任务扩频通信的特点和主要技术指标

任务扩频通信的特点和主要技术指标第1页，课件共29页，创作于2023年2月课程目录模块一3G基础模块模块二CDMA技术基础模块模块三WCDMA移动通信技术模块模块四TD-SCDMA移动通信技术模块模块五CDMA2000移动通信技术模块模块六WiMAX技术模块第2页，课件共29页，创作于2023年2月任务1扩频通信概念任务2扩频通信的特点和主要技术指标任务3CDMA码序列任务4CDMA编码技术任务5CDMA切换技术模块二CDMA技术基础模块任务6CDMA功率控制技术任务7CDMA接收和检测技术第3页，课件共29页，创作于2023年2月4问题引入扩频技术作为CDMA的核心技术，那么扩频通信的特点有哪些？主要技术指标有哪些？有怎样的实用含义？第4页，课件共29页，创作于2023年2月51、扩频通信的主要特点2、扩频通信的主要技术指标第5页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点扩频通信在发送端以扩频编码进行扩频调制，在接收端以扩频码序列进行扩频解调，这一过程使其具有诸多优良特性。第6页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点1）抗干扰能力强扩频通信在空间传输时所占有的带宽相对较宽，在接收端采用相关检测的方法来解扩，使有用宽带信息信号恢复成窄带信息信号。而对于各种形式的干扰，只要波形、时间和码元稍有差异，解扩后仍然保持其宽带性。然后通过窄带滤波技术提取出有用的信息信号。这样对于各种干扰信号，因其在接收端的非相关性，解扩后在窄带中只有很微弱的成分。因此信噪比高，抗干扰能力强。第7页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点2）提高了频率利用率在窄带通信中，主要依靠频道间隔来防止信道之间发生干扰。而在扩频通信系统中，由于采用了相关接收技术，系统本身的抗干扰能力强，所以扩频通信的发送功率可以很低（1~650mW），系统可以工作在信道噪声和热噪声背景中，易于在同一地区重复使用同一频率，也可与现今各种窄带通信共享同一频率资源，大大提高了频率利用率。第8页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点3）保密性好由于扩频信号在很宽的频带上被扩展了，单位频带内的功率很小，即信号功率谱密度很低。所以，在信道噪声和热噪声的背景下，使信号被淹没在噪声之中，敌方一般很难发现有信号存在，再加上不知道扩频编码，就很难进一步检测出有用信号。所以说它的隐蔽性好。因此，扩频信号具有很低的被截获概率。如图2-9所示。第9页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点图2-9保密性示意图同时，由于扩频信号具有极低的功率谱密度，它对目前广泛使用的各种窄带通信系统的干扰就很小。因此，在原有窄带通信的频段内同时进行扩频通信，这可大大提高频率利用率。第10页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点4）可以实现码分多址从表面上看，扩频通信提高了抗干扰性能，但付出了占用频带宽的代价。但如果能让许多用户共享这一宽频带，则可提高频带的利用率。正是由于扩频通信要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码之间的相关解扩才能得到，这就给频率复用和多址通信提供了基础。充分利用不同码型扩频编码之间的相关特性，给不同用户分配不同的扩频编码，就可以区分不同用户的信号。众多用户只要配对使用自己的扩频编码，就可以互不干扰地同时使用同一频率进行通信，从而实现频率复用和码分多址。第11页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点5）抗衰落、抗多径干扰扩频信号的频带扩展，信号分布在很宽的频带内，信号的功率谱密度降低，而多径效应产生的频率选择性衰落只会造成传输的小部分频谱衰落，不会造成信号严重变形，扩频系统具有抗频率选择性衰落的能力。第12页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点在抗多径干扰方面，扩频通信系统也非常易于实现。在移动通信中，多径干扰是一个是很严重的、非解决不可的问题。系统常采用以下两种方法来提高抗多径干扰的能力：一是把最强的有用信号从接收到的多路信号中分离出来，即采用后面将要介绍到的分集技术，解决抗多径干扰的问题；二是设法把不同路径来的不同延迟、不同相位的信号在接收端从时域上对齐相加，合并成较强的有用信号，即采用梳状滤波器的方法。第13页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点这两种技术在扩频通信中利用扩频码的自相关性都易于实现，由于扩频码具有自相关特性，在接收端可以方便地从多路信号中分离出最强的有用信号，或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成。第14页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点6）软容量对于CDMA系统，用户数与服务级别存在比较灵活的关系，运营商可在话务量高峰期将误帧率稍微提高，来增加可用信道数，提高系统容量。软容量是通过CDMA系统的呼吸功能来实现的。小区呼吸功能示意图如图2-10所示。第15页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点图2-10小区呼吸功能示意图第16页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点呼吸功能是CDMA系统中特有的改善用户相互干扰、合理分配基站容量的功能。它是指相邻基站间，如果某基站覆盖区正在通话的用户数量较多时，该基站的用户之间会产生较大的干扰，这时，该基站可通过降低该基站的导频信道的发射功率使部分用户通过软切换切换到负荷较轻相邻基站中去，从而降低该基站的负荷，减轻该基站的干扰，这是所谓的“呼”功能；第17页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点当该基站的用户数量减少、干扰减轻时，该基站又可增加导频信道的发射功率，将相邻基站的用户通过软切换纳入自己的覆盖区域，这是所谓的“吸”功能。CDMA系统实现呼吸功能的本质在于其可以方便的控制各个基站的覆盖范围和系统能够实现软切换，通过改变基站的覆盖范围来调整各个基站下面使用用户的容量，CDMA系统通过呼吸功能，实现相邻基站之间的容量均衡，降低各个基站内部的用户干扰，从整个系统考虑是增加了容量。第18页，课件共29页，创作于2023年2月1扩频通信的主要特点7）能精确定时和测距利用电磁波的传播特性和扩频通信PN码的相关性，可以精确测出二物体之间距离，使精确定时和测距得以广泛应用。第19页，课件共29页，创作于2023年2月201、扩频通信的主要特点2、扩频通信的主要技术指标第20页，课件共29页，创作于2023年2月2扩频通信的主要技术指标衡量扩频通信系统的主要性能指标是系统的处理增益和抗干扰容限。1）扩频处理增益（1）扩频处理增益的定义扩频处理增益（SpreadProcessGain）或称为处理增益，是指扩频信号的带宽（即扩展后的信号带宽）与信息带宽（即扩展前的信息带宽）之比。第21页，课件共29页，创作于2023年2月1）扩频处理增益经分析得到，扩频处理增益G如下式所示：G＝在工程上常中，以分贝（dB）表示：

上两式中：G——扩频通信系统的扩频处理增益第22页，课件共29页，创作于2023年2月1）扩频处理增益Gp——扩频通信系统的处理增益，单位为dB；W——扩频信号的带宽，单位为Hz；B——信息带宽，单位为Hz；（S/N）in——扩频解调前的信噪比；（S/N）out——扩频解调后的信噪比。第23页，课件共29页，创作于2023年2月1）扩频处理增益（2）扩频处理增益的实际意义扩频处理增益是扩频通信系统的主要指标，它的取值一般可以在100到1000000的范围（20dB～60dB）。扩频处理增益正是反映了扩频通信系统对信噪比的改善程度。在扩频通信系统中，接收机扩频解调后，只提取出带宽为B的有用信息，而排除掉宽频带W中的外部干扰、噪音和其他用户的通信影响，即接收机的输出信噪比相对于输入信噪比有很大的改善。第24页，课件共29页，创作于2023年2月2）抗干扰容限（1）抗干扰容限的定义抗干扰容限Mj是在保证系统正常工作的条件下，接收机输入端能承受的干扰信号比有用信号高出的分贝（dB）数。即扩频通信系统能在多大干扰环境下正常工作的能力，定义为Mj=Gp-[(S/N)out+Ls]式中：

Mj——系统的抗干扰容限，单位为dB；

Gp——系统的处理增益，单位为dB；第25页，课件共29页，创作于2023年2月2）抗干扰容限(S/N)out——接收机的输出信噪比，单位为dB；Ls——系统的损耗，单位为dB。（2）抗干扰容限的实际意义抗干扰容限直接反映了扩频通信系统接收机允许的极限干扰强度，它往往能比处理增益更确切地表征系统的抗干扰能力。第26页，课件共29页，创作于2023年2月2）抗干扰容限(S/N)out——接收机的输出信噪比，单位为dB；Ls——系统的损耗，单位为d