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第3章第4讲 扩频通信、抗衰落技术

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第四章 抗衰落技术

第四章 抗衰落技术
3
素有关。在移动通信中，通常取： 市区 d=0.5λ 郊区：d=0.8λ 满足上式的条件下， 两信号的衰落相关性已很弱了； d 越大， 相关性就越弱。 例如，在 900MHz 的频段工作时，两副天线的间隔约为 0.27m。 天线的间隔， 可以垂直间隔也可以水平间隔， 但垂直间隔分集性能较差。 在空间分集中，天线 N 越大，分集效果越好，但是分集与不分集差异很 大，属于质变；而分集增益正比于分集天线数，一般当 N 大于 3 时，增 益改善不再明显，且随着 N 增大而逐步减少，属于量变。然而 N 的增 大意味着设备复杂度的增大，所以在工程上要在性能与复杂度之间做一 折中，一般取 N＝2～4 即可。 2．极化分集 （1）概念 利用天线水平与垂直极化方向上的正交性能来实现分集功能的， 即利用极化 的正交性来实现衰落的不相关性。 电磁波的极化方向可分为水平极化和垂直极化，这两种极化波是正交的，利 用这一点，在发送端分别装上两副距离很近但极化方向不同的天线分别发送信 号，就可得到两路衰落特性不相关的信号，在接收端同样用两副距离很近但极化 方向不同的天线来接收这两路不相关的衰落信号，就可获得分集的效果。 极化分集可看成是空间分集的一种特殊情况，它也要用两副天线（二重分集 情况） ，但它仅仅利用了不同极化的电磁波所具有的不相关衰落特性，因而缩短 了天线之间的距离，在工程上常常将两副天线集成于一副天线内实现。从外观看 上去只是一副天线。 （2）优点：结构紧凑，节约空间； （3）缺点：在移动时变信道中，极化正交性很难保证，且发送端的功率要 分配给两个不同的极化天线，因此发射功率要损失 3dB。 3．角度分集 （1）概念 由于地形地貌和建筑物等环境的不同， 到达接收端的不同路径的信号可能来
最大比合并
照总信噪比最大化的 原则 将 M 重分集支路按 等权值相加

抗多径衰落技术

抗多径衰落技术

第4章抗多径衰落技术4.1 简介分集接收就是采用几个信号的合成来提高系统的抗多径性能。

数字系统经常采用时间分集－交织技术来提高抗衰落性能。

另外在数字系统中，也采用信道均衡的方法，来减少多径的影响。

因此我们要详细讨论这种系统。

4.2分集接收在第三章中我们讨论了各种建筑物和其它障碍物对天线信号的反射，由于接收波间的互调，使天线上的信号产生多径衰落。

在城市密密麻麻的建筑区中，这种衰落更加严重。

在这些地区，信号包络在短距离时遵循瑞利分布，而在长距时遵循标准正态分布。

多径接收技术可减少这种衰落。

在理论上多径接收技术既适用于基站也适用于移动站。

虽然要解决不同的问题。

多径接收的基本构思是这样的：如果我们采集两个或更多不相干的信号样值，那么这些样值会以不相干的方式衰落。

也就是说这些信号同时低于给定电平的概率要远低于独立信号低于该电平的概率。

同时低于给定电平的M个样值的概率为p M,p为单个样值低于给定电平的概率。

这可以看出，一个合适的不同样值的合成信号可以有比单个信号小的多径衰落。

分集接收的基本思想是：将接收到的多径信号分离成不相干（独立）的多路信号，然后将这些多路信号的能量按照一定的规则合并起来，使接收的有用信号能量最大，从而提高接收端的信噪功率比，对数字系统而言，使误码率最小。

这样分集接收技术应包括两个方面：（1）如何把接收的多径信号分离出来，使其互不相关；（2）将分离出的多径信号怎样合并起来，获的最大的信噪比。

4.3分集技术的分类（1）依分集的目的可分为：宏观（macroscoptic）分集和微观(microscoptic)分集宏观分集是以抗长期衰落为目的。

信号强度随移动发射机与基站接收机间地形的变化而改变。

如果只使用一个天线，由于山陵等地势的变化而导致在特定地理方向移动单元发出的信号到不了接收机，因此两个不同位置的天线就可以接收两个信号然后合成以减少远端衰落。

在宏观多径中我们推荐使用选择合成技术。

因为其它方法要求同相合成，而这一点在接收机相距很远时是很难实现的。

第3章第4讲 扩频通信、抗衰落技术分析

第3章第4讲 扩频通信、抗衰落技术分析

图3-42 利用波束赋形技术实现SDMA
6．混合多址接入方式
在实际中通常是将CDMA与FDMA、 TDMA结合在一起来使用，如图3-43所示。
图3-43 混合多址接入方式示意图
3.3 抗衰落技术 3.1.1 分集
分集（Diversity）就是在独立的衰 落路径上发送相同的数据，由于独立路 径在同一时刻同时经历深衰落的概率很 小，因此经过适当的合并后，接收信号 的衰落程度就会被减小。
空间分集(Space Diversity) 空间分集在发端采用一副天线发射，而在接收端采用多副间隔 距离d≥λ /2（λ 为工作波长）的天线接收，以保证接收天线输出信 号的衰落特性是相互独立的。经相应的合并电路从中选出信号幅度较 大、信噪比最佳的一路，得到一个总的接收天线输出信号，从而降低 了信道衰落的影响，改善了传输的可靠性。该技术在FDMA、TDMA及 CDMA移动通信系统中都有应用。
（2）CDMA移动通信系统具有的特性
① 多址干扰 ② 远近效应 ③ 边缘问题 ④ CDMA系统接收的特点 ⑤ CDMA系统软容量的特点 ⑥ CDMA系统的小区呼吸Fra bibliotek应 ⑦ 软切换
图3-41 软容量示意图
当相邻小区的负荷不相同时，负荷重的小区降低发射 功率，使本小区边缘的用户切换到临近小区，从而实 现负载控制
采用分集技术便可在接收终端上大大降低深衰落的影响，从 而改善传输的可靠性。对于阴影衰落造成的宏观信号衰落可 使用宏观分集；对于多径传播造成微观衰落可使用微观分集。 宏分集（也叫多基站分集）：为了消除阴影区域产生的 信号衰落，将多个基站设置在不同的地理位置和不同的方 向上同时和小区内的一个移动台进行通信。 微分集：在一个局部区域接收到无线信号在空间、角度、 频率、时间等方面呈现出独立性，因此对应的分集方法有 空间分集、极化分集、角度分集、频率分集、时间分集和 分量分集等多种。

第4章 抗衰落技术

第4章 抗衰落技术
4
勤学 务实 开拓 创新
分集接收
2、分类 按“分”划分：按接收信号样值结构与统计特性，可分 为空间分集、时间分集、频率分集。 按“集”划分：按合并方式，可分为选择式合并、等增 益合并、最大比值合并。 按“合并位置”划分：射频合并、中频合并、基带合并。 另外还有:接收端分集、发送端分集、收发联合分集 (MIMO)-多输入输出系统。 一般来说，采用多套设备来实现分集为传统的显分集， 采用一套设备而利用信号统计与处理技术来实现的称隐分集。
合成矢量
2
13
1
2
3
Rake 接收
勤学 务实 开拓 创新
Rake接收技术
多径分离的能力主要取决于带宽，在城区多径时延 大约为5μ s，相关带宽为200kHz，即要求载波间隔为 200kHz。 GSM的载波间隔为200kHz，无法实现多径分离，不 能用Rake接收，而IS-95载波间隔为1.25MHz，理论上有 6重隐分集的可能。 但由于多径时延扩展是随机的，实际上有利用价值 的不超过3-4径，所以在C网中，基站接收机N=4，移动 台N=3。 Rake接收理论上属于频率分集，但从现象上看，是 利用多径时延进行的分集，有人认为称为多径分集更为 恰当。
{an} T T T
f 1
T
f0
T
f L1
f L1 1
f L2 1
f L2
{nn} {rn}

21
图 4.36 信道模型

{yn}
勤学 务实 开拓 创新
均衡技术
②判决反馈均衡器 由两个滤波器组成，前馈滤波器的作用和线性均衡器 的作用一样，反馈滤波器是将已检测符号的判别输出作为 它的输入，作用是从已检测的符号来估计当前检测符号的 码间干扰，然后将它与前馈输出相减，从而减少了当前输 出符号间的串扰。

4、抗衰落技术

4、抗衰落技术

图4-3 空间分集的合并
25
4.2.2 分集信号的合并技术
移 动 通 信 原 理
• 对于具体的合并技术来说，通常有4类： 选择式合并（Selective Combining）、最 大比合并（Maximum Ratio Combing）、 等增益合并（Equal Gain Combining）和 开关式合并（Switching Combining）。
移 动 通 信 原 理
18
2．极化分集（Polarization Diversity）
• 在移动环境下，两个在同一地点极化方 向相互正交的天线发出的信号呈现出不 相关衰落特性。 • 极化分集实际上是空间分集的特殊情况， 其分集支路只有两路。
移 动 通 信 原 理
19
3．角度分集（Angle Diversity）
23
4.2.2 分集信号的合并技术
移 动 通 信 原 理
• 根据在接收端使用合并技术的位置不同， 可以分为检测前（Predetection）合并技 术和检测后（Postdetection）合并技术， 如图4-3所示。这两种技术都得到了广泛 的应用
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4.2.2 分集信号的合并技术
移 动 通 信 原 理
• （1）直接序列扩频抗多径的原理是：当 发送的直接序列扩频信号的码片（chip） 宽度Tc小于或等于最小多径时延差时， 接收端利用直扩信号的自相关特性进行 相关解扩后，将有用信号检测出来，从 而具有抗多径的能力。
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3．直接序列扩频技术
移 动 通 信 原 理
Hale Waihona Puke • （2）直接序列扩频抗干扰 • 直接序列扩频抗蜂窝系统内部和外部干 扰的原理，也是利用直扩信号的自相关 特性，经相关接收和窄带通滤波后，将 有用信号检测出来，而那些窄带干扰和 多址干扰都处理为背景噪声。其抗干扰 的能力可用直接序列扩频处理增益来表 征。

移动通信——抗衰落技术

移动通信——抗衰落技术

目录抗衰落技术 (2)一、概述 (2)1）引起衰落的原因 (2)2）抗衰落技术的种类 (2)二、分集接收技术 (2)1）基本思想 (3)2）适用范围 (3)3）如何实现自身的功能 (3)（1）时间分集 (3)（2）空间分集 (4)（3）频率分集 (5)4）各分集技术之间的优缺点 (5)三、合并技术 (5)1）基本思想： (5)2）适用范围： (6)3）如何实现自身的功能： (6)四、均衡技术 (6)1）基本思想 (6)2）适用范围 (7)3）如何实现自身的功能 (7)五、信道编码技术 (7)1）信道编码技术产生的原因与作用 (7)2）信道编码技术的基本思想及优缺点 (8)3）适用范围 (8)4）信道编码技术及功能的实现 (8)（1）分组码 (9)（2）卷积码 (9)（3）Turbo码 (10)（4）交织 (10)（5）伪随机序列扰码 (11)六、扩频技术 (11)1）基本思想 (12)2）适用范围 (12)3）如何实现自身的功能 (12)（1）直接序列扩频与解扩的原理 (12)（2）跳频扩频通信系统 (12)抗衰落技术一、概述衰落对传输信号的质量和传输可靠度都有很大的影响，严重的衰落甚至会使传播中断，随着移动通信技术的发展，传输的数据速率越来越高，人们对信号正确有效地接收的要求也越来越重要，在移动通信中，移动信道的多径传播、时延扩展以及伴随接收机移动过程产生的多普勒频移会使接收信号产生严重衰落；阴影效应会使接收的信号过弱而造成通信中断；信道存在的噪声和干扰也会使接收信号失真而造成误码；为了改善和提高接收信号的质量，在移动通信中就必须使用到抗衰落技术。

1）引起衰落的原因的也是最重要的衰落成因。

多条射线的产生，可能是由于地面、大气不均匀层或天线附近的地形地物的反射，也可能是由于电离层多次反射、电离层中的寻常波和非常波或天波和地波的同时出现。

多径干涉形成的衰落通常称为多径衰落或干涉型衰落。

非正常衰减发生时，接收信号电平低于正常值，从而形成衰落。

第四章抗衰落技术


Mobile Communication Theory
11
1. 选择合并
F(x)－ x的关系如图4.8所示。
Mobile Communication Theory
Mobile Communication Theory
8
4.2.1 常用的分集合并技术
在下面的讨论中假设：
① 每支路的噪声与信号无关，为零均值、功率恒定的加性 噪声。 ② 信号幅度的变化是由于信号的衰落，其衰落的速率比信 号的最低调制频率低许多。 ③ 各支路信号相互独立，服从瑞利分布，具有相同的平均 功率。
Mobile Communication Theory
4
4.1.1 宏 观 分 集
Mobile Communication Theory
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4.1.1 宏 观 分 集
设基站A接收到的信号中值为mA, 基站B接收到的信号中值 为mB,它们都服从对数正态分布。若mA> mB,则确定用基 站A与移动台通信；若mA< mB,则确定用基站B与移动台通 信。 如图中，移动台在B路段运动时，可以和基站B通信；而在 A路段则和基站A通信。
f t 1 t f1 t 2 t f 2 t M t f M t k t f k t
M
k t 其中，f k t 为第k支路的信号， 为第k支路信号的加权因子。
k 1
信噪比的改善和加权因子有关，对加权因子的选择方式不 同，形成 3种基本的合并方式：选择合并、最大比值合并 和等增益合并。
Mobile Communication Theory
10
1. 选择合并
由于M个分集支路的衰落是互不相关的，所有支路 的ξk（k=1，2，…,M）同时小于某个给定值x的概 率为

《抗衰落技术总汇》课件

《抗衰落技术总汇》PPT 课件
欢迎阅读《抗衰落技术总汇》PPT课件，本课件将带您深入了解衰落技术及其 对通信系统的影响，以及各种抗衰落技术的应用与发展趋势。
什么是衰落？
衰落是指信号在传输过程中因信号的幅值、相位、频率等参数变化而引起的信号强度的衰减或变化的现 象。
衰落对通信的影响
1 信号质量下降
衰落会导致信号的强度 变弱，从而影响通信质 量，增加误码率和丢包 率。
2 传输速率下降
衰落增加了信道的噪声 和干扰，降低了通信系 统的传输速率。
3 信号延迟增加
衰落还会导致信号经过 多次反射或绕射而产生 多路径传播，增加信号 的传播延迟。
抗衰落技术
信道编码技术
通过添加冗余码来 增强信号的抗干扰 能力，如卷积码和 纠正码。
5
频率选择和频率再使用
选择合适的频率带宽和频率再使用方案，减小频率选择性衰落。
应用举例
移动通信
抗衰落技术广泛应用于移动通 信，提高信号的稳定性和通信 质量。
无线数据通信
无线数据通信需要抗衰落技术 来保证数据传输的可靠性和速 率。
卫星通信
卫星通信面临多路径传播和频 率选择性衰落，抗衰落技术能 提高通信效果。
衰落环境下通信系统的优化
1
功率控制
通过动态调整传输功率，实现信号质量的优化。
2
编码技术的选择
根据衰落环境的特点选择合适的编码技术，提高信号的抗干扰能力和纠错能力。
3
天线配置和天线策略
合理配置天线，选用适当的天线策略，提高信号的接收和发送性能。
4
调度算法的优化
通过优化调度算法，合理分配资源，提高系统的容量和性能。
发展趋势
5 G网络
5G技术将进一步提高抗衰落 能力，在更复杂的衰落环境 下实现更可靠的通信。

扩频通信技术概述课件


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•Hedy Lamarr 扩频通信技术概述
n 1949年美国的国家电话电报公司的子公司的联 邦电信实验室，Derosa和Rogoff提出设想并生 成出伪噪声信号和相干检测的通信系统，成功 地工作在 New Jersey 和 California 之间的 线路上。
n 1950年Basore首先提出把这种扩频系统称作 NOMACS （ Noise Modulation and Correlation Detection System）这个名称被使用相当长的时间。
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扩频通信技术概述
n 1952 年由林肯实验室研制出 P9D 型 NOMACS 系 统，并进行了试验。
n 1955年生产成功并通过了测试。之后，美国 海军和空军开始验证各自的扩频系统，空军 使用名称为 “Phatom” （鬼怪，幻影）和 “Hush-Up”（遮掩），海军使用名称为 “Blades”（浆叶），美国海军采用跳频扩 频方案。
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扩频通信技术概述
n 1948年6月到10月，香农在《贝尔 系统技术杂志》上连载发表了《通 讯的数学原理》。1949年，香农又 在该杂志上发表了《噪声下的通信 》。这两篇论文为信息论奠定了基 础。
n 人们通常将香农于1948年10月发表 的论文《通信的数学原理》作为现 代信息论研究的开端。
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扩频通信技术概述
n (4)“远—近”效应。“远—近”效应对直扩 系统影响很大，而对跳频系统的影响就小得多。
n (5)同步。由于直扩系统的伪随机码速率比跳 频的伪随机码速率要高得多，因此直扩系统的 同步精度要求高，因而同步时间也长，入网慢。 直扩同步时间一般在秒级，而跳频可以在毫秒 级完成，因此在同步方面，跳频优于直扩。

精品文档-扩频通信技术及应用(第二版)(暴宇)-第3章

第3章 直接序列扩频系统
第3章 直接序列扩频系统
3.1 直扩系统简介 3.2 3.3 直扩系统的发送端 3.4 直扩系统的接收端 3.5 直扩系统的抗干扰能力 3.6 直扩系统的多址能力 3.7 直扩系统的测距能力 3.8 软扩频 3.9 直扩系统的特点
第3章 直接序列扩频系统
3.1 图3-1为直扩系统的组成原理框图。 由信源输出的信号 a(t)是码元持续时间为Ta的信息流， 伪随机码产生器产生的 伪随机码为c(t)， 每一伪随机码码元宽度或切普(chip)宽度 为Tc。 将信码a(t)与伪随机码c(t)进行模2加， 产生一速率 与伪随机码速率相同的扩频序列， 然后再用扩频序列去调制 载波， 这样就得到已扩频调制的射频信号。
在直接序列扩频系统中， 调制方式通常采用PSK调制， PSK信号可等效为抑制载波的双边带调幅信号。 通常采用平 衡调制器作为载波调制器， 载波平衡对称输入， 就能抑制载 波。 常用的平衡调制电路有环型混频器（双平衡混频器）和 双差分模拟乘法混频器等。 图3-6给出了环型混频器的原理 电路图。
第3章 直接序列扩频系统 图3-6 环型混频器原理电路示意图
第3章 直接序列扩频系统
在一个实际系统中， 进入平衡调制器的调制信号是扩频 码序列， 而扩频码序列的平衡性比平衡调制器中元器件的平 衡性更难实现。 由于码不平衡， 在其频谱中有直流分量出现， 这就使平衡调制器输出的扩频信号中载波信号不能得到很好的 抑制。 由于平衡调制器的输出信号中残留载波分量， 因此 输出信号频谱中不仅有扩频码平衡调制信号， 而且还有寄生 的调幅信号。 使用Gold码作为扩频码， 必须注意选用平衡 Gold码， 否则不能有效地抑制载波。
第3章 直接序列扩频系统
对s(t)求自相关函数，
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——空间分集的两种变化形式：极化分集和角度分集
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频率分集(Frequency Diversity)
频率分集是将待发送的信息分别调制到频率不相关的载 波上发送，只要载频间隔大于相干带宽，则接收端所接 收到信号的衰落是相互独立的。 在移动通信系统中，可采用信号载波频率跳变扩展频 谱技术来达到频率分集的目的。和空间分集相比，频 率分集的优点是减少了天线数目，缺点是要占用更多 的频谱资源，在发端需要多部发射机。
CDMA网络与GSM网络完全不同，由于不再把信道和用户分开考 虑，也就没有了传统的覆盖和容量之间的区别。一个小区的业务 量越大，小区面积就越小。因为在CDMA 网络中业务量增多就意 味着干扰的增大。这种小区面积动态变化的效应称为小区呼吸。 “小区呼吸”动态分配小区负荷，改善网络覆盖，增加系统容量
5．空分多址
2．CDMA系统地址码和扩频码的应用
主要可以分为3类: （1）用户地址码。 （2）信道地址码。 （3）小区地址码。
3 扩频通信的主要性能指标
(1)．扩频处理增益
处理增益G定义为频谱扩展后的信号带 宽B2与频谱扩展前的信号带宽B1之比，即
B2 R2 T1 G B1 R1 T2
（4-23）
（3）．频带利用率
频带利用率就是传输的数据率（bit/s） 与数字信号所占的频带（Hz）之比单位为 bit/s/Hz。
3.2.4 多址接入技术
1．多址接入技术简介
多址技术主要是解决如何使多用户共享系统无线资源的问题。 必须对不同移动台和基站发出的信号赋予不同的特征，使基 站能从众多移动台的信号中区分出哪一个移动台发出来的信 号，而各移动台又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自 己的信号。
显分集
微分集
分集技术
（多套设备实现分集）
隐分集
交织编码技术 跳频技术 直接扩频技术
显分集：采用多套设备实现分集； 隐分集：采用一套设备而利用信号设计与处理技术来实现的分集为隐 分集。
1、分集技术分类
按“集”划分，即按照集合、合并方式划分，可分为： 最大比值合并、等增益合并、选择式合并。
2、获得分集信号的方式
图3-39 3种接入方式示意图
频分多址（FDMA）是不同用户使 用不同频带实现信号分割。 时分多址（TDMA）是不同用户使 用不同时隙实现信号分割。 码分多址（CDMA）是所有用户使 用同一频带在同一时隙传送信号，其信 号分割是利用不同地址码波形之间的正 交性（或准正交性）来实现的。 空分多址（SDMA）是利用空间分 割构成不同的信道分配给不同的用户。
跳频分慢跳频和快跳频。 慢跳频:跳频速率低于信息比特速率，即连续几个信息比特跳频一次； 快跳频:跳频速率高于信息比特速率，即每个信息比特跳频一次以上。
2．扩频通信系统主要特点
（1）抗干扰能力强。 （2）多址能力强。 （3）保密性强，抗截获、抗检测能力强。 （4）抗衰落能力强。 （5）抗多径能力强。 （6）高分辨率测距。
3.2.4 多址接入技术
1．多址接入技术简介
在移动通信系统中，用户由于使用 共同的传输媒介，各用户间可能会产生 相互干扰，称为多址干扰。
根据不同的参量进行分割，多址技术可 以分为频分多址（FDMA）、时分多址 （TDMA）和码分多址（CDMA）
图3-39是FDMA、TDMA和CDMA 3 种接入方式的示意图。
采用分集技术便可在接收终端上大大降低深衰落的影响，从 而改善传输的可靠性。对于阴影衰落造成的宏观信号衰落可 使用宏观分集；对于多径传播造成微观衰落可使用微观分集。 宏分集（也叫多基站分集）：为了消除阴影区域产生的 信号衰落，将多个基站设置在不同的地理位置和不同的方 向上同时和小区内的一个移动台进行通信。 微分集：在一个局部区域接收到无线信号在空间、角度、 频率、时间等方面呈现出独立性，因此对应的分集方法有 空间分集、极化分集、角度分集、频率分集、时间分集和 分量分集等多种。
空分多址（SDMA）利用空间的分 割来构成不同的信道。 空分多址技术是卫星通信的基本技 术。 在陆地蜂窝移动通信系统中，需要 面对如下问题。
（1）基站完全控制了前向链路上所有发 射信号的功率。 （2）发射功率受到用户单元电池能量的 限制。
陆地移动通信系统中实现SDMA的 关键技术是“智能天线”。 图3-42所示为利用波束赋形技术实 现SDMA的示意图。
2．频分多址
频分多址（FDMA）是基于频率划 分信道的，把可以使用的总频段平均划 分为N个频道，这些频道在频域上互不重 叠，每个频道就是一个通信信道，如图 3-39（a）所示。
在模拟蜂窝移动通信系统中通常采 用频分多址，而在数字蜂窝系统中，则 很少单独采用频分多址的方式。
3．时分多址
时分多址（TDMA）是在同一载波 上，将时间分成周期性的帧，每一帧再 分割成若干的时隙（每一帧和每个时隙 都互不重叠），每个时隙是一个通信信 道，分配给用户使用，如图3-39（b）所 示。 TDMA的帧结构如图3-40所示。
图3-40 TDMA的帧结构
和频分多址比较，时分多址具有如 下特点。 （1）抗干扰能力强，频带利用率高，系 统容量大。 （2）基站复杂度降低，互调干扰小。 （3）越区切换简单。 （4）系统需要精确的定时和同步。
4．码分多址
（1）码分多址的特点 3G的三大主流标准WCDMA、 CDMA2000和TD-SCDMA中，都采用了码分 多址（CDMA）技术，因此CDMA成为3G系 统的最佳多址接入方式。
第3章 移动通信基本技术
3.2 扩频通信
3.3
抗衰落技术
3.2 扩频通信
基本理论基础：
根据香农(C.E.Shannon)在信息论研究中总结出的信道容 量公式，即香农公式：C = W×Log2(1+S/N) 式中：C--信息的传输速率 S--有用信号功率 W--频带宽度 N--噪声功率 由式中可以看出：为了提高信息的传输速率C，可以从两 种途径实现，既加大带宽W或提高信噪比S/N。换句话说， 当信号的传输速率C一定时，信号带宽W和信噪比S/N是可 以互换的，即增加信号带宽可以降低对信噪比的要求，当带 宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低，有用信号功率 接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。扩频通信就 是用宽带传输技术来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信 的基本思想和理论依据。
空间分集(Space Diversity) 空间分集在发端采用一副天线发射，而在接收端采用多副间隔 距离d≥λ /2（λ 为工作波长）的天线接收，以保证接收天线输出信 号的衰落特性是相互独立的。经相应的合并电路从中选出信号幅度较 大、信噪比最佳的一路，得到一个总的接收天线输出信号，从而降低 了信道衰落的影响，改善了传输的可靠性。该技术在FDMA、TDMA及 CDMA移动通信系统中都有应用。
3.2.4 多址接入技术
1．多址接入技术简介
其目的是区分多个动态地址，且必须在射频段实现。实现多 址连接的理论基础是信号分割技术。在发送端通过恰当的信 号设计使信号按某种参量相互正交或准正交，以实现各站信 号的差异性；在接收端有信号识别能力，能从混合信号中分 离选择出相应的信号。Βιβλιοθήκη 复用针对资源，多址针对用户！！
式中，T1为信息数据脉宽， T2为PN码的码元宽度， R1为信息速率， R1=1/T1， R2为PN码的时钟速率， R2=1/T2。
处理增益也可表示为
( S / N )out G ( S / N )in
（4-24）
式中，(S/N)out为扩频解扩后的信噪 比，(S/N)in为扩频解扩前的信噪比。
3.2.3 扩频系统中常用的扩频码
1 理想地址码和扩频码的特点
（1）良好的自相关和互相关特性。 （2）尽可能长的码周期。 （3）足够多的码序列。 （4）易于产生、复制、控制和实现。
目前常用的、较为理想的扩频码和 地址码有： 伪随机（PN）码 沃尔什（Walsh）码 正交可变速率扩频增益（OVSF）码
直接序列扩频：通过扩频序列直接与基带脉冲数据相乘来 扩展基带数据。即在一个二进制码位的时段内用一组新的 多位长的码型予以置换，新码型的码速率远远高出原码的 码速率，由傅立叶分析可知新码型的带宽远远高出原码的 带宽，从而将信号的带宽进行了扩展。伪随机序列的一个 脉冲或符号称为一个“码片”。 直接序列扩频通信系统是以直接扩频方式构成的扩展频谱通 信系统，通常简称直扩（DS）系统，又称伪噪声（PN： Pseudo-Noise）扩频系统。
（2）CDMA移动通信系统具有的特性
① 多址干扰 ② 远近效应 ③ 边缘问题 ④ CDMA系统接收的特点 ⑤ CDMA系统软容量的特点 ⑥ CDMA系统的小区呼吸效应 ⑦ 软切换
图3-41 软容量示意图
当相邻小区的负荷不相同时，负荷重的小区降低发射 功率，使本小区边缘的用户切换到临近小区，从而实 现负载控制
直扩系统组成原理框图
扩频系统示意图
跳频序列扩频通信系统
跳频系统的组成原理框图
跳频信号的时域矩阵图
从时域上看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从 频域上看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上随机跳变 的不等间隔的频率信道。图中载波频率跳变次序是： f5→f4→f7→f0→f6→f3→f1。如果从时间-频率域来看， 跳频信号为一个时-频矩阵，每个频率持续时间为Tc秒。
扩频通信系统有以下两个特点。 （1）传输信号的带宽远大于被传输的原始信 号的带宽。 （2）传输信号的带宽主要由扩频函数决定， 此扩频函数通常为伪随机编码信号。
2．典型扩频通信系统框图
图3-37是一个典型的扩频通信系统框 图。 由发送端、接收端和无线信道3部分 组成。
图3-37 典型的扩频通信系统框图
3.2 扩频通信 3.2.1 扩频通信技术简介
1．扩频通信
扩频通信，即扩展频谱通信，就是在发 送端用某个特定的扩频函数，如伪随机编码 序列，将待传输的信号频谱扩展至很宽的频 带，变为宽带信号，送入信道中传输；在接 收端再利用相应的技术或手段将扩展了的频 谱进行压缩，恢复到基带信号的频谱，从而 达到传输信息、抑制传输过程中噪声和干扰 的目的。