第十章碼分多址(CDMA)實現(xiàn)多路與多址傳輸?shù)睦碚摶A(chǔ)是信號的分割技術(shù)，使信號的某種參量(如射頻頻率，信號的出現(xiàn)時間或空間，信號的碼型）相互正交或準正交，F(xiàn)DMA、TDMA、SDMA、CDMA。多路傳輸是指利用一個信道同時進行多個信息傳輸?shù)囊环N技術(shù)，也稱多路復(fù)用，多路一般屬于點對點傳輸方式;多址傳輸是指一個通信網(wǎng)中，不同地址的各個用戶之間通過一個公用的信道進行的通信,也稱多址連接。

1.特點：網(wǎng)內(nèi)所有用戶使用同一載波，占用相同的帶寬，各用戶可以同時發(fā)送或接收信號；即在時間上、頻率上都可能相互重疊，因此采用傳統(tǒng)的濾波器或選通門是不能分離信號的，對于某個用戶發(fā)送的信號，只有與其匹配的接收機通過相關(guān)檢測才可能正確接收。碼分多址(CDMA)一、基本原理:

是發(fā)射端用各自不相同的，互相正交(或準)正交的地址碼調(diào)制其所發(fā)送的信號，在接收端利用碼型的(準)正交性，通過地址識別(相關(guān)檢測)，從混合信號中選出相應(yīng)的信號。2.實現(xiàn)碼分多址，必須具備下列條件：(3)擴頻多址：由于網(wǎng)內(nèi)所有用戶使用同一載波，同時接收或發(fā)送信號，這樣在接收機的輸入信號干擾比將遠小于1，這是傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)方式所無能為力的。為把各用戶間的相互干擾降到最低限度，并且使各用戶占用相同的帶寬，碼分多址必須與擴展頻譜(擴頻)技術(shù)相結(jié)合，使在信道傳輸?shù)男盘査碱l帶極大的展寬(一般占百倍以上)，接收端將與本地地址碼完全一致的寬帶信號還原為窄帶信號而選出，其它與本地地址碼無關(guān)的信號則仍保持或擴展為寬帶信號而被濾出。(2)地址碼的捕獲與相關(guān)檢測的實現(xiàn)：在接收端，所產(chǎn)生的本地地址碼，不但在碼型結(jié)構(gòu)上與發(fā)送端發(fā)來的地址碼一致，而且在相位上要完全同步，用本地碼對收到的全部信號進行相關(guān)檢測，從中選出所需信號，這是碼分多址的主要環(huán)節(jié)。(1)地址碼的優(yōu)選：要有足夠多地地址碼，且相關(guān)性足夠好(即強的自相關(guān)性和弱的互相關(guān)性)，這是碼分的基礎(chǔ)。1、抗干擾能力強，保密性強；2、不象FDMA那樣對載波頻率需要嚴格控制；3、不象TDMA那樣需要全網(wǎng)的精確的定時和同步，而由各條線路自行解決；4、各用戶可隨機接入，而不象FDMA和TDMA各用戶都以固定暫用某個頻段或時隙；5、容量比FDAM大20倍,比TDMA大4～5倍。CDMA的優(yōu)點：(1)

有足夠多地地址碼；(2)具有尖銳的自相關(guān)特性；(3)

有處處為零的互相關(guān)特性(或盡可能小的互相關(guān)特性）；(4)不同碼元數(shù)平衡相等（序列平衡）；(5)

盡可能大的復(fù)雜度；(6)

工程上容易實現(xiàn)。

3.對地址碼的要求：二、碼的正交性及沃爾什碼1.碼組的互相關(guān)函數(shù)：

設(shè)長為n的編碼中碼元只取值+1和－1，定義x和y兩個碼組的互相關(guān)函數(shù)為：信號正交的概念：2.

碼組的自相關(guān)函數(shù)一個長為n的碼組x定義其自相關(guān)函數(shù)(系數(shù))為：它表明碼組x與其移位j次以后的碼組間的關(guān)聯(lián)程度

顯然上面4個碼組中的任意兩組之間是兩兩正交。3.沃爾什碼：沃爾什碼的生成可以通過哈達瑪(H

a

d

m

a

r

d)矩陣來生成例：三、偽隨機序列碼偽隨機噪聲具有類似隨機噪聲的一些統(tǒng)計特性，但又便于重復(fù)產(chǎn)生和處理，它具有隨機噪聲的優(yōu)點，又避免了它的缺點，目前廣泛應(yīng)用的偽隨機噪聲都是由數(shù)字電路產(chǎn)生的周期序列，稱為偽隨機序列，m序列就是偽隨機序列中的一種。1.

m序列偽隨機碼m序列是最長線性移存器序列，即它是由帶線性反饋的移位寄存器產(chǎn)生的周期最長的一種序列，一般來說，一個n級的反饋移存器可能產(chǎn)生的最長周期為：s3s2s1s0初始狀態(tài)：10001100111011110111101101011010110101100011100101000010000110002－1＝154

周期例S3S2S1S0可以產(chǎn)生周期為15的m序列s3s2s1s0不能產(chǎn)生周期為15的m序列00001000100101001000011000初始狀態(tài)：初始狀態(tài)：1000010000101001110001101011010110101101111011110111001100011000

s3s2s1s0結(jié)論：能產(chǎn)生周期最長的線性移位寄存器的結(jié)構(gòu)由其本原多項式?jīng)Q定，該本原多項式應(yīng)該滿足：

(3)

f

(x)整除不盡

(1)

f

(x)

是既約多項式，即不能再進行因式分解

的多項式(2)

f

(x)可整除盡sn-1sn-2s0s1線性反饋移位寄存器結(jié)構(gòu)特征多項式：結(jié)論：滿足以上條件的特征多項式稱為本原多項式，由本原多項式就可以產(chǎn)生m序列。s3s2s1s0

(3)

f(x)整除不盡

能產(chǎn)生周期最長的線性移位寄存器的結(jié)構(gòu)由其本原多項式?jīng)Q定，該本原多項式應(yīng)該滿足：(1)

f

(x)

是既約多項式，即不能再進行因式分解；

(2)

f

(x)

可整除盡部分本原多項式m序列的個數(shù)M序列的個數(shù)8進制數(shù)表示n2.

m序列的特性(2)m序列共有2n-1個游程，長度為1的游程占總游程的1/2，長度為2（“11”或“00”）的游程占1/4，長度為3的游程占1/8，長度為k(1≤k≤n=2)的游程占2-k，只有一個含(n-1)個“0”的游程，和一個包含n個“1”的游程。長度為15的m序列：000111101011001(3)

自相關(guān)性：

(1)m序列一周期內(nèi)的碼元數(shù)大致相等（“1”比“0”只多一個），這個特性保證了在擴頻系統(tǒng)中，用m序列作平衡調(diào)制實現(xiàn)擴頻時有較高的載波抑制度。3.偽隨機序列的應(yīng)用1)

誤碼率測量偽隨機序列發(fā)送信道接收比較記錄同步信號偽隨機序列CCITT建議的m序列周期是511，以及周期為32767，

2)數(shù)據(jù)的加擾解擾

加擾器

調(diào)制器

信道

解調(diào)器

解亂器數(shù)字信號

輸入輸出加擾的目的:A.消除信源的統(tǒng)計特性,使“0”、“1”等概；B.“0”、“1”碼元的交替易于提取定時信息；C.消除數(shù)字信號的周期性。3)通信加密4)噪聲產(chǎn)生器5)時延測量（無線電信號測距）原理發(fā)送端用一比特速率遠遠高于信息速率的數(shù)字編碼序列去調(diào)制載波，這中調(diào)制可采用調(diào)頻，調(diào)相和調(diào)幅，最常用的是二相相移鍵控。

在接收端，先用與發(fā)端同步的相同編碼序列去解擴，經(jīng)解擴后，傳輸信號就變換為發(fā)端所進行的常規(guī)調(diào)制方式，得到窄帶的僅受信碼調(diào)制的中頻信號，而干擾信號，經(jīng)混頻后仍為寬帶信號，經(jīng)帶通濾波后輸出的干擾相對于信號電平是很小的。四、直接序列擴頻：擴頻調(diào)制解調(diào)原理圖信碼擴頻碼模2乘等效為模2加處理增益：R

c：擴頻碼速率R

b：信碼速率X

X擴頻碼產(chǎn)生器載波信碼a

(t)c

(t)d

(t)s

(t)

混頻BPF本地擴頻碼產(chǎn)生器本振基帶信號恢復(fù)

解擴同步解調(diào)r

(t)c

(t)‘a(chǎn)

(t)‘r

(t)‘性能：信碼頻譜擴頻頻譜接收機輸入信號頻譜解擴后頻譜干擾信號干擾信號白噪聲白噪聲擴頻系統(tǒng)頻譜示意圖信碼頻譜1.有選擇地址的能力，給一個或一組接收機分配一規(guī)定的碼組作為地址，而對其他的接收機分配不同的碼組，這樣用不同的編碼序列去調(diào)制發(fā)射機，就能實現(xiàn)碼分多址和碼分復(fù)用。2.信號功率譜很低，有利于信號的隱蔽，信號淹沒在噪聲中，很難發(fā)覺。即低功率系統(tǒng)。3.

保密性好，有利于消息被竊聽，由于用的是編碼信號，竊聽者不能方便地聽懂發(fā)送的消息。4.

抗干擾能力強人為干擾解擴是對有用信號進行頻帶壓縮，反而將干擾信號擴展到整個擴頻頻譜上，處理的增益為30dB，接收機可以工作在-15dB~-2dB的信噪比以下。5.

抗衰落能力強，這種信號的頻譜占據(jù)很寬的帶寬，小部分頻譜衰落不會使信號產(chǎn)生嚴重的畸變，故具有抗頻率選擇性衰落的能力，且在任一窄的頻率范圍中發(fā)送的功率都很低。擴頻的優(yōu)點：作業(yè)：10-4A/D分段語音編碼信道編碼交織加密突發(fā)脈沖串形成調(diào)制器發(fā)射機8k/s13bit160采樣13bit/

采樣260bit20ms13kb/s456bit20ms22.8kbit/s33.8kbit/s270kbit/s附一、GSM移動臺原理框圖D/A語音解碼Vi

t

e

r

bi解碼去交織解密信道估計及均衡接收機解調(diào)器附二、正交頻分復(fù)用(OFDM)相對于傳統(tǒng)的多載波調(diào)制系統(tǒng)，這種允許頻譜重疊的方案極大的提高了頻譜利用率。

OFDM

多載波（FDM）OFDM系統(tǒng)原理框圖加窗及D/A轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入xbits信號映射

N點

IFFT并串轉(zhuǎn)換插入保護間隔串并轉(zhuǎn)換基帶調(diào)制基帶解調(diào)上變頻信道下變頻xbitsA/D轉(zhuǎn)換去除保護間隔串并轉(zhuǎn)換信號反映射N點FFT數(shù)據(jù)輸出并串轉(zhuǎn)換特點：1.

OFDM技術(shù)就是將串行的數(shù)據(jù)流分成若干個并行數(shù)據(jù)流，分別調(diào)制在正交的子載波上進行傳輸。由于它的符號間隔相對變長，從而避免了噪聲的增加，對多徑效應(yīng)、脈沖噪聲和快速衰落有較強的抵抗能力；2.另外由于子載波之間的正交性，其頻譜允許重疊，使得它的頻譜利用率比單載波系統(tǒng)提高很多。3.多路載波的調(diào)制解調(diào)可以利用DFT/IDFT來完成，目的是簡化系統(tǒng)的處理過程，使系統(tǒng)無需用一組振蕩器來產(chǎn)生多個子載波。4.OFDM符號間引入了保護間隔，以減小ISI和ICI帶來的影響。并采用循環(huán)前綴，用于解決子載波正交性的問題。與通常在符號間插入空的保護時間來防止ISI的做法不同，他是將OFDM符號進行了循環(huán)擴展。這種方法有效地將信道與傳送符號之間的線性卷積近似成循環(huán)卷積。應(yīng)用：DAB、DVB、無線局域網(wǎng)，數(shù)字微波等。通信原理課程總結(jié)一、緒論1.數(shù)字通信系統(tǒng)的組成及各部分的作用。信源信源編碼復(fù)用器信道編碼調(diào)制器信道中繼器信道解調(diào)器信道譯碼分路器信源譯碼信宿串并轉(zhuǎn)換基帶系統(tǒng)B1×B2R

bR

B調(diào)制系統(tǒng)模型f02.信息量，平均信息量，香農(nóng)公式。3.傳信率與傳碼率的關(guān)系。4.信道的劃分，隨參信道的特點，及多徑效應(yīng)對信號傳輸?shù)挠绊憽６?、模擬調(diào)制

1.AM、DSB、SSB的原理；

2.AM、DSB、SSB的解調(diào)方法；

3.AM、DSB