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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,29,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,29,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,29,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,基礎(chǔ)知識,2024/10/21,1,講解內(nèi)容,2024/10/21,2,2024/10/21,3,上講內(nèi)容（1）,發(fā)射機,信源編碼,交織器,信道編碼,調(diào)制器,射頻發(fā)射,射頻接收,解調(diào)器,解交織,信道解碼,信源

2、解碼,信道,接收機,2024/10/21,4,上講內(nèi)容（2）,Shannon,信道容量公式,其中，,B,=,帶寬，單位：,Hz,；,C=,信道容量，單位：,bps,；,S=,信號功率；,N=,噪聲功率。,2024/10/21,5,本講內(nèi)容,擴頻（直接序列擴頻）原理,FDMA/TDMA/CDMA,原理,主要的現(xiàn)有系統(tǒng),2024/10/21,6,直接序列擴頻原理,背景,滿足的條件,擴頻系統(tǒng)的種類,PN,序列,擴頻增益,擴頻系統(tǒng)的優(yōu)點,2024/10/21,7,背景,通信信號的加密、抗干擾、低截獲概率,雷達測距,無線蜂窩系統(tǒng)的多址接入：,CDMA,2024/10/21,8,擴頻系統(tǒng)需滿足的條件,傳輸

3、信號帶寬 傳輸信息需要的帶寬,采用了擴頻信號（編碼信號）,發(fā)射端用編碼信號對信息進行擴頻,接收端用編碼信號副本對接收到的擴頻后信號解擴,兩種實現(xiàn)方法,傳輸基準,一路傳輸數(shù)據(jù)調(diào)制，一路傳輸未調(diào)制信號,存儲基準：噪聲輪、,PN,序列,2024/10/21,9,擴頻系統(tǒng)的種類,DS,FH,TH,混合,Barker,碼,2024/10/21,10,length,code,2,+-,+,3,+-,4,+-+,+-,5,+-+,7,+-+-,11,+-+-+-,13,+-+-+-+,2024/10/21,11,PN,序列,PN,信號實質(zhì)上是收發(fā)端預(yù)知的確定性周期信號，簡化了存儲基準（,SR）,方式的實現(xiàn),

4、PN,序列應(yīng)具備的隨機特征,平衡特性：每個周期內(nèi)的“0”、“1”數(shù)目近似相等,游程分布特性,相關(guān)特性,易于實現(xiàn)：移位寄存器序列,由寄存器、模2加法器和反饋支路組成,特性：良好的自相關(guān)特性和豐富的頻率分量,2024/10/21,12,PN,序列自相關(guān)特性,2024/10/21,13,擾碼,(Gold),發(fā)生器,Gold,碼是,Gold,于,1967,年提出的，它是用一對優(yōu)選的周期和速率均相同的,m,序列模二加后得到的,2024/10/21,14,DS,系統(tǒng)模型：實現(xiàn)描述,擴頻,解擴,信息,信息,干擾或噪聲,PN,序列,PN,序列,2024/10/21,15,2024/10/21,16,DS,系統(tǒng)

5、模型：理論描述,f,X(w),S(w),積分器實質(zhì)上是一低通濾波器,2024/10/21,17,系統(tǒng)處理增益（,Gp,）定量描述了干擾抑制的程度，它是,RF,帶寬和信息速率之比，表示為：,SS,系統(tǒng)的噪聲電平由熱噪聲和干擾決定。對給定用戶，輸入和輸出,SNR,的關(guān)系為：,處理增益,2024/10/21,18,擴頻系統(tǒng)的優(yōu)點,降低信號能量密度（平均功率）低截獲概率,抑制干擾抗干擾,提高時間分辨率（力）測距、多址接入,2024/10/21,19,噪聲中的信號檢測,在熱噪聲背景下，,DS,系統(tǒng)和非擴頻系統(tǒng)的,Eb/No（,差錯性能）相同，不能提升系統(tǒng)性能,擴頻沒有提高抗熱噪聲能力，但對性能也沒有損害

6、，可用來適應(yīng),FCC15,的要求或用于多址接入系統(tǒng)（,CDMA）,2024/10/21,20,干擾中的信號檢測,所謂抗干擾，即迫使干擾方將其有限的資源分散到很寬的頻段、很長的時間和不同的空間位置上,DSSS,實現(xiàn)頻率分集，在頻域上提升干擾難度,在,DSSS,系統(tǒng)中，全頻帶干擾要求更高的干擾功率或更寬的干擾帶寬,在,DSSS,系統(tǒng)中，部分頻帶干擾在解擴后成為寬帶干擾,智能干擾,脈沖干擾（需要知道通信接收機性能）,欺騙型干擾（需要接收到擴頻序列）,2024/10/21,21,2024/10/21,22,本講內(nèi)容,擴頻（直接序列擴頻）原理,FDMA/TDMA/CDMA,原理,主要的現(xiàn)有系統(tǒng),2024

7、/10/21,23,雙工,/,多址方式,TDD Time Division Duplex,FDD Frequency Division Duplex,FDMA Frequency Division Multi-Access,TDMA Time Division Multi-Access,CDMA Code Division Multi-Access,2024/10/21,24,TDMA,優(yōu)于,FDMA,設(shè)備量小,FDMA,中，基站中必須有多個信道單元（發(fā)射,-,接收機對）,TDMA,中一般采用單載波方式，可采用非線性功放,TDMA,的資源分配比,FDMA,靈活,占空比小，節(jié)能,容量,2024/

8、10/21,25,2024/10/21,26,CDMA,系統(tǒng)原理,上行鏈路采用,PN,序列區(qū)分用戶,下行鏈路采用,PN,序列區(qū)分不同扇區(qū)和基站,下行鏈路采用,Walsh,碼區(qū)分用戶,兩兩完全正交,延遲相關(guān)特性不好,長度為8的,Walsh,函數(shù)舉例,0 0 0 0 0 0 0 0,0 1 0 1 0 1 0 1,0 0 1 1 0 0 1 1,0 1 1 0 0 1 1 0,0 0 0 0 1 1 1 1,0 1 0 1 1 0 1 0,0 0 1 1 1 1 0 0,0 1 1 0 1 0 0 1,2024/10/21,27,FDMA,容量舉例,AMPS,下行信道869894,MHz；,上行信

9、道824849,MHz,每家公司有12.5,MHz,下行信道總帶寬和12.5上行信道總帶寬,單信道（子帶）帶寬30,kHz；,上下行信道間隔45,MHz,7,小區(qū)結(jié)構(gòu)，即1/7頻率復(fù)用因子,每小區(qū)子帶數(shù)12.5,M/30k/759,2024/10/21,28,TDMA,容量舉例,IS-54（IS-136）,與,AMPS,兼容，每條信道帶寬為30,kHz,每路語音信號僅需8,kbps（,采用聲碼器）,則每個信道子帶可容納30,k/8k3,TDMA,系統(tǒng)的小區(qū)容量是模擬頻分系統(tǒng)的3倍以上,2024/10/21,29,CDMA,容量舉例(,1,),前提：干擾遠大于本底噪聲,Gp：,處理增益,Eb/N

10、o：,達到某個誤幀率所需要的信納比,G,v,：話音激活而獲得的增益（平均值2.5）,H,0,：相鄰小區(qū)干擾而引入的容量減少（實際值1.41.55，平均值1.5）,：扇區(qū)劃分的干擾減小而引入的容量改善，約為1.5,其他因素包括功率控制的不精確（平均值0.85）,2024/10/21,30,CDMA,容量舉例(,2,),取,Eb/No,為5（7,dB,，,BPSK,的,BER,為,10,-3,）,信號帶寬12.5,MHz，,信息帶寬10,kbps，,則處理增益,Gp1250,Gv、H0,分別取為2.5、1.5、1.55,非理想功控等因素取為,0.85,小區(qū)容量為1250/5,2.5/1.55,1.

11、5,0.85,514,，是,TDMA,的（,514,/(59*3)3）倍,2024/10/21,31,干擾限制和尺度限制系統(tǒng),FDMA、TDMA,尺度（頻域/時域）受限,FDMA,系統(tǒng)容量受到頻段劃分的限制,TDMA,系統(tǒng)為不同用戶分配不同時隙進行通信,CDMA,系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng),對,Eb/N,0,的需求極大的影響系統(tǒng)容量，每減小1,dB，,可增加約25%的容量,N,0,由功率電平、同步狀況、碼本相關(guān)性決定,2024/10/21,32,同步：捕獲與跟蹤,捕獲,并行搜索：相關(guān)器和匹配濾波器,串行搜索,序貫檢測,跟蹤,遲早門,匹配濾波器,2024/10/21,33,捕獲的任務(wù),搜索一段不確定的時

12、間和頻率范圍，使接收到的擴頻信號與本地生成擴頻序列同步,考慮的因素：,收發(fā)兩端的距離不確定性,收發(fā)兩端的時鐘偏差引起的擴頻信號相位差,收發(fā)兩端的相對速度引起的多普勒偏移（擴展）,收發(fā)兩端的振蕩器頻率差引起的擴頻序列間的頻率差（低頻調(diào)制）,主要指標：虛警概率、檢測概率、捕獲時間,2024/10/21,34,串、并行搜索,利用,PN,序列相關(guān)性特點,采用相關(guān)器或匹配濾波器實現(xiàn),2024/10/21,35,序貫檢測器,利用了,PN,序列的確定性，而沒有利用,PN,序列的相關(guān)特性,基于碼片的硬判決解調(diào)，對噪聲或干擾敏感,高信噪干比下，捕獲速度快，,TacqnTc,2024/10/21,36,跟蹤（細同

13、步）,DLL（Delay-Locked Loop，,全時早遲門跟蹤環(huán)路）和,TDL（Tau-Dither Loop，,共享早遲門跟蹤環(huán)路）兩種方法,可采用模擬和數(shù)字兩種方法實現(xiàn),主要指標：跟蹤精度和跟蹤速度,2024/10/21,37,跟蹤方法的實現(xiàn),2024/10/21,38,本講內(nèi)容,擴頻（直接序列擴頻）原理,FDMA/TDMA/CDMA,原理,主要的現(xiàn)有系統(tǒng),2024/10/21,39,現(xiàn)有的無線通信系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)化,近距：,PLAN,（藍牙）,中距：,WLAN,（,802.11b,、,a,、,g,）,遠距：蜂窩（,GSM,、,cdma2000,、,WCDMA,）,非網(wǎng)絡(luò)化,通信電臺,無線廣

14、播,2024/10/21,40,主要,CDMA,系統(tǒng),2024/10/21,41,3,G,系統(tǒng)原理,用戶數(shù)據(jù)與碼片相乘，從而把用戶信息擴展到寬的帶寬上,為支持高速率，采用多碼傳輸,為支持可變的用戶數(shù)據(jù)速率，即支持帶寬需求（,BoD）,概念。用戶數(shù)據(jù)速率在幀間是可變的，從而實現(xiàn)無線容量的快速分配,多種不同質(zhì)量要求（,QoS）,的業(yè)務(wù)復(fù)用到一個連接上,2024/10/21,42,3,G,系統(tǒng)的,QoS,類型,會話類型,語音業(yè)務(wù)：低時延（400,ms）、,業(yè)務(wù)量對稱,可視電話（電路交換、分組交換）：時延要求類似、,BER,要求更嚴格,流類型,流媒體：非對稱、信息實體間保持一定的時間關(guān)系,兩種應(yīng)用：2

15、8.8,kbps（,網(wǎng)頁廣播）、1007300,bps,局域網(wǎng)視頻點播,用媒體播放軟件（,realone、wmp）,或瀏覽器插件播放,互動類型,網(wǎng)頁瀏覽、信息檢索：請求響應(yīng)的往返延遲、數(shù)據(jù)的完整性,電腦游戲：最大延遲要求高的也可歸入會話類型；,J2ME,后臺類型,Email、,短消息（,SMS、MMS）,等：數(shù)據(jù)完整性、大時延,2024/10/21,43,工作方式,WCDMA FDD,模式下，上、下行鏈路分別使用兩個獨立的5,MHz,帶寬；,cdma2000,上、下行鏈路分別使用兩個獨立的1.25,MHz,帶寬；,TDSCDMA,工作在,TDD,模式下，上下行鏈路分時共享1.5,MHz,帶寬,

16、cdma2000,支持同步基站操作，簡化了系統(tǒng)同步，增強了定位功能,WCDMA,支持異步基站操作，這樣不需要全局時間參考（如,GPS），,使得室內(nèi)小區(qū)和微小區(qū)基站的布站變得簡單,WCDMA,可與,GSM,協(xié)同工作，支持兩種模式間的在線切換，這樣在引入,WCDMA,后可增加,GSM,的覆蓋,2024/10/21,44,主要特點,下行鏈路,上行鏈路,雙工方式,接入方式,小區(qū)內(nèi),干擾消除,cdma2000,連續(xù)導(dǎo)頻,閉環(huán)功控,連續(xù)導(dǎo)頻,閉環(huán)功控,FDD,DS-CDMA,多用戶,檢測,WCDMA,連續(xù)導(dǎo)頻,閉環(huán)功控,時隙導(dǎo)頻,閉環(huán)功控,FDD,DS-CDMA,多用戶,檢測,TD-SCDMA,碼中碼,閉環(huán)功控,碼中碼,開環(huán)功控,TDD,DS-CDMA,TDMA,聯(lián)合檢測,802.11b Baseband Modem:RF3002,2024/10/21,45,2024/10/21,46,2024/10/21,47,參考書,Simon Haykin,，,Michael Moher,，現(xiàn)代無線通信，電子工業(yè)出版社,Rodger E.Ziemer，Roger L.Peterson，,數(shù)字通信基礎(chǔ)，第二版