数字移动通信的关键技术

1/60 移 动 通 信 的 关 键 技 术 Abi s A接 口MS BSS OMC-R操 作 维 护 中 心BSC基 站控 制 器 MSC移 动 交 换 中 心BTS基 站收 发 信 机BTS基 站收 发 信 机BTS基 站收 发 信 机MSMS Um 2/60 第 四 章 移 动 通 信 的 关 键 技 术4.1 扩 频 调 制 技 术 (p101)4.2 抗 衰 落 技 术 (p111)4.3 多 址 接 入 技 术 (p135、 p148) 3/60 4.1 扩 频 通 信 技 术 p.1014.1.1 扩 频 通 信 的 基 本 概 念4.1.2 扩 频 通 信 系 统 的 分 类4.1.3 扩 频 通 信 的 重 要 参 数4.1.4 扩 频 码 序 列 4/60 4.1.1扩 频 通 信 的 基 本 概 念q 扩 频 通 信 是 一 种 宽 带 传 输 方 式 ， 用 于 传 输 信 息的 信 号 带 宽 远 大 于 信 息 本 身 带 宽 （ GSM采 用 窄带 数 字 调 制 GMSK p.95）q 频 带 的 扩 展 是 由 独 立 于 信 息 的 扩 频 码 来 实 现q 接 收 端 用 同 步 接 收 实 现 解 扩 和 数 据 恢 复q 扩 频 通 信 的 理 论 基 础 是 “ 信 息 论 ” )1(log 2 NSWC 5/60 4.1.1扩 频 通 信 的 基 本 概 念 香 农 公 式 得 出 的 结 论 ： 对 于 给 定 信 息 传 输 速 率 ， 可 以 用 不 同 的 带 宽 和信 噪 比 的 组 合 来 传 输 。 即 ， 信 噪 比 和信 道 带 宽 可 以 互 换 。 扩 频 系 统 正 是 利 用 这 一 理 论 ， 将 信 道 带 宽 扩 展许 多 倍 ， 以 换 取 信 噪 比 上 的 好 处 ， 增 强 了 系 统 的抗 干 扰 能 力 。 6/60 扩 频 通 信 的 主 要 特 点q 抗 干 扰 能 力 强 。 DS系 统 依 靠 扩 展 频 谱 和 解 扩 处 理 来提 高 信 噪 比 ； FH系 统 依 靠 躲 避 干 扰 达 到 提 高 信 噪 比之 目 的q 保 密 性 好q 具 有 抗 衰 落 、 抗 多 径 能 力q 具 有 多 址 能 力 ， 易 于 实 现 码 分 多 址 7/60 典 型 的 扩 频 通 信 系 统 模 型信源编码信道编码扩 频调制信源译码信道译码解 扩信源信息 输出信道载 波调制载 波 解 调干扰和噪声 8/60 4.1.2 扩 频 通 信 系 统 的 分 类CDMA纯 CDMA技 术 混 合 CDMA技 术DS FH TH DS/FHDS/THTH/FHDS/FH/TH TDMA/CDMA MC-CDMA快 速 跳 频 慢 速 跳 频 9/60 4.1.2 扩 频 通 信 系 统 的 分 类q DS-SSDirect Sequence Spread Spectrum 采 用 高 速 率 扩 频 码 在 发 送 端 进 行 扩 频 ，将 信 息 直 接 扩 展 到 宽 频 带 中 ， 接 收 端 用 相 同的 码 序 列 进 行 解 扩 ， 恢 复 原 始 信 息 。 10/60 qFH-SSFrequency Hopping Spread Spectrum用 伪 随 机 序 列 控 制 发 射 信 号 频 率 的 跳 变 ， 其 跳 变 顺序 预 先 规 定 好q快 跳 频 ： 跳 变 速 率 大 于 或 接 近 于 符 号 速 率q慢 跳 频 ： 跳 变 速 率 低 于 符 号 速 率q TH-SSTime Hopping Spread Spectrum 用 伪 随 机 序 列 控 制 信 号 的 发 射 时 间 和 发 射 时 间 的 长短 4.1.2 扩 频 通 信 系 统 的 分 类 11/60 频率 时间 DSFHTH4.1.2 扩 频 通 信 系 统 的 分 类 12/60 DS-CDMA系 统 模 型 F0 RS-RSA0 RS-RS B0 Rc-Rc Df0 f0+Rcf0-Rc扩 频调制解 扩载 波调制载 波 解 调干扰和噪声A B D F扩 频 码载频f0 扩 频 码载频f0 13/60 4.1.3 扩 频 通 信 的 重 要 参 数 扩 频 增 益 ： wooBPK BPii BNPK PNNS ww )1()1( ii o o NS NSPG swwooBPK BPoo BBBNPK PNNS wS )1()1( SwBB扩 频 带 宽信 息 带 宽 bCRR表 示 扩 频系 统 信 噪比 改 善 的程 度 ；体 现 了 系统 的 抗 干扰 能 力 扩 频 码 速 率信 息 速 率 14/60 4.1.4 码 序 列 p.135q 扩 频 码 的 要 求q数 量 足 够 多q具 有 很 好 的 正 交 性q 自 相 关 性q 互 相 关 性 q 近 似 白 噪 声 的 谱 密 度q 常 用 的 扩 频 码q 伪 随 机 序 列 PNq Gold序 列 q 沃 而 什 序 列 walsh 15/60 第 四 章 移 动 通 信 的 关 键 技 术4.1 扩 频 通 信 技 术4.2 抗 衰 落 技 术 4.3 多 址 接 入 技 术 分 集 技 术均 衡 技 术 16/60 4.2.1 分 集 技 术n 目 的 ： 抗 衰 落 ， 提 高 系 统 的 可 靠 性n 途 径 ： 对 无 线 传 播 环 境 中 独 立 的 多 径 信 号 进 行 处 理 ，以 达 到 提 高 通 信 质 量 的 目 的q 发 射 分 集 发 射 端 将 信 号 以 相 互 正 交 的 方 式 发 射出 去 （ 正 交 发 射 分 集 OTD， 空 时 扩 展 发 射 分 集 STS ，3G系 统 使 用 ） q 接 收 分 集 接 收 端 对 来 自 不 同 路 径 （ 不 相 关 ） 的信 号 进 行 处 理 ， 获 取 分 集 增 益 17/60 分 集 接 收 技 术1） 分 集 接 收 的 基 本 概 念研 究 如 何 充 分 利 用 传 输 中 的 多 径 信 号 能 量 ， 在 不增 加 发 射 功 率 或 信 道 带 宽 的 情 况 下 提 高 系 统 的 可靠 性 。 接 收 相 互 独 立 的 多 径 信 号 通 过 合 并 技 术 获 得 分 集 增 益 ， 从 而 减 小 衰落 信 号 的 起 伏 程 度 18/60 分 集 接 收 技 术 原 理 多 径接 收 多 径 合 并空 域时 域 频 域 最 大 比 值 合 并等 增 益 合 并选 择 合 并多 径 传 输 19/60 分 集 接 收 技 术 p.1152） 分 集 接 收 类 型 空 间 分 集 利 用 不 同 方 位 接 收 信 号 衰 落 的 独 立 性 ，采 用 多 个 接 收 天 线 （ 间 距 d） 频 率 分 集 将 发 送 信 息 分 别 调 制 到 不 同 的 载 频 上（ 间 隔 大 于 信 道 相 关 带 宽 ） 时 间 分 集 将 发 送 信 息 每 隔 一 定 时 间 间 隔 （ 大 于信 道 相 关 时 间 ） 重 复 发 送3） 分 集 接 收 技 术 的 应 用 20/60 分 集 合 并 技 术 选 择 式 合 并 SC 将 多 根 天 线 的 接 收 信 号 比 较 后 选 取 最 高信 噪 比 的 一 路 输 出 ， 其 性 能 与 平 均 信 噪 比 有 关 最 大 比 合 并 MRC 对 各 分 支 信 号 进 行 调 相 、 加 权 ， 使 合并 输 出 的 信 噪 比 最 大 等 增 益 合 并 EGC 与 MRC方 法 类 似 ， 仅 个 分 支 信 号 的 加权 系 数 均 为 1分 集 接 收 性 能 ： MRC EGC SC分 集 增 益 随 分 集 之 路 数 的 增 加 呈 线 性 递 增 21/60 分 集 合 并 性 能 2 4 6 8 10 分 集 支 路 数 M 2 4 6 8 10 MRC平 均 信 噪 比 改 善 程 度 EGCSC 22/60 RAKE接 收 机n 分 集 支 路 的 形 成 与 合 并 n 如 何 合 并 ?n 第 一 路 径 准 则 FP n 最 强 路 径 准 则 LP n 检 测 后 积 分 准 则 （ PDI） n 等 增 益 合 并 准 则 （ EGC） n 最 大 比 合 并 准 则 （ MPC） n 自 适 应 合 并 准 则 具 体 采 用 何 种 准 则 应 依 电 波 传 播 环 境 、 系 统 性 能 要 求 等 而定 。 23/60 n RAKE接 收 机 原 理 (The Principle of RAKE Receiver) n 基 本 原 理 ： 对 每 个 路 径 使 用 一 个 相 关 接 收 机 ， 各 相 关 接 收 机与 被 接 收 信 号 的 一 个 延 迟 形 式 相 关 ， 然 后 对 每 个 相 关 器 的 输出 进 行 进 行 加 权 ， 并 把 加 权 后 的 输 出 相 加 合 成 一 个 输 出 ， 以提 供 优 于 单 路 相 关 器 的 信 号 检 测 ， 然 后 在 此 基 础 上 进 行 解 调和 判 决 。n 形 状 类 似 于 农 用 工 具 耙 子 而 得 名 ， RAKE。 RAKE接 收 机 24/60 RAKE接 收 机 典 型 结 构相 关 器 1相 关 器 2相 关 器 M 合 并 解 调判 决Z1Z2Z M a1a2a Mr(t)基 带 CDMA多 径 信 号 . 25/60 n RAKE接 收 机 原 理n 原 理 说 明 设 两 条 路 径 信 号 等 强 度 ， 第 二 条 路 径 相 对 于 第 一 条 路 径 延 时 为2Tc， 解 调 后 的 扩 频 信 号 r(t)为 )2()()( cTtytytr 由 图 可 见 ， 等 增 益 合 并 时 ， 移 动 用 户 A利 用 两 个 路 径 接 收 的 数 据 为 ： 比 特 序 号输 出 1 2 3 4 5路 径 1积 分 器 +4 +4 -8 +8 +12 路 径 2积 分 器 +8 -8 -12 -4 +12求 和 +12 -4 -20 +4 +24判 决 “ 1” “ 0” “ 0” “ 1” “ 1”可 见 ： 求 和 后 判 决 正 确 地 恢 复 了 数 据 b(t)， 即 10011的 信 息 数 据 流 。 假 设 未采 用 RAKE接 收 ， 只 利 用 路 径 1的 积 分 器 输 出 ， 进 行 判 决 则 b(t)为 11011。 RAKE接 收 机 26/60 n RAKE接 收 机 原 理 n RAKE接 收 机 的 几 种 形 式n 检 测 后 积 分 （ PDI， Post Detection Integration） 多 径 接 收 机 当 多 径 时 延 未 知 时 ， 最 简 单 的 多 径 分 集 方 式 是 采 用 检 波 ， 后积 分 的 方 法 既 在 接 收 机 检 测 器 后 面 设 置 一 个 积 分 时 间 等 于 多 径扩 展 tM秒 的 积 分 器 ， 如 下 图 所 示 ： 匹 配滤 波 器 检 测 器 M 秒 积 分 器 抽 样判 决r(t) t=nTb 输 出PDI接 收 机 的 优 点 是 实 现 起 来 比 较 简 单 ， 但 存 在 一 个 约 束 条 件 ， 即 tM不能 大 于 码 元 宽 度 Tc， 否 则 多 径 分 量 会 落 到 相 邻 码 元 中 而 造 成 码 间 干 扰 。 RAKE接 收 机 27/60 n RAKE接 收 机 原 理 (The Principle of RAKE Receiver) n RAKE接 收 机 的 几 种 形 式n 具 有 信 道 参 数 测 量 的 DPSK RAKE接 收 机 为 了 获 得 信 道 参 数 ， 可 采 用 探 测 信 号 ， 探 测 信 号 可 以 是 专 门 的 信号 （ 训 练 序 列 ） ， 也 可 以 使 数 据 信 号 本 身 ， 接 收 机 通 过 接 收 探 测 信号 来 估 计 信 道 参 数 ak 和 tk ,下 图 给 出 了 具 有 信 道 参 量 的RAKE接 收 机 的 结 构 。 匹 配 滤 波 S(t) 信 道 估 计 器 抽 样 判 决横 向 滤 波Tb 输 入 t=nTb k ka r(t) 输 出 RAKE接 收 机 28/60 n RAKE接 收 机 原 理 (The Principle of RAKE Receiver) n RAKE接 收 机 的 几 种 形 式n 具 有 信 道 参 数 测 量 的 DPSK DRAKE接 收 机 当 RAKE接 收 机 采 用 等 增 益 合 并 准 则 时 ， 则 称 之 为 DPSK DRAKE接 收 机 ， 其 结 构 下 图 所 示 。 图 中 的 估 值 由 信 道 估 计 器 获 得 ， 并 用 来控 制 横 向 滤 波 器 的 抽 头 时 延 。 横 向 滤 波 器 采 用 相 同 的 抽 头 加 权 系 数 。 匹 配 滤 波 S(t) 信 道 估 计 器 抽 样 判 决延 时 线Tb 输 入 t=nTb k r(t) 输 出 延 时 线 RAKE接 收 机 29/60 n RAKE接 收 机 原 理 (The Principle of RAKE Receiver) n RAKE接 收 机 的 几 种 形 式n 并 行 相 关 RAKE接 收 机 并 行 相 关 RAKE接 收 机 的 原 理 如 图 所 示 ， 图 中 的 搜 索 器 的 作用 是 搜 索 所 有 多 径 ， 估 计 出 多 径 的 相 位 、 到 达 时 刻 和 强 度 参数 ， 并 从 中 选 出 三 路 最 强 的 多 径 信 号 供 相 关 器 作 相 关 处 理 ，然 后 再 合 并 。 合并相 关 器1相 关 器2相 关 器3搜 索 器 输 出r(t) 对 于 IS-95CDMA系 统 ， 基 站 中 的 RAKE接 收 机 有 4个 并 行 相 关 器 和 2个 搜 索 相 关 器组 成 ， 基 站 接 收 机 无 法 得 到 多 径 信 号 的 相位 信 息 ， 一 般 采 用 非 相 关 最 大 比 值 合 并 准则 ； 而 移 动 台 中 的 RAKE接 收 机 有 3个 并 行相 关 器 和 一 个 搜 索 相 关 器 组 成 ， 它 可 利 用基 站 发 送 的 导 频 信 号 估 计 出 多 径 信 号 的 相位 、 到 达 时 刻 和 强 度 参 数 。 RAKE接 收 机 30/60 4.2.2 信 道 均 衡 技 术 适 用 条 件 ： 多 径 信 号 不 可 分 离 （ 相 关 ） ,且 时 延 扩 展 远 小 于 符 号 宽度 均 衡 原 理 ： 均 衡 器 特 性 与 信 道 特 性 相 反 且 能 自 动 适 应 信 道 的 变 化 (自适 应 均 衡 )， 以 抵 消 时 变 信 道 多 径 传 播 引 起 的 码 间 干 扰 （ 即 信 道 的 频率 和 时 间 的 选 择 性 ） 。均 衡 类 型频 域 均 衡 总 的 传 输 函 数 （ 信 道 和 均 衡 器 传 输 函数 ） 满 足 无 失 真 传 输 条 件 ， 模 拟 系 统 用时 域 均 衡 总 的 冲 激 响 应 满 足 无 码 间 干 扰 条 件 ，数 字 系 统 用 均 衡 器 常 被 放 在 接 收 机 的 基 带 或 中 频 部 分 实 现 31/60 n 通 信 系 统 结 构 框 图 中 的 自 适 应 均 衡 器n 理 论 分 析 如 果 x(t )是 原 始 基 带 号 ， f(t )是 等 效 的 基 带 冲 激 响 应 ， 即 综 合 反映 了 发 射 机 、 信 道 和 接 收 机 的 射 频 、 中 频 部 分 的 总 的 传 输 特 性 ， 那 么均 衡 器 收 到 的 信 号 可 以 被 表 示 成 ： )()()()( tntftxty b （ 1）其 中 nb(t )是 均 衡 器 输 入 端 的 等 效 基 带 噪 声 。 如 果 均 衡 器 的 冲 激 响 应 是 heq(t ) ， 则 均 衡 器 的 输 出 为 ：)()()()()( thtntgtxtd eqb （ 2）其 中 ， g(t )是 发 射 机 、 信 道 、 接 收 机 的 射 频 、 中 频 部 分 和 均 衡器 四 者 的 等 效 冲 激 响 应 。 4.2.2 信 道 均 衡 技 术 32/60 n 通 信 系 统 结 构 框 图 中 的 自 适 应 均 衡 器n 理 论 分 析 均 衡 器 的 期 望 输 出 值 为 原 始 信 息 x(t )。 假 定 nb(t )= 0， 则g(t )必 须 满 足 下 式 ： )()()()( tthtftg eq （ 3）均 衡 器 的 目 的 就 是 实 现 式 (3)， 其 频 域 表 达 式 如 下 ：1)()( fFfH eq （ 4）其 中 ， H eq(f )和 F(f )分 别 是 heq(t )和 f(t )所 对 应 的 傅 里 叶 变 换 。 式 （ 4 ） 的 物 理 意 义 ： 将 经 过 信 道 后 的 信 号 中 频 率 衰 落 大 的频 谱 部 分 进 行 增 强 ， 衰 落 小 的 部 分 进 行 削 弱 ， 以 使 所 收 到 频 谱 的各 部 分 衰 落 趋 于 平 坦 ， 相 位 趋 于 线 性 。 = 均衡器实际上是传输信道的反向滤波器。 4.2.2 信 道 均 衡 技 术 33/60 n 均 衡 准 则 与 算 法 ( Equalization Criterions and Algorithms)n 均 衡 准 则 (根 据 符 号 间 干 扰 为 最 小 来 获 得 加 权 系 数 Ck)n 最 小 峰 值 失 真 准 则 ： 使 干 扰 的 峰 值 最 小 ， 消 除 取 样 点 的 符 号干 扰 。 n 最 小 均 方 误 差 准 则 ： 使 均 衡 器 期 望 输 出 值 dk与 实 际 输 出 值 的误 差 ek=dk- 的 均 方 值 最 小 ， 使 输 出 趋 于 理 想 的 响 应 。n 均 衡 算 法 的 基 本 概 念 (如 何 调 节 加 权 系 数 以 实 现 均 衡 的 方 法 ) n 指 标 （ 收 敛 速 度 、 失 调 、 计 算 复 杂 度 、 数 值 特 性 等 等 ）n 确 定 均 衡 器 系 数 的 问 题 可 以 归 结 为 如 下 数 学 问 题 ： 设 有 M个 变量 C1， C2， C3， ， CM， 而 代 价 函 数 D是 这 些 变 量 的 函 数 ，要 求 求 出 最 佳 值 的 C1， C2， C3， ， CM， 使 D达 到 最 小 。 其中 ， C1， C2， C3， ， CM为 抽 头 系 数 ； 代 价 函 数 D是 算 法 所依 据 的 准 则 。 对 上 述 问 题 ， 通 常 的 求 解 算 法 是 将 D对 Ci求 导 数 ，使 导 数 为 0， 从 而 得 到 最 佳 Ci值 的 计 算 公 式 。 kd kd4.2.2 信 道 均 衡 技 术 34/60 n 均 衡 准 则 与 算 法 ( Equalization Criterions and Algorithms)n 自 适 应 均 衡 算 法 的 基 本 概 念n 可 以 归 结 为 如 下 数 学 问 题 ： 通 常 的 求 解 算 法 是 将 代 价 函 数 D对Ci求 导 数 ， 使 导 数 为 0， 从 而 得 到 最 佳 Ci值 和 Ci的 迭 代 公 式 ，用 于 更 新 抽 头 系 数 。 例 如 ， 最 小 均 方 （ LMS） 算 法 通 过 下 列 叠代 操 作 来 寻 找 最 优 的 或 接 近 最 优 的 加 权 值 ： 新 权 重 =原 先 权 重 + 常 数 *预 测 误 差 *当 前 输 入 向 量其 中 预 测 误 差 =期 望 输 出 值 - 实 际 预 测 输 出 值 （ 10a）（ 10b） n 最 常 用 的 代 价 函 数 是 期 望 输 出 与 实 际 输 出 之 间 的 均 方 差n 通 常 要 通 过 训 练 序 列 来 调 整 均 衡 器 权 重 （ 即 抽 头 系 数 ）4.2.2 信 道 均 衡 技 术 35/60 n 均 衡 技 术 分 类 (Survey of Equalization Techniques)n 按 均 衡 器 传 递 函 数 分 为n 线 性 均 衡n 非 线 性 均 衡n 按 均 衡 器 结 构 分 为n 横 向 n 格 型n 横 向 信 道 预 测n 按 均 衡 器 权 重 更 新 依 据n LMSn RLSn 均 衡 器 分 类 图 示 （ 下 页 ）4.2.2 信 道 均 衡 技 术 36/60 EqualizerLinear Non-linearTransfer FunctionTransversal Lattice Gradient RLSZero ForcingLMSRLSFast RLSMean Square RLS DFE ML Symbol Detection MLSETransversal Lattice Transversal ChannelPredicationLMSRLSFast RLSMean Square RLSGradient RLS LMSRLSFast RLSMean Square RLSFilterStructureAlgorithmsWeight Update Basis 4.2.2 信 道 均 衡 技 术 37/60 第 四 章 移 动 通 信 的 关 键 技 术4.1 抗 衰 落 技 术4.2 扩 频 通 信 技 术4.3 多 址 接 入 技 术 38/60 4.3 多 址 接 入 技 术 p.130q 多 址 接 入 的 概 念q各 用 户 信 号 在 射 频 波 道 上 的 复 用 ， 互 不 影 响q支 持 多 址 接 入 的 基 础q信 号 的 正 交 分 割q各 用 户 发 射 信 号 按 某 种 参 量 相 互 正 交q接 收 端 具 有 信 号 识 别 能 力 ， 能 从 混 合 信 号中 分 离 出 相 应 的 信 号 39/60 q 信 号 按 某 种 参 量 相 互 正 交q参 量 1频 率 ， FDMAq参 量 2时 间 ， TDMAq参 量 3码 字 ， CDMAq参 量 4空 间 ， SDMA4.3 多 址 接 入 技 术 的 分 类 与 特 点 40/60 Cf FDMA t f1 f2 f4f3 fi fNfiFDMA 发 射 信 号 的 频 率 不 同 41/60 FDMA 多 址 技 术 的 特 点q 用 于 模 拟 蜂 窝 系 统 ， 也 可 用 于 数 字 系 统q 每 个 载 频 同 时 只 允 许 一 对 用 户 通 信 ， 频 率 利用 率 低 ， 系 统 容 量 小q 频 率 规 划 复 杂q 基 站 复 杂 庞 大 ， 成 本 高 42/60 tf C TDMA1 N 123N N1 1 MS1MSnBS TDMA发 射 信 号 的 发 射 时 间 不 同 43/60 TDMA 多 址 技 术 的 特 点q只 能 用 于 数 字 系 统q每 个 载 频 同 时 可 允 许 N对 用 户 通 信 ， 频率 利 用 率 提 高q频 率 规 划 简 单q成 本 低q系 统 需 要 严 格 的 同 步 与 定 时 44/60tf C CDMA C1C2C3C41.25M 45/60 q 系 统 容 量 大 （ 采 用 了 频 率 复 用 、 话音 激 活 、 软 切 换 等 技 术 ）q 具 有 软 容 量 特 性 （ 干 扰 受 限 系 统 ）q 抗 干 扰 、 抗 多 径 性 能 强 （ 扩 频 、 多种 分 集 ）q 软 切 换q 保 密 性 能 好 CDMA 多 址 技 术 的 特 点 46/60 0 0 1mi（ t） 10011100 0 1m j（ t） 1001011 PN码 长 度 （ 周 期 ） 2n 1不 同 抽 头 系 数 ， 其 m序列 结 构 不 同 mim j 有 2n 1个 非 零 状 态 ， 即 有2n 1个 不 同 初 始 状 态 的 m序列 ， 这 些 m序 列 的 相 位 偏移 不 同伪 随 机 PN序 列 m序 列 47/60 m序 列 的 相 关 性 自 相 关 函 数 图P0 P 1P 11 1 1 1 1/P - / TcRa( ) Ra( ) 当 0 或 P时 ， 出 现 峰 值 ， 二 值 特 性 。相 关 检 测 就 是 利 用 这 一 特 性 ， 在 “ 有 ” 或 “ 无 ” 相 关 函 数值 的 基 础 上 识 别 信 号自 相 关 系 数 越 大 越 好Ra( ) Ra( )= 1 =0 -1/P 0 48/60 m序 列 的 相 关 性 互 相 关)(cR互 相 关 性 （ 越 小 越 好 ） 具 有 多 值 特 性 t(n)-2/P- 1/P- t(n)/P这 三 个 值 被 称 为 理 想 三 值 ， 满 足 这 一 特 性 的 m序列 对 称 为 m序 列 优 选 对 49/60 PN码 序 列 Gold序 列u是 一 种 基 于 m序 列 优 选 对 的 码 序 列u生 成 ： 由 优 选 对 的 两 个 m序 列 逐 位 模 2加 得 到u性 质 ：u产 生 的 序 列 数 多 ， 可 达 2n 1u互 相 关 函 数 值 低 于 m序 列 优 选 对 互 相 关 函 数u自 相 关 函 数 在 等 于 0时 与 m序 列 相 同 50/60 Walsh码 序 列q 是 一 种 代 数 码 ， 由 2N阶 walsh码 的 递 推 矩 阵 （ 哈达 码 矩 阵 ） 生 成 。q Walsh码 具 有 理 想 的 同 步 正 交 性 能 ， 即 Ra(0)=1 及 Rc(0)=0。 非 同 步 时 ， 正 交 性 不 理 想 。q 码 组 数 等 于 码 的 长 度 （ 位 数 ） 。q 3G系 统 中 采 用 变 长 walsh序 列 ， 以 适 应 多 速 率 业务 的 需 求 51/60 变 长 Walsh码 的 生 成W 1,0= (0) W2,0= (0,0)W2,1= (0,1) W4,0= (0,0,0,0)W4,2= (0,0,1,1)W4,1= (0,1,0,1)W4,3= (0,1,1,0) W8,0= (00000000)W8,4= (00001111)W8,2= (00110011)W8,6= (00111100)W8,1= (01010101)W8,5= (01011010)W8,3= (01100110)W8,7= (01101001)SF=1 SF=2 SF=4 SF=8 SF=16同 一 棵 walsh树 上 的 根 walsh码 与 子 walsh码 不 正 交 ， 不 能 同 时 分 配给 同 一 小 区 的 不 同 信 道 进 行 扩 频 。变 长 walsh码 的 应 用 必 须 进 行 合 理 分 配 。 52/60 Gold序 列 发 生 器n级 m序 列 发 生 器n级 m序 列 发 生 器 m2m 1 Gold码 序 列时 钟 m1、 m2是 周 期 相 同 的 优 选 对 53/60 Walsh Code 生 成 及 特 性 W0W1W2W3W4W5W6W 78 8阵 列 ， 8个 Walsh Code每 个 码 8位 chip IS-95中 Walsh Code为 64 64阵 列共 有 64个 码 字 ， W0W63 每 个 码 64位 chip HN HNHN HNH2N 0 00 10 00 10 00 1 1 11 0 0 00 10 00 10 00 1 1 11 0 0 00 10 00 10 00 1 1 11 00 00 10 00 10 00 1 1 11 0 1 11 01 11 01 11 0 0 00 1 0 0 00 1 54/60 多 址 技 术 与 系 统 容 量 p.148q系 统 容 量 （ 无 线 容 量 m ） 定 义 ：给 定 频 率 资 源 后 单 位 面 积 的 无 线 信 道 数qFDMA系 统 容 量 ： cwBB BN BNm cw * （ 信 道 数 /小 区 ） qTDMA系 统 容 量 ： cwBcBw BN TSBNTSm * )()( （ 信 道 数 /小 区 ） 在 相 同 的 频 率 资 源 下 ， 不 同 的 多 址 方 式 系 统 容量 不 同 。 CDMATDMAFDMA举 例 55/60 q CDMA系 统 容 量 ： 该 系 统 中 所 有 小 区 使 用 相同 的 频 率 ， 信 道 是 由 不 同 的 扩 频 码 来 区 分 ， 每个 用 户 一 个 扩 频 码 。 则 系 统 容 量 m就 是 用 户 数 M。 111 MCM CICm = M = 1 + IC1 （ 信 道 数 /小 区 ） swb BB NE 0C / I = 多 址 技 术 与 系 统 容 量 56/60IC1m = M= 1 + qCDMA系 统 中 对 容 量 的 影 响 因 素 有 （ 减 少干 扰 可 增 加 容 量 ） ：q话 音 激 活 量 （ 称 话 音 占 空 比 ） d（ d1）q扇 区 划 分 因 子 G的 影 响q频 率 复 用 效 率 F （ F1） 的 影 响 (信 道 数 /小 区 ) d1 GF 举 例 多 址 技 术 与 系 统 容 量 57/60 例 ： 系 统 容 量 比 较 （ FDMA、 TDMA）41.104 301250 问 题 ： 已 知 Bw=1.25MHz， N=4； 计 算 AMPS系 统 和D-AMPS系 统 的 容 量 。解 ： mF 信 道 /小 区 mT mF 3 31.25 信 道 /小 区 58/60 例 ： 系 统 容 量 比 较 （ CDMA）问 题 ： 频 道 带 宽 不 变 Bw=1.25MHz， 用 户 信 息 带 宽 Bc=10KHz,当 Eb/N0=7dB,d=0.35,G=2.55,F=0.6时 ， 计 算 IS-95的 系 统 容 量 。解 ： mC 用 户 /小 区8.307 11 0 GFdNE BBb CW 6.055.235.0151251 59/60 思 考 题1、 分 集 技 术 的 类 型 有 哪 些 ？ 分 集 技 术 的 作 用 是 什么 ？ GSM系 统 和 IS-95系 统 中 分 别 使 用 了 何 种分 集 技 术 ？ 它 们 是 如 何 实 现 的 ？ 2、 说 明 DS和 FH的 抗 干 扰 原 理 60/60 作 业n 第 四 章 P110 4-13 4-14n 第 五 章 P128 5-1 5-7n 第 六 章 P152 6-15