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課程目錄 模塊一3G基礎(chǔ)模塊模塊二CDMA技術(shù)基礎(chǔ)模塊模塊三WCDMA移動通信技術(shù)模塊模塊四TD SCDMA移動通信技術(shù)模塊模塊五CDMA2000移動通信技術(shù)模塊模塊六WiMAX技術(shù)模塊 任務(wù)1擴頻通信概念 任務(wù)2擴頻通信的特點和主要技術(shù)指標(biāo) 任務(wù)3CDMA碼序列 任務(wù)4CDMA編碼技術(shù) 任務(wù)5CDMA切換技術(shù) 模塊二CDMA技術(shù)基礎(chǔ)模塊 任務(wù)6CDMA功率控制技術(shù) 任務(wù)7CDMA接收和檢測技術(shù) 4 問題引入 擴頻技術(shù)作為CDMA的核心技術(shù) 那么擴頻通信的特點有哪些 主要技術(shù)指標(biāo)有哪些 有怎樣的實用含義 5 1 擴頻通信的主要特點2 擴頻通信的主要技術(shù)指標(biāo) 1擴頻通信的主要特點 擴頻通信在發(fā)送端以擴頻編碼進行擴頻調(diào)制 在接收端以擴頻碼序列進行擴頻解調(diào) 這一過程使其具有諸多優(yōu)良特性 1擴頻通信的主要特點 1 抗干擾能力強擴頻通信在空間傳輸時所占有的帶寬相對較寬 在接收端采用相關(guān)檢測的方法來解擴 使有用寬帶信息信號恢復(fù)成窄帶信息信號 而對于各種形式的干擾 只要波形 時間和碼元稍有差異 解擴后仍然保持其寬帶性 然后通過窄帶濾波技術(shù)提取出有用的信息信號 這樣對于各種干擾信號 因其在接收端的非相關(guān)性 解擴后在窄帶中只有很微弱的成分 因此信噪比高 抗干擾能力強 1擴頻通信的主要特點 2 提高了頻率利用率在窄帶通信中 主要依靠頻道間隔來防止信道之間發(fā)生干擾 而在擴頻通信系統(tǒng)中 由于采用了相關(guān)接收技術(shù) 系統(tǒng)本身的抗干擾能力強 所以擴頻通信的發(fā)送功率可以很低 1 650mW 系統(tǒng)可以工作在信道噪聲和熱噪聲背景中 易于在同一地區(qū)重復(fù)使用同一頻率 也可與現(xiàn)今各種窄帶通信共享同一頻率資源 大大提高了頻率利用率 1擴頻通信的主要特點 3 保密性好由于擴頻信號在很寬的頻帶上被擴展了 單位頻帶內(nèi)的功率很小 即信號功率譜密度很低 所以 在信道噪聲和熱噪聲的背景下 使信號被淹沒在噪聲之中 敵方一般很難發(fā)現(xiàn)有信號存在 再加上不知道擴頻編碼 就很難進一步檢測出有用信號 所以說它的隱蔽性好 因此 擴頻信號具有很低的被截獲概率 如圖2 9所示 1擴頻通信的主要特點 圖2 9保密性示意圖同時 由于擴頻信號具有極低的功率譜密度 它對目前廣泛使用的各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾就很小 因此 在原有窄帶通信的頻段內(nèi)同時進行擴頻通信 這可大大提高頻率利用率 1擴頻通信的主要特點 4 可以實現(xiàn)碼分多址從表面上看 擴頻通信提高了抗干擾性能 但付出了占用頻帶寬的代價 但如果能讓許多用戶共享這一寬頻帶 則可提高頻帶的利用率 正是由于擴頻通信要用擴頻編碼進行擴頻調(diào)制發(fā)送 而信號接收需要用相同的擴頻編碼之間的相關(guān)解擴才能得到 這就給頻率復(fù)用和多址通信提供了基礎(chǔ) 充分利用不同碼型擴頻編碼之間的相關(guān)特性 給不同用戶分配不同的擴頻編碼 就可以區(qū)分不同用戶的信號 眾多用戶只要配對使用自己的擴頻編碼 就可以互不干擾地同時使用同一頻率進行通信 從而實現(xiàn)頻率復(fù)用和碼分多址 1擴頻通信的主要特點 5 抗衰落 抗多徑干擾擴頻信號的頻帶擴展 信號分布在很寬的頻帶內(nèi) 信號的功率譜密度降低 而多徑效應(yīng)產(chǎn)生的頻率選擇性衰落只會造成傳輸?shù)男〔糠诸l譜衰落 不會造成信號嚴(yán)重變形 擴頻系統(tǒng)具有抗頻率選擇性衰落的能力 1擴頻通信的主要特點 在抗多徑干擾方面 擴頻通信系統(tǒng)也非常易于實現(xiàn) 在移動通信中 多徑干擾是一個是很嚴(yán)重的 非解決不可的問題 系統(tǒng)常采用以下兩種方法來提高抗多徑干擾的能力 一是把最強的有用信號從接收到的多路信號中分離出來 即采用后面將要介紹到的分集技術(shù) 解決抗多徑干擾的問題 二是設(shè)法把不同路徑來的不同延遲 不同相位的信號在接收端從時域上對齊相加 合并成較強的有用信號 即采用梳狀濾波器的方法 1擴頻通信的主要特點 這兩種技術(shù)在擴頻通信中利用擴頻碼的自相關(guān)性都易于實現(xiàn) 由于擴頻碼具有自相關(guān)特性 在接收端可以方便地從多路信號中分離出最強的有用信號 或把多個路徑來的同一碼序列的波形相加合成 1擴頻通信的主要特點 6 軟容量對于CDMA系統(tǒng) 用戶數(shù)與服務(wù)級別存在比較靈活的關(guān)系 運營商可在話務(wù)量高峰期將誤幀率稍微提高 來增加可用信道數(shù) 提高系統(tǒng)容量 軟容量是通過CDMA系統(tǒng)的呼吸功能來實現(xiàn)的 小區(qū)呼吸功能示意圖如圖2 10所示 1擴頻通信的主要特點 圖2 10小區(qū)呼吸功能示意圖 1擴頻通信的主要特點 呼吸功能是CDMA系統(tǒng)中特有的改善用戶相互干擾 合理分配基站容量的功能 它是指相鄰基站間 如果某基站覆蓋區(qū)正在通話的用戶數(shù)量較多時 該基站的用戶之間會產(chǎn)生較大的干擾 這時 該基站可通過降低該基站的導(dǎo)頻信道的發(fā)射功率使部分用戶通過軟切換切換到負(fù)荷較輕相鄰基站中去 從而降低該基站的負(fù)荷 減輕該基站的干擾 這是所謂的 呼 功能 1擴頻通信的主要特點 當(dāng)該基站的用戶數(shù)量減少 干擾減輕時 該基站又可增加導(dǎo)頻信道的發(fā)射功率 將相鄰基站的用戶通過軟切換納入自己的覆蓋區(qū)域 這是所謂的 吸 功能 CDMA系統(tǒng)實現(xiàn)呼吸功能的本質(zhì)在于其可以方便的控制各個基站的覆蓋范圍和系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟切換 通過改變基站的覆蓋范圍來調(diào)整各個基站下面使用用戶的容量 CDMA系統(tǒng)通過呼吸功能 實現(xiàn)相鄰基站之間的容量均衡 降低各個基站內(nèi)部的用戶干擾 從整個系統(tǒng)考慮是增加了容量 1擴頻通信的主要特點 7 能精確定時和測距利用電磁波的傳播特性和擴頻通信PN碼的相關(guān)性 可以精確測出二物體之間距離 使精確定時和測距得以廣泛應(yīng)用 20 1 擴頻通信的主要特點2 擴頻通信的主要技術(shù)指標(biāo) 2擴頻通信的主要技術(shù)指標(biāo) 衡量擴頻通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是系統(tǒng)的處理增益和抗干擾容限 1 擴頻處理增益 1 擴頻處理增益的定義擴頻處理增益 SpreadProcessGain 或稱為處理增益 是指擴頻信號的帶寬 即擴展后的信號帶寬 與信息帶寬 即擴展前的信息帶寬 之比 1 擴頻處理增益 經(jīng)分析得到 擴頻處理增益G如下式所示 G 在工程上常中 以分貝 dB 表示 上兩式中 G 擴頻通信系統(tǒng)的擴頻處理增益 1 擴頻處理增益 Gp 擴頻通信系統(tǒng)的處理增益 單位為dB W 擴頻信號的帶寬 單位為Hz B 信息帶寬 單位為Hz S N in 擴頻解調(diào)前的信噪比 S N out 擴頻解調(diào)后的信噪比 1 擴頻處理增益 2 擴頻處理增益的實際意義擴頻處理增益是擴頻通信系統(tǒng)的主要指標(biāo) 它的取值一般可以在100到1000000的范圍 20dB 60dB 擴頻處理增益正是反映了擴頻通信系統(tǒng)對信噪比的改善程度 在擴頻通信系統(tǒng)中 接收機擴頻解調(diào)后 只提取出帶寬為B的有用信息 而排除掉寬頻帶W中的外部干擾 噪音和其他用戶的通信影響 即接收機的輸出信噪比相對于輸入信噪比有很大的改善 2 抗干擾容限 1 抗干擾容限的定義抗干擾容限Mj是在保證系統(tǒng)正常工作的條件下 接收機輸入端能承受的干擾信號比有用信號高出的分貝 dB 數(shù) 即擴頻通信系統(tǒng)能在多大干擾環(huán)境下正常工作的能力 定義為Mj Gp S N out Ls 式中 Mj 系統(tǒng)的抗干擾容限 單位為dB Gp 系統(tǒng)的處理增益 單位為dB 2 抗干擾容限 S N out 接收機的輸出信噪比 單位為dB Ls 系統(tǒng)的損耗 單位為dB 2 抗干擾容限的實際意義抗干擾容限直接反映了擴頻通信系統(tǒng)接收機允許的極限干擾強度 它往往能比處理增益更確切地表征系統(tǒng)的抗干擾能力 2 抗干擾容限 S N out 接收機的輸出信噪比 單位為dB Ls 系統(tǒng)的損耗 單位為dB 2 抗干擾容限的實際意義抗干擾容限直接反映了擴頻通信系統(tǒng)接收機允許的極限干擾強度 它往往能比處理增益更確切地表征系統(tǒng)的抗干擾能力 28 識記 擴頻通信的主要特點 領(lǐng)會 擴頻通信的主要技術(shù)指標(biāo) 本任務(wù)要求 謝謝各位 長沙通信職業(yè)技術(shù)學(xué)院移動通信系