CDMA系统原理.ppt

CDMA原理概述 CDMA系统是基于码分技术（扩频技术）和多址技术的通信系统，系统为每个用户分配各自特定地址码。地址码之间具有相互准正交性，从而在时间、空间和频率上都可以重叠；将需传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的伪随机码进行调制，使原有的数据信号的带宽被扩展，接收端进行相反的过程，进行解扩，增强了抗干扰的能力 。 在发端输入的信息先经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。展宽后的信号再调制到射频发送出去。 在接收端收到的宽带射频信号，变频至中频，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、恢复成原始信息输出。 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，扩频通信就是多了扩频调制和解扩部分。 Cdma系统发射机框图 扩展频谱通信系统是指将待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数扩展后成为宽频带信号，送入信道中传输。在接收端利用相应手段将信号解压缩，从而获取传输信息的通信系统。也就是说在传输同样信息时所需的射频带宽，远比我们已熟知的各种调制方式要求的带宽要宽得多。扩频带宽至少是信息带宽的几十倍甚至几万倍。信息不再是决定调制信号带宽的一个重要因素，其调制信号的带宽主要由扩频函数来决定。 信号频谱被展宽了。在常规通信中，为了提高频率利用率，通常都是采用大体相当带宽的信号来传输信息，即在无线电通信中射频信号的带宽和所传信息的带宽是属于同一个数量级的，但扩频通信的信号带宽与信息带宽之比则高达100～1000，属于宽带通信，原因是为了提高通信的抗干扰能力，这是扩频通信的基本思想和理论依据。 采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱。由信号理论知道，脉冲信号宽度越窄，其频谱就越宽，信号的频带宽度和脉冲宽度近似成反比，因此，越窄的脉冲序列被所传信息调制，则可产生很宽频带的信号。扩频码序列就是很窄的脉冲序列 扩频技术 直接序列扩频CDMA（DS-CDMA）：用待 传信息信号与高速率的伪随机码序列相后， 去控制射频信号的某个参量而扩展频谱。 常用的伪随机序列有m序列和Gold序列。 m 序列 是最长线性移位寄存器序列的简称。 它是由多级移位寄存器或其他延迟元件通过 线性反馈产生的最长的码序列。 直接序列扩频 实验一 GOLD序列特性实验 观察GOLD序列的波形（频谱）。 观察GOLD序列的自相关和互相关特性 m序列虽然性能优良，但同样长度的m序列个 数不多，且序列之间的互相关值并不都好。 Gold序列是m序列的复合码，它是由两个码 长相等、码时钟速率相同的m序列优选对模 二和构成的。其中m序列优选对是指在m序列 集中，其互相关函数最大值的绝对值最接近或达到 互相关值下限（最小值）的一对m序列。 线性移位寄存器 Gold序列是m序列的复合码，它是由两个码长相等、码时钟速率相同的m序列优选对模二和构成的。其中m序列优选对是指在m序列集中，其互相关函数最大值的绝对值最接近或达到互相关值下限（最小值）的一对m序列。这里我们定义优选对为：设A是对应于n级本原多项式f（x）所产生的m序列，B是对应于n级本原多项式g（x）所产生的m序列，当他们的互相关函数满足： 串联型和并联型序列发生器 即GOLD序列就是很窄的脉冲序列构成的扩频函数。 它能展宽信号频谱，提高通信抗干扰能力 实验二 GOLD序列的捕获与跟踪实验 观察滑动相关电路各点波形（频谱），理解滑动相关电路的工作原理。 观察延迟锁定电路各点波形（频谱），理解延迟锁定电路的工作原理。 观察扩频码的捕获和跟踪过程。 在扩展频谱系统中，为了使接收端能够正确恢复信码，必须使接收端产生的解扩用的伪随机码和发送端的伪随机码同步。伪随机码的同步一般分两步进行。第一步是有哪些信誉好的足球投注网站和捕获伪随机码的初始相位，使与发端的码相位误差小于1bit，这就可保证解扩后的信号通过相关器后面的窄带中频滤波器，通常称这一步为初始同步或捕获；第二步是在初始同步的基础上，使码相位误差进一步减小，使所建立的同步保持下去，通常称这一步为跟踪。 滑动相关捕获原理 实现跟踪也是利用伪随机码的相关特性实现的。一般采用延迟锁定环来实现。当接收到的信号和本地的PN序列达到同步以后，我们就说时间参考已经建立。延迟锁定环是通过一非线性的反馈环路来实现输出信号对输入信号的跟踪和同步作用。延迟锁定技术是使本地PN序列发生器跟踪或锁定于外来的PN序列。两个PN序列在时延上的差别需要通过相关运算来监视：如果两个PN序列的相位相同，则有最大的相关输出，反之如果相位不同，则输出很小。 PN码的跟踪原理 实验三 扩频与解扩实验 观察基带