移动通信原理重点
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移动通信原理-整理(第⼀章)第⼀章移动通信原理概述1、移动通信(Mobile Communication )系指通信双⽅或⾄少⼀⽅是处于移动中进⾏信息交换的通信⽅式。
2、按多址⽅式,分为频分多址(FDMA )、时分多址(TDMA )、码分多址(CDMA )和空分多址(SDMA )3、按⼯作⽅式,分为同频单⼯、双频单⼯、双频双⼯和半双⼯;4、蜂窝移动通信系统的基本结构基站BTS移动交换机MSC基站控制器BSC数据库VLR/HLR⽹络管理公共电话⽹PSTN基站控制器BSC基站BTS基站BTS基站BTS⼿持机HSMS 移动台MS 移动台MSC :(Mobile Switching Center )移动交换中⼼ BSC :(Base Station Controller )基站控制器 BTS :(Base Station Transceiver )基站收发信机 MS :(Mobile Station )移动台5、⼀个基站的构成:不是单纯的由BTS 组成,还要包括:铁塔天馈系统,电源设备,电池组,空调设备,传输设备,环境监控等。
6、蜂窝移动通信发展历程 1G FDMA AMPS 、TACS 模拟调频 2G TDMA CDMA GSM 系统数字调制 3G CDMA Wcdma cdma2000 td-scdma带宽数字4GOFDM MIMOLTE7、蜂窝技术,同频复⽤提⾼系统容量模拟调频,仅限语⾳业务频谱利⽤率低,容量有限;制式太多,互不兼容,不利于⽤户漫游,限制了⽤户覆盖⾯;提供的业务种类受限制,不能传送数据信息;容易被窃听;不能与ISDN 兼容等。
主要特征:窄带数字传输,时分多址(TDMA) 或码分多址(CDMA)接⼊技术。
除了传送语⾳外,还可传送低速率数据业务,如传真和分组的数据业务等。
更加完善的呼叫处理和⽹络管理功能。
8、TDMA 蜂窝系统较FDMA 蜂窝系统有许多优势,如:频谱效率提⾼,系统容量增⼤保密性能好,标准化程度提⾼等。
移动通信原理移动通信原理1. 引言移动通信是现代社会中不可或缺的一部分。
它允许人们在移动中保持联系并实现即时通信。
移动通信原理是指支持移动设备之间的通信的技术原理。
本文将介绍移动通信的基本原理和主要技术。
2. 移动通信基本原理移动通信的基本原理是通过无线信号传输数据和声音,使移动设备之间进行通信。
以下是移动通信的基本原理:1. 频率分配:移动通信系统将频率范围分配给不同的服务提供商,以防止干扰和冲突。
2. 调制解调:在移动通信中,发射端使用调制将信息信号转换为适合无线传输的信号,并在接收端使用解调将其恢复为原始信号。
3. 多路复用:为了在有限的频谱范围内支持多个用户同时通信,移动通信系统使用多路复用技术,将多个用户的信号合并在一起传输。
4. 扩频技术:为了提高信号的传输质量和抗干扰能力,移动通信系统使用扩频技术来扩展信号的带宽。
3. 移动通信技术移动通信有多种技术,其中包括以下几种:3.1 2G技术2G技术是第二代移动通信技术,主要使用数字信号进行通信。
最常见的2G技术是GSM(全球系统移动通信),它使用时隙复用和频分复用来支持多个用户同时通信。
3.2 3G技术3G技术是第三代移动通信技术,提供更高的数据传输速率和更丰富的功能。
最常见的3G技术是CDMA2000和WCDMA。
CDMA2000使用码分多址技术,而WCDMA使用宽带码分多址技术。
3.3 4G技术4G技术是第四代移动通信技术,具有更高的数据传输速率和更低的延迟。
最常见的4G技术是LTE(长期演进技术),它使用OFDMA和MIMO技术来提供高速数据传输。
3.4 5G技术目前,5G技术正在快速发展,预计将提供更高的数据传输速率、更低的延迟和更大的网络容量。
5G技术将使用更高的频率范围和更先进的调制解调技术。
4. 移动通信的应用移动通信技术已广泛应用于各个领域,包括:- 移动方式通信:人们使用移动方式进行语音通话和短信交流。
- 移动互联网:通过移动通信网络,人们可以访问互联网并使用各种在线服务,如社交媒体、电子邮件和在线购物。
《移动通信原理》复习资料一.填空题1.移动通信系统按使用地理环境不同可分为陆地、天空、海洋三种类型。
2.移动通信系统按传递信号的不同,可分为模拟信号和数字信号。
3.为了解决蜂窝移动通信网中有限频率资源与不断增长的用户要求矛盾,采取了小区分裂和频率复用两种技术。
4.集群移动通信系统属于调度系统,一般用于专用移动通信网。
5.移动通信按多址方式不同可分为频分多址、时分多址和码分多址。
6.移动通信的工作方式有单工通信、双工通信和半双工通信。
7.移动通信的噪声主要有内部噪声和外部噪声,外部噪声主要有自然噪声和人为噪声。
8.无线电波由于传输路径不同,可分为直射波、反射波、折射波、散射波和绕射波。
9.无线电波从发射到接收之间,收、发信号会受到衰落和延时的干扰,一般将这种干扰称为多径效应。
10.移动通信中的分集接收方式有宏分集和微分集。
微分集又分为空间分集、频率分集、时间分集。
11、利用多个天线接收的分集称为空间分集 ; 在GSM中,实现交织技术属于时间分集,实现跳频技术属于频率分集。
12.移动通信在其发展的进程中,容量范围基本上形成了以欧洲、北美和日本三大实业集团。
13.移动通信系统中的用户终端主要指车载台、手机和对讲机,这三种终端的主要区别是功率大小不一样、无线结构不一样。
14.小区的激励方式有中心激励和顶点激励。
15.无线电通信信息传输方式可分为单向传输(广播式)和双向传输(应答式)。
16.无线寻呼系统是一种单向通信方式,人们称之为 BB机(传呼机)。
17.无绳电话机一般可分为座机和手机两部分,这两部分之间用无线电通信连接,故可称之为无绳电话。
18.集群移动通信系统的控制方式有集中控制和分布控制两种。
19.移动通信系统中的特性参数随外界因素的影响的变化快慢可划分为恒参信道和变参信道。
20.无线电通信电波在系统传输中,接收端的信号会受到衰落和时延的干扰。
21.信道编码技术的抗干扰主要是对单个差错信号,对于连续差错使用交织技术抗干扰 22.在移动通信系统的分集接收中采用的合并方式可划分为选择式合并、等增益合并和最大比值合并。
移动通信原理移动通信原理1. 引言移动通信是指通过无线电波或其他无线传输技术将信息传递给移动设备的通信方式。
它的核心原理是通过将信息转化为无线信号并传输到目标设备,实现移动设备之间的通信和互联网接入。
移动通信的原理涉及多个方面的知识和技术,本文将重点介绍移动通信的基本原理和相关技术。
2. 移动通信的基本原理移动通信的基本原理包括信号传输、调制解调、多路复用和频谱分配等内容。
2.1 信号传输信号在移动通信中是以无线电波的形式传输的。
信号可以是声音、数据或图像等信息的载体。
在移动通信中,信号首先要经过调制的过程将其转化为适合在无线传输中传播的信号。
2.2 调制解调调制是将信号转化为适合传输的波形的过程,而解调则是将接收到的波形信号转化为原始信号的过程。
在移动通信中,调制解调的方式有多种,包括频移键控(FSK)、相移键控(PSK)和正交振幅调制(QAM)等。
2.3 多路复用在移动通信中,多路复用是一种将多个信号用不同的方式叠加在一起进行传输的技术。
常见的多路复用技术包括时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)等。
2.4 频谱分配频谱分配是一种将可用的无线频谱资源划分给不同的通信系统或服务的方法。
频谱分配可以通过分时复用或分频复用的方式实现,以确保不同系统或服务之间的互不干扰。
3. 移动通信的技术体系移动通信的技术体系包括多个重要的技术和标准,例如第一代(1G)移动通信技术、第二代(2G)移动通信技术、第三代(3G)移动通信技术和第四代(4G)移动通信技术等。
3.1 第一代(1G)移动通信技术第一代移动通信技术是指使用模拟信号传输的移动通信系统。
早期的第一代移动通信技术主要包括NMT(Nordic Mobile Telephone)和AMPS(Advanced Mobile Phone System)等。
3.2 第二代(2G)移动通信技术第二代移动通信技术是指使用数字信号传输的移动通信系统。
第一章概述1. 移动通信的定义。
移动通信:是指通信双方或至少一方可以在运动中进行信息交换的通信方式。
2. 移动通信的特点。
移动通信的主要特点如下:(1)移动通信利用无线电波进行信息传输,(2)移动通信在强干扰环境下工作(互调干扰,领道干扰,同频干扰),(3)通信容量有限,(4)通信系统复杂,(5)对移动台的要求高)3. 常用的移动通信系统(1)蜂窝式公用陆地移动通信系统,(2)集群调度移动通信系统,(3)无绳电话系统,(4)无线电寻呼系统,(5)卫星移动通信系统,(6)无线LAN/WAN4. 3G/4G标准目前3G存在四种标准:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA,WiMAX。
目前提交的4G标准共有6个技术提案,分别来自北美标准化组织IEEE的802.16m、日本(两项分别基于LTE-A和802.16m)、3GPP的LTE-A、韩国(基于802.16m)和中国(TD-LTE-Advanced)、欧洲标准化组织3GPP(LTE-A)。
第二章移动通信的应用系统1. 移动通信系统的演进2. 无绳电话、集群移动通信的常用标准无绳电话标准:模拟制无绳电话标准,DECT标准。
集群移动通信标准:信令标准3. 根据覆盖范围,无线宽带接入网的分类。
个域网无线宽带接入技术,局域网无线宽带接入技术,城域网无线宽带接入技术,广域网无线宽带接入技术四类。
4. 无线局域网、无线城域网的标准无线局域网的标准:美国IEEE(国际电气和电子工程师联合会)802.11家族。
欧洲ETSI(欧洲通信标准学会)高性能局域网HIPERLAN系列。
日本ARIB(日本电波产业会)移动多媒体接入通信MMAC。
无线城域网标准:IEEE 802.16a第三章蜂窝的概念1. 切换策略:硬切换/软切换/接力切换切换(handover)是指在移动通信的过程中,在保证通信不间断的前提下,把通信的信道从一个无线信道转换到另一个无线信道的这种功能。
这是移动通信系统不可缺少的重要功能。
移动通信原理移动通信原理1. 引言2. 移动通信系统结构移动通信系统是由移动终端、基站和核心网组成的。
移动终端是用户使用的移动设备,例如方式、平板电脑等。
基站是无线信号的发射和接收站点,负责和移动终端进行无线通信。
核心网是移动通信系统的中心,负责管理和控制移动终端之间的通信。
3. 无线信道原理移动通信系统使用的是无线信道进行信息传输。
无线信道是指通过无线电波进行传输的信道。
无线信道的传播特性会受到多种因素的影响,例如距离、障碍物、多径等。
为了提高无线通信的质量,通信系统会采取多种技术来克服这些影响,例如信号编码、调制解调、多址接入等。
4. 调制解调技术调制解调技术是移动通信中非常重要的技术之一,它将数字信号转换成模拟信号进行传输。
常见的调制技术包括调频(FM)、调相(PM)和调幅(AM)。
调制技术可以将信号从低频信号转换为高频信号,以便在无线信道中传输。
解调技术则将接收到的信号转换为原始的数字信号。
5. 多址接入技术多址接入技术是移动通信中实现多用户访问无线信道的关键技术。
常见的多址接入技术包括时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)。
多址接入技术可以使多个用户共享同一个频率带宽的无线信道,提高了无线通信系统的容量和效率。
6. 移动通信网络移动通信网络是由多个基站和核心网组成的。
基站负责与移动终端进行通信,将用户的语音、数据和多媒体信息传输到核心网。
核心网负责管理和控制移动通信系统的各个部分,协调基站之间的通信和移动终端的切换。
7. 移动通信标准移动通信标准是制定移动通信系统中各种技术和规范的组织机构制定的。
常见的移动通信标准包括GSM、CDMA2000、WCDMA和LTE 等。
这些标准规定了移动通信系统的基本原理、技术和频谱分配,确保了不同厂商的设备之间的互通性。
8. 移动通信的发展趋势移动通信技术在不断地发展和演进。
移动通信系统将实现更高的数据传输速率、更低的时延和更大的网络容量。
移动通信原理移动通信原理是指通过无线电技术和信号处理技术,实现移动电话、数据传输和其他移动通信服务的原理。
移动通信原理主要包括以下几个方面:信号传输、频率复用、调制解调、多址接入、移动台的位置跟踪与切换等。
信号传输是移动通信中最基本的原理之一。
在移动通信系统中,语音、数据、图像等信息被转换成电信号,并通过无线电波传输。
信号传输主要有两个关键环节:发送端的信号发射和接收端的信号接收。
移动通信系统中通常使用的调制技术包括幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)等。
频率复用是提高移动通信系统频谱利用率的一种方法。
移动通信系统中,有限的频谱资源需要被多个用户同时共享。
频率复用通过将频谱划分成若干个频带,并在不同的时间或空间上给不同的用户使用,实现信号的同时传输。
常见的频率复用技术包括频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等。
调制解调是移动通信中将数字信号转换成模拟信号或将模拟信号转换成数字信号的过程。
在移动通信中,数字信号和模拟信号之间需要进行相互转换,以实现信息的传输。
调制技术主要包括调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)等。
多址接入是移动通信中实现多个用户同时通过同一信道进行通信的一种技术。
在移动通信系统中,多个用户需要同时进行通信,因此需要一种方法将各个用户的信号区分开来。
常用的多址接入技术有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等。
移动台的位置跟踪与切换是移动通信系统中的关键技术之一。
在移动通信中,移动用户随时可以改变位置,因此需要对移动用户的位置进行跟踪,并在用户从一个基站覆盖区域切换到另一个基站覆盖区域时完成切换。
位置跟踪和切换技术可以确保用户在移动过程中能够始终保持通信的连续性和稳定性。
移动通信原理移动通信原理引言移动通信的基本原理移动通信的基本原理主要是基于无线电技术,通过无线电波将信息传输到移动设备之间。
具体来说,移动通信通过以下几个步骤实现信息传输:1. 信号:信息通过发送方的设备一个信号,可以是语音、视频、短信等形式。
2. 调制:信号被调制成适合无线电传输的形式,通常是将信号转换成高频电压信号。
3. 传输:调制后的信号通过无线电波传输到接收方的设备。
4. 解调:接收方设备接收到无线电波后,将其解调还原成原始信号。
5. 信号处理:接收方设备将解调后的信号进行处理,例如将音频信号转换成声音或者将视频信号转换成图像。
移动通信的技术移动通信的技术不断发展和创新,目前已经有许多不同的移动通信技术。
下面介绍一些常见的移动通信技术:1G:第一代移动通信技术,主要以模拟信号为基础,通信质量较差,数据传输速度较慢。
2G:第二代移动通信技术,主要以数字信号为基础,通信质量较好,数据传输速度较快。
GSM、CDMA等技术属于2G。
3G:第三代移动通信技术,提供更快的数据传输速度和更好的通信质量。
WCDMA、CDMA2000等技术属于3G。
4G:第四代移动通信技术,提供更高的数据传输速度和更稳定的通信质量。
LTE、WiMAX等技术属于4G。
5G:第五代移动通信技术,将提供更快的数据传输速度、更低的延迟和更多的设备连接能力。
5G技术正在不断发展中。
移动通信的应用移动通信的应用广泛,目前已经渗透到各个领域。
下面介绍一些移动通信的应用场景:方式通信:移动通信最常见的应用就是方式通信,人们通过方式进行语音通话、短信和彩信的发送和接收。
移动互联网:移动通信为移动设备提供了上网功能,人们可以通过方式上网浏览网页、使用社交媒体、应用等。
移动支付:移动通信为移动设备提供了支付功能,人们可以通过方式进行支付,如扫码支付、NFC支付等。
无人机通信:移动通信技术被应用于无人机领域,实现了无人机的遥控和数据传输。
物联网:移动通信技术也被应用于物联网领域,实现了设备之间的互联和数据传输。
《移动通信原理》复习大纲第1 章1、蜂窝移动通信系统经历了几代移动通信系统(包括研发系统)?每一代移动通信系统的多址方式是什么?其主要的技术特征是什么?P2答:多址方式:1G 频分多址(FDMA ),2G 使用电路交换的数字时分多址(TDMA )或码分多址(CDMA ), 3G使用分组/电路交换的CDMA , 4G使用了不同的高级接入技术并采用全IP(互联网协议)网络结构。
主要技术特征:1G 模拟技术,2G 数字话音系统,B2G 数字话音/数据系统,3G 宽带数字系统,B3G/4G 极高速数据系统。
2、我国移动通信发展经历了哪4个发展阶段?P3 引进、吸收、改造、创新4 个阶段3、蜂窝小区的几何形状要符合哪两个条件?符合这种条件的有正方形、三角形和六边形,该选用哪一种形状?为什么?P6条件①能在整个覆盖区域内完成无缝连接而没有重叠②每一个小区能进行分裂,以扩展系统容量,也就是能用更小的相同几何形状的小区完成区域覆盖,而不影响系统的结构。
六边形:最接近小区基站通常的圆形辐射模式。
4、数字时分GSM 系统,采用TDMA 方式,设分配给系统的总频宽 1.25MHz ;载频间隔200kHz ;每载频时隙为8;频率重用的小区数为4,则系统容量为多少?如果AMPS 系统采用FDMA 方式,载频间隔为25 kHz ,不分时隙,其他参数相同,系统容量为多少?1.系统容量为1.25/0.2*8*4=200 ,2.系统容量为1.25/.0.025*4=2005、最简单的蜂窝系统由哪3部分组成?其中,MSC 和普通交换相比,除完成交换功能之外,还要完成什么功能?P7最简单的蜂窝系统由移动台、基站和移动交换中心3部分组成。
其中,MSC 和普通交换相比,除完成交换功能之外,还要增加移动性管理和无线资源管理的功能。
6、增加蜂窝小区容量的主要方式有哪 3 种?P7 小区分裂、裂向和覆盖区分区域7、什么叫越区切换?软切换和硬切换的区别是什么?GSM 采用什么形式的硬切换?技术上有什么特征?P9①当处在通话过程中的移动台从一个小区进入另一个相邻小区时,其工作频率及基站与移动交换中心所用的连续链必须从它离开的小区转换到正在进入的小区,这一过程称为“越区切换”。
例 某一移动信道,工作频段为450MHz ,基站天线高度为200m ,天线增益为6dB ,移动台天线高度为3m ,天线增益为 0dB ;在市区工作,传播路径为中等起伏地,通信距离为 10km 。
试求: (1) 传播路径损耗中值;(2) 若基站发射机送至天线的信号功率为 10W , 求移动台天线得到的信号功率中值。
解(1) 根据已知条件, K T =0, L A =L T ,• 首先计算自由空间传播损耗 [L fs ] = 32.44+20lg f +20lg d= 32.44+20lg450+20lg10 = 105.5d B• 由图 2 – 15 (P42) 查得市区基本损耗中值 A m (f ,d ) = 25d B• 由图 2 - 16可得基站天线高度增益因子 H b ( h b , d ) = -0d B• 移动台天线高度增益因子H m ( h m , f ) = 0d B• 把上述各项代入式(3 - 68), 可得传播路径损耗中值为 L A = L T = 105.5+25= 130.5d B频率复用因子(frequency reuse factor ):N每小区只分配给可用信道的1/N,若N 大,则分配给每小区的信道数就少。
每簇小区数N 满足:22N i ij j =++,此处,i,j 为非负整数。
AA12060i=3N=19i=2j=1N=9+6+4=19 N=4+2+1=7寻找最近的同信道邻近小区:(1) 沿六角形的中心连线移i 个小区 (2)逆时针转60⁰,再移j 个小区每簇小区数(N)计算 所以s I C k )(32≥对于7/21复用方式(即7个基站,21个小区使用21组频率),则复用保护距离D 为R R k D 9.73≈=同理,对4/12复用方式,D=6R ;对3/9复用方式,D ≈5.2R 。
可见,区群内小区数k 越大,同信道小区的距离就越远,抗同频干扰的性能也就越好。
但区群内小区数k 也不是越大越好,k 大了以后,反而每个小区内分得的频点数少了,结果致使小区的容量下降。
所以,k 到底取多少,还是要综合考虑各方面的因素。
信道复用与多址通信的异同点:1、目的相同:充分利用信道资源,提高传输的有效性。
2、数学基础相同:信号正交分割原理,即信道分割理论先赋予各个信号不同的特征,然后根据每个信号特征之间的差别来区分信号,从而实现互不干扰的通信。
不同点:1、信道复用是在两点之间的信道中同时传送互不干扰的多个相互独立的用户信号,而多址通信则是在多点之间实现互不干扰的多方通信。
2、信号复用的目的在于区分多路, 而多址通信的目的在于区分多个动态地址(例如用户号码等);3、复用技术通常在中频或基带上实现,而多址技术通常在射频上实现,它利用射频辐射的电磁波来寻找识别动态地址;4、复用技术是一个点对点传输问题,而多址技术则是一个点对多点的通信问题。
OFDM调制原理:设OFDM 系统中有N 个子信道,第K 个子信道采用的子载波为:OFDM 信号 N 路子信号之和一个码元时间 内任意两个子载波正交条件:子载频条件: 子载频最小间隔:频率规划的基本原则(1) 同基站内不允许存在同频、邻频频点;(2) 同一小区内BCCH 和TCH 的频率间隔最好在400K 以上;(3) 没有采用跳频时,同一小区的THC 间的频率间隔最好在400K 以上;(4) 直接邻近的基站应避免同频(即使其天线主瓣方向不同,旁瓣及 背瓣的影响也会带来较大的干扰); (5) 考虑到天线挂高和传播环境的复杂性,距离较近的基站应尽量避免同频、邻频相对(含斜对); (6) 通常情况下,1x3复用应保证参与跳频的频点应是参与跳频载频数的二倍以上; (7) 重点关注同频复用,避免在邻近区域存在同BCCH 同BSIC 的情况。
频率复用分析例1, 整个33MHz 分配给一个FDD 蜂窝系统。
使用2个25 KHz 的上、下行信道构成全双工的话音或控制信道,计算每小区可用信道数: (a )4-小区复用;(b )7-小区复用;(c )12-小区复用;(d)若1MHz 的频谱专用做控制信道,确定在以上三种系统中,每小区的控制与话音信道均匀分配的方案。
解:总信道数: = =660 (a) N=4, 660/4=165 信道 (b) N=7, 660/7=95 信道 (c) N=12, 660/12=55 信道 (d)可用控制信道数: =20将每个小区尽可能分配相同的信道数,则总话音信道数为:32000/50=640 i. 当N=4时 : 控制: 20/4=5,(实际上,每小区只需分配一个信令信道) 话音: 640/4=160 ii. 当N=7时 :控制:20/7=3 ( 20=6×3+2×1)话音:640/7=91 (640=4×91+3×92 或=92×5+90×2) 即:控制:6个小区,每个为3;1个小区,每个为2;话音:4个小区,每个为91;3个小区每个为92; (或5个小区,每个92;2个小区,每个90); 实际上,每小区只分配一个控制信道。
iii. 当N=12时:s T控制 20/12=1,(20=8×2+4×1),话音640/14=53,(640=53×8+54×4)即控制:8小区,每个 2;4小区,每个 1;话音:8小区,每个53;4小区每个 54;实际上,每小区只分配一个控制信道。
MRP频载分组CDMA 码CDMA 码序列地址码:目前用的是Walsh码,该码是正交码,具有良好的自相关特性和处处为零的互相关特性;但该码组内的各码由于所占频谱带宽不同等原因,又不能用作扩频码。
扩频码:伪随机码(或同时用作地址码)具有类似白噪声的特性。
此类码具有良好的相关特性:自相关值与互相关值比较有较大的隔离度;同一码组内的各码占据的频带可以做到很宽且相等。
但其互相关值不是处处为零。
伪随机码(PN )的概念在通信理论中,白噪声是一种随机过程,它的瞬时值是服从正态分布的,其功率谱在极宽范围内是均匀的。
若扩频后的信号具有白噪声性能是最理想的,但产生和复制白噪声是不现实的,实际工程中,采用逼近白噪声的伪随机序列作为扩频码序列。
定义:伪随机码又称伪随机序列,它是具有类似随机序列基本特性的确定序列。
通常采用二进制序列,它由两个元素0,1或1,-1组成,序列中不同位置的元素取值相互独立,概率相等均为1/2。
线性反馈移位寄存器输出a k由于带有反馈,因此在移位脉冲作用下,移位寄存器各级的状态将不断变化,通常移位寄存器的最后一级做输出,输出序列为ΛΛ110}{-=n k a a a a输出序列是一个周期序列。
其特性由移位寄存器的级数、初始状态、反馈逻辑以及时钟速率(决定着输出码元的宽度)所决定。
当移位寄存器的级数及时钟一定时,输出序列就由移位寄存器的初始状态及反馈逻辑完全确定。
当初始状态为全零状态时,移位寄存器输出全 0 序列。
为了避免这种情况,需设置全 0 排除电路。
线性反馈移位寄存器的递推关系式递推关系式又称为反馈逻辑函数或递推方程。
设图 1 所示的线性反馈移位寄存器的初始状态为(a 0 a 1 …a n -2 a n -1), 经一次移位线性反馈,移位寄存器左端第一级的输入为∑=----=++++=nii n i n n n n n a c a c a c a c a c a 10112211Λ若经k次移位,则第一级的输入为∑=-=niililaca1其中,l=n+k-1≥n, k=1,2,3,…线性反馈移位寄存器的特征多项式用多项式f (x )来描述线性反馈移位寄存器的反馈连接状态:∑==+++=nii i nn x c xc x c c x f 010)(Λ若一个n 次多项式f (x )满足下列条件:(1) f (x )为既约多项式(即不能分解因式的多项式);(2) f (x )可整除(x p +1), p =2n-1;(3) f (x )除不尽(x q+1), q <p 。
则称f (x )为本原多项式。
m 序列产生器现以n =4为例来说明m 序列产生器的构成。
用 4 级线性反馈移位寄存器产生的m 序列,其周期为p =24-1=15,其特征多项式f (x )是 4 次本原多项式,能整除(x 15+1)。
先将(x 15+1)分解因式,使各因式为既约多项式,再寻找f (x )。
)1)(1()1)(1)(1(1234344215++++++⋅+++++=+x x x x x x x x x x x x1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 011…m 序列的性质1 、均衡特性(平衡性)m 序列每一周期中 1 的个数比 0 的个数多 1 个。
由于p =2n -1 为奇数,因而在每一周期中 1 的个数为(p +1)/2=2n -1为偶数,而0 的个数为(p -1)/2=2n -1-1 为奇数。
上例中p =15, 1 的个数为 8,0 的个数为 7。
当p 足够大时,在一个周期中 1 与 0 出现的次数基本相等。
2、游程特性(游程分布的随机性)我们把一个序列中取值(1 或 0)相同连在一起的元素合称为一个游程。
在一个游程中元素的个数称为游程长度。
例如图 2 中给出的m 序列{a k }= 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 …在其一个周期的 15 个元素中,共有 8 个游程, 其中长度为 4 的游程一个, 即 1 1 1 1; 长度为 3 的游程 1 个, 即 0 0 0; 长度为 2 的游程2个, 即1 1 与 0 0; 长度为 1 的游程 4 个, 即 2 个 1 与 2 个 0。
m 序列的一个周期(p =2n -1)中,游程总数为2n -1。
其中长度为 1 的游程个数占游程总数的 1/2;长度为 2 的游程个数占游程总数的1/22=1/4;长度为 3 的游程个数占游程总数的 1/23=1/8; ……一般地,长度为k 的游程个数占游程总数的 1/2k =2-k,其中 1≤k≤(n -2)。
而且,在长度为k 游程中,连 1游程与连 0 游程各占一半,长为(n -1)的游程是连 0 游程, 长为 n 的游程是连 1 游程。
3 、移位相加特性(线性叠加性)m 序列和它的位移序列模二相加后所得序列仍是该m 序列的某个位移序列。
设m r 是周期为p 的m 序列m p r 次延迟移位后的序列, 那么s r p m m m =⊕其中m s 为m p 某次延迟移位后的序列。
例如,m p =0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1, … m p 延迟两位后得m r , 再模二相加 m r =0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0, …m s =m p +m r =0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 , … 可见,m s =m p +m r 为mp 延迟 8 位后的序列。