無線通信工程-第09講-多址2課件

無線通信工程姚彥教授清華大學(xué)微波與數(shù)字通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2001年12月8日第八講無線通信的多址技術(shù)（2）碼分多址CDMA技術(shù)的分類直擴(kuò)碼分多址（DS-FHMA）跳頻碼分多址（FH-CDMA）混合碼分多址（Hybrid-CDMA）CDMA特點(diǎn)方法：窄帶調(diào)制信號(hào)與偽隨機(jī)序列（PN碼）直接相乘（直擴(kuò)），或由PN序列控制載波發(fā)射頻率（跳頻），達(dá)到展寬頻譜的目的。性能：（1）各用戶使用同一頻段，頻譜效率較高；（2）具有抗多徑、抗干擾特性；（3）采用RAKE接收機(jī)提高抗多徑性能；（4）PN碼具有類似噪聲的性能；（5）發(fā)射譜密度低，信號(hào)隱蔽。直擴(kuò)碼分多址

（DS-CDMA）擴(kuò)頻方法：用PN碼進(jìn)行乘法調(diào)制。解擴(kuò)方法：相關(guān)、匹配濾波等。處理增益：G＝W/B。多址時(shí)存在遠(yuǎn)近效應(yīng)。具有一定的抗干擾、抗衰落特點(diǎn)。工作原理這是子碼域上的正交分割。信號(hào)集采用互相正交的地址碼序列，算符集采用地址碼相關(guān)器。i1i2iNCi1(t)Ci2(t)CiN(t)i地址發(fā)ij地址收Cij(t)工作原理（續(xù)）令發(fā)送信號(hào)為：nc(t)為一組和地址碼性質(zhì)相近的序列。

工作原理（續(xù)）這時(shí)nk的選址輸出為： 工作原理（續(xù)）關(guān)于碼型噪聲的討論。在忽略Lik,aij,Iij(t)各項(xiàng)的情況下，碼型噪聲取決于：這實(shí)際上是全部地址碼互相關(guān)之和。如果：nc’(t)=0，地址碼理想正交，屬于正交分割； 如果：nc’(t)0，地址碼非正交，屬于非正交分割。碼分多址的首要問題是選擇盡量好的正交碼組。 信道配置DS-CDMA信道配置圖頻率時(shí)間代碼C1C2CNDS-CDMA系統(tǒng)的參數(shù)信息速率：原始信息的速率碼片（chip）速率：地址碼速率擴(kuò)頻比：碼片速率和信息速率的比值地址碼周期、地址碼碼長(zhǎng)地址碼的正交性及數(shù)目地址碼的同步及捕獲性能擴(kuò)頻的實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻過程框圖擴(kuò)頻（模二和）BPSK調(diào)制信息碼地址碼載波發(fā)端已調(diào)信號(hào)發(fā)送碼擴(kuò)頻的實(shí)現(xiàn)（續(xù)）擴(kuò)頻過程波形111001011100101110010111001011100101110010101110000110111100100001101000110100011011110010信息碼地址碼發(fā)送碼0000000000000000000000發(fā)端已調(diào)信號(hào)解擴(kuò)的實(shí)現(xiàn)解擴(kuò)過程框圖解擴(kuò)（相乘）BPSK解調(diào)接收信號(hào)參考地址碼參考載波收端信息碼接收信號(hào)（擴(kuò)頻）（解擴(kuò)）擴(kuò)頻的實(shí)現(xiàn)（續(xù)）解擴(kuò)過程波形11100101110010111001011100101110010111001010111000收端信息碼參考地址碼接收信號(hào)（解擴(kuò)）0000000000000000000000接收信號(hào)（擴(kuò)頻）DS-CDMA關(guān)鍵技術(shù)地址碼的選擇地址碼的捕獲與跟蹤遠(yuǎn)近效應(yīng)與功率控制地址碼的選擇介紹一種常用的地址碼：PN碼（偽噪聲碼）。最典型的是m序列，即：最長(zhǎng)線性移位寄存器序列。模二和TTT移位時(shí)鐘m序列輸出地址碼的選擇（續(xù)）m序列的性質(zhì)：類似于噪聲，所以也稱為偽噪聲序列－由n級(jí)移位寄存器產(chǎn)生的m序列，其周期為2n－1。－除全0狀態(tài)外，n級(jí)移位寄存器可能出現(xiàn)的各種狀態(tài)都在m序列的一個(gè)周期中出現(xiàn)，而且只出現(xiàn)一次。－m序列中“0”碼和“1”碼個(gè)數(shù)大致相同。－將m序列循環(huán)移位后還是一組m序列。－m序列的自相關(guān)函數(shù)：2n－1－1012移位數(shù)地址碼的選擇（續(xù)）m序列具有很好的自相關(guān)及互相關(guān)特性，因而在無線及移動(dòng)通信中有廣泛的使用。但是，應(yīng)該注意m序列不是一種理想正交序列，因此當(dāng)用戶數(shù)增加時(shí)，會(huì)引入很大的碼型噪聲干擾。如何選擇正交碼組？ －對(duì)m序列的改進(jìn)，如：插入一些“0”。 －構(gòu)造新的地址碼，如：Gold序列、Walsh序列。良好自相關(guān)、互相關(guān)及正交的前提是地址碼的同步，如果不能達(dá)到準(zhǔn)確的同步，會(huì)引入附加的碼型噪聲，嚴(yán)重影響CDMA系統(tǒng)的正常工作。地址碼的捕獲與跟蹤這是碼分多址的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可以分為二個(gè)過程：（1）確定地址碼的相位，稱為捕獲。（2）維持地址碼相位的同步，稱為跟蹤。采用方法舉例：（1）捕獲可以采用匹配濾波器。（2）跟蹤可以采用延遲鎖定環(huán)。地址碼一幀捕獲跟蹤地址碼的捕獲與跟蹤（續(xù)）匹配濾波器和延遲鎖定環(huán)的組合。匹配濾波器鑒相鑒相低通低通相加環(huán)路濾波器VCOPN碼發(fā)生器超前碼遲后碼接收碼延遲鎖定環(huán)地址碼的捕獲與跟蹤（續(xù)）延遲鎖定環(huán)的鑒相特性/Tc0.511.5-0.5-1-1.5遠(yuǎn)近效應(yīng)與功率控制什么叫做遠(yuǎn)近效應(yīng)？首先說明CDMA系統(tǒng)是一種干擾受限系統(tǒng)，這是由于地址碼不可能完全正交。即使采用理想的正交碼和理想的正交分割，但由于信道傳輸及同步電路的不理想，會(huì)產(chǎn)生碼型噪聲。假定所有的用戶發(fā)送功率都一樣，則來自不同地址的碼型噪聲由于傳輸距離不同（即傳輸衰減不同）就會(huì)有很大的差別，特別對(duì)于那些距離很近的用戶，產(chǎn)生的碼型噪聲將會(huì)很大，因而造成接收干擾的提高，有效用戶數(shù)的降低。這就是CDMA系統(tǒng)的遠(yuǎn)近效應(yīng)。遠(yuǎn)近效應(yīng)與功率控制（續(xù)）解決遠(yuǎn)近效應(yīng)的方法之一：功率控制開環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制基站移動(dòng)臺(tái)用移動(dòng)臺(tái)檢測(cè)下行的衰落，控制移動(dòng)臺(tái)的發(fā)送功率用基站檢測(cè)上行的衰落，并把信息發(fā)給移動(dòng)臺(tái)，控制移動(dòng)臺(tái)的發(fā)送功率DS-CDMA的優(yōu)點(diǎn)用戶共享一個(gè)頻率，無需頻率規(guī)劃；PN碼的正交性；遠(yuǎn)近效應(yīng)：功率控制；具有軟容量限制，用戶越多，性能越差，用戶減少，性能就變好；抗多徑衰落：固有的頻率分集；利用宏分集可以實(shí)現(xiàn)軟越區(qū)切換；多用戶干擾：PN碼不完全正交；利用多用戶檢測(cè)提高系統(tǒng)性能和容量；利用多徑，采用RAKE技術(shù)提高系統(tǒng)性能。跳頻碼分多址

（FH-CDMA）實(shí)現(xiàn)方法：在發(fā)送端用PN碼控制頻率合成器，發(fā)射頻率隨PN序列在一定帶寬跳變；在接收端實(shí)現(xiàn)本振的同步跳頻，然后還原成某個(gè)固定中頻，進(jìn)行解調(diào)。處理增益：G＝W/B。多址通信時(shí)沒有遠(yuǎn)近效應(yīng)。具有良好的抗干擾特點(diǎn)。跳頻碼分多址（續(xù)）

（FH-CDMA）發(fā)送信息碼中頻調(diào)制上變頻跳頻本振跳頻碼發(fā)送信號(hào)跳頻本振下變頻解調(diào)跳頻碼捕獲參考中頻接收信號(hào)接收信息碼進(jìn)一步說明采用跳頻實(shí)現(xiàn)多址；每個(gè)地址分配不同的跳頻序列；安全性能好、抗干擾能力強(qiáng)；跳頻同步跟蹤是關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)；存在深度衰落、存在頻率碰撞問題；一般要求采用糾錯(cuò)編碼和交織編碼措施；純跳頻系統(tǒng)多用于軍方抗干擾通信中?？辗侄嘀犯拍羁辗侄嘀贩椒ㄖ唬悍涓C劃分空分多址方法之二：扇區(qū)劃分ABCDEFGHIABCDEFGH利用天線實(shí)現(xiàn)空分多址控制用戶的空間輻射能量；使用定向波束天線服務(wù)于不同用戶；扇形天線是一種基本方式；自適應(yīng)天線，效果更好；最適合和TDMA及CDMA系統(tǒng)結(jié)合。關(guān)鍵技術(shù)問題需要很好解決天線的自適應(yīng)定向問題。目標(biāo)：天線具有良好的波束，并能對(duì)用戶進(jìn)行快速跟蹤。方法：天線陣技術(shù)和自適應(yīng)技術(shù)?；旌隙嘀坊旌隙嘀芳夹g(shù)混合頻分/碼分多址（F/CDMA）混合直擴(kuò)/跳頻碼分多址（DS/FH-CDMA）混合直擴(kuò)/時(shí)分多址（DS/TDMA）混合跳頻/時(shí)分多址（FH/TDMA）混合頻分/碼分多址F/CDMA寬帶CDMA頻譜窄帶CDMA頻譜混合直擴(kuò)/跳頻碼分多址DS/FH-CDMA信道中的碼組其它碼組信道DS/FH-CDMA系統(tǒng)頻譜直擴(kuò)/時(shí)分多址

（DS/TDMA）不同小區(qū)分配不同的擴(kuò)頻碼；一個(gè)小區(qū)分配用戶一個(gè)特定時(shí)隙；不存在遠(yuǎn)近效應(yīng)；實(shí)際上是TDMA，擴(kuò)頻只是抗干擾。跳頻/時(shí)分多址（FH/TDMA）實(shí)際上是TDMA；一幀一跳；避免鄰近小區(qū)同信道干擾問題；抗嚴(yán)重衰落和碰撞事件；GSM標(biāo)準(zhǔn)采用，能成倍增加容量。樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識(shí)。7月-237月-23Wednesday,July26,2023人生得意須盡歡，莫使金樽空對(duì)月。01:55:5601:55:5601:557/26/20231:55:56AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。7月-2301:55:5601:55Jul-2326-Jul-23加強(qiáng)交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。01:55:5601:55:5601:55Wednesday,July26,2023安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。7月-237月-2301:55:5601:55:56July26,2023踏實(shí)肯干，努力奮斗。2023年7月26日1:55上午7月-237月-23追求至善憑技術(shù)開拓市場(chǎng)，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹立形象。26七月20231:55:56上午01:55:567月-23嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。七月231:55上午7月-2301:55July26,2023作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)記得牢，駕輕就熟除煩惱。2023/7/261:55:5601:55:5626July2023好的事情馬上就會(huì)到來，一切都是最好的安排。1:55:56上午1:55上午01:55:567月-23專注今天，好好努力，剩下的交給時(shí)間。7月-237月-2301:5501:55:5601:55:56Jul-23牢記安全之責(zé)，善謀安全之策，力務(wù)安全之實(shí)。2023/7/261:55:56Wednesday,July26,2023相信相信得力量。7月-232023/7/261:55:567月-23謝謝大家！生活中的辛苦阻撓不了我對(duì)生活的熱愛。7月-237月-23Wednesday,July26,2023人生得意須盡歡，莫使金樽空對(duì)月。01:55:5601:55:5601:557/26/20231:55:56AM做一枚螺絲釘，那里需要那里上。7月-2301:55:5601:55Jul-2326-Jul-23日復(fù)一日的努力只為成就美好的明天。01:55:5601:55:5601:55Wednesday,July26,2023安全放在第一位，防微杜漸。7月-237月-2301:55:5601:55:56July26,2023加強(qiáng)自身建設(shè)，增強(qiáng)個(gè)人的休養(yǎng)。2023年7月26日1:55上午7月-237月-23精益求精，追求卓越，因?yàn)橄嘈哦鴤ゴ蟆?6七月20231:55:56上午01:55:567月-23讓自己更加強(qiáng)大，更加專業(yè)，這才能讓自己更好。七月231:55上午7月-2301:55July26,2023這些年的努力就為了得到相應(yīng)的回報(bào)。2023/7/261:55: