《CDMA網(wǎng)絡規(guī)劃與優(yōu)化案例教程》課件-第2章

第2章CDMA基本原理2.1CDMA通信系統(tǒng)2.2CDMA的體系結構2.3擴頻通信技術2.4可變速率聲碼器小結

學習提示

本章主要介紹CDMA有關的基礎知識，例如：CDMA通信系統(tǒng)、CDMA體系結構以及CDMA擴頻通信原理及關鍵技術等。

學習目的和要求

掌握無線通信基礎知識。

掌握CDMA擴頻通信原理及關鍵技術。

掌握碼在CDMA系統(tǒng)中的應用。

理解CDMA信道分類以及各信道功能。

掌握CDMA關鍵技術原理。

碼分多址(CodeDivisionMultipleAccess，CDMA)技術是數(shù)字移動通信的一種接入方式，是一種以擴頻技術為基礎的調(diào)制和多址接入技術，并且早在20世紀40年代就有過商用的嘗試。經(jīng)過近五十年的努力，克服了一個又一個的關鍵技術問題，1995年由美國Qualcomm公司開發(fā)的CDMA蜂窩體制被采納為北美數(shù)字蜂窩標準，定名為IS-95。特別是在第三代移動通信中，它已成為一種最主要的多址接入方式。2.1CDMA通信系統(tǒng)

1.?CDMA基本原理

CDMA系統(tǒng)是基于碼分技術(擴頻技術)和多址技術的通信系統(tǒng)。在CDMA系統(tǒng)中，每個用戶被分配各自特定的地址碼。地址碼之間具有相互準正交性，從而在時間、空間和頻率上都可以重疊。將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠大于信號帶寬的偽隨機碼進行調(diào)制，使原有的數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，接收端進行相反的過程，進行解擴。因此CDMA系統(tǒng)能夠使多個用戶在同一時間、同一載頻以不同的碼序列實現(xiàn)多路通信。CDMA系統(tǒng)屬于自干擾系統(tǒng)。圖2-1CDMA原理圖

2.?CDMA系統(tǒng)的主要優(yōu)點

與FDMA和TDMA相比，CDMA具有許多獨特的優(yōu)點，其中一部分是擴頻通信系統(tǒng)所固有的，另一部分則是由軟切換和功率控制等技術所帶來的。

CDMA系統(tǒng)的主要特點如下：

(1)系統(tǒng)容量大；

(2)軟容量；

(3)移動臺輔助軟切換；

(4)通話質量更佳；

(5)頻率規(guī)劃簡單；

(6)綠色手機；

(7)建網(wǎng)成本低。

移動通信的最大特點就是移動臺在服務區(qū)內(nèi)任意地點移動時都能進行收發(fā)信息。為了實現(xiàn)移動用戶與市話用戶之間或移動用戶與移動用戶之間的通信，移動通信網(wǎng)必須具有交換控制功能。2.2CDMA的體系結構2.2.1移動通信網(wǎng)絡的結構

移動通信系統(tǒng)主要由基站(BaseStation，BS)、移動臺(MobileStation，MS)、移動業(yè)務交換中心(MobileTelephoneSwitchingCenterorMobileServicesSwitchingCenter，MSC)以及傳輸線四個部分組成，如圖2-2所示。

圖2-2移動通信網(wǎng)絡結構圖基站是以多信道共用方式在移動通信中提供通信服務的關鍵設備，其中主要由收發(fā)信道盤等組成。

移動臺有手提式、車載式、便攜式三種。所以說移動臺不單指手機，手機只是一種便攜式的移動臺。

移動業(yè)務交換中心除具有一般市話交換機的功能之外，還有移動業(yè)務所需處理的越區(qū)切換、漫游等處理功能。

傳輸線部分主要指連接各設備之間的中繼線。目前MSC到BS之間的傳輸主要采用小微波及光纜等方式。2.2.2CDMA網(wǎng)絡參考模型

CDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構與一般數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構基本相同，差別主要在于無線信道的構成、相關的無線接口和無線設備、特殊的控制功能等。CDMA網(wǎng)絡主要由基站收/發(fā)信機(BS)、基站控制器(BSC)、移動交換中心(MSC)、操作管理中心(OMC)等組成，如圖2-3所示。

圖2-3CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構2.2.3CDMA網(wǎng)絡的功能模塊

從圖2-3可見，CDMA系統(tǒng)由三大部分組成：網(wǎng)絡子系統(tǒng)(MSS)、基站子系統(tǒng)(BSS)和移動臺子系統(tǒng)(MS)。

1.網(wǎng)絡子系統(tǒng)

網(wǎng)絡子系統(tǒng)處于市話網(wǎng)與基站控制器之間，它主要由移動交換中心(MSC)，或稱為移動電話交換局(MTSO)組成。此外，還有本地用戶位置寄存器(HLR)、訪問用戶位置寄存器(VLR)、操作管理中心(OMC)以及鑒權中心(圖中未畫)等設備。圖2-4是移動交換中心(MSC)的模塊結構。MSC完成BSC與公眾市話網(wǎng)或綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)之間的聯(lián)系。移動交換中心(MSC)是蜂窩通信網(wǎng)絡的核心，其主要功能是對位于本MSC控制區(qū)域內(nèi)的移動用戶進行通信控制和管理。移動交換中心的功能還有：信道的管理和分配、呼叫的處理和控制、過區(qū)切換與漫游的控制、用戶位置信息的登記與管理、用戶號碼和移動設備號碼的登記與管理、服務類型的控制、對用戶實施鑒權，為系統(tǒng)連接別的MSC和為其它公用通信網(wǎng)絡，如公用交換電信網(wǎng)(PSTN)、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(ISDN)，提供鏈路接口。

圖2-4移動交換中心(MSC)結構

2.基站子系統(tǒng)

基站子系統(tǒng)(BSS)包括基站控制器(BSC)和基站收發(fā)設備(BTS)。

BSC的結構如圖2-5所示。它起著連接BS和移動交換中心的作用?；究刂破鞯闹饕δ苡校禾峁┒鄠€BS的接口并進行控制，提供移動交換中心的接口，完成語音編碼，進行業(yè)務信道的信令控制，完成呼叫處理功能，實現(xiàn)剩余糾錯和雙重控制并進行小區(qū)的軟越區(qū)切換。

圖2-5基站控制器結構簡化圖

BTS是用戶在其無線區(qū)域內(nèi)通信所需的實際裝置。對于無線發(fā)射、接收，低噪聲放大器、功率放大器、信號合成器/分配器以及變頻器都由基站控制器(BSC)控制。服務于某個小區(qū)的無線收發(fā)信息設備完成BSC與無線信道之間的轉換，實現(xiàn)BTS與移動終端之間通過空中接口的無線傳輸及相關的控制功能。

3.移動臺子系統(tǒng)

移動臺是CDMA移動通信系統(tǒng)用戶所使用的一種物理裝置。它由射頻(RF)子系統(tǒng)、中頻(IF)子系統(tǒng)及基帶(DB)子系統(tǒng)組成，提供用戶通往網(wǎng)絡系統(tǒng)的無線通道。MS有兩種類型：一是便攜式MS，另一種是移動裝配的MS。話音通信只需要移動終端功能。其它服務需要額外的功能，例如終端設備、終端適配器及組合裝置。

IS-95標準規(guī)定的雙模式移動臺，必須與原有的模擬蜂窩系統(tǒng)(AMPS)兼用，以便使CDMA系統(tǒng)的移動臺也能用于所有的現(xiàn)有蜂窩系統(tǒng)的覆蓋區(qū)，從而有利于發(fā)展CDMA蜂窩系統(tǒng)。這一點非常有價值，也利于從模擬蜂窩平滑地過渡到數(shù)字蜂窩網(wǎng)。

CDMA雙模式移動臺的結構圖如圖2-6所示。它具備以下功能：

(1)可用于模擬AMPS和數(shù)字CDMA兩種方式。

(2)具有呼叫處理功能；能完成語音編碼、交織編碼、信道編碼，具有檢測功能，可實現(xiàn)功率控制功能。

(3)可進行射頻與中頻信號轉換等。

圖2-6CDMA雙模移動臺的結構圖2.2.4CDMA2000的網(wǎng)絡結構

CDMA2000系統(tǒng)是在窄帶CDMA移動通信系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的。CDMA2000系統(tǒng)分為兩類：一類是CDMA20001x，另一類是CDMA20003x。目前CDMA20001x設備已投入運營，因CDMA20001x系統(tǒng)與CDMA20003x系統(tǒng)相似，所以，這里就介紹CDMA2000技術，而不分成CDMA20001x與CDMA20003x來介紹。CDMA20001x的網(wǎng)絡結構如圖2-7所示。

CDMA20001x的網(wǎng)絡分成兩大部分：基站子系統(tǒng)和核心網(wǎng)。

圖2-7CDMA20001x的網(wǎng)絡結構

1.基站子系統(tǒng)

基站子系統(tǒng)包含基站控制器(BSC)和基站(BTS)。

BSC的主要功能為：

(1)提供尋呼、系統(tǒng)信息廣播、切換、功率控制等基本的業(yè)務功能。

(2)電路域數(shù)據(jù)業(yè)務和分組域數(shù)據(jù)業(yè)務的承載。

(3)動態(tài)信道分配等信道分配的管理。

(4)移動臺準予接入、小區(qū)“呼吸”功能、切換、軟容量等的控制管理。

(5)提供手持終端和遙控網(wǎng)管兩種方式的配置、維護、告警和性能統(tǒng)計等操作維護管理功能。

BTS的主要功能為：

(1)擴頻、調(diào)制和信道編碼。

(2)解擴、解調(diào)和信道解碼。

(3)射頻信號處理。

(4)基帶信號和射頻信號的相互轉換功能。

(5)接收基站控制器BSC傳輸來的信號并加以處理。

2.核心網(wǎng)

核心網(wǎng)分成電路域核心網(wǎng)和分組域核心網(wǎng)。

電路域核心網(wǎng)包含移動交換中心(MSC)、訪問位置寄存器(VLR)、歸屬位置寄存器(HLR)和鑒權中心。這部分的功能與第二代移動通信系統(tǒng)中的基本相同。但在歸屬位置寄存器中，增加了與分組業(yè)務有關的用戶信息。

分組域核心網(wǎng)包括分組控制節(jié)點PCF，分組數(shù)據(jù)服務節(jié)點PDSN，歸屬代理HA和認證、授權、計費服務器AAA。各設備的主要功能如下：

(1)分組控制節(jié)點：管理與分組業(yè)務有關的無線資源，管理與基站子系統(tǒng)的通信，以便傳送來自或送給移動臺的數(shù)據(jù)；負責建立、保持和終止至分組數(shù)據(jù)服務節(jié)點PDSN的連接，實現(xiàn)與分組數(shù)據(jù)服務節(jié)點PDSN的通信。

(2)分組數(shù)據(jù)服務節(jié)點：負責為移動臺建立和終止分組數(shù)據(jù)業(yè)務的連接，為簡單的IP用戶終端分配一個動態(tài)的IP地址，與認證服務器配合向分組數(shù)據(jù)用戶提供認證服務，以確認用戶的身份與權限。

(3)歸屬代理：主要負責鑒別來自移動臺的移動IP注冊，動態(tài)分配歸屬IP地址。

(4)認證、授權、計費服務器：負責移動臺使用分組數(shù)據(jù)業(yè)務的認證、授權和計費。

擴展頻譜通信技術(擴頻通信)是一種信息傳輸方式，也是碼分多址的基礎。擴頻通信近年發(fā)展的非常迅速，它與衛(wèi)星通信、光纖通信，一同被譽為進入信息時代的三大高技術通信傳輸方式。擴頻通信不僅在軍事領域中發(fā)揮了不可取代的優(yōu)勢，而且廣泛滲透到了社會的各個領域，如遙測、監(jiān)控、導航和報警等。2.3擴頻通信技術

1.定義

所謂擴頻通信(SpreadSpectrum，SS)，是把需要傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端由使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關處理，把寬帶信號轉換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴，以此實現(xiàn)信息通信。這一定義包含了以下三方面的含義：

(1)信號的頻譜被展寬了。

(2)采用擴頻碼序列調(diào)制的方式來展寬信號頻譜。

(3)在接收端用相關解調(diào)來解擴。

應該指出的是，CDMA只能由擴頻技術來實現(xiàn)，而擴頻通信并不意味著CDMA。

2.擴頻通信的理論基礎

任何信息傳輸都需要一定的頻帶，稱為信息帶寬或基帶信號頻帶寬度，如人類語音的信息帶寬為300～3400Hz。而頻譜資源是有限的，因此，長期以來，人們一直想方設法使信號所占頻譜盡量的窄，即采用所謂的“窄帶通信”，以充分利用十分寶貴的頻譜資源。

擴頻通信的理論基礎來源于信息論和抗干擾理論。信息論中關于信息容量的香農(nóng)(Shannon)公式為：

(2-1)

其中，C為信道容量(bit/s)，W為信道帶寬(Hz)，P為信號平均功率(W)，N為白噪聲平均功率(W)。

香農(nóng)公式原意是說，在給定的信道容量C不變的條件下，頻帶寬度W和信噪比P/N是可以互換的。也就是說，可通過增加頻帶寬度的方法，在較低的信噪比(P/N)情況下以相同的信息率來可靠地傳輸信息，甚至是在信號被噪聲淹沒的情況下，只要相應的增加信號帶寬，仍然能夠保證可靠地通信。擴展頻譜以換取對信噪比要求的降低，正是擴頻通信的重要特點，并由此為擴頻通信的應用奠定了基礎。

3.工作原理

1)碼分多址技術

碼分多址(CDMA)包含兩個基本技術：一個是碼分技術；一個是多址技術。將這兩個基本技術結合在一起，并吸收其它一些關鍵技術，形成了碼分多址移動通信系統(tǒng)的技術支撐。

多址技術使眾多的用戶共用公共的通信線路。為使信號多路化而實現(xiàn)多址的方法基本有三種，它們分別采用頻率、時間或代碼分隔的多址連接方式，即人們通常所稱的頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)接入方式。其中，F(xiàn)DMA是以不同的頻率信道實現(xiàn)通信的，TDMA是以不同的時隙實現(xiàn)通信的，CDMA是以不同的代碼序列實現(xiàn)通信的。圖2-8為這三種方式的簡單示意圖。

圖2-8多址方法示意圖

2)

CDMA擴頻系統(tǒng)組成

碼分多址是一種利用擴頻技術，通過不同的代碼序列實現(xiàn)的多址方式。它不像FDMA、TDMA那樣把用戶的信息從頻率和時間上進行分離，可在一個信道上同時傳輸多個用戶的信息，也就是說，允許用戶之間的相互干擾。其關鍵是信息在傳輸以前要進行特殊的編碼，經(jīng)編碼的信息混合后不會丟失原來的信息。有多少個互為正交的代碼序列，就可以有多少個用戶同時在一個載波上通信。每個發(fā)射機都有自己唯一的代碼(偽隨機碼)，同時接收機也知道要接收的代碼，用這個代碼作為信號的濾波器，接收機就能從接收信號(包含所有其它信號)中恢復原來的信息碼(這個過程稱為解擴)。

擴頻通信系統(tǒng)的基本組成框圖如圖2-9所示。擴頻通信系統(tǒng)除了具有一般通信系統(tǒng)所

具有的信息調(diào)制和射頻調(diào)制外，還增加了擴頻調(diào)制，即增加了擴頻調(diào)制和解擴部分。

圖2-9擴頻通信系統(tǒng)基本組成框圖

3)

CDMA擴頻方式

擴頻通信系統(tǒng)有三種實現(xiàn)方式：直接序列擴頻(DSSS)、跳頻擴頻(FHSS)和跳時擴頻(THSS)。CDMA采用直接序列擴頻通信技術，使用一組正交(或準正交)的偽隨機噪聲(PN)序列，通過相關處理來實現(xiàn)多個用戶共享空間傳輸?shù)念l率資源和同時入網(wǎng)接續(xù)的功能。CDMA擴頻通信原理如圖2-10所示。

圖2-10CDMA擴頻通信原理在發(fā)送端，有用信號經(jīng)擴頻處理后，頻譜被展寬；在接收端，利用偽碼的相關性做解擴處理后，有用信號頻譜被恢復成窄帶譜。

寬帶無用信號與本地偽碼不相關，因此不能解擴，仍為寬帶譜；窄帶無用信號被本地偽碼擴展為寬帶譜。由于無用的干擾信號為寬帶譜，而有用信號為窄帶譜，我們可以用一個窄帶濾波器濾除帶外的干擾電平，于是窄帶內(nèi)的信噪比就大大提高了。

通常，CDMA可以采用連續(xù)多個擴頻序列進行擴頻，然后以相反的順序進行頻譜壓縮，恢復出原始數(shù)據(jù)。

4.擴頻通信的主要技術指標

處理增益和抗干擾容限是擴頻通信系統(tǒng)的兩個重要的性能指標。

1)處理增益

處理增益也稱擴頻處理增益(SpreadingGain)，指的是頻帶擴展后的信號帶寬W與頻譜擴展前的信息帶寬B之比，即

(2-2)

工程上常以分貝(dB)表示，即

上兩式中：G為擴頻通信系統(tǒng)的擴頻處理增益；Gp為擴頻通信系統(tǒng)的處理增益，單位為dB；W為擴頻信號的帶寬，單位為Hz；B為信息帶寬，單位為Hz；(S/N)in為擴頻解調(diào)前的信噪比；(S/N)out為擴頻解調(diào)后的信噪比。擴頻處理增益Gp的取值一般可以在100～1?000?000之間(20～60?dB)。擴頻處理增益Gp正是反映了擴頻通信系統(tǒng)對信噪比的改善程度。除了系統(tǒng)信噪比改善程度之外，擴頻系統(tǒng)的其它一些性能也大都與Gp有關。因此，處理增益是擴頻系統(tǒng)的一個重要性能指標。一般來講處理增益值越大，系統(tǒng)性能越好。

2)抗干擾容限

抗干擾容限是指擴頻通信系統(tǒng)在正常工作條件下可以接收的最小信噪比，即它反映的是系統(tǒng)對于噪聲的容忍情況，其定義為

其中，Mj為抗干擾容限；Gp為處理增益；(S/N)out為信息數(shù)據(jù)被正確解調(diào)而要求的最小輸出信噪比；Ls為接收系統(tǒng)的工作損耗。

5.擴頻通信的特點

擴頻通信在發(fā)送端以擴頻編碼進行擴頻調(diào)制，在接收端以擴頻碼序列進行擴頻解調(diào)，這一過程使其具有諸多優(yōu)良特性。

1)抗干擾能力強

擴頻通信在空間傳輸時所占有的帶寬相對較寬，在接收端采用相關檢測的方法來解擴，使有用寬帶信息信號恢復成窄帶信息信號。而對于各種形式的干擾，只要波形、時間和碼元稍有差異，解擴后仍然保持其寬帶性，然后通過窄帶濾波技術提取出有用的信息信號。這樣對于各種干擾信號，因其在接收端的非相關性，解擴后在窄帶中只有微弱的成分。因此擴展頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾能力越強。

2)保密性強

由于擴頻信號在很寬的頻帶上被擴展了，單位頻帶內(nèi)的功率很小，即信號功率譜密度很低。所以，在信道噪聲和熱噪聲的背景下，使信號淹沒在噪聲之中，敵方一般很難發(fā)現(xiàn)有信號存在，再加上不知道擴頻編碼，就很難進一步檢測出有用信號。由于擴頻信號的隱蔽性好，因此，它具有很低的被截獲概率，如圖2-11所示。

圖2-11保密性示意圖由于擴頻信號具有極低的功率譜密度，它對目前廣泛使用的各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾就很小。在原有窄帶通信的頻段內(nèi)同時進行擴頻通信，可大大提高頻率利用率。

總之，有用信號被擴展在很寬的頻帶上，單位頻帶內(nèi)的功率很小，被淹沒在噪聲里，非法用戶很難檢測出信號。

3)

可以實現(xiàn)碼分多址

可利用擴頻碼的優(yōu)良的自相關和互相關特性實現(xiàn)碼分多址，提高頻率利用率。從表面上看，擴頻通信提高了抗干擾性能，但付出了占有頻帶寬的代價，如果能讓許多用戶共享這一寬頻帶，則可提高頻帶的利用率。正是由于擴頻通信要用擴頻編碼進行擴頻調(diào)制發(fā)送，而信號接收需要用相同的擴頻編碼之間的相關解擴才能得到，這就給頻率復用和多址通信提供了基礎。充分利用不同碼型擴頻編碼之間的相關特性，給不同用戶分配不同的擴頻編碼，就可以區(qū)分不同用戶的信號。眾多用戶只要配對使用自己的擴頻編碼，就可以互不干擾地同時使用同一頻率進行通信，從而實現(xiàn)頻率復用和碼分多址。

4)通話質量高

在移動通信中，多徑干擾是一個很嚴重的、非解決不可的問題。接收端用相關技術從多徑信號中提取和分離出最強的有用信號，或合成多徑信號，變害為利，提高接收信噪比。系統(tǒng)常采用以下兩種方法來提高抗多徑干擾的能力：一是把最強的有用信號從接收到多路信號中分離出來，即采用分集技術，解決抗多徑干擾的問題；二是設法把從不同路徑來的不同延遲、不同相位的信號在接收端從時域上對齊相加，合并成較強的有用信號，即采用梳狀濾波器的方法。這兩種技術在擴頻通信中利用擴頻碼的自相關性都易于實現(xiàn)，由于擴頻碼具有自相關特性，在接收端可以方便地從多路信號中分離出最強的有用信號，或把從多個路徑來的同一碼序列的波形相加合成。擴頻信號的頻帶擴展，信號分布在很寬的頻帶內(nèi)，信號的功率譜密度降低，而多徑效應產(chǎn)生的頻率選擇性衰落只會造成傳輸?shù)男〔糠诸l譜衰落，不會造成信號嚴重變形，擴頻系統(tǒng)具有抗頻率選擇性衰落的能力。

5)提高了頻率利用率

在窄帶通信中，主要依靠頻道間隔來防止信道之間發(fā)生干擾。而在擴頻通信系統(tǒng)中，由于采用了相關接收技術，系統(tǒng)本身的抗干擾能力強，所以擴頻通信的發(fā)送功率可以很低(1～650mW)，系統(tǒng)可以工作在信道噪聲和熱噪聲背景中，易于在同一地區(qū)重復使用同一頻率，也可與現(xiàn)今各種窄帶通信共享同一頻率資源，大大提高了頻率利用率。

6)手機接通率高

對于CDMA系統(tǒng)，用戶數(shù)與服務級別存在比較靈活的關系，運營商可在話務量高峰期將誤幀率稍微提高，來增加可用信道數(shù)，提高系統(tǒng)容量。

軟容量是通過CDMA系統(tǒng)的呼吸功能來實現(xiàn)的。呼吸功能是CDMA系統(tǒng)中特有的改善用戶相互干擾、合理分配基站容量的功能。它是指相鄰基站間，如果某基站覆蓋區(qū)正在通話的用戶數(shù)量較多時，該基站的用戶之間會產(chǎn)生較大的干擾，這時，該基站的覆蓋范圍縮小，使邊緣部分用戶通過軟切換到負荷較輕的相鄰基站中去，從而降低了該基站的負荷，減輕該基站的干擾，這是所謂的“呼”功能；當該基站的用戶數(shù)量減少、干擾減輕時，該基站的覆蓋范圍擴大，將相鄰基站的用戶通過軟切換納入自己的覆蓋區(qū)域，這是所謂的“吸”功能。CDMA系統(tǒng)實現(xiàn)呼吸功能的本質在于其可以方便地控制各個用戶的數(shù)量，CDMA系統(tǒng)通過呼吸功能，實現(xiàn)相鄰基站之間的容量均衡，降低各個基站內(nèi)部的用戶干擾，從整個系統(tǒng)考慮是增加了容量。

7)能精確定時和測距

利用電磁波的傳播特性和偽隨機碼的相關性，可以比較正確地測出兩個物體間的距離，使精確定時和測距得以廣泛應用。

聲碼器是對模擬語音信號進行數(shù)字化編碼、譯碼的部件，其目的是在保證語音傳輸質量的同時數(shù)據(jù)傳輸速率盡可能低。2.4可變速率聲碼器

1.背景

聲碼器最早出現(xiàn)在美國貝爾實驗室。這個實驗室的H.W.達得利在1928年提出合成話音的設想，并于1939年在紐約世界博覽會上首次表演了他取名為聲碼器的話音合成器。此后，話音合成的原理被用來研究壓縮話音頻帶。隨著聲碼器的研究工作不斷取得進展，數(shù)碼率已降到2400b/s或1200b/s，甚至更低。合成后的話音質量有較大提高。在售價、結構、耗電等諸方面符合商用的聲碼器已經(jīng)出現(xiàn)。中國于20世紀50年代末開始研制聲碼器，并已用于數(shù)字通信。

2.工作原理

聲碼器在發(fā)送端對語音信號進行分析，提取出語音信號的特征參量加以編碼和加密，以取得和信道的匹配，經(jīng)信道傳遞到接收端，再根據(jù)收到的特征參量恢復原始語音波形。圖2-12所示為可變速率聲碼器的工作原理。

圖2-12可變速率聲碼器的工作原理對語音信號的分析可在頻域中進行，鑒別清濁音，測定濁音基頻，進而選取清濁判斷、濁音基頻和頻譜包絡作為特征參量加以傳送。對語音信號的分析也可在時域中進