无线通信工程第讲－多址2

无线通信工程姚彦教授清华大学微波与数字通信国家重点实验室2001年12月8日第八讲无线通信的多址技术（2）码分多址CDMA技术的分类直扩码分多址（DS-FHMA）跳频码分多址（FH-CDMA）混合码分多址（Hybrid-CDMA）CDMA特点方法：窄带调制信号与伪随机序列（PN码）直接相乘（直扩），或由PN序列控制载波发射频率（跳频），达到展宽频谱的目的。性能：（1）各用户使用同一频段，频谱效率较高；（2）具有抗多径、抗干扰特性；（3）采用RAKE接收机提高抗多径性能；（4）PN码具有类似噪声的性能；（5）发射谱密度低，信号隐蔽。直扩码分多址

（DS-CDMA）扩频方法：用PN码进行乘法调制。解扩方法：相关、匹配滤波等。处理增益：G＝W/B。多址时存在远近效应。具有一定的抗干扰、抗衰落特点。工作原理这是子码域上的正交分割。信号集采用互相正交的地址码序列，算符集采用地址码相关器。i1i2iNCi1(t)Ci2(t)CiN(t)i地址发ij地址收Cij(t)工作原理（续）令发送信号为：nc(t)为一组和地址码性质相近的序列。

工作原理（续）这时nk的选址输出为： 工作原理（续）关于码型噪声的讨论。在忽略Lik,aij,Iij(t)各项的情况下，码型噪声取决于：这实际上是全部地址码互相关之和。如果：nc’(t)=0，地址码理想正交，属于正交分割； 如果：nc’(t)0，地址码非正交，属于非正交分割。码分多址的首要问题是选择尽量好的正交码组。 信道配置DS-CDMA信道配置图频率时间代码C1C2CNDS-CDMA系统的参数信息速率：原始信息的速率码片（chip）速率：地址码速率扩频比：码片速率和信息速率的比值地址码周期、地址码码长地址码的正交性及数目地址码的同步及捕获性能扩频的实现扩频过程框图扩频（模二和）BPSK调制信息码地址码载波发端已调信号发送码扩频的实现（续）扩频过程波形111001011100101110010111001011100101110010101110000110111100100001101000110100011011110010信息码地址码发送码0000000000000000000000发端已调信号解扩的实现解扩过程框图解扩（相乘）BPSK解调接收信号参考地址码参考载波收端信息码接收信号（扩频）（解扩）扩频的实现（续）解扩过程波形11100101110010111001011100101110010111001010111000收端信息码参考地址码接收信号（解扩）0000000000000000000000接收信号（扩频）DS-CDMA关键技术地址码的选择地址码的捕获与跟踪远近效应与功率控制地址码的选择介绍一种常用的地址码：PN码（伪噪声码）。最典型的是m序列，即：最长线性移位寄存器序列。模二和TTT移位时钟m序列输出地址码趋的选择夜（续）m序列爹的性质：类似于府噪声，所荒以也称为选伪噪声序厕列－由n级只移位寄存续器产生的奇m序列，眯其周期为歉2n－1。－除全0岗状态外稿，n级园移位寄傻存器可奥能出现概的各种叼状态都食在m序题列的一掏个周期延中出现敏，而且斗只出现朝一次。－m序列络中“0”诞码和“1巧”码个数帽大致相同况。－将m备序列循旋环移位勉后还是获一组m个序列。－m序列正的自相关调函数：2n－1－1012移位数地址码的片选择（续溜）m序列刃具有很斗好的自距相关及烦互相关旦特性，预因而在畅无线及脖移动通云信中有赛广泛的问使用。介但是，壳应该注帐意m序智列不是案一种理汇想正交掏序列，在因此当叛用户数遍增加时猜，会引救入很大萌的码型骡噪声干侍扰。如何选卫择正交匙码组？－对m稍序列的教改进，馅如：插吉入一些名“0”婚。－构造谦新的地糊址码，拘如：G彼old叛序列、厨Wal材sh序列。良好自相蹦关、互相盗关及正交召的前提是消地址码的柏同步，如让果不能达疮到准确的乔同步，会箭引入附加画的码型噪幼声，严重萝影响CD甲MA系统零的正常工汽作。地址码的硬捕获与跟陪踪这是码分共多址的一清项关键技现术，可以宾分为二个宾过程：（1）确震定地址码脸的相位，忘称为捕获庸。（2）墙维持地枝址码相蠢位的同惜步，称例为跟踪更。采用方法所举例：（1）捕赶获可以采斑用匹配滤蹦波器。（2）累跟踪可度以采用触延迟锁恋定环。地址码一帧捕获跟踪地址码镇的捕获神与跟踪畏（续）匹配滤钳波器和吴延迟锁乓定环的卡组合。匹配滤波器鉴相鉴相低通低通相加环路滤波器VCOPN码发生器超前码迟后码接收码延迟锁定环地址码混的捕获定与跟踪修（续）延迟锁渡定环的受鉴相特业性/Tc0.511.5-0.5-1-1.5远近效应披与功率控即制什么叫做租远近效应吩？首先说明匹CDMA系统是咸一种干屠扰受限降系统，俗这是由庆于地址茎码不可漫能完全侦正交。做即使采仗用理想防的正交抓码和理偿想的正朱交分割焰，但由饿于信道容传输及制同步电洲路的不索理想，颤会产生偶码型噪架声。假定所有铜的用户发是送功率都酒一样，则槽来自不同盖地址的码戏型噪声由南于传输距栏离不同（乒即传输衰肥减不同）秤就会有很循大的差别授，特别对寒于那些距障离很近的恼用户，产苏生的码型邪噪声将会灾很大，因能而造成接坏收干扰的淘提高，有每效用户数亩的降低。辨这就是C电DMA系垦统的远近废效应。远近效应心与功率控楚制（续）解决远饶近效应萄的方法概之一：醉功率控负制开环功率帐控制闭环功率班控制基站移动台用移动台检测下行的衰落，控制移动台的发送功率用基站检测上行的衰落，并把信息发给移动台，控制移动台的发送功率DS-抓CDM享A的优薄点用户共享推一个频率嫂，无需频暑率规划；PN码爹的正交放性；远近效仙应：功古率控制道；具有软容冻量限制，香用户越多捷，性能越辞差，用户谜减少，性摆能就变好舍；抗多径巧衰落：宴固有的掉频率分槽集；利用宏刻分集可斑以实现衡软越区匠切换；多用户干兄扰：PN沫码不完全闹正交；利用多用室户检测提督高系统性肠能和容量旋；利用多径留，采用R摇AKE技狂术提高系和统性能。跳频码分杀多址

（紫FH-C些DMA）实现方法螺：在发送格端用PN伏码控制频要率合成器州，发射频涌率随PN仓序列在一侮定带宽跳剪变；在接定收端实现覆本振的同彩步跳频，芒然后还原控成某个固员定中频，垫进行解调州。处理增探益：G胳＝W/比B。多址通信滥时没有远健近效应。具有良好零的抗干扰猾特点。跳频码分妙多址（续驴）

（F判H-CD肉MA）发送信息码中频调制上变频跳频本振跳频码发送信号跳频本振下变频解调跳频码捕获参考中频接收信号接收信息码进一步说炕明采用跳频强实现多址亲；每个地址匙分配不同蛙的跳频序声列；安全性能仗好、抗干页扰能力强圆；跳频同步溉跟踪是关纲键技术难畅点；存在深度劫衰落、存孩在频率碰薄撞问题；一般要求寄采用纠错肚编码和交铜织编码措聚施；纯跳频摘系统多颤用于军收方抗干或扰通信额中。空分多趴址概念空分多睬址方法卖之一：戒蜂窝划佳分空分多址愤方法之二妖：扇区划独分ABCDEFGHIABCDEFGH利用天线所实现空分夜多址控制用户原的空间辐恢射能量；使用定腊向波束过天线服盲务于不畏同用户棋；扇形天线欣是一种基佛本方式；自适应产天线，饺效果更凶好；最适合和馆TDMA柔及CDM誉A系统结秤合。关键技泡术问题需要很牧好解决愈天线的旷自适应社定向问邻题。目标：天傍线具有良呼好的波束需，并能对李用户进行游快速跟踪财。方法：价天线阵碌技术和胡自适应富技术。混合多址混合多址录技术混合频分勺/码分多智址（F/辉CDMA沸）混合直逃扩/跳悼频码分壶多址（浙DS/巾FH-督CDM直A）混合直扩桃/时分多抖址（DS阿/TDM践A）混合跳频童/时分多饼址（FH蒸/TDM剥A）混合频相分/码穿分多址F/CD赔MA宽带C欧DMA努频谱窄带CD述MA频谱混合直鸡扩/跳朽频码分梨多址DS/唱FH-悔CDM偿A信道中的代码组其它码组据信道DS/F替H-CD送MA系统胞频谱直扩/时喝分多址雪（DS/艺TDMA习）不同小区洋分配不同建的扩频码玩；一个小区宅分配用户私一个特定屡时隙；不存在远吉近效应；实际上是纸TDMA蒸，扩频只受是抗干扰惰。跳频/欲时分多德址（F之H/T善DMA脱）实际上是妨TDMA夫；一帧一跳叔；避免邻递近小区府同信道肯干扰问歉题；抗严重衰评落和碰撞辞事件；GSM慕标准采牲用，能黎成倍增仙加容量朋。谢谢观看/欢迎下载BY填FAI膛TH乖IM泰