第三章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信

1、第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 3.1 3.1 概述概述 3.2 3.2 碼分多址的基本原理碼分多址的基本原理 3.3 3.3 擴頻通信系統(tǒng)擴頻通信系統(tǒng) 3.4 CDMA3.4 CDMA系統(tǒng)規(guī)劃系統(tǒng)規(guī)劃 3.5 CDMA3.5 CDMA地址碼和擴頻碼地址碼和擴頻碼 3.6 CDMA3.6 CDMA技術(shù)的特點技術(shù)的特點 3.7 CDMA3.7 CDMA提供的業(yè)務提供的業(yè)務 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 3.1 概述概述 1. 通信技術(shù)的演化：通信技術(shù)的演化： 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 多址技術(shù)

2、多址技術(shù) 碼碼 業(yè)務信道在不同頻段分配給不同用戶業(yè)務信道在不同頻段分配給不同用戶 如：如：TACS系統(tǒng)、系統(tǒng)、AMPS系統(tǒng)系統(tǒng) 業(yè)務信道在不同時業(yè)務信道在不同時 間分配給不同用戶間分配給不同用戶 如：如：GSM 所有用戶在同一時所有用戶在同一時 間、同一頻段上、間、同一頻段上、 根據(jù)編碼獲得業(yè)務根據(jù)編碼獲得業(yè)務 信道信道 用戶用戶1 用戶用戶2 用戶用戶3 時間時間 頻率頻率 FDMA 用戶用戶1 用戶用戶2 用戶用戶3 時間時間 頻率頻率 TDMA 時間時間 頻率頻率 CDMA 用戶用戶3 用戶用戶2 用戶用戶1 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 第三章第三章

3、CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 2. CDMA技術(shù)標準化發(fā)展階段技術(shù)標準化發(fā)展階段 P95 圖圖31 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 3.2 碼分多址的基本原理碼分多址的基本原理 CDMA給每一用戶分配一個唯一的碼序列（擴頻給每一用戶分配一個唯一的碼序列（擴頻 碼），也就是說各發(fā)送端用各不相同的、相互正碼），也就是說各發(fā)送端用各不相同的、相互正 交或準正交的地址碼調(diào)制其所發(fā)送的信號，在接交或準正交的地址碼調(diào)制其所發(fā)送的信號，在接 收端利用碼型的正交性，通過地址識別（相關檢收端利用碼型的正交性，通過地址識別（相關檢 測）從混合信號中選出相應信號的

4、多址技術(shù)。測）從混合信號中選出相應信號的多址技術(shù)。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 碼分多址碼分多址 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 3.3.1 擴頻通信的基本概念擴頻通信的基本概念 3.3 擴頻通信系統(tǒng)擴頻通信系統(tǒng) 基本原理基本原理 擴頻：擴頻：用一個帶寬比信息帶寬寬得多的偽隨用一個帶寬比信息帶寬寬得多的偽隨 機碼（機碼（PN碼）對信息數(shù)據(jù)進行調(diào)制。碼）對信息數(shù)據(jù)進行調(diào)制。 解擴：解擴：將接收到的擴展頻譜信號與一個和發(fā)將接收到的擴展頻譜信號與一個和發(fā) 端端PN完全相同的本地碼相關檢測。完全相同的本地碼相關檢測。 收到的信號與本地

5、收到的信號與本地PN相匹配時，信號恢相匹配時，信號恢 復到其擴展前的原始帶寬復到其擴展前的原始帶寬 ； 不匹配的輸入信號被擴展到本地碼的帶不匹配的輸入信號被擴展到本地碼的帶 寬或更寬頻帶。寬或更寬頻帶。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 這一定義包含了以下三方面的意思：這一定義包含了以下三方面的意思： 1) 信信 號的頻譜被展寬了。號的頻譜被展寬了。 傳輸任何信息都需要一定的帶寬，稱為傳輸任何信息都需要一定的帶寬，稱為信息帶寬信息帶寬。 例如人類的語音的信息帶寬為例如人類的語音的信息帶寬為300Hz - 3400Hz。 為了充分利用頻率資源，通常都是盡量采用大體為

6、了充分利用頻率資源，通常都是盡量采用大體 相當?shù)膸挼男盘杹韨鬏斝畔?。在無線電通信中相當?shù)膸挼男盘杹韨鬏斝畔?。在無線電通信中 射頻信號的帶寬與所傳信息的帶寬是相比擬的。射頻信號的帶寬與所傳信息的帶寬是相比擬的。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 如用調(diào)幅信號來傳送語音信息，其帶寬為語音信如用調(diào)幅信號來傳送語音信息，其帶寬為語音信 息帶寬的兩倍；電視廣播射頻信號帶寬也只是其息帶寬的兩倍；電視廣播射頻信號帶寬也只是其 視頻信號帶寬的一倍多。這些都屬于窄帶通信。視頻信號帶寬的一倍多。這些都屬于窄帶通信。 一般的調(diào)頻信號，或脈沖編碼調(diào)制信號，它們的一般的調(diào)頻信號，或脈沖

7、編碼調(diào)制信號，它們的 帶寬與信息帶寬之比也只有幾到十幾。擴展頻譜帶寬與信息帶寬之比也只有幾到十幾。擴展頻譜 通信信號帶寬與信息帶寬之比則高達通信信號帶寬與信息帶寬之比則高達100 - 1000， 屬于寬帶通信。屬于寬帶通信。 為什么要用這樣寬的頻帶的信號來傳輸信息呢為什么要用這樣寬的頻帶的信號來傳輸信息呢? 這這 樣豈不太浪費寶貴的頻率資源了嗎樣豈不太浪費寶貴的頻率資源了嗎?（提出問題）（提出問題） 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 2) 采用擴頻碼序列調(diào)制的方式來展寬信號頻譜。采用擴頻碼序列調(diào)制的方式來展寬信號頻譜。 在時間上有限的信號，其頻譜是無限的。例如很在

8、時間上有限的信號，其頻譜是無限的。例如很 窄的脈沖信號，其頻譜則很寬。信號的頻帶寬度窄的脈沖信號，其頻譜則很寬。信號的頻帶寬度 與其持續(xù)時間近似成反比。與其持續(xù)時間近似成反比。1微秒的脈沖的帶寬約微秒的脈沖的帶寬約 為為1MHz。因此，如果用很窄的脈沖序列被所傳信。因此，如果用很窄的脈沖序列被所傳信 息調(diào)制，則可產(chǎn)生很寬頻帶的信號。息調(diào)制，則可產(chǎn)生很寬頻帶的信號。 如下面介紹的直接序列擴頻系統(tǒng)就是采用這種方如下面介紹的直接序列擴頻系統(tǒng)就是采用這種方 法獲得擴頻信號。這種很窄的脈沖碼序列，其碼法獲得擴頻信號。這種很窄的脈沖碼序列，其碼 速率是很高的，稱為擴頻碼序列。說明：所采用速率是很高的，稱為

9、擴頻碼序列。說明：所采用 的擴頻碼序列與所傳信息數(shù)據(jù)是無關的，擴頻碼的擴頻碼序列與所傳信息數(shù)據(jù)是無關的，擴頻碼 序列僅僅起擴展信號頻譜的作用。序列僅僅起擴展信號頻譜的作用。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 3) 在接收端用相關解調(diào)來解擴在接收端用相關解調(diào)來解擴 如同在一般的窄帶通信中，已調(diào)信號在接收端都如同在一般的窄帶通信中，已調(diào)信號在接收端都 要進行解調(diào)來恢復所傳的信息。在擴頻通信中接收要進行解調(diào)來恢復所傳的信息。在擴頻通信中接收 端則用與發(fā)送端相同的擴頻碼序列與收到的擴頻信端則用與發(fā)送端相同的擴頻碼序列與收到的擴頻信 號進行相關解調(diào)，恢復所傳的信息。換句話說

10、，這號進行相關解調(diào)，恢復所傳的信息。換句話說，這 種相關解調(diào)起到解擴的作用。即把擴展以后的信號種相關解調(diào)起到解擴的作用。即把擴展以后的信號 又恢復成原來所傳的信息。這種在發(fā)端把窄帶信息又恢復成原來所傳的信息。這種在發(fā)端把窄帶信息 擴展成寬帶信號，而在收端又將其解擴成窄帶信息擴展成寬帶信號，而在收端又將其解擴成窄帶信息 的處理過程，會帶來一系列好處。弄清楚擴頻和解的處理過程，會帶來一系列好處。弄清楚擴頻和解 擴處理過程的機制，是理解擴頻通信本質(zhì)的關鍵所擴處理過程的機制，是理解擴頻通信本質(zhì)的關鍵所 在。在。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 3.3.2 擴頻通信的理論

11、基礎擴頻通信的理論基礎 擴頻通信的可行性，是從信息論和抗干擾理論的擴頻通信的可行性，是從信息論和抗干擾理論的 基本公式中引伸而來的?；竟街幸於鴣淼摹?信息論中關于信息容量的仙農(nóng)信息論中關于信息容量的仙農(nóng)(Shannon)公式為：公式為： C WLog2(1十十P/N) 式中：式中： C - 信道容量信道容量(用傳輸速率度量用傳輸速率度量) W - 信號頻帶寬度信號頻帶寬度 P - 信號功率信號功率 N - 白噪聲功率白噪聲功率 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 上式說明：上式說明： 1）要增加信道容量，可以通過增加傳輸信號的帶要增加信道容量，可以通過增加傳輸

12、信號的帶 寬寬(W)或增加信噪比或增加信噪比(S/N)來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。 2）當信道容量當信道容量C為常數(shù)時，可以通過增加帶寬為常數(shù)時，可以通過增加帶寬(W) 來降低系統(tǒng)對信噪比來降低系統(tǒng)對信噪比(S/N)的要求。的要求。 3）當帶寬當帶寬(W)增加到一定程度后，信道容量增加到一定程度后，信道容量C不可不可 能無限制地增加。能無限制地增加。 因此在無差錯傳輸?shù)男畔⑺俾室虼嗽跓o差錯傳輸?shù)男畔⑺俾蔆不變時，如信噪比不變時，如信噪比 很低很低(N/S很大很大)，則可以用足夠?qū)挼膸拋韨鬏斝盘?。，則可以用足夠?qū)挼膸拋韨鬏斝盘枴?第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 上式中，在

13、給定的傳輸速率上式中，在給定的傳輸速率C不變的條件下，頻帶不變的條件下，頻帶 寬度寬度W和信噪比和信噪比PN是可以互換的。即可通過增加是可以互換的。即可通過增加 頻帶寬度的方法，在較低的信噪比頻帶寬度的方法，在較低的信噪比PN(SN)情況情況 下，傳輸信息。下，傳輸信息。 擴展頻譜換取信噪比要求的降低，正是擴頻通信的擴展頻譜換取信噪比要求的降低，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。重要特點，并由此為擴頻通信的應用奠定了基礎。 擴頻通信可行性的另一理論基礎，為柯捷爾尼可夫擴頻通信可行性的另一理論基礎，為柯捷爾尼可夫 關于信息傳輸差錯概率的公式：（省略）關于信息傳輸差錯概率

14、的公式：（省略） 為什么要用這樣寬頻帶的信號來傳送信息呢為什么要用這樣寬頻帶的信號來傳送信息呢? 簡單的回答就是主要為了通信的安全可靠。簡單的回答就是主要為了通信的安全可靠。P100 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 擴頻通信方式與常規(guī)的窄道通信方式是有區(qū)別的：擴頻通信方式與常規(guī)的窄道通信方式是有區(qū)別的： 一是信息的頻譜擴展后形成寬帶傳輸；一是信息的頻譜擴展后形成寬帶傳輸； 二是相關處理后恢復成窄帶信息數(shù)據(jù)。二是相關處理后恢復成窄帶信息數(shù)據(jù)。 由于這兩大持點，使擴頻通信有如下的優(yōu)點：由于這兩大持點，使擴頻通信有如下的優(yōu)點： 抗干擾抗干擾 ,抗噪音抗噪音; 抗多徑衰

15、落抗多徑衰落; 具有保密性具有保密性; 功率譜密度低，具有隱蔽性和低的截獲概率功率譜密度低，具有隱蔽性和低的截獲概率; 可多址復用和任意選址可多址復用和任意選址; 高精度測量等。高精度測量等。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 擴頻調(diào)制技術(shù)必須滿足兩條基本要求：擴頻調(diào)制技術(shù)必須滿足兩條基本要求： 1所傳信號的帶寬必須遠大于信息的帶寬。所傳信號的帶寬必須遠大于信息的帶寬。 2所產(chǎn)生的射頻信號的帶寬與所傳信息無關。所產(chǎn)生的射頻信號的帶寬與所傳信息無關。 所傳信號的帶寬所傳信號的帶寬Bt與信息帶寬與信息帶寬Bi之比稱為擴頻系之比稱為擴頻系 統(tǒng)的處理增益統(tǒng)的處理增益Gp=

16、BtBi； 接收機采用相同的擴頻碼與收到的信號進行相關接收機采用相同的擴頻碼與收到的信號進行相關 運算恢復出所攜帶的原始信息。運算恢復出所攜帶的原始信息。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 3.3.3 擴頻通信的性能指標擴頻通信的性能指標 1). 處理增益處理增益 擴頻通信的基本特點：是傳輸信號所占用的頻帶擴頻通信的基本特點：是傳輸信號所占用的頻帶 寬度寬度(W)遠大于原始信息本身實際所需的最小遠大于原始信息本身實際所需的最小(有有 效效)帶寬帶寬(F)，其比值稱為處理增益，其比值稱為處理增益Gp:

17、Gp = W/F Gp在在100以上是擴頻通信；以上是擴頻通信； Gp在在50以上為寬帶通信；以上為寬帶通信； Gp在在12為窄帶通信。為窄帶通信。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 2). 抗干擾容限抗干擾容限 定義：定義： 是指擴頻通信系統(tǒng)能在多大干擾環(huán)境下正常工作是指擴頻通信系統(tǒng)能在多大干擾環(huán)境下正常工作 的能力，定義為：的能力，定義為： Mj = Gp (S/N)out + Ls 其中：其中： Mj - 抗干擾容抗干擾容; Gp - 處理增益處理增益 ; (SN)out - 信息數(shù)據(jù)被正確解調(diào)而要求的最小輸出信息數(shù)據(jù)被正確解調(diào)而要求的最小輸出 信噪比信噪比

18、; Ls - 接收系統(tǒng)的工作損耗。接收系統(tǒng)的工作損耗。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 舉例：舉例： 例如例如, 一個擴頻系統(tǒng)的處理增益為一個擴頻系統(tǒng)的處理增益為35dB要求誤碼要求誤碼 率小于率小于l0 5的信息數(shù)據(jù)解調(diào)的最小的輸出信噪比 的信息數(shù)據(jù)解調(diào)的最小的輸出信噪比 (S/N)out 10 dB，系統(tǒng)損耗，系統(tǒng)損耗Ls3dB，則干擾容，則干擾容 限限Mj 35 (10 +3) 22dB 這說明，該系統(tǒng)能在干擾輸入功率電平比擴頻信這說明，該系統(tǒng)能在干擾輸入功率電平比擴頻信 號功率電平高號功率電平高22dB的范圍內(nèi)正常工作，也就是該的范圍內(nèi)正常工作，也就是該

19、 系統(tǒng)能夠在接收輸入信噪比大于或等于系統(tǒng)能夠在接收輸入信噪比大于或等于22dB （噪聲大于信號，擴頻通信是唯一能夠工作于負（噪聲大于信號，擴頻通信是唯一能夠工作于負 信噪比條件下的通信方式。信噪比條件下的通信方式。P99）的環(huán)境下正常工）的環(huán)境下正常工 作。作。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 擴頻通信的主要特點：擴頻通信的主要特點： 由于擴頻通信能大大擴展信號的頻譜，發(fā)端用擴頻由于擴頻通信能大大擴展信號的頻譜，發(fā)端用擴頻 碼序列進行擴頻調(diào)制，以及在收端用相關解調(diào)技術(shù)，碼序列進行擴頻調(diào)制，以及在收端用相關解調(diào)技術(shù)， 使其具有許多窄帶通信難于替代的優(yōu)良性能，主使其

20、具有許多窄帶通信難于替代的優(yōu)良性能，主 要有以下幾項特點：要有以下幾項特點： 1）易于重復使用頻率，提高了無線頻譜利用率）易于重復使用頻率，提高了無線頻譜利用率 無線頻譜十分寶貴，在窄帶通信中，主要依靠波無線頻譜十分寶貴，在窄帶通信中，主要依靠波 道劃分來防止信道之間發(fā)生干擾。道劃分來防止信道之間發(fā)生干擾。 擴頻通信發(fā)送功率極低擴頻通信發(fā)送功率極低(1-650mW)，采用了相關，采用了相關 接收這一高技術(shù)，且可工作在信道噪聲和熱噪聲背接收這一高技術(shù)，且可工作在信道噪聲和熱噪聲背 景中，易于在同一地區(qū)重復使用同一頻率景中，易于在同一地區(qū)重復使用同一頻率, 也可與現(xiàn)也可與現(xiàn) 今各種窄道通信共享同一

21、頻率資源。所以，在美國今各種窄道通信共享同一頻率資源。所以，在美國 及世界絕大多數(shù)國家，擴頻通信不需申請頻率，任及世界絕大多數(shù)國家，擴頻通信不需申請頻率，任 何個人與單位可以無執(zhí)照使用。何個人與單位可以無執(zhí)照使用。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 2）抗干擾性強，誤碼率低）抗干擾性強，誤碼率低 擴頻通信在空間傳輸時所占有的帶寬相對較寬，而收端擴頻通信在空間傳輸時所占有的帶寬相對較寬，而收端 又采用相關檢測的辦法來解擴，使有用寬帶信息信號恢又采用相關檢測的辦法來解擴，使有用寬帶信息信號恢 復成窄帶信號，而把非所需信號擴展成寬帶信號，然后復成窄帶信號，而把非所需信號

22、擴展成寬帶信號，然后 通過窄帶濾波技術(shù)提取有用的信號。通過窄帶濾波技術(shù)提取有用的信號。見見P99.圖圖34。 對于各種形式人為的對于各種形式人為的(如電子對抗中如電子對抗中)干擾或其他窄帶或?qū)捀蓴_或其他窄帶或?qū)?帶帶(擴頻擴頻)系統(tǒng)的干擾，系統(tǒng)的干擾， 只要波形、時間和碼元稍有差異，只要波形、時間和碼元稍有差異， 解擴后仍然保持其寬帶性，而有用信號將被壓縮。解擴后仍然保持其寬帶性，而有用信號將被壓縮。 對于脈沖干擾，帶寬將被展寬到對于脈沖干擾，帶寬將被展寬到B，而有用信號恢復，而有用信號恢復(壓壓 縮縮)后，保證高于干擾。后，保證高于干擾。 由于擴頻系統(tǒng)這一優(yōu)良性能，誤碼率很低，正常條件下由于

23、擴頻系統(tǒng)這一優(yōu)良性能，誤碼率很低，正常條件下 可低到可低到10 10, 最差條件下約 最差條件下約 10 6，完全能滿足國內(nèi)相關系統(tǒng)對通道傳輸質(zhì)量的要 ，完全能滿足國內(nèi)相關系統(tǒng)對通道傳輸質(zhì)量的要 求。求。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 3）隱蔽性好，對各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小）隱蔽性好，對各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小 由于擴頻信號在相對較寬的頻帶上被擴展了，單由于擴頻信號在相對較寬的頻帶上被擴展了，單 位頻帶內(nèi)的功率很小，信號湮沒在噪

24、聲里，一般位頻帶內(nèi)的功率很小，信號湮沒在噪聲里，一般 不容易被發(fā)現(xiàn)，而想進一步檢測信號的參數(shù)不容易被發(fā)現(xiàn)，而想進一步檢測信號的參數(shù)(如偽如偽 隨機編碼序列隨機編碼序列)就更加困難，因此說其隱蔽性好。就更加困難，因此說其隱蔽性好。 再者，由于擴頻信號具有很低的功率譜密度，它再者，由于擴頻信號具有很低的功率譜密度，它 對目前使用的各種信號具有高功率譜密度的窄帶對目前使用的各種信號具有高功率譜密度的窄帶 通信系統(tǒng)的干擾很小。通信系統(tǒng)的干擾很小。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 4）可以實現(xiàn)碼分多址）可以實現(xiàn)碼分多址 擴頻通信提高了抗干擾性能，但付出了占用頻擴頻通信提高

25、了抗干擾性能，但付出了占用頻 帶寬的代價。帶寬的代價。 如果讓許多用戶共用這一寬頻帶，則可大為提如果讓許多用戶共用這一寬頻帶，則可大為提 高頻帶的利用率。由于在擴頻通信中存在擴頻碼高頻帶的利用率。由于在擴頻通信中存在擴頻碼 序列的擴頻調(diào)制，充分利用各種不同碼型的擴頻序列的擴頻調(diào)制，充分利用各種不同碼型的擴頻 碼序列之間優(yōu)良的自相關特性和互相關特性，在碼序列之間優(yōu)良的自相關特性和互相關特性，在 接收端利用相關檢測技術(shù)進行解擴，則在分配給接收端利用相關檢測技術(shù)進行解擴，則在分配給 不同用戶碼型的情況下可以區(qū)分不同用戶的信號，不同用戶碼型的情況下可以區(qū)分不同用戶的信號， 提取出有用信號。這樣一來，在

26、一寬頻帶上許多提取出有用信號。這樣一來，在一寬頻帶上許多 對用戶可以同時通話而互不干擾。對用戶可以同時通話而互不干擾。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 5）抗多徑干擾）抗多徑干擾 在無線通信的各個頻段，主要采用兩種方法來提在無線通信的各個頻段，主要采用兩種方法來提 高抗多徑干擾的能力：高抗多徑干擾的能力： 一、采用分集接收技術(shù)；一、采用分集接收技術(shù)； 二、是設法把不同路徑來的不同延遲、不同相位二、是設法把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。的有用

27、信號，即采用梳狀濾波器的方法。 這兩種技術(shù)在擴頻通信中都易于實現(xiàn)。這兩種技術(shù)在擴頻通信中都易于實現(xiàn)。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 6）能精確地定時和測距）能精確地定時和測距 電磁波在空間的傳播速度是固定不變的光速。電磁波在空間的傳播速度是固定不變的光速。 在擴頻通信中如果擴展頻譜很寬（以光來的頻譜在擴頻通信中如果擴展頻譜很寬（以光來的頻譜 舉例），則意味著所采用的擴頻碼速率很高，每舉例），則意味著所采用的擴頻碼速率很高，每 個碼片占用的時間就很短。當發(fā)射出去的擴頻信個碼片占用的時間就很短。當發(fā)射出去的擴頻信 號在被測物體反射回來后，在接收端解調(diào)出擴頻號在被測

28、物體反射回來后，在接收端解調(diào)出擴頻 碼序列，然后比較收發(fā)兩個碼序列相位之差，就碼序列，然后比較收發(fā)兩個碼序列相位之差，就 可以精確測出擴頻信號往返的時間差，從而算出可以精確測出擴頻信號往返的時間差，從而算出 二者之間的距離。測量的精度決定于碼片的寬度，二者之間的距離。測量的精度決定于碼片的寬度， 也就是擴展頻譜的寬度。碼片越窄，擴展的頻譜也就是擴展頻譜的寬度。碼片越窄，擴展的頻譜 越寬，精度越高。越寬，精度越高。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 7）適合數(shù)字話音和數(shù)據(jù)傳輸，以及開展多種通信業(yè)務）適合數(shù)字話音和數(shù)據(jù)傳輸，以及開展多種通信業(yè)務 擴頻通信一般都采用數(shù)字

29、通信、碼分多址技術(shù)，適擴頻通信一般都采用數(shù)字通信、碼分多址技術(shù)，適 用于計算機網(wǎng)絡，適合于數(shù)據(jù)和圖象傳輸。用于計算機網(wǎng)絡，適合于數(shù)據(jù)和圖象傳輸。 8）安裝簡便，易于維護）安裝簡便，易于維護 擴頻通信設備是高度集成，采用了現(xiàn)代電子科技的擴頻通信設備是高度集成，采用了現(xiàn)代電子科技的 尖端技術(shù)，因此，十分可靠、小巧，大量運用后成尖端技術(shù)，因此，十分可靠、小巧，大量運用后成 本低，安裝便捷，易于推廣應用。本低，安裝便捷，易于推廣應用。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 擴頻通信的工作原理擴頻通信的工作原理 擴頻通信的一般工作原理如圖擴頻通信的一般工作原理如圖P98. 3-

30、2所示。所示。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 發(fā)送端輸入的信息先經(jīng)信息調(diào)制形成數(shù)字信號，然后發(fā)送端輸入的信息先經(jīng)信息調(diào)制形成數(shù)字信號，然后 由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以 展寬信號的頻譜。展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出展寬信號的頻譜。展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出 去。去。 接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本 地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴頻碼序列去相關解擴。再經(jīng)地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴頻

31、碼序列去相關解擴。再經(jīng) 信息解調(diào)、恢復成原始信息輸出。信息解調(diào)、恢復成原始信息輸出。 由此可見，由此可見，般的擴頻通信系統(tǒng)都要進行三次調(diào)制和般的擴頻通信系統(tǒng)都要進行三次調(diào)制和 相應的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴頻相應的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴頻 調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應的信息解調(diào)、調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應的信息解調(diào)、 解擴和射頻解調(diào)。解擴和射頻解調(diào)。 與一般通信系統(tǒng)比較，擴頻通信就是多了擴頻調(diào)制和與一般通信系統(tǒng)比較，擴頻通信就是多了擴頻調(diào)制和 解擴部分。解擴部分。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 第三章第三章 CDMA

32、CDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 擴頻通信的理論依據(jù)和基本思想擴頻通信的理論依據(jù)和基本思想 我們用信息帶寬的100倍, 甚至1000倍以上的寬帶 信號來傳輸信息, 就是為了提高通信的抗干擾能力, 即 在強干擾條件下保證可靠安全的通信。 仙農(nóng)(Shannon)公式： N P WC1b1 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 擴頻通信工作原理擴頻通信工作原理 信息 調(diào)制 信息 擴頻 調(diào)制 擴頻碼 發(fā)生器 射頻 調(diào)制 射頻 發(fā)生器 信息 解調(diào) 信息 擴頻 解調(diào) 本地 擴頻碼 發(fā)生器 射頻 解調(diào) 本地 射頻 發(fā)生器 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂

33、窩移動通信 擴頻通信頻譜示意圖擴頻通信頻譜示意圖 解擴后 信號 干擾 信號干擾 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 按照擴展頻譜的方式不同，現(xiàn)有的擴頻通信系按照擴展頻譜的方式不同，現(xiàn)有的擴頻通信系 統(tǒng)可以分為：統(tǒng)可以分為： 1). 直接序列擴頻工作方式，簡稱直擴直接序列擴頻工作方式，簡稱直擴(DS)方式方式 2). 跳變頻率工作方式，簡稱跳頻跳變頻率工作方式，簡稱跳頻(FH)方式方式 3). 跳變時間工作方式，簡稱跳時跳變時間工作方式，簡稱跳時(TH)方式方式 4). 各種混合方式：各種混合方式： DS/FH、 DS/TH、 FH/TH 3.3.4 擴頻通信的實現(xiàn)方

34、法擴頻通信的實現(xiàn)方法 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 圖圖 3-5 CDMA擴頻調(diào)制方式分類圖擴頻調(diào)制方式分類圖 寬帶窄帶 DSTH 快跳頻 FH 慢跳頻 基本CDMA復合式CDMA DS / FH DS / TH FH / TH DS / FH / TH TDMA / CDMA MC-CDMA MT-CDMA CDMA 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 1). 直接序列擴頻工作方式，簡稱直擴直接序列擴頻工作方式，簡稱直擴(DS)方式方式 （1）概念：）概念：直接序列擴頻，就是直接用具有直接序列擴頻，就是直接用具有 高碼率的擴頻碼序

35、列在發(fā)端去擴展信號的頻譜。高碼率的擴頻碼序列在發(fā)端去擴展信號的頻譜。 而在收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，而在收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴， 把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 （2）系統(tǒng)組成：）系統(tǒng)組成： 圖圖 3-6 直擴系統(tǒng)的原理框圖直擴系統(tǒng)的原理框圖 載波 振蕩器 m(t) cos( 0t ) 偽隨機碼 發(fā)生器 u(t) p(t) 主 振蕩器 s(t) cos( rt ) r(t) 信道 干擾與噪聲 本地 混頻器 cos 0t 本地偽碼 產(chǎn)生器 q(t) 中頻 濾波器 p(t)

36、本地載波 振蕩器 y(t)( tr )( tm 0ffif0fff0f0fffr )( tp 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 圖圖 3-7 直擴系統(tǒng)傳輸信號頻譜變化圖直擴系統(tǒng)傳輸信號頻譜變化圖 0 m(t) fff0 u(t) f0f s(t)r(t) frffrf 干擾 )( tr (a)(b)(c)(d)(e) 0f )( tm f0f y(t) f p(t) f0 (f)(g)(h) 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 （3）實例：）實例： Expression1Expression2Result 000 011 101 110

37、 XOR 運算運算 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 擴頻過程波形擴頻過程波形 111001011100101110010111001011100101110010 1 0 1 1 1 0 000110111100100001101000110100011011110010 信息碼信息碼 地址碼地址碼 發(fā)送碼發(fā)送碼 0000 00 0 0000 0000 0000 00 0發(fā)端已調(diào)信號發(fā)端已調(diào)信號 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 解擴過程波形解擴過程波形 1110010

38、11100101110010111001011100101110010 1 0 1 1 1 0 0 0 收端收端 信息碼信息碼 參考參考 地址碼地址碼 接收信號接收信號 （解擴）（解擴） 0000 00 0 0000 0000 0000 00 0 接收信號接收信號 （擴頻）（擴頻） 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 （3）優(yōu)點及缺陷：）優(yōu)點及缺陷： (1) 直擴信號的功率譜密度低。直擴信號的功率譜密度低。 (2) 系統(tǒng)本身具有加密的能力。

39、系統(tǒng)本身具有加密的能力。 (3) 構(gòu)建直接序列擴展頻譜碼分多址系統(tǒng)。構(gòu)建直接序列擴展頻譜碼分多址系統(tǒng)。 (4) 抗干擾能力強。抗干擾能力強。 (5) 直接擴展頻譜信號的相關接收具有抗多徑效應的能力。直接擴展頻譜信號的相關接收具有抗多徑效應的能力。 (6) 利用直接擴展頻譜信號可實現(xiàn)精確的測距定位。利用直接擴展頻譜信號可實現(xiàn)精確的測距定位。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 2).跳變頻率工作方式，簡稱跳頻跳變頻率工作方式，簡稱跳頻(FH)方式方式 （1）概念：）概念：用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調(diào)制，使用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調(diào)制，使 載波頻率不斷地跳變。載波頻率

40、不斷地跳變。 簡單的頻移鍵控如簡單的頻移鍵控如2FSK，只有兩個頻率，分別代表，只有兩個頻率，分別代表 傳號和空號。而跳頻系統(tǒng)則有幾個、幾十個、甚至傳號和空號。而跳頻系統(tǒng)則有幾個、幾十個、甚至 上干個頻率、由所傳信息與擴頻碼的組合去進行選上干個頻率、由所傳信息與擴頻碼的組合去進行選 擇控制，不斷跳變。擇控制，不斷跳變。 發(fā)送端信息碼序列與擴頻碼序列組合以后按照不同發(fā)送端信息碼序列與擴頻碼序列組合以后按照不同 的碼字去控制頻率合成器。的碼字去控制頻率合成器。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 接收端為了解跳頻信號，需要有與發(fā)端完全相接收端為了解跳頻信號，需要有與發(fā)端

41、完全相 同的本地擴頻碼發(fā)生去控制本地頻率合成器，同的本地擴頻碼發(fā)生去控制本地頻率合成器， 使其輸出的跳頻信號能在混頻器中與接收信號使其輸出的跳頻信號能在混頻器中與接收信號 差頻出固定的中頻信號，然后經(jīng)中頻帶通濾波差頻出固定的中頻信號，然后經(jīng)中頻帶通濾波 器及信息解調(diào)器輸出恢復的信息。器及信息解調(diào)器輸出恢復的信息。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 快跳頻圖案快跳頻圖案; (b) 慢跳頻圖案慢跳頻圖案 圖圖 3-9 跳頻圖案跳頻圖案 跳頻 信道 帶寬 時間 跳頻駐留時間 頻率 跳頻 帶寬 (a) 跳頻 帶寬 時間 跳頻駐留時間 跳頻 信道 帶寬 頻率 (b) 第三章

42、第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 圖圖 3-10 收發(fā)雙方同步跳頻示意圖收發(fā)雙方同步跳頻示意圖 發(fā)射機跳頻圖案 接收機跳頻圖案 s t f 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 跳頻擴頻系統(tǒng)信號波形跳頻擴頻系統(tǒng)信號波形 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 跳頻擴頻通信系統(tǒng)跳頻擴頻通信系統(tǒng) （2）原理：）原理： 載波頻率受一組快速變化的載波頻率受一組快速變化的PN控制而隨機跳變?？刂贫S機跳變。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 （3）一個好的跳頻圖案應具備的方面）一個好的跳頻圖案應具備的

43、方面: (1) 圖案本身的隨機性要好圖案本身的隨機性要好, 要求參加跳頻的每個頻率出現(xiàn)要求參加跳頻的每個頻率出現(xiàn) 的概率相同。的概率相同。 隨機性好隨機性好, 抗干擾能力就強。抗干擾能力就強。 (2) 圖案的密鑰量要大圖案的密鑰量要大, 要求跳頻圖案的數(shù)目要足夠多，要求跳頻圖案的數(shù)目要足夠多， 這這 樣抗破譯的能力強。樣抗破譯的能力強。 (3) 各圖案之間出現(xiàn)頻率重疊的機會要盡量的小各圖案之間出現(xiàn)頻率重疊的機會要盡量的小, 要求圖案要求圖案 的正交性要好，的正交性要好， 這樣有利于組網(wǎng)通信和多用戶的碼分多址。這樣有利于組網(wǎng)通信和多用戶的碼分多址。 當跳頻信號發(fā)生器采用的是偽碼序列發(fā)生器時當跳頻

44、信號發(fā)生器采用的是偽碼序列發(fā)生器時, 跳頻圖案跳頻圖案 的性質(zhì)主要依賴于偽碼的性質(zhì)，此時的性質(zhì)主要依賴于偽碼的性質(zhì)，此時, 選擇好的偽碼序列成為選擇好的偽碼序列成為 獲得好的跳頻圖案的關鍵。獲得好的跳頻圖案的關鍵。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 圖圖 3-11 頻率合成器的換頻過程及載波信號的時域波形頻率合成器的換頻過程及載波信號的時域波形 包絡 建立時間消退時間 t f3f2f1 TdTh 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 圖圖 3-12 跳頻信號的頻譜跳頻信號的頻譜 f 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移

45、動通信 （4）跳頻技術(shù)指標與抗干擾的關系：）跳頻技術(shù)指標與抗干擾的關系： (1) 跳頻帶寬。跳頻帶寬越寬跳頻帶寬。跳頻帶寬越寬, 抗寬帶干擾的能力越強?？箤拵Ц蓴_的能力越強。 所以希望能所以希望能全頻段全頻段跳頻。跳頻。 例如例如, 在短波段在短波段, 從從1.5 MHz到到3 MHz全頻段跳頻全頻段跳頻; 在甚在甚 高頻段高頻段, 從從30 MHz到到80 MHz全頻段跳頻。全頻段跳頻。 (2) 跳頻頻率的數(shù)目。跳變的頻率數(shù)目越多跳頻頻率的數(shù)目。跳變的頻率數(shù)目越多, 抗單頻、抗單頻、 多頻以及梳狀干擾的能力就越強。多頻以及梳狀干擾的能力就越強。 在一般的跳頻電臺中在一般的跳頻電臺中, 跳頻的

46、頻跳頻的頻率數(shù)目為率數(shù)目為90個左右。個左右。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 (3) 跳頻的速率。跳頻的速率越快跳頻的速率。跳頻的速率越快, 抗跟蹤式干擾的能力就抗跟蹤式干擾的能力就 越強。越強。 一般在短波跳頻電臺中一般在短波跳頻電臺中, 目前其跳速為目前其跳速為100跳秒。在甚高跳秒。在甚高 頻電臺中頻電臺中, 一般跳速在一般跳速在500跳秒。對某些更高頻段的跳頻系統(tǒng)跳秒。對某些更高頻段的跳頻系統(tǒng) 可工作在每秒幾萬跳的水平?？晒ぷ髟诿棵霂兹f跳的水平。 (4) 跳頻碼的長度跳頻碼的長度(周期周期)。 跳頻圖案延續(xù)時間越長跳頻圖案延續(xù)時間越長, 敵方破敵方破

47、譯越困難譯越困難, 抗截獲的能抗截獲的能力也越強。力也越強。 跳頻碼的周期可長達跳頻碼的周期可長達10年甚至更長的時間。年甚至更長的時間。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 (5) 跳頻系統(tǒng)的同步時間。跳頻系統(tǒng)的同步時間。 跳頻系統(tǒng)的同步時間是指系統(tǒng)使收跳頻系統(tǒng)的同步時間是指系統(tǒng)使收/發(fā)雙方的跳頻圖案完發(fā)雙方的跳頻圖案完 全同步并建立通信所需要的時間。全同步并建立通信所需要的時間。 同步過程一旦被破環(huán)同步過程一旦被破環(huán), 不能實現(xiàn)收不能實現(xiàn)收/發(fā)跳頻圖案的完全同步發(fā)跳頻圖案的完全同步, 則將使通信系統(tǒng)癱瘓。則將使通信系統(tǒng)癱瘓。 目前跳頻電臺的同步時間可在秒或幾百毫

48、秒的量級。目前跳頻電臺的同步時間可在秒或幾百毫秒的量級。 總的來講總的來講, 希望跳頻帶寬要寬希望跳頻帶寬要寬, 跳頻的頻率數(shù)目要多跳頻的頻率數(shù)目要多, 跳頻跳頻 的速率要快的速率要快, 跳頻碼的周期要長跳頻碼的周期要長, 跳頻系統(tǒng)的同步時間要短。跳頻系統(tǒng)的同步時間要短。 當然當然, 一個跳頻系統(tǒng)的各項技術(shù)指標應依照使用的目的、要一個跳頻系統(tǒng)的各項技術(shù)指標應依照使用的目的、要求求 以及性能價格比等方面綜合考慮才能做出最佳的選擇。以及性能價格比等方面綜合考慮才能做出最佳的選擇。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 （5）優(yōu)點及缺陷）優(yōu)點及缺陷 跳頻系統(tǒng)具有以下優(yōu)點跳頻

49、系統(tǒng)具有以下優(yōu)點: (1) 跳頻圖案的偽隨機性和跳頻圖案的密鑰量使跳頻系統(tǒng)具有跳頻圖案的偽隨機性和跳頻圖案的密鑰量使跳頻系統(tǒng)具有 保密性。保密性。 (2) 具有抗單頻干擾的能力。具有抗單頻干擾的能力。 (3) 具有抗多徑衰落的能力。具有抗多徑衰落的能力。條件是跳變的頻率間隔要大于條件是跳變的頻率間隔要大于 相關帶寬。相關帶寬。 (4) 利用跳頻圖案的正交性可構(gòu)成跳頻碼分多址系統(tǒng)利用跳頻圖案的正交性可構(gòu)成跳頻碼分多址系統(tǒng), 共享頻共享頻 譜資源譜資源, 并具有承受過載的能力。并具有承受過載的能力。 (5) 跳頻系統(tǒng)無明顯的無近效應。跳頻系統(tǒng)無明顯的無近效應。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂

50、窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 3).跳變時間工作方式，簡稱跳時跳變時間工作方式，簡稱跳時(TH)方式方式 （1）概念：）概念：用一定碼序列進行選擇的多時隙的時移鍵控。用一定碼序列進行選擇的多時隙的時移鍵控。 由于采用了窄得很多的時片去發(fā)送信號，相對說來，由于采用了窄得很多的時片去發(fā)送信號，相對說來， 信號的頻譜也就展寬了。信號的頻譜也就展寬了。 發(fā)送端輸入的數(shù)據(jù)先存儲起來，由擴頻碼發(fā)生器的擴發(fā)送端輸入的數(shù)據(jù)先存儲起來，由擴頻碼發(fā)生器的擴 頻碼序列去控制通斷開關，經(jīng)二相或四相調(diào)制后再頻碼序列去控制通斷開關，經(jīng)二相或四相調(diào)制后再 經(jīng)射頻調(diào)制后發(fā)射。經(jīng)射頻調(diào)制后發(fā)射。 接收端由射頻接收機輸出的中頻信號

51、經(jīng)本地產(chǎn)生的與接收端由射頻接收機輸出的中頻信號經(jīng)本地產(chǎn)生的與 發(fā)端相同的擴頻碼序列控制通斷開關，再經(jīng)二相或發(fā)端相同的擴頻碼序列控制通斷開關，再經(jīng)二相或 四相解調(diào)器，送到數(shù)據(jù)存儲器和再定時后輸出數(shù)據(jù)。四相解調(diào)器，送到數(shù)據(jù)存儲器和再定時后輸出數(shù)據(jù)。 只要收發(fā)兩端在時間上嚴格同步進行，就能正確地恢只要收發(fā)兩端在時間上嚴格同步進行，就能正確地恢 復原始數(shù)據(jù)。復原始數(shù)據(jù)。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 跳時也可以看成是一種時分系統(tǒng)，所不同的地方跳時也可以看成是一種時分系統(tǒng)，所不同的地方 在于它不是在一幀中固定分配一定位置的時片，而是由在于它不是在一幀中固定分配一定位置的

52、時片，而是由 擴頻碼序列控制的按一定規(guī)律跳變位置的時片。跳時系擴頻碼序列控制的按一定規(guī)律跳變位置的時片。跳時系 統(tǒng)的處理增益等于一幀中所分的時片數(shù)。統(tǒng)的處理增益等于一幀中所分的時片數(shù)。 由于簡單的跳時抗干擾性不強，很少單獨使用。跳由于簡單的跳時抗干擾性不強，很少單獨使用。跳 時通常都與其他方式結(jié)合使用，組成各種混合方式。時通常都與其他方式結(jié)合使用，組成各種混合方式。 （2）系統(tǒng)原理：系統(tǒng)原理：P110. 圖圖313 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 (a) 發(fā)送端發(fā)送端; (b) 接收端接收端 圖圖 3-13 跳時系統(tǒng)的原理方框圖跳時系統(tǒng)的原理方框圖 存儲器 通斷

53、 開關 擴頻碼 發(fā)生器 二相或 四相 調(diào)制 射頻 調(diào)制器 (a) 存儲器 再定時 通斷 開關 擴頻碼 發(fā)生器 二相或 四相 解調(diào) 射頻 解調(diào)器 (b) 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 （3）應用）應用 跳時雖然也是一種擴展頻譜技術(shù)跳時雖然也是一種擴展頻譜技術(shù), 但因其抗干擾性能不強但因其抗干擾性能不強, 故很少單獨使用。故很少單獨使用。 只在時分多址通信系統(tǒng)中用來減少網(wǎng)內(nèi)干擾只在時分多址通信系統(tǒng)中用來減少網(wǎng)內(nèi)干擾, 以及改善系統(tǒng)中存在的遠近效應。通常都是與其他方式結(jié)以及改善系統(tǒng)中存在的遠近效應。通常都是與其他方式結(jié)合起合起 來來, 組成各種混合擴頻方式。組成各種

54、混合擴頻方式。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 4). 各種混合方式各種混合方式 在上述幾種基本的擴頻方式的基礎上，可以組合在上述幾種基本的擴頻方式的基礎上，可以組合 起來，構(gòu)成各種混合方式。例如起來，構(gòu)成各種混合方式。例如DSFH、DS TH、DSFHTH等等。等等。 一般說來，采用混合方式看起來在技術(shù)上要復雜一般說來，采用混合方式看起來在技術(shù)上要復雜 一些，實現(xiàn)起來也要困難一些。但是，不同方式一些，實現(xiàn)起來也要困難一些。但是，不同方式 結(jié)合起來的優(yōu)點是有時能得到只用其中一種方式結(jié)合起來的優(yōu)點是有時能得到只用其中一種方式 得不到的特性。得不到的特性。 第三章第

55、三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 1) 直擴直擴/跳頻跳頻(DS/FH) 表表3-1 擴頻技術(shù)和跳頻技術(shù)的對比擴頻技術(shù)和跳頻技術(shù)的對比 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 (a) 發(fā)送端發(fā)送端; (b) 接收端接收端 圖圖 3-14 直擴直擴/跳頻系統(tǒng)組成示意圖跳頻系統(tǒng)組成示意圖 調(diào)制 信息碼輸入 直擴碼 偽碼 發(fā)生器 跳頻碼 頻率 合成器 帶通 濾波器 跳頻序列 f1, f3, f2, f8, 時鐘 (a) 帶通 濾波器 f1, f3, f2, f8, 頻率 合成器 帶通 濾波器 偽碼 發(fā)生器 窄帶通 濾波器 解調(diào)器 信息碼輸出 (b) 82

56、31 , , ,ffff 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 圖圖 3-15 直擴直擴/跳頻系統(tǒng)頻譜圖跳頻系統(tǒng)頻譜圖 f f f f 信息碼頻譜 直擴信號頻譜 跳頻信號頻譜 直擴 / 跳頻信號頻譜 f1f2f3f4f5f6f7f8f9f10f11f12 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 由于擴頻增益能夠表征系統(tǒng)的抗干擾能力由于擴頻增益能夠表征系統(tǒng)的抗干擾能力, 下面下面, 我們就通我們就通 過對擴頻增益的計算來分析直擴過對擴頻增益的計算來分析直擴/跳頻系統(tǒng)的抗干擾能力。假設跳頻系統(tǒng)的抗干擾能力。假設 直接序列擴頻系統(tǒng)的處理增益是直接序列

57、擴頻系統(tǒng)的處理增益是GDS, 跳頻系統(tǒng)處理增益是跳頻系統(tǒng)處理增益是GFH, 則由圖則由圖3-15中的帶寬變化情況可見中的帶寬變化情況可見, 直擴直擴/跳頻混跳頻混合擴頻系統(tǒng)的合擴頻系統(tǒng)的 總處理增益總處理增益GDS/FH為為 GDS/FHGDSGFH 若改用若改用dB來表示來表示, 則直擴則直擴/跳頻系統(tǒng)的總處理增益跳頻系統(tǒng)的總處理增益GDS/FH(dB)為為 GDS/FH(dB)GDS(dB)+GFH(dB) 例如例如, 若已知若已知GDS40 dB, GFH13 dB, 則則GDS/FH53 dB。 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 2) 直擴/跳時(DS/T

58、H) (a) 發(fā)送端發(fā)送端; (b) 接收端接收端 圖圖 3-16 DS/TH混合式擴展頻譜系統(tǒng)混合式擴展頻譜系統(tǒng) 存儲器 信息碼輸入 偽碼 發(fā)生器 控制邏輯 觸發(fā)器 射頻開關 TH信號 DS / TH 信號 載波DS信號 (a) DS / TH 信號 射頻 開關 觸發(fā)器 TH信號 控制 邏輯 偽碼 發(fā)生器 同步時鐘 存儲器 解調(diào)器 信息碼輸出 濾波器 載波 (b) 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 DSFH系統(tǒng)：系統(tǒng)：就是一種中心頻率在某一領帶內(nèi)就是一種中心頻率在某一領帶內(nèi) 跳變的直接序列擴頻系統(tǒng)。跳變的直接序列擴頻系統(tǒng)。 其信號的頻譜見其信號的頻譜見P113圖

59、圖315所示。所示。 由圖可見，一個由圖可見，一個DS擴頻信號在一個更寬的頻帶范擴頻信號在一個更寬的頻帶范 圍內(nèi)進行跳變。圍內(nèi)進行跳變。DS/FH系統(tǒng)的處理增益為系統(tǒng)的處理增益為DS和和FH 處理增益之和。因此，有時采用處理增益之和。因此，有時采用DS/FH反而比單反而比單 獨采用獨采用DS或或FH獲得更寬的頻譜擴展和更大的處理獲得更寬的頻譜擴展和更大的處理 增益。甚至有時相對來說，其技術(shù)復雜性比單獨增益。甚至有時相對來說，其技術(shù)復雜性比單獨 用用DS來展寬頻譜或用來展寬頻譜或用FH在更寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)頻率在更寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)頻率 的跳變還要容易些。的跳變還要容易些。 第三章第三章 CDMACDM

60、A數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 圖圖 3-15 直擴直擴/跳頻系統(tǒng)頻譜圖跳頻系統(tǒng)頻譜圖 f f f f 信息碼頻譜 直擴信號頻譜 跳頻信號頻譜 直擴 / 跳頻信號頻譜 f1f2f3f4f5f6f7f8f9f10f11f12 第三章第三章 CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信 DSTH方式：方式：它相當于在擴頻方式中加上時間復它相當于在擴頻方式中加上時間復 用。采用這種方式可以容納更多的用戶。在實現(xiàn)上，用。采用這種方式可以容納更多的用戶。在實現(xiàn)上， DS本身已有嚴格的收發(fā)兩端擴頻碼的同步。加上跳本身已有嚴格的收發(fā)兩端擴頻碼的同步。加上跳 時，只不過增加了一個通斷開關，并不增加太多