抗衰落和链路性能增强技术.ppt

《抗衰落和链路性能增强技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抗衰落和链路性能增强技术.ppt（157页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室第第4章章 抗衰落和链路性能增强技术抗衰落和链路性能增强技术4.14.1概述概述4.24.2分集技术分集技术4.3 4.3 信道编码技术信道编码技术 4.4 4.4 均衡技术均衡技术 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室4.2 分集技术分集技术 4.2.1 4.2.1 分集技术原理分集技术原理分集技术原理分集技术原理 1.1.什么是分集什么是分集什么是分集什么是分集 所所所所谓谓谓谓分分分分集集集集接接接接收收收收，是是是是指指指指接接接接收收收收端端端端对对对对它它它它

2、收收收收到到到到的的的的多多个个衰衰落落特特性性互互相相独独立立(携携带带同同一一信信息息)的的信信号号进进行行特特定定的的处处理理，以降低信号电平起伏的办法。以降低信号电平起伏的办法。以降低信号电平起伏的办法。以降低信号电平起伏的办法。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图图图图 4-1 4-1 选择式分集合并示意图选择式分集合并示意图选择式分集合并示意图选择式分集合并示意图 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 (1)(1)时时时时间间间间分分分分集集集集。快快快快衰衰衰衰落落落落除除除除了了了了具具具

3、具有有有有空空空空间间间间和和和和频频频频率率率率独独独独立立立立性性性性之之之之外外外外，还还还还具具具具有有有有时时时时间间间间独独独独立立立立性性性性，即即即即同同同同一一一一信信信信号号号号在在在在不不不不同同同同的的的的时时时时间间间间区区区区间间间间多多多多次次次次重重重重发发发发，只只只只要要要要各各各各次次次次发发发发送送送送的的的的时时时时间间间间间间间间隔隔隔隔足足足足够够够够大大大大，那那那那么么么么各各各各次次次次发发发发送送送送信信信信号号号号所所所所出出出出现现现现的的的的衰衰衰衰落落落落将将将将是是是是彼彼彼彼此此此此独独独独立立立立的的的的，接接接接收收收收机机

4、机机将将将将重重重重复复复复收收收收到到到到的的的的同同同同一一一一信信信信号号号号进进进进行行行行合合合合并并并并，就就就就能能能能减减减减小小小小衰衰衰衰落落落落的的的的影影影影响响响响。时时时时间间间间分分分分集集集集主主主主要要要要用用用用于于于于在在在在衰衰衰衰落落落落信信信信道道道道中中中中传传传传输输输输数数数数字字字字信信信信号号号号。此此此此外外外外，时时时时间间间间分分分分集集集集也也也也有有有有利利利利于于于于克克克克服服服服移移移移动动动动信信信信道道道道中中中中由由由由多多多多普普普普勒效应引起的信号衰落现象。勒效应引起的信号衰落现象。勒效应引起的信号衰落现象。勒效应

5、引起的信号衰落现象。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 (2)(2)频频频频率率率率分分分分集集集集。由由由由于于于于频频频频率率率率间间间间隔隔隔隔大大大大于于于于相相相相关关关关带带带带宽宽宽宽的的的的两两两两个个个个信信信信号号号号所所所所遭遭遭遭受受受受的的的的衰衰衰衰落落落落可可可可以以以以认认认认为为为为是是是是不不不不相相相相关关关关的的的的，因因因因此此此此可可可可以以以以用用用用两两两两个个个个以以以以上上上上不不不不同同同同的的的的频频频频率率率率传传传传输输输输同同同同一一一一信信信信息息息息，以以以以实实实实现现现现频频频频

6、率率率率分分分分集集集集。根据相关带宽的定义，根据相关带宽的定义，根据相关带宽的定义，根据相关带宽的定义，即即即即扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 (3)(3)空空空空间间间间分分分分集集集集。空空空空间间间间分分分分集集集集的的的的依依依依据据据据在在在在于于于于快快快快衰衰衰衰落落落落的的的的空空空空间间间间独独独独立立立立性性性性，即即即即在在在在任任任任意意意意两两两两个个个个不不不不同同同同的的的的位位位位置置置置上上上上接接接接收收收收同同同同一一一一个个个个信信信信号号号号，只只只只要要要要两两两两个个个个位位位位置置置置的的的的距

7、距距距离离离离大大大大到到到到一一一一定定定定程程程程度度度度，则则则则两两两两处处处处所所所所收收收收信信信信号号号号的的的的衰衰衰衰落落落落是是是是不不不不相相相相关关关关的的的的。为为为为此此此此，空空空空间间间间分分分分集集集集的的的的接接接接收收收收机机机机至至至至少少少少需需需需要要要要两两两两副副副副相相相相隔隔隔隔距距距距离离离离为为为为d d的的的的天天天天线线线线，间间间间隔隔隔隔距距距距离离离离d d与与与与工工工工作作作作波波波波长长长长、地物及天线高度有关，地物及天线高度有关，地物及天线高度有关，地物及天线高度有关，扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室

8、电子信息工程系通信技术教研室 选选选选择择择择不不不不同同同同的的的的加加加加权权权权系系系系数数数数，就就就就可可可可构构构构成成成成不不不不同同同同的的的的合合合合并并并并方方方方式式式式。常用的有以下三种方式：常用的有以下三种方式：常用的有以下三种方式：常用的有以下三种方式：(1)(1)选择式合并。选择式合并。选择式合并。选择式合并。(2)(2)最大比值合并。最大比值合并。最大比值合并。最大比值合并。(3)(3)等增益合并等增益合并等增益合并等增益合并扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图图图图 4-8 4-8 三种合并方式的三种合并方式的三种

9、合并方式的三种合并方式的D(M)D(M)与与与与MM关系曲线关系曲线关系曲线关系曲线 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室4.3 纠错编码技术纠错编码技术 4.3.1 4.3.1 纠错编码的基本原理纠错编码的基本原理纠错编码的基本原理纠错编码的基本原理 首首首首先先先先用用用用一一一一个个个个例例例例子子子子说说说说明明明明纠纠纠纠错错错错编编编编码码码码的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理。现现现现在在在在我我我我们们们们考考考考察察察察由由由由 3 3 位位位位二二二二进进进进制制制制数数数数字字字字构构构构成成成成的的的的码码码码组组组组，

10、它它它它共共共共有有有有 2 23=8 3=8 种种种种不不不不同同同同的的的的可可可可能能能能组组组组合合合合，若若若若将将将将其其其其全全全全部部部部用用用用来来来来表表表表示示示示天天天天气气气气，则则则则可可可可以以以以表表表表示示示示 8 8 种种种种不不不不同同同同的的的的天天天天气气气气情情情情况况况况，如如如如：000(000(晴晴晴晴)，001(001(云云云云)，010(010(阴阴阴阴)，011(011(雨雨雨雨)，100(100(雪雪雪雪)，101(101(霜霜霜霜)，110(110(雾雾雾雾)，111(111(雹雹雹雹)。其其其其中中中中任任任任一一一一码码码码组组组

11、组在在在在传传传传输输输输中中中中若若若若发发发发生生生生一一一一个个个个或或或或多多多多个个个个错错错错码码码码，则则则则将将将将变变变变成成成成另另另另一一一一信信信信息息息息码码码码组组组组。这这这这时时时时，接接接接收收收收端端端端将无法发现错误。将无法发现错误。将无法发现错误。将无法发现错误。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 若若若若在在在在上上上上述述述述 8 8 种种种种码码码码组组组组中中中中只只只只准准准准许许许许使使使使用用用用 4 4 种种种种来来来来传传传传送送送送消消消消息息息息，譬如譬如譬如譬如 000=000=晴晴晴

12、晴 011=011=云云云云 101=101=阴阴阴阴 110=110=雨雨雨雨 (4-51)(4-51)扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室表表表表 4-2 4-2 分组码例子分组码例子分组码例子分组码例子(3,2)(3,2)扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 4.3.3 4.3.3 卷积码卷积码卷积码卷积码 数数数数字字字字化化化化移移移移动动动动信信信信道道道道中中中中传传传传输输输输过过过过程程程程会会会会产产产产生生生生随随随随机机机机差差差差错错错错，也也也也会会会会出出出出现现现现成成成成串

13、串串串的的的的突突突突发发发发差差差差错错错错。讨讨讨讨论论论论各各各各种种种种编编编编码码码码主主主主要要要要用用用用来来来来纠纠纠纠正正正正随随随随机机机机差差差差错错错错，卷卷卷卷积积积积码码码码既既既既能能能能纠纠纠纠正正正正随随随随机机机机差差差差错错错错也也也也具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的纠纠纠纠正突发差错的能力。正突发差错的能力。正突发差错的能力。正突发差错的能力。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 1.1.卷积码卷积码卷积码卷积码 卷积码的监督元不仅与本组的信息元有关，卷积码的监督元不仅与本组的信息元有关，卷积码的监督元

14、不仅与本组的信息元有关，卷积码的监督元不仅与本组的信息元有关，而且还与前若干组的信息元有关。而且还与前若干组的信息元有关。而且还与前若干组的信息元有关。而且还与前若干组的信息元有关。这种码的纠这种码的纠这种码的纠这种码的纠错能力强，错能力强，错能力强，错能力强，不仅可纠正随机差错，不仅可纠正随机差错，不仅可纠正随机差错，不仅可纠正随机差错，而且可纠而且可纠而且可纠而且可纠正突发差错。正突发差错。正突发差错。正突发差错。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室卷积码的一般结构卷积码的一般结构 编码输出每次输入k比特1k1k1k1k 1 k2k3kNk 12

15、nNk级移存器n个模2加法器每输入k比特旋转1周扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室由上图可以看到，由上图可以看到，n个输出比特不仅与当前的个输出比特不仅与当前的k个输个输入信息有关，还与前入信息有关，还与前（N-1）k个信息有关。个信息有关。通常将通常将N称为约束长度。称为约束长度。常把卷积码记为：常把卷积码记为：（n，k，N）其编码效率为其编码效率为k/n扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 卷积码的图形描述卷积码的图形描述 描述卷积码的方法有两类：描述卷积码的方法有两类：图解法和解析表示图解法和解析表

16、示图解法包括：树状图、状态图、网格图图解法包括：树状图、状态图、网格图解析法包括：矩阵形式、生成多项式形式解析法包括：矩阵形式、生成多项式形式扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室123M3M1输入M2编码输出c2c1（，）卷积码编码器卷积码编码器例如：输入序列例如：输入序列11011101101110 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室12M2M1输入编码输出c2c1（，2）卷积码编码器卷积码编码器例如：输入序列例如：输入序列101011101011 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电

17、子信息工程系通信技术教研室 2.2.交织编码交织编码交织编码交织编码 交交交交织织织织编编编编码码码码主主主主要要要要用用用用来来来来纠纠纠纠正正正正突突突突发发发发差差差差错错错错，即即即即使使使使突突突突发发发发差差差差错错错错分分分分散散散散成成成成为为为为随随随随机机机机差差差差错错错错而而而而得得得得到到到到纠纠纠纠正正正正。通通通通常常常常，交交交交织织织织编编编编码码码码与与与与上上上上述述述述各各各各种种种种纠纠纠纠正正正正随随随随机机机机差差差差错错错错的的的的编编编编码码码码(如如如如卷卷卷卷积积积积码码码码或或或或其其其其它它它它分分分分组组组组码码码码)结结结结合合合合

18、使使使使用用用用，从从从从而而而而具具具具有有有有较较较较强强强强的的的的既既既既能能能能纠纠纠纠正正正正随随随随机机机机差差差差错错错错又又又又能能能能纠纠纠纠正正正正突突突突发发发发差差差差错错错错的的的的能能能能力力力力。交交交交织织织织编编编编码码码码不不不不像像像像分分分分组组组组码码码码那那那那样样样样，它它它它不不不不增增增增加加加加监监监监督督督督元元元元，亦亦亦亦即即即即交交交交织织织织编编编编码码码码前前前前后后后后，码码码码速速速速率率率率不不不不变变变变，因因因因此此此此不不不不影影影影响响响响有有有有效效效效性性性性。在在在在移移移移动动动动信信信信道道道道中中中中，

19、数数数数字字字字信信信信号号号号传传传传输输输输常常常常出出出出现现现现成成成成串串串串的的的的突突突突发发发发差差差差错错错错，因因因因此此此此，数数数数字字字字化化化化移移移移动动动动通通通通信信信信中中中中经经经经常常常常使使使使用用用用交交交交织编码技术。织编码技术。织编码技术。织编码技术。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 交织的方法如下：交织的方法如下：交织的方法如下：交织的方法如下：一般在交织之前，一般在交织之前，一般在交织之前，一般在交织之前，先进行分组码编码，先进行分组码编码，先进行分组码编码，先进行分组码编码，例如采用例如采用例

20、如采用例如采用(7(7，3)3)分组码，分组码，分组码，分组码，其中信息位为其中信息位为其中信息位为其中信息位为 3 3 比特，监督位为比特，监督位为比特，监督位为比特，监督位为 4 4 比比比比特，特，特，特，每个码字为每个码字为每个码字为每个码字为 7 7 比特。比特。比特。比特。第一个码字为第一个码字为第一个码字为第一个码字为c c1111c c1212c c1313c c1414c c1515c c1616c c1717，第二个码字为第二个码字为第二个码字为第二个码字为 c c2121c c2222 c c2727 ，第第第第mm个码字为个码字为个码字为个码字为c cmm1 1c cm

21、m2 2 c cmm7 7。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 将将将将每每每每个个个个码码码码字字字字按按按按图图图图 4 4-18 18 所所所所示示示示的的的的顺顺顺顺序序序序先先先先存存存存入入入入存存存存储储储储器器器器，即即即即将将将将码码码码字字字字顺顺顺顺序序序序存存存存入入入入第第第第 1 1 行行行行，第第第第 2 2 行行行行，第第第第 mm 行行行行(图图图图中中中中为为为为第第第第 1 1 排排排排，第第第第 2 2 排排排排，第第第第 mm 排排排排)，共共共共排排排排成成成成mm行行行行，然然然然后按列顺序读出并输出。

22、后按列顺序读出并输出。后按列顺序读出并输出。后按列顺序读出并输出。这时的序列就变为这时的序列就变为这时的序列就变为这时的序列就变为 c c1111c c2121c c3131 c cmm1 1c c1212c c2222c c3232 c cmm2 2c c1313c c2323c c3333 c cmm3 3 c c1717c c2727c c3737 c cmm7 7扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图图图图 4-18 4-18 交织的方法交织的方法交织的方法交织的方法 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术

23、教研室4.3.4 Turbo4.3.4 Turbo码码码码 1.Turbo1.Turbo码编码原理码编码原理码编码原理码编码原理 TurboTurbo码码码码的的的的编编编编码码码码器器器器可可可可以以以以有有有有多多多多种种种种形形形形式式式式，如如如如采采采采用用用用并并并并行行行行级级级级联卷积码（联卷积码（联卷积码（联卷积码（pCCCpCCC）和串行级联卷积码）和串行级联卷积码）和串行级联卷积码）和串行级联卷积码(SCCC)(SCCC)等。等。等。等。一一一一个个个个采采采采用用用用并并并并行行行行级级级级联联联联卷卷卷卷积积积积码码码码（pCCCpCCC）的的的的TurboTurbo

24、码码码码编编编编码原理框图如图码原理框图如图码原理框图如图码原理框图如图4-194-19所示。所示。所示。所示。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图图图图4-19 Turbo4-19 Turbo码编码器框图码编码器框图码编码器框图码编码器框图 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 图图图图中中中中两两两两个个个个编编编编码码码码器器器器分分分分别别别别称称称称为为为为TurboTurbo码码码码二二二二维维维维分分分分量量量量码码码码，它它它它可可可可以以以以很很很很自自自自然然然然地地地地推推推推广广广

25、广到到到到多多多多维维维维分分分分量量量量码码码码。分分分分量量量量码码码码既既既既可可可可以以以以是是是是卷卷卷卷积积积积码码码码，也也也也可可可可以以以以是是是是分分分分组组组组码码码码，还还还还可可可可以以以以是是是是级级级级联联联联码码码码；两两两两个个个个分分分分量量量量码码码码既既既既可可可可以以以以相相相相同同同同，也也也也可可可可以以以以不不不不同同同同。原原原原则则则则上上上上讲讲讲讲，分分分分量量量量码码码码既既既既可可可可以以以以是是是是系系系系统统统统码码码码，也也也也可可可可以以以以是是是是非非非非系系系系统统统统码码码码，但但但但为为为为了了了了在在在在接接接接收收

26、收收端端端端进进进进行行行行有效的迭代，有效的迭代，有效的迭代，有效的迭代，一般选择递归系统卷积码（一般选择递归系统卷积码（一般选择递归系统卷积码（一般选择递归系统卷积码（RSCRSC）。）。）。）。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室4.4 均衡技术均衡技术 理论和实践证明，在数字通信系统中插入理论和实践证明，在数字通信系统中插入理论和实践证明，在数字通信系统中插入理论和实践证明，在数字通信系统中插入一种可调滤波器可以校正和补偿系统特性，减一种可调滤波器可以校正和补偿系统特性，减一种可调滤波器可以校正和补偿系统特性，减一种可调滤波器可以校正和补偿系

27、统特性，减少码间干扰的影响。这种起补偿作用的滤波器少码间干扰的影响。这种起补偿作用的滤波器少码间干扰的影响。这种起补偿作用的滤波器少码间干扰的影响。这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。称为均衡器。称为均衡器。称为均衡器。均衡器通常是用滤波器来实现的，使用滤均衡器通常是用滤波器来实现的，使用滤均衡器通常是用滤波器来实现的，使用滤均衡器通常是用滤波器来实现的，使用滤波器来补偿失真的脉冲，判决器得到的解调输波器来补偿失真的脉冲，判决器得到的解调输波器来补偿失真的脉冲，判决器得到的解调输波器来补偿失真的脉冲，判决器得到的解调输出样本，是经过均衡器修正过的或者清除了码出样本，是经过均衡器修正过的或者清除了

28、码出样本，是经过均衡器修正过的或者清除了码出样本，是经过均衡器修正过的或者清除了码间干扰之后的样本。间干扰之后的样本。间干扰之后的样本。间干扰之后的样本。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 4.4.3 4.4.3 自适应均衡技术自适应均衡技术自适应均衡技术自适应均衡技术 自适应均衡器直接从传输的实际数字信号中自适应均衡器直接从传输的实际数字信号中自适应均衡器直接从传输的实际数字信号中自适应均衡器直接从传输的实际数字信号中根据某种算法不断调整增益，因而能适应信道的根据某种算法不断调整增益，因而能适应信道的根据某种算法不断调整增益，因而能适应信道的根据

29、某种算法不断调整增益，因而能适应信道的随机变化，使均衡器总是保持最佳的状态，从而随机变化，使均衡器总是保持最佳的状态，从而随机变化，使均衡器总是保持最佳的状态，从而随机变化，使均衡器总是保持最佳的状态，从而有更好的失真补偿性能。有更好的失真补偿性能。有更好的失真补偿性能。有更好的失真补偿性能。自适应均衡器一般包含两种工作模式自适应均衡器一般包含两种工作模式自适应均衡器一般包含两种工作模式自适应均衡器一般包含两种工作模式训练模式和跟踪模式。训练模式和跟踪模式。训练模式和跟踪模式。训练模式和跟踪模式。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 首先，发射机发射

30、一个己知的定长的训练序列，首先，发射机发射一个己知的定长的训练序列，首先，发射机发射一个己知的定长的训练序列，首先，发射机发射一个己知的定长的训练序列，以便接收机处的均衡器可以做出正确的设置。典型的以便接收机处的均衡器可以做出正确的设置。典型的以便接收机处的均衡器可以做出正确的设置。典型的以便接收机处的均衡器可以做出正确的设置。典型的训练序列是一个二进制伪随机信号或是一串预先指定训练序列是一个二进制伪随机信号或是一串预先指定训练序列是一个二进制伪随机信号或是一串预先指定训练序列是一个二进制伪随机信号或是一串预先指定的数据位，而紧跟在训练序列后被传送的是用户数据。的数据位，而紧跟在训练序列后被传

31、送的是用户数据。的数据位，而紧跟在训练序列后被传送的是用户数据。的数据位，而紧跟在训练序列后被传送的是用户数据。而在接收数据时，均衡器的自适应算法就可以跟踪不而在接收数据时，均衡器的自适应算法就可以跟踪不而在接收数据时，均衡器的自适应算法就可以跟踪不而在接收数据时，均衡器的自适应算法就可以跟踪不断变化的信道，自适应均衡器将不断改变其滤波特性。断变化的信道，自适应均衡器将不断改变其滤波特性。断变化的信道，自适应均衡器将不断改变其滤波特性。断变化的信道，自适应均衡器将不断改变其滤波特性。为了能有效的消除码间干扰，均衡器需要周期性为了能有效的消除码间干扰，均衡器需要周期性为了能有效的消除码间干扰，均

32、衡器需要周期性为了能有效的消除码间干扰，均衡器需要周期性的做重复训练。在数字通信系统中用户数据是被分为的做重复训练。在数字通信系统中用户数据是被分为的做重复训练。在数字通信系统中用户数据是被分为的做重复训练。在数字通信系统中用户数据是被分为若干段并被放在相应的时间段中传送的，每当收到新若干段并被放在相应的时间段中传送的，每当收到新若干段并被放在相应的时间段中传送的，每当收到新若干段并被放在相应的时间段中传送的，每当收到新的时间段，均衡器将用同样的训练序列进行修正。的时间段，均衡器将用同样的训练序列进行修正。的时间段，均衡器将用同样的训练序列进行修正。的时间段，均衡器将用同样的训练序列进行修正。

33、扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室表表表表4-3 GSM4-3 GSM的训练序列的训练序列的训练序列的训练序列 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室图图图图4-36 GSM4-36 GSM时隙结构时隙结构时隙结构时隙结构 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室4.5 扩频通信扩频通信CDMACDMA多址方式多址方式多址方式多址方式概念：概念：概念：概念：各发送端用各不相同的、相互正交或准正各发送端用各不相同的、相互正交或准正各发送端用各不相同的、相互正交或准正各发

34、送端用各不相同的、相互正交或准正交的地址码调制其所发送的信号，在接收端利用码交的地址码调制其所发送的信号，在接收端利用码交的地址码调制其所发送的信号，在接收端利用码交的地址码调制其所发送的信号，在接收端利用码型的正交性，通过地址识别（相关检测）从混合信型的正交性，通过地址识别（相关检测）从混合信型的正交性，通过地址识别（相关检测）从混合信型的正交性，通过地址识别（相关检测）从混合信号中选出相应信号的多址技术号中选出相应信号的多址技术号中选出相应信号的多址技术号中选出相应信号的多址技术 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室4.5 扩频通信扩频通信CDM

35、ACDMA多址方式多址方式多址方式多址方式特点：特点：特点：特点：CDMACDMA系统的许多用户使用同一频率、占用相系统的许多用户使用同一频率、占用相系统的许多用户使用同一频率、占用相系统的许多用户使用同一频率、占用相同带宽，各个用户可同时发送或接收信号同带宽，各个用户可同时发送或接收信号同带宽，各个用户可同时发送或接收信号同带宽，各个用户可同时发送或接收信号 CDMACDMA通信容量大通信容量大通信容量大通信容量大 CDMACDMA系统的容量约是系统的容量约是系统的容量约是系统的容量约是TDMATDMA系统的系统的系统的系统的4 46 6倍，倍，倍，倍，FDMAFDMA系统的系统的系统的系统

36、的2020倍左右倍左右倍左右倍左右CDMACDMA系统中上下行链路均可采用功率控制技系统中上下行链路均可采用功率控制技系统中上下行链路均可采用功率控制技系统中上下行链路均可采用功率控制技术术术术 具有良好的抗干扰、抗衰落性能和保密性能具有良好的抗干扰、抗衰落性能和保密性能具有良好的抗干扰、抗衰落性能和保密性能具有良好的抗干扰、抗衰落性能和保密性能 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室4.5 扩频通信扩频通信CDMACDMA系统可采用系统可采用系统可采用系统可采用“软切换软切换软切换软切换”技术技术技术技术 CDMACDMA系统的软容量特性可支持过载切

37、换系统的软容量特性可支持过载切换系统的软容量特性可支持过载切换系统的软容量特性可支持过载切换 CDMACDMA系统中切换时只需改变码型，不用改系统中切换时只需改变码型，不用改系统中切换时只需改变码型，不用改系统中切换时只需改变码型，不用改变频率与时间，其管理与控制相对比较简单变频率与时间，其管理与控制相对比较简单变频率与时间，其管理与控制相对比较简单变频率与时间，其管理与控制相对比较简单 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室 发端：利用自相关性很强而互相关值为发端：利用自相关性很强而互相关值为发端：利用自相关性很强而互相关值为发端：利用自相关性很强而

38、互相关值为0 0或或或或很小的周期性码序列作为地址码，与用户信息很小的周期性码序列作为地址码，与用户信息很小的周期性码序列作为地址码，与用户信息很小的周期性码序列作为地址码，与用户信息数据相乘（或模数据相乘（或模数据相乘（或模数据相乘（或模2 2加）进行地址调制后输出加）进行地址调制后输出加）进行地址调制后输出加）进行地址调制后输出收端：以本地产生的已知地址码为参考，根收端：以本地产生的已知地址码为参考，根收端：以本地产生的已知地址码为参考，根收端：以本地产生的已知地址码为参考，根据相关性的差异对收到的信号进行相关检测，据相关性的差异对收到的信号进行相关检测，据相关性的差异对收到的信号进行相关

39、检测，据相关性的差异对收到的信号进行相关检测，提取与本地地址码一致的信号提取与本地地址码一致的信号提取与本地地址码一致的信号提取与本地地址码一致的信号扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室例：例：例：例：设系统有设系统有设系统有设系统有4 4个用户（即个用户（即个用户（即个用户（即n=4n=4），各用户的地址码），各用户的地址码），各用户的地址码），各用户的地址码分别为分别为分别为分别为WW1 1=1=1，1 1，1 1，11、WW2 2=1=1，-1-1，1 1，-1-1、WW3 3=11，1 1，-1-1，-1-1、WW4 4=1=1，-1-1，-

40、1-1，11；在某一时刻；在某一时刻；在某一时刻；在某一时刻用户信息数据分别为用户信息数据分别为用户信息数据分别为用户信息数据分别为d d1 1=1=1、d d2 2=-1=-1、d d3 3=1=1、d d4 4=-1-1。经过地址调制后输出信号为。经过地址调制后输出信号为。经过地址调制后输出信号为。经过地址调制后输出信号为S S1 1S S4 4；接收端用接收端用接收端用接收端用户户户户2 2解调信号为解调信号为解调信号为解调信号为J J1 1J J4 4扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子

41、信息工程系通信技术教研室三个必备条件三个必备条件三个必备条件三个必备条件有足够多的地址码，地址码间有良好的自相关特有足够多的地址码，地址码间有良好的自相关特有足够多的地址码，地址码间有良好的自相关特有足够多的地址码，地址码间有良好的自相关特性和互相关特性性和互相关特性性和互相关特性性和互相关特性各接收端必须产生与发送端一致的本地地址码，各接收端必须产生与发送端一致的本地地址码，各接收端必须产生与发送端一致的本地地址码，各接收端必须产生与发送端一致的本地地址码，且在相位上完全同步且在相位上完全同步且在相位上完全同步且在相位上完全同步 网内所有用户使用同一载波、相同带宽，同时收网内所有用户使用同一

42、载波、相同带宽，同时收网内所有用户使用同一载波、相同带宽，同时收网内所有用户使用同一载波、相同带宽，同时收发信号，使系统成为一个自干扰系统，为把各用发信号，使系统成为一个自干扰系统，为把各用发信号，使系统成为一个自干扰系统，为把各用发信号，使系统成为一个自干扰系统，为把各用户间的相互干扰降到最低，码分系统必须和扩频户间的相互干扰降到最低，码分系统必须和扩频户间的相互干扰降到最低，码分系统必须和扩频户间的相互干扰降到最低，码分系统必须和扩频技术相结合，为接收端的信号分离作准备技术相结合，为接收端的信号分离作准备技术相结合，为接收端的信号分离作准备技术相结合，为接收端的信号分离作准备 扩频通信技术

43、扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室扩频通信系统扩频通信系统扩频通信系统扩频通信系统概念概念概念概念一种信息传输方式，其系统占用的频带宽度远大一种信息传输方式，其系统占用的频带宽度远大一种信息传输方式，其系统占用的频带宽度远大一种信息传输方式，其系统占用的频带宽度远大于要传输的原始信号的带宽（或信息比特率），于要传输的原始信号的带宽（或信息比特率），于要传输的原始信号的带宽（或信息比特率），于要传输的原始信号的带宽（或信息比特率），且与原始信号带宽无关且与原始信号带宽无关且与原始信号带宽无关且与原始信号带宽无关在发送端，频带的展宽是通过编码及调制（即扩在发送端，

44、频带的展宽是通过编码及调制（即扩在发送端，频带的展宽是通过编码及调制（即扩在发送端，频带的展宽是通过编码及调制（即扩频）来实现的；在接收端用与发送端完全相同的频）来实现的；在接收端用与发送端完全相同的频）来实现的；在接收端用与发送端完全相同的频）来实现的；在接收端用与发送端完全相同的扩频码进行相关解调（即解扩）来恢复信息扩频码进行相关解调（即解扩）来恢复信息扩频码进行相关解调（即解扩）来恢复信息扩频码进行相关解调（即解扩）来恢复信息作用作用作用作用提高通信的抗干扰能力，即使系统在强干扰条件提高通信的抗干扰能力，即使系统在强干扰条件提高通信的抗干扰能力，即使系统在强干扰条件提高通信的抗干扰能力，

45、即使系统在强干扰条件下也能安全可靠地通信下也能安全可靠地通信下也能安全可靠地通信下也能安全可靠地通信 扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室4.5 扩频通信扩频通信基本原理基本原理基本原理基本原理扩频：用一个带宽比信息带宽宽得多的伪随机码扩频：用一个带宽比信息带宽宽得多的伪随机码扩频：用一个带宽比信息带宽宽得多的伪随机码扩频：用一个带宽比信息带宽宽得多的伪随机码（PNPN码）对信息数据进行调制码）对信息数据进行调制码）对信息数据进行调制码）对信息数据进行调制解扩：将接收到的扩展频谱信号与一个和发端解扩：将接收到的扩展频谱信号与一个和发端解扩：将接收到的

46、扩展频谱信号与一个和发端解扩：将接收到的扩展频谱信号与一个和发端PNPN完全相同的本地码相关检测完全相同的本地码相关检测完全相同的本地码相关检测完全相同的本地码相关检测收到的信号与本地收到的信号与本地收到的信号与本地收到的信号与本地PNPN相匹配时，信号恢复到其扩展前相匹配时，信号恢复到其扩展前相匹配时，信号恢复到其扩展前相匹配时，信号恢复到其扩展前的原始带宽的原始带宽的原始带宽的原始带宽 不匹配的输入信号被扩展到本地码的带宽或更宽频带不匹配的输入信号被扩展到本地码的带宽或更宽频带不匹配的输入信号被扩展到本地码的带宽或更宽频带不匹配的输入信号被扩展到本地码的带宽或更宽频带 扩频通信技术扩频通信

47、技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室扩频通信扩频通信扩频通信扩频通信 原理框图原理框图原理框图原理框图扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室扩频通信扩频通信扩频通信扩频通信 频谱变换频谱变换频谱变换频谱变换扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室扩频通信系统的特点扩频通信系统的特点扩频通信系统的特点扩频通信系统的特点（1 1）抗干扰能力强。这是扩频通信的基本特点，）抗干扰能力强。这是扩频通信的基本特点，）抗干扰能力强。这是扩频通信的基本特点，）抗干扰能力强。这是扩频通信的基本特点，是所有通

48、信方式无法比拟的。是所有通信方式无法比拟的。是所有通信方式无法比拟的。是所有通信方式无法比拟的。（2 2）宽带传输，抗衰落能力强。）宽带传输，抗衰落能力强。）宽带传输，抗衰落能力强。）宽带传输，抗衰落能力强。（3 3）由于采用宽带传输，在信道中传输的有用信）由于采用宽带传输，在信道中传输的有用信）由于采用宽带传输，在信道中传输的有用信）由于采用宽带传输，在信道中传输的有用信号的功率比干扰信号的功率低得多，因此信号好象号的功率比干扰信号的功率低得多，因此信号好象号的功率比干扰信号的功率低得多，因此信号好象号的功率比干扰信号的功率低得多，因此信号好象隐蔽在噪声中；即功率话密度比较低，有利于信号隐蔽

49、在噪声中；即功率话密度比较低，有利于信号隐蔽在噪声中；即功率话密度比较低，有利于信号隐蔽在噪声中；即功率话密度比较低，有利于信号隐蔽。单位频带内的功率很小，淹没在噪声里，非隐蔽。单位频带内的功率很小，淹没在噪声里，非隐蔽。单位频带内的功率很小，淹没在噪声里，非隐蔽。单位频带内的功率很小，淹没在噪声里，非法用户很难检测出信号。法用户很难检测出信号。法用户很难检测出信号。法用户很难检测出信号。（4 4）利用扩频码的相关性来获取用户的信息，抗）利用扩频码的相关性来获取用户的信息，抗）利用扩频码的相关性来获取用户的信息，抗）利用扩频码的相关性来获取用户的信息，抗截获的能力强。截获的能力强。截获的能力强

50、。截获的能力强。扩频通信技术扩频通信技术电子信息工程系通信技术教研室电子信息工程系通信技术教研室（5 5）可利用扩频码的优良的自相关和互相）可利用扩频码的优良的自相关和互相）可利用扩频码的优良的自相关和互相）可利用扩频码的优良的自相关和互相关特性实现码分多址，提高频率利用关特性实现码分多址，提高频率利用关特性实现码分多址，提高频率利用关特性实现码分多址，提高频率利用 （6 6）抗多径干扰。抗多径干扰。抗多径干扰。抗多径干扰。接收端用相关技术从多径接收端用相关技术从多径接收端用相关技术从多径接收端用相关技术从多径信号中提取和分离出最强的有用信号，或把信号中提取和分离出最强的有用信号，或把信号中提