cdma地址碼和擴(kuò)頻碼

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1、§9.2CDMA地址碼和擴(kuò)頻碼7/24/2021主要內(nèi)容設(shè)計(jì)原則M序列Gold序列Walsh碼實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)原則在CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中,擴(kuò)頻碼和地址碼的選擇至關(guān)重要。它關(guān)系到系統(tǒng)的抗多徑干擾、抗多址干擾的能力,關(guān)系到信息數(shù)據(jù)的保密和隱蔽,關(guān)系到捕獲和同步系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。經(jīng)研究表明,理想的地址碼和擴(kuò)頻碼應(yīng)具有如下特性:(1)有足夠多的地址碼碼組;(2)有尖銳的自相關(guān)特性;(3)有處處為零的互相關(guān)特性;(4)不同碼元數(shù)平衡相等;(5)盡可能大的復(fù)雜度。因?yàn)榛镜腜N碼序列互相關(guān)性都不夠好

2、,所以理想的地址碼和擴(kuò)頻碼不存在。因此,實(shí)際的CDMA系統(tǒng)中常選用自相關(guān)性好的偽隨機(jī)序列（PN碼）作為擴(kuò)頻碼,最常用的就是m序列和gold序列；而另外選擇互相關(guān)性好的編碼作為地址碼,最常用的就是Walsh碼。設(shè)計(jì)原則偽隨機(jī)序列（PN）概念由數(shù)字電路產(chǎn)生的周期性序列，它具有類似隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計(jì)特性，可以重復(fù)產(chǎn)生和處理。產(chǎn)生電路與分類——反饋移位寄存器——分為線性反饋移位寄存器和非線性反饋移位寄存器m序列是目前CDMA系統(tǒng)中采用的最基本的PN序列。它是最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱。m序列發(fā)生器是

3、由移位寄存器、線性反饋抽頭和模2加法器組成的。而且,m序列是其相應(yīng)組成器件所能生成的最長(zhǎng)的碼序列。若移位寄存器為n級(jí),則其周期P=2n-1。m序列1、m序列的產(chǎn)生由帶線性反饋的移位寄存器產(chǎn)生改變反饋電路，可得到新的m序列最后一級(jí)必須參加反饋例：三級(jí)移位寄存器構(gòu)成m序列發(fā)生器m序列an-1an-2a1a0c1c2Cn-1C0=1Cn=1n級(jí)線性移位寄存器框圖遞推方程：特征多項(xiàng)式2、m序列的一些基本性質(zhì):(1)m序列的周期P取決于移位寄存器的級(jí)數(shù)n,P=2n-1;(2)在m序列的一個(gè)周期內(nèi)“

4、1”與“0”的數(shù)目大致相同,“0”出現(xiàn)2n-1－1次，“1”出現(xiàn)2n-1，“1”比“0”多1個(gè)。例如,在上述7位碼中有4個(gè)“1”和3個(gè)“0”。（3）周期為2n-1的m序列的特征多項(xiàng)式為既約多項(xiàng)式，也是本原多項(xiàng)式(4)在一個(gè)序列中連續(xù)出現(xiàn)的相同碼稱為一個(gè)游程,連碼的個(gè)數(shù)稱為游程的長(zhǎng)度。一個(gè)m序列中共有2n-1個(gè)游程:長(zhǎng)度為R(1≤R≤n-2)的游程數(shù)占游程總數(shù)的1/2R;長(zhǎng)度為n-1的游程只有1個(gè),且是連0碼;長(zhǎng)度為n的游程也只有1個(gè),且是連1碼。表3-2中列出了周期為15的m序列的游程分布情況。m序

5、列111101011001000的游程分布情況n=4(5)m序列和其移位后的序列逐位模2相加,所得的序列仍然是m序列,只是相移不同而已。例如m序列1110100與其向右移三位后的序列1001110逐位模2加后的序列為0111010,相當(dāng)于原序列向右移一位后的序列,仍是m序列。(6)m序列發(fā)生器中移位寄存器的各種狀態(tài)除全0狀態(tài)外,其他狀態(tài)只在m序列中出現(xiàn)一次。如7位的m序列1110100中，順序出現(xiàn)的狀態(tài)為111,110,101,010,100,然后尾首接續(xù)為001和011,最后又回到初始狀態(tài)111

6、。（7）自相關(guān)性當(dāng)τ=0時(shí)，自相關(guān)函數(shù)R(τ)出現(xiàn)峰值1當(dāng)τ偏離0時(shí)，相關(guān)函數(shù)曲線很快下降當(dāng)1≤τ≤P-1時(shí)，相關(guān)函數(shù)值為-1/P當(dāng)τ=P時(shí)，又出現(xiàn)峰值1…可以用有無自相關(guān)函數(shù)值來識(shí)別信號(hào)，并檢測(cè)自相關(guān)函數(shù)值為1的碼序列（8）互相關(guān)性：同一周期的m序列組，兩兩m序列對(duì)的互相關(guān)特性差別很大m序列和其移位后的序列逐位模2加，所得的序列仍是m序列，只是相位不同m序列發(fā)生器中的移位寄存器的各種狀態(tài)，除全“0”外，其他狀態(tài)在一個(gè)周期內(nèi)只出現(xiàn)一次m序列的優(yōu)點(diǎn)是容易產(chǎn)生、規(guī)律性強(qiáng)、自相關(guān)特性好,因而在直擴(kuò)系統(tǒng)中得

7、到了廣泛的應(yīng)用。但是它可提供的跳頻圖案少、互相關(guān)性不理想,又加之是線性反饋邏輯,容易被敵人破譯,即保密性、抗截獲性差,因此,在跳頻系統(tǒng)中并不采用。Gold碼m序列雖然性能優(yōu)良,但同樣長(zhǎng)度的m序列個(gè)數(shù)不多,且序列之間的互相關(guān)性不夠好。R·Gold提出了一種基于m序列的PN碼序列,稱為Gold碼序列。在介紹Gold碼序列發(fā)生器之前,先給出優(yōu)選對(duì)的概念。如果有兩個(gè)m序列,它們的互相關(guān)函數(shù)的絕對(duì)值有界,且滿足以下條件:n為奇數(shù)n為偶數(shù)(不是4的倍數(shù))則我們稱這一對(duì)m序列為優(yōu)選對(duì)。如果把兩個(gè)m序列發(fā)生器產(chǎn)

8、生的優(yōu)選對(duì)序列作模2加運(yùn)算,生成的新的碼序列即為Gold序列。圖(a)中所示為Gold碼發(fā)生器的原理結(jié)構(gòu)圖。圖(b)中為兩個(gè)5級(jí)m序列優(yōu)選對(duì)構(gòu)成的Gold碼發(fā)生器。這兩個(gè)m序列雖然碼長(zhǎng)相同,但模2加后生成的并不是m序列,也不具備m序列的性質(zhì)。Gold碼發(fā)生器(a)Gold碼發(fā)生器的原理結(jié)構(gòu)圖；(b)5級(jí)m序列優(yōu)選對(duì)構(gòu)成的Gold碼發(fā)生器主要有以下三點(diǎn):(1)Gold碼序列具有三值自相關(guān)特性,其旁瓣的極大值滿足上式所表示的優(yōu)選對(duì)的條件。(2)兩個(gè)m序列優(yōu)選對(duì)不同