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1、第7章CDMA数字蜂窝移动通信7.1CDMA系统的基本原理7.1.1扩频通信原理7.1.2扩频通信主要特点7.1.3CDMA码序列7.1.4CDMA的基本原理7.2CDMA通信系统的传输方式7.2.1逻辑信道7.2.2CDMA正向传输信道的构成7.2.3CDMA反向传输信道的构成7.2.4正向传输信道和反向传输信道的比较7.1CDMA系统的基本原理CDMA移动通信系统与传统的FDMA和TDMA移动通信系统相比，具有抗干扰性好、抗多径衰落性好、保密性高、容量大、频率资源利用率高等特点。基于扩频技术的码分多址接入是CDMA移动通信系统的技术基础，它可以通过给不同的用户分配各自特
2、定的地址码序列，将处于相同时隙和频率的用户信号分离开来，采用共享信道方式传输信息。在接收端，系统利用与发送端完全一致的本地地址码对接收信号进行相关检测，提取需要的用户信号，而将其他适用不同码型的信号视为带宽干扰而从中剔除掉。在存在着各种干扰和多径衰落的无线信道环境中，扩频信号的宽带特性使得系统的性能得到明显的改善。7.1.1扩频通信原理1.背景扩频通信是近年发展非常迅速的一种技术,它与光纤通信、卫星通信,一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。它不仅在军事通信中发挥出了不可取代的优势,而且广泛地渗透到了社会的各个领域,如通信、遥测、监控、报警和导航等。2.定义所谓
3、扩频通信,即扩展频谱通信(SpreadSpectrumCommunication),是一种把信息的频谱展宽之后再进行传输的技术。频谱的展宽是通过使待传送的信息数据被数据传输速率高许多倍的伪随机码序列(也称扩频序列)的调制来实现的,与所传信息数据无关。在接收端则采用相同的扩频码进行相关同步接收、解扩,将宽带信号恢复成原来的窄带信号,从而获得原有数据信息。扩频通信与CDMA的关系是:CDMA只能由扩频技术来实现,而扩频通信并不意味着CDMA。定义包含三方面的含义:信号的频谱被展宽了2)采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱3)在接收端用相关解调来解扩3.实现条件由上述定义
4、可知,扩频技术必须满足两个基本要求:(1)所传信号的带宽必须远大于原有信息所需的最小带宽;(2)所产生的射频信号的带宽与原有信息无关。4.工作原理扩频通信的一般工作原理如图3-2所示。图中,在发送端输入的信息先经过信息调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。展宽后的信号再经过射频调制,调制到较高频率上再发送出去。在接收端收到的宽带射频信号经过射频解调,恢复到中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩。再经信息解调,即恢复出原始信息。由此可见,—般的扩频通信系统都要进行三次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二
5、次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,扩频通信多了扩频调制和解扩两个部分。扩频通信工作原理6.特点隐蔽性好,对各种窄带通信系统的干扰很小2)频谱利用率高,易于重复使用频率3)抗干扰性强,误码率低4)可以实现码分多址5)易于数字化,能够开展多种通信业务3.3.3扩频通信的性能指标处理增益和抗干扰容限是扩频通信系统的两个重要的性能指标。1.处理增益处理增益Gp,也称扩频增益(SpreadingGain),指的是频带扩展后的信号带宽W与频谱扩展前的信息带宽ΔF之比,即在扩频通信系统中,接收端要进行扩频解调,其实质只是提
6、取出被伪随机编码相关处理后的带宽为ΔF的原始信息,而排除掉了宽频带W中的外部干扰、噪音和其他用户的通信影响。因此,处理增益Gp与抗干扰性能密切相关,它反映了扩频通信系统信噪比的改善程度。工程上常以分贝(dB)表示,即Gp＝10lg(W／ΔF)除了系统信噪比改善程度之外,扩频系统的其他一些性能也大都与Gp有关。因此,处理增益是扩频系统的一个重要性能指标。一般来讲,处理增益值越大,系统性能越好。2.抗干扰容限抗干扰容限是指扩频通信系统在正常工作条件下可以接收的最小信噪比,即它反映的是系统对于噪声的容忍情况,其定义为Mj=Gp-［(S/N)out+Ls］其中,Mj为抗干扰容限
7、;Gp为处理增益；(S/N)out为信息数据被正确解调而要求的最小输出信噪比；Ls为接收系统的工作损耗。例如,一个扩频系统的处理增益为35dB。要求误码率小于10-5的信息数据解调的最小的输出信噪比(S/N)out＜10dB,系统工作损耗Ls为3dB,则干扰容限Mj＝35-(10+3)＝22dB这说明,该系统能够在干扰输入功率电平比扩频信号功率电平高22dB的范围内正常工作,也就是说,该系统能够在负信噪声比(-22dB)的条件下,把信号从噪声的淹没中提取出来。由此可见,扩频通信系统的抗干扰能力有多强。1.直接
