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      2. CDMA中的地址碼類型

        發(fā)布時(shí)間:2024-02-29
        (1)用戶地址:用于區(qū)分不同移動(dòng)用戶;
        (2)基站地址:用于區(qū)分不同基站或扇區(qū)。
        (3)信道地址:用于區(qū)分每個(gè)小區(qū)或每個(gè)扇區(qū)內(nèi)的不同信道;
        常采用m序列、gold序列、 walsh 等。
        1、碼序列應(yīng)具有如下特性:
        (1)有足夠多的地址碼;
        (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。
        2、正交walsh函數(shù)
        (1)walsh函數(shù)波形
        連續(xù)walsh函數(shù)的波形如圖1所示,利用walsh函數(shù)的正交性,可作為cdma的地址碼。
        圖1 連續(xù)walsh函數(shù)的波形
        walsh函數(shù)對(duì)應(yīng)的矩陣
        (2)walsh函數(shù)矩陣的遞推關(guān)系
        沃爾什函數(shù)矩陣由hadamard矩陣遞推過程產(chǎn)生。
        其中n取2的冪,是的補(bǔ)。利用walsh函數(shù)矩陣的遞推關(guān)系,可得到64′64陣列的walsh序列 ;qualcomm-cdma數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中被作為前向碼分信道 ,可支持64個(gè)信道。采用64位的正交walsh函數(shù)來用作反向信道的編碼調(diào)制。
        (3)walsh碼字的互相關(guān)系數(shù)為:
        walsh函數(shù)互相關(guān)系數(shù)為0,是完全正交碼;若信號(hào)在加性高斯白噪聲信道中傳輸,正交碼可以保證在接收機(jī)處實(shí)現(xiàn)多用戶抑制。但時(shí)延色散破壞了碼字間的正交性。
        3、m序列偽隨機(jī)碼
        偽噪聲序列(pn序列)具有類似隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計(jì)特性,但和真正的隨機(jī)信號(hào)不同,它可以重復(fù)產(chǎn)生和處理,故稱作偽隨機(jī)噪聲序列。pn序列有多種,最常用的一種是最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列,也稱作m序列。由m級(jí)寄存器構(gòu)成的線性移位寄存器構(gòu)成m序列發(fā)生器結(jié)構(gòu)如圖2。
        (1)m序列的產(chǎn)生
        m序列的發(fā)生器是由移位寄存器、反饋抽頭及模2加法器組成的。產(chǎn)生m序列的移位寄存器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不是隨意的,必須滿足一定的條件。
        q1 q2 q3
        1 1 1
        0 1 1
        1 0 1
        0 1 0
        0 0 1
        1 0 0
        1 1 0
        1 1 1
        圖2m序列產(chǎn)生電路
        m序列是最長(zhǎng)線性移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱,它的周期是(n是移位寄存器的級(jí)數(shù))
        (2)m系列的特性
        m系列有許多優(yōu)良的特性,但主要關(guān)心的是它的隨機(jī)性和自相關(guān)性。
        ① 平衡特性
        m序列一個(gè)完整周期p=2m-1內(nèi)‘1’和‘0’的碼元數(shù)大致相等(‘1’比‘0’只多一個(gè))。
        ② 游程特性
        m序列中連續(xù)為“1”或“0”的那些元素稱為游程。 m序列游程總數(shù)為(p+1)/2,長(zhǎng)度為k(1≤k≤n-1)的游程占總游程數(shù)的1/2k 。
        ③ m序列和其移位后的序列逐位模2加,所得的序列還是m序列,只是相位不同。
        ④m序列發(fā)生器中的移位寄存器的各種狀態(tài),除全0外,其它狀態(tài)在一個(gè)周期內(nèi)只出現(xiàn)一次。
        (3)相關(guān)特性
        m序列的自相關(guān)函數(shù)是周期的二值函數(shù)。
        n和都是取離散值, 圖3是的自相關(guān)函數(shù)曲線
        圖3 m序列自相關(guān)函數(shù)
        由圖3可見,當(dāng)τ=0時(shí),m序列的自相關(guān)函數(shù)ra(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,相關(guān)函數(shù)值為-1/p;當(dāng)時(shí)τ=p,又出現(xiàn)峰值;如此周而復(fù)始。當(dāng)周期p很大時(shí),m序列的自相關(guān)函數(shù)與白噪聲類似。
        m序列的自相關(guān)性的計(jì)算:m序列和與其后移τ位的序列逐位模2加所得的序列中,“0”的位數(shù)為a(序列和相同的位數(shù)),“1” 的位數(shù)為d(序列和不相同的位數(shù)),則自相關(guān)函數(shù)由下式計(jì)算:
        若隨機(jī)碼用1和-1表示,此時(shí)和的自相關(guān)函數(shù)可得:
        m序列的互相關(guān)性的計(jì)算:m序列和與其后移τ位的序列逐位模2加所得的序列中,“0”的位數(shù)為a(序列和相同的位數(shù)),“1” 的位數(shù)為d(序列和不相同的位數(shù)),則自相關(guān)函數(shù)由下式計(jì)算:;若隨機(jī)碼用1和-1表示,此時(shí)和的自相關(guān)函數(shù)可得:
        互相關(guān)函數(shù)為理想三值函數(shù)
        對(duì)于周期為的m序列組,其最好的m序列對(duì)的互相關(guān)函數(shù)值只取三個(gè),這三個(gè)值是:
        式中,,其中[]表示取實(shí)數(shù)的整數(shù)部分。
        這三個(gè)值被稱為理想三值,能夠滿足這一特性的m序列對(duì)稱為m序列優(yōu)選對(duì),它們可以用于實(shí)際工程。
        4、gold碼
        m序列構(gòu)成優(yōu)選對(duì)的數(shù)目很少,不便于在碼分多址系統(tǒng)中應(yīng)用。r.gold于1967年提出了一種基于m序列優(yōu)選對(duì)的碼序列,稱為gold序列。由優(yōu)選對(duì)的兩個(gè)m序列逐位模2加得到,當(dāng)改變其中一個(gè)m序列的相位(向后移位)時(shí),可得到一新的gold序列。gold系列具有與m序列優(yōu)選對(duì)類似的自相關(guān)和互相關(guān)特性。
        (1)gold序列性質(zhì)
        ①由兩個(gè)優(yōu)選的m序列異或而成
        ②自相關(guān)函數(shù)有多值,沒有m序列好
        ③gold數(shù)量比m序列多得多
        由于gold序列具有良好的自相關(guān)性質(zhì),用于碼分多址中區(qū)分基站和用戶
        (2)gold序列的生成
        gold序列的生成見圖4,m序列發(fā)生器1和2產(chǎn)生的m序列是一m序列優(yōu)選對(duì),m序列發(fā)生器1的初始狀態(tài)固定不變,調(diào)整m序列發(fā)生器2的初始狀態(tài),在同一時(shí)鐘脈沖控制下,產(chǎn)生兩個(gè)m序列經(jīng)過模2加后可得到gold序列,通過設(shè)置m序列發(fā)生器2的不同初始狀態(tài),可以得到不同的gold序列。
        圖4 gold序列產(chǎn)生電路原理圖
        (3)gold序列的特性
        ①相關(guān)特性
        具有與m序列優(yōu)選對(duì)相類同的自相關(guān)和互相關(guān)特性。當(dāng)τ=0時(shí)自相關(guān)函數(shù)與m序列相同;當(dāng)1≤τ≤p-1 時(shí)自相關(guān)函數(shù)取三個(gè)理想的值,即最大旁瓣是。其中, [ ]表示取實(shí)數(shù)的整數(shù)部分
        ② gold序列的數(shù)量
        周期p=2n-1的m序列優(yōu)選對(duì)生成的gold序列,總共有2n+1個(gè)。 隨著n的增加,gold序列數(shù)以2的n次冪增長(zhǎng) 。
        ③平衡的gold序列
        平衡的gold序列是指在一個(gè)周期內(nèi)1碼元數(shù)比0碼元數(shù)僅多一個(gè)。對(duì)于周期p=2n-1的m序列優(yōu)選對(duì)生成的gold序列,當(dāng)n是奇數(shù)時(shí),有2n-1+1個(gè)gold序列是平衡的,約占50%;當(dāng)n是偶數(shù)(不是4的倍數(shù))時(shí),有2n-1+ 2n-2+ 1個(gè)gold序列是平衡的,約占75%。只有平衡gold序列才可以用到碼分多址通信系統(tǒng)中去。
        在wcdma系統(tǒng)中,下行鏈路采用gold碼區(qū)分小區(qū)和用戶,上行鏈路采用gold碼區(qū)分用戶。
        5、cdma系統(tǒng)的特點(diǎn)
        (1) cdma系統(tǒng)的許多用戶共享同一頻率,不管使用的是tdd還是fdd技術(shù)。
        (2) 通信容量大。
        (3) 容量的軟特性。
        (4) 由于信號(hào)被擴(kuò)展在一較寬頻譜上而可以減小多徑衰落
        (5) 在cdma 系統(tǒng)中,信道數(shù)據(jù)速率很高。
        (6) 平滑的軟切換和有效的宏分集。
        (7) 低信號(hào)功率譜密度。
        6、cdma系統(tǒng)存在問題
        (1)多址干擾
        不同用戶的擴(kuò)頻序列不完全正交,擴(kuò)頻碼集的非零互相關(guān)系數(shù)會(huì)引起用戶間的相互干擾
        (2)遠(yuǎn)近效應(yīng)
        移動(dòng)用戶所在的位置的變化以及深衰落的存在,會(huì)使基站接收到的各用戶信號(hào)功率相差很大,強(qiáng)信號(hào)對(duì)弱信號(hào)有著明顯的抑制作用
        解決方法
        使用功率控制
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