CDMA 基本原理教案分析.ppt

99,12 中兴通讯 CDMA (码分多址) Code Division Multiple Access 利用不同的编码序列识别不同用户，即使用不同的信号波形区分不同的用户 CDMA的基础 扩频通信技术 多址技术 扩频通信技术 扩频通信的基本概念 扩频通信的理论基础 数字信号扩频原理 扩频的实现方法 扩频通信 SS: Spread Spectrum，指扩展频谱的通信 扩频通信定义 扩频通信技术是一种信息传输方式； 发端采用扩频码调制,使信号所占的频带宽度远大于所传信息必须的带宽 收端采用与发端相同的扩频码进行相关解调和解扩，恢复所传信息数据。 发送信息的频谱被展宽 发送的信息通过扩频，将信号能量扩展到很宽的频带上，使扩频通信的信号带宽与信息带宽之比则高达l00~1000, 属于宽带通信； 扩频方法：扩频码序列调制 数字脉冲信号宽度越窄,其频谱就越宽。如果很窄的脉冲序列被所传信息调制, 则可产生很宽频带的信号； 该窄脉冲序列称为扩频信号，即扩频码序列； 接收端相关解调解扩 接收端则用与发送端完全相同的扩频码序列与收到的扩频信号进行相关解扩,恢复所传信息。 问题的提出： 在传统的通信系统中, 我们总是想方设法使信号所占频谱尽量窄，以充分提高十分宝贵的频率资源的利用率。那么为什么还要用宽频带信号来传输窄带信息呢? 扩频通信是以信息论的仙农(Shanon)公式理论发展起来的一种通信方式； 仙农公式： C = B log2 (1+ S/N) C为信道容量, 单位为b/s；B为传输的信号频带宽度，单位为Hz；S为信号平均功率, N为噪声平均功率； 仙农公式反映的重要结论： 频带B和信噪比可以互换； 增加信号的频带宽度, 可在较低的信噪比的条件下以任意小的差错概率来传输信息； 采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱的方法可以换取信噪比上的好处。 信息传输差错概率的公式 Pe ? f（E / n0） Pe是信号能量E与噪声功率谱密度n0之比的函数 信号的传输差错概率是输入信号的信噪比和信号带宽与信息带宽之比二者乘积的函数 再次说明看出信噪比和带宽是可以互换的。 同样说明了通过增加带宽可换取信噪比的好处。 数字信号的波形与频谱 幅度为+1，持续时间为Tb的数字矩形脉冲R(t) 经Fourier变换后的频谱为是sinx/x类型的函数 幅度为+1和-1，持续时间为Tb的周期性脉冲R(t)，其频谱包络的形状与单矩形脉冲完全一样; 第1零点处的频率正好为该周期性脉冲的传输速率1/Tb 扩展周期性脉冲的频谱方法 将频谱的1/Tb第1零点向无限远推，即增大1/Tb的值； 减小数字脉冲的持续时间，缩小Tb的值。 减小Tb值等价于提高数字信号的传输速率1/Tb，扩展了信号的频谱。 数字信号扩频过程 高速数字码序C（t）对用户低速信息数据调制 低速信息数据的脉冲持续时间为Tb，其时间长度是TC的N倍。 Tb = N · TC 高速码序C（t）乘上信息数据d（t），最后得到的信号y（t）频谱与高速码序的频谱相同，起到频谱扩展的作用。y（t）= di（t）Ci（t） 接收的信号为： yr（t）= di（t）· C i（t） 解扩输出信号 dr（t）= yr（t）· C i（t） = di（t）· C i（t）· C i（t） = di（t） 扩频解调器利用本地地址码的相关性作解扩处理,有用信号频谱被恢复为窄带谱; 窄带干扰信号则在解扩过程中被扩展成为宽带谱。解调后有用信号为窄带谱,无用信号和干扰为宽带谱,可以借助于解调后滤波器去除带外的无用信号,带内的信噪比就可以大大提高,起到了抑制干扰和无用信号的目的。 扩频增益 扩频系统的抗干扰性能 ? Bw / Bs 定义：GP=Bw / Bs 扩频系统的处理增益，反映了扩频系统信噪比的改善程度。 抗干扰容限 M = Gp – [L + (S / N0)o] 物理意义：正常通信条件下，系统能承受的干扰高出信号的分贝数； CDMA数字蜂窝移动通信系统正常工作的最低信噪比要求为7 dB。 DS-SS：直接序列扩频 发端直接用高速码序列去扩展输入信息的带宽 FH：跳频 用扩频码序列去进行频移键控调制,使载波频率不断地跳变； 发端信息码序列与扩频码序列组合构造的不同码字控制频率合成器，使其输出频率根据码字的改变而改变,形成了频率的跳变。 TH：跳时 用一定码序列进行选择的多时片时移键控； 时间轴分为多个时片，哪个时片发射信号由扩频码序列进行控制。由于发送信号采用的时片很窄，也就展宽了信号的频谱。 具有抗干扰和抗多径衰落的能力 系统容量大 不需要复杂的频率分配和管理 软容量和小区呼吸功能 软切换 无需均衡器 安全、必威体育官网网址 设备简单 存在多址干扰和远近效应 地址码选择 功率控制 软切换 分集技术 智能天线