cdma蜂窩移動通信系統(tǒng)

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1、第9章CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)9.1擴展頻譜通信的基本概念9.2系統(tǒng)綜述9.3CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)9.4CDMA正向信道9.5CDMA反向信道9.6CDMA系統(tǒng)的功率控制9.7CDMA系統(tǒng)信道切換、位置登記和呼叫處理習題9.1擴展頻譜通信的基本概念9.1.1擴頻通信的含義擴展頻譜(SS，SpreadSpectrum)通信簡稱擴頻通信。擴頻通信的定義簡單表述如下：擴頻通信技術是一種信息傳輸方式，在發(fā)端采用擴頻碼調(diào)制，使信號所占的頻帶寬度遠大于所傳信息所需的帶寬。在收端采用相同的擴頻碼進行相關解調(diào)來解擴以恢復所傳信息數(shù)據(jù)。這一定

2、義其實包含了以下三方面意思：(1)信號的頻譜被展寬了。眾所周知，傳輸任何信息都需要一定的頻帶，稱為信息帶寬或基帶信號頻帶寬度。(2)采用擴頻碼序列調(diào)制的方式來展寬信號頻譜。(3)在接收端用相關解調(diào)(或相干解調(diào))來解擴。9.1.2擴頻通信的理論基礎1.仙農(nóng)公式的隱含意義長期以來，人們總是想方設法使信號所占頻譜盡量窄，以充分提高十分寶貴的頻率資源的利用率。為什么要用寬頻帶信號來傳輸窄帶信息呢?簡單的回答就是主要為了通信的安全可靠。這一點可以用信息論和抗干擾理論的基本觀點加以說明。順便指出，擴頻通信技術可用來實現(xiàn)碼分多址方式，并為數(shù)字化通

3、信(包括數(shù)字化移動通信)增添一種新的多址方式。仙農(nóng)(Shannon)在其信息論中得出了帶寬與信噪比互換的關系式，即仙農(nóng)公式：(9-1)式中，C為信道容量，單位為b/s；B為信號頻帶寬度，單位為Hz；S為信號平均功率，單位為W；N為噪聲平均功率，單位為W。2.差錯概率公式柯捷爾尼可夫在其潛在抗干擾性理論中得到如下關于信息傳輸差錯概率的公式：(9-2)(9-3)信號功率S為(9-4)已調(diào)(或已擴頻)信號的帶寬為B，則噪聲功率為(9-5)將式(9-3)～(9-5)代入式(9-2)，可得(9-6)9.1.3處理增益和抗干擾容限擴頻通信系統(tǒng)由

4、于在發(fā)端擴展了信號頻譜，在收端解擴后恢復了所傳信息，這一處理過程帶來了信噪比上的好處，即接收機輸出的信噪比相對于輸入的信噪比大有改善，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。因此，可以用系統(tǒng)輸出信噪比與輸入信噪比二者之比來表征擴頻系統(tǒng)的抗干擾能力。理論分析表明，各種擴頻系統(tǒng)的抗干擾能力大體上都與擴頻信號帶寬B與信息帶寬Bm之比成正比。工程上常以分貝(dB)表示，即(9-7)僅僅知道擴頻系統(tǒng)的處理增益，還不能充分說明系統(tǒng)在干擾環(huán)境下的工作性能。因為通信系統(tǒng)要正常工作，還需要保證輸出端有一定的信噪比(如CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)為7dB)，并需扣除系

5、統(tǒng)內(nèi)部信噪比的損耗，因此需引入抗干擾容限Mj，其定義如下：Mj=Gp-［(S/N)o+Ls］(9-8)式中，(S/N)o為輸出端的信噪比，Ls為系統(tǒng)損耗。9.1.4直接序列擴頻(DS)1.直擴的原理所謂直接序列擴頻(DS-SS),就是直接用具有高速率的擴頻碼序列在發(fā)端去擴展信號的頻譜。而接收端，用相同的擴頻碼序列進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始信息。圖9-1示出了直擴通信系統(tǒng)原理及有關波形或相位關系。圖9-1直擴通信系統(tǒng)原理(a)直擴通信系統(tǒng)原理；(b)有關波形和相位關系圖9-1直擴通信系統(tǒng)原理(a)直擴通信系統(tǒng)原理；(b)有

6、關波形和相位關系在發(fā)送端輸入信息碼元m(t)，它是二進制數(shù)據(jù)，圖中為0、1兩個碼元，其碼元寬度為Tb，加入擴頻調(diào)制器，圖中為一個模2加法器，擴頻碼為一個偽隨機碼(PN碼)，記作p(t)，偽碼的波形如圖9-1(b)中第(2)個波形，其碼元寬度為Tb，且取Tb=16Tp。通常在DS系統(tǒng)中，偽碼的速率Rp遠遠大于信碼速率Rm，即Rp>>Rm，就是說，偽碼的寬度Tp遠遠小于信碼的寬度，即Tp<

7、還要進行載頻調(diào)制，以便在信道上有效地傳輸。圖中采用二相相移鍵控方式。調(diào)相器可由環(huán)形調(diào)制器完成，即將c(t)與載頻Acosω1t相乘，輸出為s1(t)；即s1(t)=c(t)Acosω1t(9-11)式中，，當二進制序列為0碼，當二進制序列為1碼因此，經(jīng)過擴頻和相位調(diào)制后的信號s1(t)為(9-12)2.接收端工作原理假設發(fā)射的信號經(jīng)過信道傳輸，不出現(xiàn)差錯，經(jīng)過接收機前端電路(包括輸入電路、高頻放大器等)，輸出仍為s1(t)。這里不考慮信道衰減等問題，因為對PSK調(diào)制信號而言，重要的是相位問題，這樣的假定對分析工作原理是不受影響的。相

8、關器完成相干解調(diào)和解擴。接收機中的本振信號頻率與載頻相差為一個固定的中頻。所謂相關器或相關檢測的概念，可以用一個簡單的比喻“用相片去對照找人”來說明。如果你想在一群人中尋找某個不相識的人，最簡單且有效的方法是用相片對照去找，只要這一群