量信道/小區(qū)對(duì)于數(shù)字TDMA系統(tǒng)數(shù)字信道所要求的載干比可以比模擬制的小4~5dB（因數(shù)字系統(tǒng)有糾錯(cuò)措施），因而頻率復(fù)用距離可以再近一些?？刹捎肗=4、3的復(fù)用方式。則TDMA的無(wú)線(xiàn)容量其中，設(shè)載波間隔為Bc，每載波共有M個(gè)時(shí)隙，則等效帶寬為7.6.1FDMA和TDMA蜂窩系統(tǒng)的容量對(duì)于模擬FDMA7.6.2CDMA蜂窩系統(tǒng)的容量CDMA系統(tǒng)的容量是干擾受限的，而FDMA和TDMA系統(tǒng)的容量是帶寬受限的。因此干擾的減少將導(dǎo)致CDMA容量的線(xiàn)性增加。決定系統(tǒng)容量的主要參數(shù)處理增益Eb/N0、話(huà)音負(fù)載周期、頻率再用效率、以及基站天線(xiàn)扇區(qū)數(shù)7.6.2CDMA蜂窩系統(tǒng)的容量CDMA系統(tǒng)的容量是干擾受一般擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的容量先不考慮蜂窩系統(tǒng)的特點(diǎn)，接收信號(hào)的載干比可寫(xiě)成:

式中Eb：信息的比特能量；

Rb：信息的比特速率；

N0：干擾的功率譜密度

W：信號(hào)所占的頻譜寬度；

Eb/Rb：類(lèi)似于歸一化信噪比，其取值決定于系統(tǒng)對(duì)誤比特率或話(huà)音質(zhì)量的要求，并與系統(tǒng)的調(diào)制方式和編碼方案有關(guān)；

W/Rb：系統(tǒng)的處理增益。一般擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的容量先不考慮蜂窩系統(tǒng)的特點(diǎn)，接收信號(hào)的載干一般擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的容量若m個(gè)用戶(hù)共用一個(gè)無(wú)線(xiàn)頻道，顯然每一用戶(hù)的信號(hào)都受到其他m–1個(gè)用戶(hù)信號(hào)的干擾。假設(shè)到達(dá)一個(gè)接收機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度和各干擾強(qiáng)度都相等，則載干比為：即信道/小區(qū)如果考慮背景熱噪聲，則能夠接入此系統(tǒng)的用戶(hù)數(shù)可表示為：

信道/小區(qū)

結(jié)果表明在誤比特率一定的條件下，降低熱噪聲功率，減小歸一化信噪比，增大系統(tǒng)的處理增益都將有利于提高系統(tǒng)的容量。應(yīng)該注意上式的假定條件。一般擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的容量若m個(gè)用戶(hù)共用一個(gè)無(wú)線(xiàn)頻道，顯然每一用CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的容量考慮反向功率控制和CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)一般公式進(jìn)行修正采用話(huà)音激活技術(shù)提高系統(tǒng)容量利用扇區(qū)劃分提高系統(tǒng)容量鄰區(qū)干擾降低系統(tǒng)容量CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的容量考慮反向功率控制和CDMA蜂窩通信采用話(huà)音激活技術(shù)--提高系統(tǒng)容量在典型的全雙工通話(huà)中，話(huà)音的激活期（占空比）d通常小于35%，如果CDMA系統(tǒng)在話(huà)音停頓時(shí)停止信號(hào)發(fā)射，其他用戶(hù)受到的干擾會(huì)相應(yīng)地平均減少65%，從而使系統(tǒng)容量提高到原來(lái)的1/d=2.86倍

CDMA系統(tǒng)的容量公式被修正為信道/小區(qū)

當(dāng)用戶(hù)數(shù)目龐大并且系統(tǒng)是干擾受限而不是噪聲受限時(shí)，用戶(hù)數(shù)可表示為信道/小區(qū)

采用話(huà)音激活技術(shù)--提高系統(tǒng)容量在典型的全雙工通話(huà)中，話(huà)音的利用扇區(qū)劃分--提高系統(tǒng)容量如利用120o扇形覆蓋的定向天線(xiàn)把一個(gè)蜂窩小區(qū)劃分成3個(gè)扇區(qū)時(shí)，處于每個(gè)扇區(qū)中的移動(dòng)用戶(hù)是該蜂窩的三分之一，相應(yīng)的各用戶(hù)之間的多址干擾分量也就減少為原來(lái)的三分之一，從而系統(tǒng)的容量將增加近3倍（實(shí)際上，由于相鄰天線(xiàn)覆蓋區(qū)之間有重疊，一般能提高G=2.55倍左右，G為扇區(qū)分區(qū)系數(shù)）CDMA系統(tǒng)的容量公式被修正為信道/小區(qū)

利用扇區(qū)劃分--提高系統(tǒng)容量如利用120o扇形覆蓋的定向天線(xiàn)鄰區(qū)干擾--降低系統(tǒng)容量在CDMA系統(tǒng)中，所有用戶(hù)共享一個(gè)無(wú)線(xiàn)頻率，因此任一小區(qū)的移動(dòng)臺(tái)（基站）都會(huì)受到相鄰小區(qū)基站（移動(dòng)臺(tái)）的干擾假設(shè)各小區(qū)的用戶(hù)數(shù)為M，M個(gè)用戶(hù)同時(shí)發(fā)射信號(hào)，理論分析表明，正向信道和反向信道的干擾總量對(duì)容量的影響大致相等。因而在考慮鄰近蜂窩小區(qū)的干擾對(duì)系統(tǒng)容量影響時(shí)，一般按正向信道計(jì)算當(dāng)系統(tǒng)采用正向功率控制技術(shù)時(shí)，由于路徑傳播損耗的原因移動(dòng)臺(tái)最不利的位置是處于3個(gè)小區(qū)交界處（圖5-11MS點(diǎn)）在采用功率控制時(shí)，每小區(qū)同時(shí)通信的用戶(hù)數(shù)將下降到原來(lái)的60%，即信道復(fù)用效率F=0.6，使系統(tǒng)容量下降到未考慮鄰區(qū)干擾時(shí)的60%CDMA系統(tǒng)的容量公式被修正為信道/小區(qū)干擾的性質(zhì)移動(dòng)臺(tái)位置本小區(qū)基站和移動(dòng)臺(tái)的干擾相鄰小區(qū)基站的干擾靠近基站的移動(dòng)臺(tái)基站發(fā)射信號(hào)的干擾>距離遠(yuǎn)的移動(dòng)臺(tái)小小區(qū)邊緣的移動(dòng)臺(tái)基站發(fā)射信號(hào)的干擾<距離近的移動(dòng)臺(tái)大.............MS本小區(qū)圖7－12CDMA系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)受干擾示意圖

鄰區(qū)干擾--降低系統(tǒng)容量在CDMA系統(tǒng)中，所有用戶(hù)共享一個(gè)無(wú)數(shù)字GSM系統(tǒng)（TDMA方式）設(shè)：載頻間隔Bc=200kHz

每載頻時(shí)隙數(shù)為8

頻率重用的小區(qū)數(shù)N=4

得GSM系統(tǒng)容量

（信道/小區(qū)）

數(shù)字CDMA系統(tǒng)設(shè)：話(huà)音編碼速率Rb=9.6kbit/s

話(huà)音占空比d=0.35

扇形分區(qū)系數(shù)G=2.55

信道復(fù)用效率F=0.6

歸一化信噪比Eb/N0=7dB得CDMA系統(tǒng)容量

（信道/小區(qū)）

三種系統(tǒng)容量的計(jì)算給定的一個(gè)窄帶碼分系統(tǒng)的總頻寬Bt=1.25MHz模擬TACS系統(tǒng)（FDMA方式）設(shè)：信道帶寬Bc=25kHz

頻率重用的小區(qū)數(shù)N=7

得TACS系統(tǒng)容量

（信道/小區(qū)）

數(shù)字GSM系統(tǒng)（TDMA方式）數(shù)字CDMA系統(tǒng)三種系統(tǒng)容量的FDMA/TDMA/CDMA三種系統(tǒng)容量的比較理論可得：在總頻帶寬度為1.25MHz時(shí)，三種體制的系統(tǒng)容量的比較結(jié)果為：

實(shí)際的CDMA系統(tǒng)的容量比理論值有所下降，其下降多少將隨著其功率控制精度和某些參數(shù)的選取而變化當(dāng)前比較普遍的看法是CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量是模擬FDMA系統(tǒng)的8~10倍FDMA/TDMA/CDMA三種系統(tǒng)容量的比較理論可得：在總第八章移動(dòng)通信網(wǎng)8.1概述8.2移動(dòng)通信網(wǎng)的構(gòu)成8.3信令系統(tǒng)第八章移動(dòng)通信網(wǎng)8.1概述8.1概述1.移動(dòng)通信網(wǎng)的概念移動(dòng)通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)包括：移動(dòng)臺(tái)（MS：MobileStation）、基站系統(tǒng)（BSS：BaseStationsubsystem）和構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)交換中心（MSC：MobileServiceSwitchingCenter）等。8.1概述1.移動(dòng)通信網(wǎng)的概念8.2移動(dòng)通信網(wǎng)的發(fā)展1.第一代移動(dòng)通信網(wǎng)通常人們所說(shuō)的第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)是指模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。它是頻分多址接入（FDMA）的移動(dòng)通信系統(tǒng)2.第二代移動(dòng)通信網(wǎng)第二代移動(dòng)通信（２Ｇ）系統(tǒng)為數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。3.第三代移動(dòng)通信網(wǎng)(1)第三代移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念

IMT-2000（2000年國(guó)際移動(dòng)通信）(2)第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的演進(jìn)

(3)第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)以歐洲ETSI提出的UTRA，是歐洲提出的一個(gè)方案。以美國(guó)Ｎ-CDMA接口標(biāo)準(zhǔn)IS-95為基礎(chǔ)的寬帶cdma2000中國(guó)提交的TD-SCDMA(時(shí)分-同步/智能/軟件)。8.2移動(dòng)通信網(wǎng)的發(fā)展1.第一代移動(dòng)通信網(wǎng)8.2移動(dòng)通信網(wǎng)的發(fā)展圖8.4不同標(biāo)準(zhǔn)間互通的業(yè)務(wù)框架結(jié)構(gòu)8.2移動(dòng)通信網(wǎng)的發(fā)展圖8.4不同標(biāo)準(zhǔn)間互通的業(yè)務(wù)框GSM是世界上第一個(gè)對(duì)數(shù)字調(diào)制、網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)作了規(guī)定的蜂窩系統(tǒng)，最初由歐洲電信聯(lián)盟研制。分級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）基站子系統(tǒng)（BSS）認(rèn)為移動(dòng)臺(tái)（MS）是BSS的一部分網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)（NMS）接口MS與BSS間的接口稱(chēng)為空中接口在BSS和NSS間的接口稱(chēng)為A接口BSS、NSS與NMS間的接口稱(chēng)為操作維護(hù)接口現(xiàn)今的GSM標(biāo)準(zhǔn)只定義了兩個(gè)開(kāi)放接口：空中接口和A接口GSM網(wǎng)BSSNSSNMSO&MMSAIRA圖8-2GSM的三個(gè)子系統(tǒng)及其接口GSM是世界上第一個(gè)對(duì)數(shù)字調(diào)制、網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)作了規(guī)GSMGSM網(wǎng)的子系統(tǒng)功能建立呼叫是由BSS和NSS共同完成的BSS提供并管理著移動(dòng)臺(tái)和NSS之間的無(wú)線(xiàn)傳輸通道。NSS負(fù)責(zé)呼叫控制功能，所有的呼叫都是經(jīng)由NSS建立連接的。NMS負(fù)責(zé)管理和維護(hù)整個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)臺(tái)MS由終端設(shè)備和用戶(hù)數(shù)據(jù)兩部分組成終端設(shè)備稱(chēng)為移動(dòng)設(shè)備，用戶(hù)數(shù)據(jù)存放在一個(gè)與移動(dòng)設(shè)備可分離的數(shù)據(jù)模塊中，此數(shù)據(jù)模塊稱(chēng)為用戶(hù)識(shí)別卡（SIM卡）。GSM網(wǎng)絡(luò)中，三個(gè)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)是由空中接口、A接口和操作維護(hù)接口連接起來(lái)的。GSM網(wǎng)的子系統(tǒng)功能建立呼叫是由BSS和NSS共同完成的N-CDMA網(wǎng)

CDMA在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上與GSM大同小異三個(gè)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）基站子系統(tǒng)（BSS）網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)（NMS，即OMC-S）接口由于無(wú)線(xiàn)接入方式的不同，二者的空中接口在內(nèi)容上和具體實(shí)現(xiàn)時(shí)有很大差別在地面接口方面兩者不會(huì)有本質(zhì)的差別圖8-3N-CDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Abis口MSBTSBTSBTSMSCEIRVLRSMEHLRACOMC-SBSCBSCOMC-RPDNPSTNISDNMSUm口A口其他網(wǎng)絡(luò)接口BSSNSSN-CDMA網(wǎng)CDMA在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上與GSM大同小異圖8-8.3移動(dòng)通信網(wǎng)的信令系統(tǒng)概述信令的任務(wù)和作用信令的發(fā)展移動(dòng)通信中的信令系統(tǒng)8.3移動(dòng)通信網(wǎng)的信令系統(tǒng)概述信令的任務(wù)和作用信令是與通信有關(guān)的一系列控制信號(hào)作用信令是用戶(hù)以及通信網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)相互交換信息的共同語(yǔ)言，是整個(gè)通信網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)基本功能建立呼叫監(jiān)控呼叫清除呼叫操作過(guò)程（右圖）構(gòu)成信令由一系列信令消息集組成消息類(lèi)型單元一些強(qiáng)制或可選擇的消息單元圖8.7信令的操作過(guò)程

信令的任務(wù)和作用信令是與通信有關(guān)的一系列控制信號(hào)圖8.7信令的發(fā)展隨路信令（模擬電話(huà)網(wǎng)或早期的數(shù)字電話(huà)網(wǎng)中）信令與話(huà)音在同一鏈路內(nèi)傳送信令傳送速度低，信息容量及處理能力有限只適應(yīng)于基本的呼叫處理公共信道信令（CCS）信令與語(yǔ)音分離鏈路的利用率高實(shí)際速度低于理論速度為了保證信令的可靠移動(dòng)通信中，完成一次接續(xù)需傳的信令消息比電話(huà)網(wǎng)中多的很多公共信道信令示意圖

信令的發(fā)展隨路信令（模擬電話(huà)網(wǎng)或早期的數(shù)字電話(huà)網(wǎng)中）公共信道構(gòu)成ISDN的規(guī)定交換機(jī)之間的信令（如公共信道信令系統(tǒng)（No.7）和交換機(jī)到用戶(hù)之間的信令（如D信道協(xié)議），兩者自成系統(tǒng)互不兼容。移動(dòng)通信中的接口信令（右圖）典型協(xié)議NO.7公共信道信令系統(tǒng)用戶(hù)——網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議公共陸地移動(dòng)通信網(wǎng)的接口PLMN協(xié)議模型移動(dòng)通信中的信令系統(tǒng)移動(dòng)通信中的信令系統(tǒng)與移動(dòng)通信有關(guān)的高層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)ISDN的信令協(xié)議移動(dòng)通信中的接口信令示意圖構(gòu)成移動(dòng)通信中的信令系統(tǒng)移動(dòng)通信中的信令系統(tǒng)與移動(dòng)通信有關(guān)的NO.7公共信道信令系統(tǒng)NO.7信令網(wǎng)的概念信令網(wǎng)編碼NO.7信令系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)消息傳送部分（MTP）信令連接控制部分（SCCP）用戶(hù)部分（UP）NO.7公共信道信令系統(tǒng)NO.7信令網(wǎng)的概念NO.7信令網(wǎng)的概念NO.7信令網(wǎng)是獨(dú)立于通信網(wǎng)專(zhuān)門(mén)用于傳送信令的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成信令點(diǎn)SP（signalingpoint）

信令點(diǎn)是信令網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，它提供公共信道信令。產(chǎn)生消息的信令點(diǎn)（源點(diǎn)）接收消息的信令點(diǎn)（宿點(diǎn)）轉(zhuǎn)發(fā)消息的信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)STP(signalingtransferpoint)STP將控制信令從一條信令鏈路轉(zhuǎn)送到另一條鏈路上供傳輸信令的數(shù)據(jù)鏈路（link）結(jié)構(gòu)

NO.7信令網(wǎng)通常采用分級(jí)結(jié)構(gòu)NO.7信令網(wǎng)的概念NO.7信令網(wǎng)是獨(dú)立于通信網(wǎng)專(zhuān)門(mén)用于傳送NO.7信令網(wǎng)的分級(jí)結(jié)構(gòu)地位結(jié)構(gòu)為保證可靠性采取的措施設(shè)置的地區(qū)高級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)HSTP高網(wǎng)狀一個(gè)地區(qū)設(shè)兩個(gè)。平時(shí)分擔(dān)業(yè)務(wù)，故障時(shí)由一個(gè)承擔(dān)C1、C2級(jí)即大區(qū)，省一級(jí)低級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)LSTP低星型或網(wǎng)狀每個(gè)LSTP都要與兩個(gè)HSTP相連C3級(jí)即地區(qū)、市級(jí)SP信令消息的發(fā)起點(diǎn)和目的點(diǎn)星型任意SP都要與兩個(gè)LSTP相連每個(gè)網(wǎng)員至少有一個(gè)信令點(diǎn)由SP、LSTP、HSTP構(gòu)成在邏輯上獨(dú)立的信令網(wǎng)

信令網(wǎng)及其分級(jí)結(jié)構(gòu)的示意圖NO.7信令網(wǎng)的分級(jí)結(jié)構(gòu)地位結(jié)構(gòu)為保證可靠性采取的措施設(shè)置的信令網(wǎng)編碼

原則同一個(gè)信令網(wǎng)中，每一個(gè)信令點(diǎn)有唯一的編碼目的把信令消息從一個(gè)SP準(zhǔn)確地傳到另一個(gè)SP編碼位數(shù)國(guó)際14位中國(guó)24位（NO7）目前的信令網(wǎng)

IN0：14位編碼

IN1：備用

NA0：24位編碼。PSTN、MSC、HLR（中國(guó)電信、移動(dòng)、聯(lián)通）

NA1：14位編碼。BSC、MSC國(guó)際國(guó)內(nèi)信令網(wǎng)編碼原則國(guó)際國(guó)內(nèi)NO.7信令系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)NO.7信令系統(tǒng)被劃分為一個(gè)公共的消息傳遞部分（MessageTransferPart–MTP）功能：負(fù)責(zé)消息的傳遞若干用戶(hù)部分（UserPart–UP）功能：負(fù)責(zé)信令消息的生成、分析和過(guò)程控制7號(hào)信令系統(tǒng)功能劃分原理NO.7信令系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)NO.7信令系統(tǒng)被劃分為7號(hào)信令系消息傳送部分(MTP)層數(shù)名稱(chēng)功能1物理鏈接層定義了鏈路的物理和電氣特性2信令數(shù)據(jù)鏈路控制層規(guī)定了在一條信號(hào)鏈路上的消息傳遞以及與消息傳遞有關(guān)的功能和程序3網(wǎng)絡(luò)層信令消息處理當(dāng)本節(jié)點(diǎn)為消息目的地時(shí)，將消息送往指定的用戶(hù)部分；當(dāng)本節(jié)點(diǎn)為消息轉(zhuǎn)接點(diǎn)時(shí)，將消息轉(zhuǎn)送至預(yù)定的信令鏈路保證網(wǎng)絡(luò)單元間信令消息的正確傳送信令網(wǎng)管理信令網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)預(yù)定數(shù)據(jù)和信令網(wǎng)狀態(tài)信息調(diào)整消息路由和信令網(wǎng)設(shè)備配置，以保證消息傳遞不中斷功能層消息傳送部分分層示意圖消息傳送部分(MTP)層數(shù)名稱(chēng)功信令連接控制部分(SCCP)在MTP層上建立一個(gè)新的結(jié)構(gòu)層---信令連接控制部分（SCCP）目的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)直接傳送控制消息，無(wú)需經(jīng)過(guò)呼叫鏈路主要功能無(wú)論與電路有關(guān)或無(wú)關(guān)的信令，都可傳送。支持無(wú)連接傳送方式和虛連接（面向連接）傳送方式。因?yàn)樵贛S與MSC之間就有虛連接存在為了增加跨網(wǎng)尋址能力，設(shè)置了全局名（GT），一種國(guó)際統(tǒng)一的撥號(hào)號(hào)碼。為了為更多新用戶(hù)提供服務(wù)，設(shè)置了子系統(tǒng)號(hào)（SSN）為8bit，即28=256個(gè)添加了一層事物處理部分（TC）目的采用計(jì)算機(jī)對(duì)話(huà)方式（而不是互控方式）來(lái)訪(fǎng)問(wèn)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用現(xiàn)在應(yīng)用的是TCAP，是用戶(hù)應(yīng)用部分。信令連接控制部分(SCCP)在MTP層上建立一個(gè)新的結(jié)構(gòu)層-用戶(hù)部分（UP）UP是MTP的用戶(hù)功能處理信令消息對(duì)于不同的通信業(yè)務(wù)類(lèi)型用戶(hù)UP控制處理信令消息的功能是不同的。主要的用戶(hù)類(lèi)型電話(huà)用戶(hù)部分TUP（TelephoneUserPart）綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)用戶(hù)部分ISUP

（ISNDUserPart）移動(dòng)應(yīng)用部分MAP（MobileApplicationPart）數(shù)據(jù)用戶(hù)部分DUP（DataUserPart）操作維護(hù)用戶(hù)部分OMUP（OperationandMaintenanceUserPart）用戶(hù)部分（UP）UP是MTP的用戶(hù)電話(huà)用戶(hù)部分TUP（Tel用戶(hù)—網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議1.ISDN用戶(hù)—網(wǎng)絡(luò)接口功能群,參考點(diǎn)2.ISDN的信道結(jié)構(gòu)與用戶(hù)接口協(xié)議用戶(hù)—網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議結(jié)構(gòu)(1)ISDN的信道結(jié)構(gòu)ISDN的用戶(hù)—網(wǎng)絡(luò)接口有兩種接口信道結(jié)構(gòu)，一種是基本接口信道結(jié)構(gòu)；另一種是一次群速率接口信道結(jié)構(gòu)。(2)ISDN的用戶(hù)接口協(xié)議第一層為物理層；第二層為數(shù)據(jù)鏈路層；第三層為網(wǎng)絡(luò)層用戶(hù)—網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議1.ISDN用戶(hù)—網(wǎng)絡(luò)接口用戶(hù)—網(wǎng)絡(luò)接口功能群和參考點(diǎn)目的定義ISDN用戶(hù)–網(wǎng)絡(luò)接口的配置建立響應(yīng)的接口標(biāo)準(zhǔn)CCITT（現(xiàn)為ITU_T）功能群用戶(hù)接入ISDN所需的一組功能，可以由一個(gè)或多個(gè)物理設(shè)備來(lái)完成。參考點(diǎn)

不同功能群的分界點(diǎn)。不同的實(shí)現(xiàn)方案中，一個(gè)參考點(diǎn)可以對(duì)應(yīng)也可以不對(duì)應(yīng)一個(gè)物理實(shí)體。

T——基本傳輸業(yè)務(wù)接入點(diǎn)S——輔助接入點(diǎn)R——不合標(biāo)準(zhǔn)的終端設(shè)備的接入點(diǎn)U——用戶(hù)線(xiàn)ISDN用戶(hù)-網(wǎng)絡(luò)接口參考配置

功能群和參考點(diǎn)目的T——基本傳輸業(yè)務(wù)接入點(diǎn)ISDN用戶(hù)-網(wǎng)絡(luò)信道結(jié)構(gòu)基本接口信道結(jié)構(gòu)（2B+D）兩條64kbit/s雙工的B信道業(yè)務(wù)信道，供傳送用戶(hù)數(shù)據(jù)用總速率144kbit/s

一條16kbit/s雙工的D信道信令信道，用于傳送信令和低速率的分組業(yè)務(wù)一次群速率接口信道結(jié)構(gòu)23B+D32B+D移動(dòng)通信系統(tǒng)中，為了有效地利用頻率資源多采用D信道

信道結(jié)構(gòu)基本接口信道結(jié)構(gòu)（2B+D）用戶(hù)接口協(xié)議第一層：物理層

定義了用戶(hù)終端設(shè)備到網(wǎng)終端設(shè)備間的物理接口第二層：數(shù)據(jù)鏈路層

建立數(shù)據(jù)鏈路從第二層開(kāi)始B信道與D信道使用不同的協(xié)議平衡型鏈路訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議LAPB，適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈路D信道的鏈路接入?yún)f(xié)議LAPD，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接第三層：網(wǎng)絡(luò)層建立電路交換和分組交換的連接用戶(hù)-網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議結(jié)構(gòu)用戶(hù)接口協(xié)議第一層：物理層用戶(hù)-網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議結(jié)構(gòu)公共陸地移動(dòng)通信網(wǎng)的接口接口功能A傳輸呼叫處理、移動(dòng)性管理、基站管理和移動(dòng)臺(tái)管理的消息B查詢(xún)移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置和管理數(shù)據(jù)C管理和路由選擇的信令交換D兩個(gè)位置登記寄存器間交換有關(guān)移動(dòng)臺(tái)的位置信息以及用戶(hù)數(shù)據(jù)信息E移動(dòng)用戶(hù)在MSC之間進(jìn)行越局切換時(shí)交換有關(guān)信道切換的信息F信令交換，以核對(duì)移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別碼G當(dāng)移動(dòng)用戶(hù)在一個(gè)新的VLR登記時(shí)，新舊轄區(qū)VLR間傳遞有關(guān)數(shù)據(jù)Um空中接口，是移動(dòng)通信網(wǎng)的主要接口Sm用戶(hù)與網(wǎng)絡(luò)間的接口，包括鍵盤(pán)、顯示器和用戶(hù)識(shí)別卡等MS——移動(dòng)臺(tái)BSS——基站MSC——移動(dòng)交換中心VLR——外來(lái)用戶(hù)位置寄存器HLR——本地用戶(hù)位置寄存器EIR——設(shè)備識(shí)別寄存器PLMN實(shí)體結(jié)構(gòu)與接口公共陸地移動(dòng)通信網(wǎng)的接口接口功PLMN協(xié)議模型協(xié)議實(shí)體間通過(guò)接口來(lái)交換信息時(shí)需要遵守的規(guī)則協(xié)議按其功能分類(lèi)第一層（L1）為物理層。第二層（L2）是數(shù)據(jù)鏈路層，即為L(zhǎng)APDm層。第三層（L3）為網(wǎng)絡(luò)的最高層，是應(yīng)用層PLMN協(xié)議模型PLMN協(xié)議模型協(xié)議PLMN協(xié)議模型Um接口上的信令協(xié)議模型物理層功能提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電路，包括為上層信息的傳送提供基本的無(wú)線(xiàn)信道實(shí)現(xiàn)與多址接入方式相關(guān)，如在FDMA/TDMAGSM的多址接入方式網(wǎng)中，物理層提供的無(wú)線(xiàn)信道就是頻道內(nèi)的時(shí)隙。數(shù)據(jù)鏈路層（LAPDm層）功能在移動(dòng)臺(tái)和基站間提供可靠的無(wú)線(xiàn)鏈路，包括數(shù)據(jù)的傳輸結(jié)構(gòu)及控制等應(yīng)用層無(wú)線(xiàn)資源管理（RM）移動(dòng)管理（MM）接續(xù)管理（CM）呼叫控制（CC）短消息業(yè)務(wù)（SMS）補(bǔ)充業(yè)務(wù)（SS）無(wú)線(xiàn)資源管理RM應(yīng)用層移動(dòng)通信網(wǎng)協(xié)議的三層結(jié)構(gòu)Um接口上的信令協(xié)議模型物理層無(wú)線(xiàn)資源管理RM應(yīng)用層移動(dòng)A接口上的信令協(xié)議模型接口協(xié)議是NO.7信令分層協(xié)議用戶(hù)部分是移動(dòng)應(yīng)用部分MAP

在BSS基站子系統(tǒng)側(cè)MAP稱(chēng)為基站子系統(tǒng)應(yīng)用部分BSSAPBSSAP的構(gòu)成作用BSS管理應(yīng)用部分BSSMAP支持MSC和BSC間有關(guān)MS的規(guī)程直接傳遞應(yīng)用部分DTAP傳送來(lái)自或發(fā)往MS的呼叫控制和移動(dòng)性管理消息、補(bǔ)充業(yè)務(wù)消息和短消息業(yè)務(wù)消息A接口示意圖A接口上的信令協(xié)議模型接口協(xié)議是NO.7信令分層協(xié)議BSSA第七章移動(dòng)通信中的多址接入技術(shù)第七章移動(dòng)通信中的多址接入技術(shù)內(nèi)容7.1概述7.2FDMA方式7.3TDMA方式7.4CDMA方式7.5SDMA方式7.6系統(tǒng)容量?jī)?nèi)容7.1概述7.1.1多址接入的概念蜂窩系統(tǒng)中以信道來(lái)區(qū)分通信對(duì)象，一個(gè)信道只容納一個(gè)用戶(hù)，許多同時(shí)通話(huà)的用戶(hù)，互相以信道來(lái)區(qū)分，這就是多址。在無(wú)線(xiàn)通信環(huán)境的電波覆蓋區(qū)內(nèi)，如何建立用戶(hù)之間的無(wú)線(xiàn)信道連接是多址接入方式的問(wèn)題多址接入技術(shù):解決多址接入問(wèn)題的方法。7.1.1多址接入的概念蜂窩系統(tǒng)中以信道來(lái)區(qū)分通信對(duì)象，一7.1.2多址接入方式移動(dòng)通信中基站是多路工作的，移動(dòng)臺(tái)是單路工作的。在移動(dòng)通信業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)，移動(dòng)臺(tái)之間或MS與市話(huà)用戶(hù)之間是通過(guò)基站同時(shí)建立各自的信道，從而實(shí)現(xiàn)多址連接。基站是以怎樣的信號(hào)傳輸方式接收、處理和轉(zhuǎn)發(fā)移動(dòng)臺(tái)來(lái)的信號(hào)呢？基站又以怎樣的信號(hào)結(jié)構(gòu)發(fā)出各種移動(dòng)臺(tái)的尋呼信號(hào)，并且使移動(dòng)臺(tái)從這些信號(hào)中識(shí)別出發(fā)給本臺(tái)的信號(hào)呢？這就是多址連接方式的問(wèn)題，即多址接入方式的問(wèn)題。7.1.2多址接入方式移動(dòng)通信中基站是多路工作的，移動(dòng)臺(tái)是7.1.2多址接入方式多址接入方式的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是信號(hào)的正交分割原理。無(wú)線(xiàn)信號(hào)可以表達(dá)為時(shí)間、頻率和碼型的函數(shù)，即式中，c(t)是碼型的函數(shù)；s(f,t)是時(shí)間(t)和頻率(f)的函數(shù)。當(dāng)以傳輸信號(hào)的載波頻率不同來(lái)區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱(chēng)頻分多址（FDMA）；為當(dāng)以傳輸信號(hào)存在的時(shí)間不同來(lái)區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱(chēng)為時(shí)分多址（TDMA）；以傳輸信號(hào)的碼型不同來(lái)區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱(chēng)為碼分多址（CDMA）。目前在移動(dòng)通信中應(yīng)用的多址方式有：FDMA、TDMA、CDMA以及它們的混合應(yīng)用方式等。7.1.2多址接入方式多址接入方式的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是信號(hào)的正交分多址接入方式信道3信道1信道N信道2ftc多址接入方式建立多址接入時(shí)區(qū)分信道的依據(jù)頻分多址方式（FDMA）傳輸信號(hào)的載波頻率不同時(shí)分多址方式（TDMA）傳輸信號(hào)存在的時(shí)間不同碼分多址方式（CDMA）傳輸信號(hào)的碼型不同信道1信道2信道3信道Nftcftc信道2信道1信道3信道NFDMA、TDMA、CDMA的示意圖FDMA

TDMA

CDMA

多址接入方式信道3信道1信道N信道2ftc多址接入方式建立多頻分多址（FDMA）方式頻譜分割原理主要干擾特點(diǎn)頻分多址（FDMA）方式頻譜分割原理主要干擾特FDMA頻譜分割原理FDMA為每一個(gè)用戶(hù)指定了特定信道，這些信道按要求分配給請(qǐng)求服務(wù)的用戶(hù)。在呼叫的整個(gè)過(guò)程中，其他用戶(hù)不能共享這一頻段，即為每個(gè)用戶(hù)分配一個(gè)信道，一對(duì)頻譜。較高的頻譜用作前向信道即基站向移動(dòng)臺(tái)方向的信道較低的頻譜用作反向信道即移動(dòng)臺(tái)向基站方向的信道必須同時(shí)占用2個(gè)信道（2對(duì)頻譜）才能實(shí)現(xiàn)雙工通信基站必須同時(shí)發(fā)射和接收多個(gè)不同頻率的信號(hào)任意兩個(gè)移動(dòng)用戶(hù)之間進(jìn)行通信都必須經(jīng)過(guò)基站的中轉(zhuǎn)設(shè)置頻道間隔，以免因系統(tǒng)的頻率漂移造成頻道間重疊前向信道與反向信道之間設(shè)有保護(hù)頻帶用戶(hù)頻道之間，設(shè)有保護(hù)頻隙FDMA系統(tǒng)頻譜分割示意圖

FDMA頻譜分割原理FDMA為每一個(gè)用戶(hù)指定了特定信道，這些FDMA的主要干擾干擾方式起因解決方法互調(diào)干擾系統(tǒng)內(nèi)非線(xiàn)性器件產(chǎn)生的各種組合頻率成份落入本頻道接收機(jī)通帶內(nèi)選用無(wú)互調(diào)的頻率集鄰道干擾相鄰波道信號(hào)中存在的寄生輻射落入本頻道接收機(jī)帶內(nèi)加大頻道間的隔離度同頻干擾相鄰區(qū)群中同信道小區(qū)的信號(hào)造成的干擾適當(dāng)選擇頻道干擾因子QFDMA的主要干擾干擾方式起因解決方法互FDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）FDMA信道每次只能傳送一個(gè)電話(huà)。（2）每信道占用一個(gè)載頻，相鄰載頻之間的間隔應(yīng)滿(mǎn)足傳輸信號(hào)帶寬的要求。信道的相對(duì)帶寬較窄，即通常在窄帶系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。（3）符號(hào)時(shí)間>>平均延遲擴(kuò)展（Ts>>），所以碼間干擾較少，無(wú)需自適應(yīng)均衡。（4）基站復(fù)雜龐大，重復(fù)設(shè)置收發(fā)信設(shè)備。易產(chǎn)生信道間的互調(diào)干擾（5）FDMA系統(tǒng)每載波單個(gè)信道的設(shè)計(jì)，使得在接收設(shè)備中必須使用帶通濾波器允許指定信道里的信號(hào)通過(guò)，濾除其他頻率的信號(hào)，從而限制臨近信道間的相互干擾。（6）越區(qū)切換較為復(fù)雜和困難。因在FDMA系統(tǒng)中，分配好語(yǔ)音信道后，基站和移動(dòng)臺(tái)都是連續(xù)傳輸?shù)?，所以在越區(qū)切換時(shí)，必須瞬時(shí)中斷傳輸數(shù)十至數(shù)百毫秒，以把通信從一頻率切換到另一頻率去。對(duì)于語(yǔ)音，瞬時(shí)中斷問(wèn)題不大。FDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）FDMA信道每次只能傳送一個(gè)電話(huà)。7.3時(shí)分多址（TDMA）方式工作原理系統(tǒng)特點(diǎn)7.3時(shí)分多址（TDMA）方式工作原理系統(tǒng)特點(diǎn)7.3.1TDMA工作原理在一個(gè)寬帶的無(wú)線(xiàn)載波上，把時(shí)間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時(shí)隙，無(wú)論幀或時(shí)隙都是互不重疊的。每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道，分配給一個(gè)用戶(hù)?；景磿r(shí)隙排列順序發(fā)收信號(hào)，各移動(dòng)臺(tái)在指定的時(shí)隙內(nèi)收發(fā)信號(hào)。MS3MS1MS2BS時(shí)隙幀TDMA系統(tǒng)工作示意圖

7.3.1TDMA工作原理在一個(gè)寬帶的無(wú)線(xiàn)載波上，把時(shí)間分7.3.2TDMA的幀結(jié)構(gòu)TDMA幀是TDMA系統(tǒng)的基本單元，它由時(shí)隙組成，在時(shí)隙內(nèi)傳送的信號(hào)叫做突發(fā)（burst），各個(gè)用戶(hù)的發(fā)射相互連成1個(gè)TDMA幀，幀結(jié)構(gòu)示意圖如圖7.5所示。時(shí)隙N……時(shí)隙3時(shí)隙2時(shí)隙1保護(hù)比特信息數(shù)據(jù)同步比特尾比特一個(gè)TDMA幀圖7.5

TDMA幀結(jié)構(gòu)7.3.2TDMA的幀結(jié)構(gòu)TDMA幀是TDMA系統(tǒng)的基本7.3.3TDMA系統(tǒng)的同步與定時(shí)同步和定時(shí)是TDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)正常工作的前提。位同步幀同步系統(tǒng)定時(shí)7.3.3TDMA系統(tǒng)的同步與定時(shí)同步和定時(shí)是TDMA7.4.4TDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)突發(fā)傳輸?shù)乃俾矢?，遠(yuǎn)大于語(yǔ)音編碼速率，因?yàn)門(mén)DMA系統(tǒng)中需要較高的同步開(kāi)銷(xiāo)發(fā)射信號(hào)速率隨N的增大而提高，引起碼間串?dāng)_加大，所以必須采用自適應(yīng)均衡不需雙工器基站復(fù)雜性小，互調(diào)干擾小抗干擾能力強(qiáng)，頻率利用率高，系統(tǒng)容量大越區(qū)切換簡(jiǎn)單，可在無(wú)信息傳輸時(shí)進(jìn)行，不會(huì)丟失數(shù)據(jù)7.4.4TDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)突發(fā)傳輸?shù)乃俾矢?，遠(yuǎn)大于語(yǔ)音編7.4碼分多址（CDMA）方式工作原理系統(tǒng)特點(diǎn)存在問(wèn)題7.4碼分多址（CDMA）方式工作原理系統(tǒng)特點(diǎn)存在問(wèn)題7.4.1CDMA的工作原理碼分多址系統(tǒng)為每個(gè)用戶(hù)分配了各自特定的地址碼，利用公共信道來(lái)傳輸信息CDMA系統(tǒng)的地址碼相互具有準(zhǔn)正交性，以區(qū)別地址，而在頻率、時(shí)間和空間上都可能重疊系統(tǒng)的接收端必須有完全一致的本地地址碼，才能對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)

MSNMS1MS21c2c1C2CNcNCMSCBSCDMA系統(tǒng)工作示意圖7.4.1CDMA的工作原理碼分多址系統(tǒng)為每個(gè)用戶(hù)分配了各7.4.2CDMA中的地址碼類(lèi)型用戶(hù)地址：用于區(qū)分不同移動(dòng)用戶(hù)；多速率(多媒體)業(yè)務(wù)地址：用于多媒體業(yè)務(wù)中區(qū)分不同速率類(lèi)型的業(yè)務(wù)；信道地址：用于區(qū)分每個(gè)小區(qū)或每個(gè)扇區(qū)內(nèi)的不同信道；基站地址：用于區(qū)分不同基站或扇區(qū)。常采用m序列、Gold序列、Walsh、0VSF序列等。7.4.2CDMA中的地址碼類(lèi)型用戶(hù)地址：用于區(qū)分不同移碼序列應(yīng)具有如下特性有足夠多的地址碼；有尖銳的自相關(guān)特性；有處處為零的互相關(guān)特性；不同碼元數(shù)平衡相等；盡可能大的復(fù)雜度。碼序列應(yīng)具有如下特性有足夠多的地址碼；正交Walsh函數(shù)（1）Walsh函數(shù)波形連續(xù)Walsh函數(shù)的波形如圖7.7所示，利用Walsh函數(shù)的正交性，可作為CDMA的地址碼。2.Walsh函數(shù)對(duì)應(yīng)的矩陣圖7.7連續(xù)Walsh函數(shù)的波形正交Walsh函數(shù)（1）Walsh函數(shù)波形2.Walsh函正交Walsh函數(shù)（2）3.Walsh函數(shù)矩陣的遞推關(guān)系沃爾什函數(shù)矩陣由Hadamard矩陣遞推過(guò)程產(chǎn)生。

其中N取2的冪，是的補(bǔ)。利用Walsh函數(shù)矩陣的遞推關(guān)系，可得到6464陣列的Walsh序列Qualcomm-CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中被作為前向碼分信道，可支持64個(gè)信道。采用64位的正交Walsh函數(shù)來(lái)用作反向信道的編碼調(diào)制。正交Walsh函數(shù)（2）3.Walsh函數(shù)矩陣的遞推關(guān)系其中正交Walsh函數(shù)（3）碼字的互相關(guān)系數(shù)為：完全正交：互相關(guān)系數(shù)為0若信號(hào)在加性高斯白噪聲信道中傳輸，正交碼可以保證在接收機(jī)處實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)抑制。時(shí)延色散破壞了碼字間的正交性接收機(jī)承受延遲擴(kuò)展帶來(lái)的附加干擾（用正交因子來(lái)描述干擾程度）。接收機(jī)在進(jìn)行相干運(yùn)算之前先讓接收信號(hào)通過(guò)一個(gè)碼片間隔均衡器以消除延遲擴(kuò)展的影響。正交Walsh函數(shù)（3）碼字的互相關(guān)系數(shù)為：完全正交：互相關(guān)7.4.3m序列偽隨機(jī)碼

1.m序列的生成偽噪聲序列（PN序列）具有類(lèi)似隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計(jì)特性，但和真正的隨機(jī)信號(hào)不同，它可以重復(fù)產(chǎn)生和處理，故稱(chēng)作偽隨機(jī)噪聲序列。PN序列有多種，最常用的一種是最長(zhǎng)線(xiàn)性反饋移位寄存器序列，也稱(chēng)作m序列。由m級(jí)寄存器構(gòu)成的線(xiàn)性移位寄存器構(gòu)成m序列發(fā)生器結(jié)構(gòu)如下圖。m序列的發(fā)生器是由移位寄存器、反饋抽頭及模2加法器組成的。產(chǎn)生m序列的移位寄存器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不是隨意的，必須滿(mǎn)足一定的條件。7.4.3m序列偽隨機(jī)碼1.m序列的生成m序列的產(chǎn)生111011101010001100110111Q1Q2Q3(B)D1Q1CP(1)D2Q2CP(2)D3Q3CP(3)時(shí)鐘脈沖Tc輸出1110100(A)m序列是最長(zhǎng)線(xiàn)性移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是由帶線(xiàn)性反饋的移存器產(chǎn)生的周期最長(zhǎng)的一種序列。它的周期是（n是移位寄存器的級(jí)數(shù)）m序列的產(chǎn)生111Q1Q2Q3(B)D1Q1D2非m序列產(chǎn)生電路

D1Q1CP(1)D2Q2CP(2)D3Q3CP(3)時(shí)鐘脈沖Tc111111111Q1Q2Q3(b)100110011001100Q1Q2Q3(c)★一個(gè)線(xiàn)性反饋移位寄存器能否產(chǎn)生m序列決定于它的反饋系數(shù)非m序列產(chǎn)生電路D1Q1D2Q2D3Q3時(shí)鐘脈沖Tc長(zhǎng)碼生成示意圖

以3階為例初始態(tài)：001

掩碼（mask)：110

輸出：周期為7的序列當(dāng)掩碼不同時(shí)，輸出相位不同Out001110長(zhǎng)碼生成示意圖以3階為例Out001110m序列的隨機(jī)性質(zhì)（1）2.m系列的特性m系列有許多優(yōu)良的特性，但我們主要關(guān)心的是它的隨機(jī)性和自相關(guān)性。①平衡特性m序列一個(gè)完整周期P=2m-1內(nèi)‘1’和‘0’的碼元數(shù)大致相等（‘1’比‘0’只多一個(gè)）。②游程特性

m序列中連續(xù)為“1”或“0”的那些元素稱(chēng)為游程。

m序列游程總數(shù)為(P+1)/2，長(zhǎng)度為k（1≤k≤n-1）的游程占總游程數(shù)的1/2k

。③m序列和其移位后的序列逐位模2加，所得的序列還是m序列，只是相位不同。④m序列發(fā)生器中的移位寄存器的各種狀態(tài)，除全0外，其它狀態(tài)在一個(gè)周期內(nèi)只出現(xiàn)一次。相關(guān)特性m序列的自相關(guān)函數(shù)是周期的二值函數(shù)。m序列的隨機(jī)性質(zhì)（1）2.m系列的特性m序列的隨機(jī)性質(zhì)(2)

都是取離散值,下圖是的自相關(guān)函數(shù)曲線(xiàn)

m序列的自相關(guān)性m序列的隨機(jī)性質(zhì)(2)m序列的隨機(jī)性質(zhì)(3)m序列的自相關(guān)性

由圖可見(jiàn)，當(dāng)τ=0時(shí)，m序列的自相關(guān)函數(shù)Ra（τ）出現(xiàn)峰值1；當(dāng)τ偏離0時(shí)，相關(guān)函數(shù)曲線(xiàn)很快下降；當(dāng)1≤τ≤P-1，相關(guān)函數(shù)值為-1/P；當(dāng)時(shí)τ=P，又出現(xiàn)峰值；如此周而復(fù)始。當(dāng)周期P很大時(shí)，m序列的自相關(guān)函數(shù)與白噪聲類(lèi)似。

m序列的隨機(jī)性質(zhì)(3)m序列的自相關(guān)性由圖可見(jiàn)，當(dāng)τ=0m序列的隨機(jī)性質(zhì)(4)m序列的自相關(guān)性的計(jì)算m序列的隨機(jī)性質(zhì)(4)m序列的自相關(guān)性的計(jì)算m序列的隨機(jī)性質(zhì)(5)m序列的互相關(guān)性的計(jì)算m序列的隨機(jī)性質(zhì)(5)m序列的互相關(guān)性的計(jì)算m序列的隨機(jī)性質(zhì)(6)互相關(guān)函數(shù)為理想三值函數(shù)

對(duì)于周期為的m序列組，其最好的m序列對(duì)的互相關(guān)函數(shù)值只取三個(gè)，這三個(gè)值是：這三個(gè)值被稱(chēng)為理想三值，能夠滿(mǎn)足這一特性的m序列對(duì)稱(chēng)為m序列優(yōu)選對(duì)，它們可以用于實(shí)際工程。m序列的隨機(jī)性質(zhì)(6)互相關(guān)函數(shù)為理想三值函數(shù)對(duì)于Gold碼（1）m序列構(gòu)成優(yōu)選對(duì)的數(shù)目很少，不便于在碼分多址系統(tǒng)中應(yīng)用。R.Gold于1967年提出了一種基于m序列優(yōu)選對(duì)的碼序列，稱(chēng)為Gold序列。由優(yōu)選對(duì)的兩個(gè)m序列逐位模2加得到，當(dāng)改變其中一個(gè)m序列的相位（向后移位）時(shí)，可得到一新的Gold序列。Gold系列具有與m序列優(yōu)選對(duì)類(lèi)似的自相關(guān)和互相關(guān)特性。Gold碼（1）m序列構(gòu)成優(yōu)選對(duì)的數(shù)目很少，不便于在碼分多址Gold碼（2）Gold序列性質(zhì)由兩個(gè)優(yōu)選的m序列異或而成自相關(guān)函數(shù)有多值，沒(méi)有m序列好比m序列多得多由于Gold序列具有良好的自相關(guān)性質(zhì)，用于碼分多址中區(qū)分基站和用戶(hù)Gold碼（2）Gold序列性質(zhì)Gold碼（3）Gold序列的生成

m序列發(fā)生器1和2產(chǎn)生的m序列是一m序列優(yōu)選對(duì)，m序列發(fā)生器1的初始狀態(tài)固定不變，調(diào)整m序列發(fā)生器2的初始狀態(tài)，在同一時(shí)鐘脈沖控制下，產(chǎn)生兩個(gè)m序列經(jīng)過(guò)模2加后可得到Gold序列，通過(guò)設(shè)置m序列發(fā)生器2的不同初始狀態(tài)，可以得到不同的Gold序列。m序列發(fā)生器1m序列發(fā)生器2初始狀態(tài)設(shè)置⊕Gold序列時(shí)鐘脈沖Gold碼（3）Gold序列的生成m序列發(fā)生器1m序列發(fā)生器Gold碼（4）Gold序列的特性

相關(guān)特性具有與m序列優(yōu)選對(duì)相類(lèi)同的自相關(guān)和互相關(guān)特性。當(dāng)τ=0時(shí)自相關(guān)函數(shù)與m序列相同；當(dāng)1≤τ≤P-1時(shí)自相關(guān)函數(shù)取三個(gè)理想的值，即最大旁瓣是。其中t(n)=2[(n+2)/2]+1,[]表示取實(shí)數(shù)的整數(shù)部分Gold序列的數(shù)量

周期P=2n-1的m序列優(yōu)選對(duì)生成的Gold序列，總共有2n+1個(gè)。

隨著n的增加，Gold序列數(shù)以2的n次冪增長(zhǎng)。Gold碼（4）Gold序列的特性Gold碼（5）Gold序列的特性

平衡的Gold序列平衡的Gold序列是指在一個(gè)周期內(nèi)‘1’碼元數(shù)比‘0’碼元數(shù)僅多一個(gè)。對(duì)于周期P=2n-1的m序列優(yōu)選對(duì)生成的Gold序列，當(dāng)n是奇數(shù)時(shí)，有2n-1+1個(gè)Gold序列是平衡的，約占50%；當(dāng)n是偶數(shù)（不是4的倍數(shù)）時(shí)，有2n-1+2n-2+1個(gè)Gold序列是平衡的，約占75%。只有平衡Gold序列才可以用到碼分多址通信系統(tǒng)中去。在WCDMA系統(tǒng)中，下行鏈路采用Gold碼區(qū)分小區(qū)和用戶(hù)，上行鏈路采用Gold碼區(qū)分用戶(hù)。

Gold碼（5）Gold序列的特性O(shè)VSF碼樹(shù)（正交可變擴(kuò)頻比）1擴(kuò)頻過(guò)程中，不同的業(yè)務(wù)、不同的信息速率要采用不同的擴(kuò)頻比，才能達(dá)到同一信道傳送的碼率。同一小區(qū)，多個(gè)用戶(hù)可以同時(shí)發(fā)送不同的多媒體業(yè)務(wù)，為防止多個(gè)用戶(hù)不同業(yè)務(wù)的干擾，設(shè)計(jì)一類(lèi)滿(mǎn)足不同速率多媒體業(yè)務(wù)和不同擴(kuò)頻比的正交碼。OVSF碼樹(shù)（正交可變擴(kuò)頻比）1擴(kuò)頻過(guò)程中，不同的業(yè)務(wù)、不同OVSF碼樹(shù)（正交可變擴(kuò)頻碼）2信道化碼生成式：

CC1

=(1)CC2

=111-1CCn

=CCn