CDMA数字蜂窝移动通信.ppt

基本的PN码序列互相关性都不够好, 因此,实际的CDMA系统中常选用自相关性好的PN码作为扩频码, 而另外选择互相关性好的编码作为地址码, 最常用的就是Walsh码。 4. 各种扩频方式的比较 一般来讲, 慢跳跳频系统的实现最简单、成本最低, 但性能也最差。采用软扩频的编码技术可以达到高速率, 实现快速跳频, 但只局限于室内近距离范围内的应用。先解调后解扩的直扩系统, 可以采用集成电路直接对扩频序列进行数字处理, 但前提是信号强度要很高。先解扩再解调的直扩系统是扩频系统中性能最好的技术方式, 但是由于它需要完成伪随机码的同步和载波恢复, 因而大大增加了系统的复杂程度。例如, 一个速率为64 Kb的直扩系统, 其伪随机码的速率要超过5 Mb/s左右, 其实现方法比速率为3 Mb的跳频系统复杂得多。 但是为了保证通信的质量, 现代移动通信系统大都采用先解扩再解调的直扩系统, 最典型的应用就是在CDMA系统中。 5.各种混合方式 如前所述, 各种基本的扩频方式都有各自的优点和缺陷。 因此, 单独使用其中的任何一种扩频方式, 在电磁环境异常恶劣的条件下往往都难以满足系统的要求, 或者遇到技术难题, 难以解决, 或者需要大大增加设备的复杂程度, 从而使成本也大大提高。如果改用几种基本扩频方式的组合, 利用优势互补, 就可以满足系统的要求了。概括而言, 混合式扩频可以给系统带来的好处是: 提高系统的抗干扰能力, 降低部件制作的技术难度, 使设备简化, 降低成本, 满足使用要求。 当然, 这也要付出一定的代价, 那就是系统的复杂程度会有所增加。 例如, 某系统要求扩展频谱的射频带宽达到1000 MHz。若采用直接序列扩展频谱技术来满足此项指标的要求, 就要产生码片速率为500 Mchip/s的伪随机序列, 这在技术上是很难实现的。若采用跳频扩频技术来实现, 假设跳频频率的间隔是25 kHz, 那么就要求跳频器输出的跳频频率数为4万个。 但是, 制作跳频带宽为1000 MHz这样的宽带和4万个输出频率的跳频器在技术上也是很困难的。 如果采用直接序列/跳频扩展频谱技术时, 直接序列的码片速率用5 Mchip/s, 最小跳频频率间隔为10 MHz, 跳频器输出的跳频频率数为100个就可以满足要求了。显然, 这种混合式扩频系统中的各个部件的技术难度就大大降低了。  常用的混合扩频方式包括: 直扩/跳频(DS/FH)、 直扩/跳时(DS/TH)和直扩/跳频/跳时(DS/FH/TH)三种。下面, 分别加以介绍。 1) 直扩/跳频(DS/FH) 表3-1 扩频技术和跳频技术的对比 图 3-14 直扩/跳频系统组成示意图 (a) 发送端; (b) 接收端 当接收直扩加跳频的扩展频谱信号时, 设其载波频率跳变的规律是f1, f3, f2, f8, …, 本地频率合成器输出的跳变频率规律也应相同, 为 , 只是高出外来信号一个中频频率。 当收、发跳频同步时, 直扩/跳频扩展频谱信号经过混频器后即变成载波频率为一固定中频的直接序列扩展频谱信号了。  我们可以将接收端由跳频码控制的频率合成器和混频器叫做解跳器。 所以, 对直扩/跳频扩展频谱信号的接收而言, 是先进行“解跳”再进行“解扩”, 然后通过常规的解调来获得信息码的输出。这个接收过程恰好与发送的先调制、直扩后跳频的过程相反。 除了以上分析之外, 我们还可以通过对系统中信号频谱变化情况的分析加深对直扩/跳频系统的理解。图3-14中①、②、③、 ④各点所标示的信号频谱图如图3-15所示。其中①对应的是信息码频谱, ②对应的是经过DS扩频之后的直扩信号频谱。 频谱所展宽的倍数就是直接序列扩展频谱系统的处理增益。 假设频率合成器输出的跳频序列是f1, f3, f2, f8, …, 则在③所对应的跳频信号的频谱图中的箭头方向即代表了这个跳变规律。④所对应的是最终的直扩加跳频的扩展频谱信号的频谱图。比较②和④所对应的频谱可以看出, 其基本图形是完全相同的, 只是④相当于是对②作了若干个载频的频率搬移。而④中频谱总的宽度即为直扩加跳频扩频后获得的总的带宽。 图 3-15 直扩/跳频系统频谱图 由于扩频增益能够表征系统的抗干扰能力, 下面, 我们就通过对扩频增益的计算来分析直扩/跳频系统的抗干扰能力。假设直接序列扩频系统的处理增益是GDS, 跳频系统处理增益是GFH, 则由图3-15中的带宽变化情况可见, 直扩/跳频混合扩频系统的总处理增益GDS/FH为 GDS/FH＝GDS·GFH 若改用dB来表示,