信息科學(xué)與電子工程專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)Lecture05

1任愛(ài)鋒電子工程學(xué)院

E-mail:afren@Office:新科技樓A901Phone:88202830-607Mobile:133849195992Unit5多址技術(shù)

MultipleAccessTechniquesUnit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址MultipleAccessTechniques:FDMA,TDMAandCDMA3NewWordssimultaneous同時(shí)的hybrid混合的allocate分配，指派timeslot時(shí)隙roundrobin循環(huán)（復(fù)用）allot分配frame幀buffer緩沖器burst爆發(fā)multipath多徑pseudorandomnoise偽隨機(jī)噪聲correlate相關(guān)，作相關(guān)處理spur刺激，激勵(lì)jamming干擾tolerance容忍，寬容gain增益despread解除擴(kuò)頻chip碼片alternate交替modular-2模2的4NewWordssynchronization同步orthogonal正交的matrix矩陣dimension維數(shù)power冪dotproduct點(diǎn)積，標(biāo)量積originate發(fā)源propagation傳播一、什么是“復(fù)用”在“點(diǎn)到點(diǎn)”(Point-to-Point)通信方式中，在同一信道上，傳輸多路信號(hào)的復(fù)合信號(hào)，并且能在接收端正確將各路信號(hào)分離，從而實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)公用一個(gè)信道的技術(shù)。二、復(fù)用技術(shù)的分類(lèi)頻分復(fù)用（FrequencyDivisionMultiplex）時(shí)分復(fù)用（TDM）碼分復(fù)用（CDM）其他復(fù)用（如空分復(fù)用、波分復(fù)用等、OFDM…）復(fù)用與多址復(fù)用與多址二者的技術(shù)本質(zhì)是完全一樣的當(dāng)上頁(yè)所述復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于“點(diǎn)到點(diǎn)”的通信方式時(shí)，通常叫做“多路復(fù)用”例如微波通信、電話(huà)數(shù)字中繼（PCM一次群）當(dāng)復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于“點(diǎn)到多點(diǎn)”的通信方式時(shí)，通常叫做“多址接入”例如多個(gè)手機(jī)同時(shí)與基站進(jìn)行的通信多址與多路復(fù)用技術(shù)類(lèi)似，任何一種多址技術(shù)都要求不同用戶(hù)發(fā)射的信號(hào)在信號(hào)空間相互正交。FDMA在頻域中是正交的；TDMA在時(shí)域中是正交的；CDMA用戶(hù)的特征波形是正交的（互相關(guān)系數(shù)為0）。8Multipleaccessschemesareusedtoallowmanysimultaneoususerstousethesamefixedbandwidthradiospectrum.Inanyradiosystem,theallocatedbandwidthisalwayslimited.Formobilephonesystemsthetotalbandwidthistypically50MHz,whichissplitinhalftoprovidetheforwardandreverselinksofthesystem.多址方案用于使許多用戶(hù)同時(shí)使用同一個(gè)固定帶寬的無(wú)線(xiàn)電頻譜。在任何無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中分配的帶寬總是有限的。移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)的典型總帶寬是50MHz，它被分成兩半用以提供系統(tǒng)的前向和反向連接。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址9Sharingofthespectrumisrequiredinordertoincreasetheusercapacityofanywirelessnetwork.FDMA,TDMAandCDMAarethethreemajormethodsofsharingtheavailablebandwidthtomultipleusersinwirelesssystem.任何無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)為了提高用戶(hù)容量都需要共享頻譜。頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）是無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中由眾多用戶(hù)共享可用帶寬的三種主要方法。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址FDMA:frequencydivisionmultipleaccessTDMA:timedivisionmultipleaccessCDMA:codedivisionmultipleaccessOFDM:orthogonalfrequencydivisionmultiplexing10Therearemanyextensions,andhybridtechniquesforthesemethods,suchasOFDM,andhybridTDMAandFDMAsystems.However,anunderstandingofthethreemajormethodsisrequiredforunderstandingofanyextensionstothesemethods.這些方法又有許多擴(kuò)展和混合技術(shù)，例如正交頻分復(fù)用（OFDM），以及混合時(shí)分和頻分多址系統(tǒng)。不過(guò)要了解任何擴(kuò)展技術(shù)首先要求對(duì)三種主要方法的理解。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址11InFrequencyDivisionMultipleAccess(FDMA),theavailablebandwidthissubdividedintoanumberofnarrowerbands.Eachuserisallocatedauniquefrequencybandinwhichtotransmitandreceive.Duringacall,nootherusercanusethesamefrequencyband.在FDMA中，可用帶寬被分為許多個(gè)較窄的頻帶。每一用戶(hù)被分配一個(gè)獨(dú)特的頻帶用于發(fā)送和接收。在一次通話(huà)中其他用戶(hù)不能使用同一頻帶。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——頻分多址（FDMA）8.2FDMA所有的帶寬被劃分成正交的頻道再分配給不同的用戶(hù)使用。優(yōu)點(diǎn)：窄帶信道(沒(méi)有ISI)；復(fù)雜度低；允許連續(xù)時(shí)間傳送信號(hào)和進(jìn)行信道估計(jì)。缺點(diǎn)：基站需采用多個(gè)無(wú)線(xiàn)電設(shè)備；由于連續(xù)時(shí)間傳送信號(hào)而導(dǎo)致越區(qū)切換復(fù)雜；信道專(zhuān)用(空閑的用戶(hù)也占有信道造成浪費(fèi))；很難為一個(gè)用戶(hù)分配多個(gè)信道。FDMA沒(méi)有在現(xiàn)有數(shù)字系統(tǒng)中單獨(dú)使用。8.2.1FDMA系統(tǒng)特性基本概念：總帶寬被分隔成多個(gè)正交的頻道，每個(gè)用戶(hù)占用一個(gè)頻道。用戶(hù)地址：頻道號(hào)。FDMA的特點(diǎn)：比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，適用于模擬和數(shù)字；是以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)的蜂窩結(jié)構(gòu)，以頻帶劃分各種小區(qū)；需要周密的頻率規(guī)劃，是一個(gè)頻道受限和干擾受限系統(tǒng)；以頻道分離用戶(hù)地址，每一頻道傳輸一個(gè)模擬/數(shù)字話(huà)路；對(duì)功控要求不嚴(yán)，硬件設(shè)備取決于頻率規(guī)劃和頻道設(shè)置；基站是多部不同載波頻率發(fā)射機(jī)同時(shí)工作；頻譜效率低，不宜在大容量的系統(tǒng)中使用。功率頻率時(shí)間FDMA8.2.1FDMA系統(tǒng)特性互調(diào)干擾概念：指系統(tǒng)內(nèi)由于非線(xiàn)性器件(功率放大器)產(chǎn)生的各種組合頻率成分落入本頻道接收機(jī)通帶內(nèi)，造成對(duì)有用信號(hào)的干擾解決辦法：減小產(chǎn)生互調(diào)干擾的條件，盡可能提高系統(tǒng)的線(xiàn)性程度，并選用無(wú)互調(diào)的頻率集(頻率規(guī)劃)鄰信道干擾概念：指相鄰信道信號(hào)中存在的寄生輻射落入本頻道帶內(nèi)，造成對(duì)有用信號(hào)的干擾原因：帶外抑制不夠，非線(xiàn)性器件產(chǎn)生寄生輻射解決方法：規(guī)定收發(fā)信機(jī)的技術(shù)指標(biāo)，即規(guī)定發(fā)射機(jī)的寄生輻射和接收機(jī)的中頻選擇性，還可采用加大頻道間的隔離度8.2.2FDMA空閑信道的選擇專(zhuān)用呼叫信道方式在給定的多個(gè)共用信道中，選擇一個(gè)信道專(zhuān)門(mén)作為呼叫信道，以完成建立通信聯(lián)系的信道分配，而其余信道作為話(huà)務(wù)信道。適合：大系統(tǒng)、多信道、蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)采用此方式，一個(gè)小區(qū)內(nèi)有幾十個(gè)信道、一次呼叫在幾百毫秒。

總頻段劃分為若干占用較小帶寬的頻道，這些頻道在頻域上互不重疊，每個(gè)頻道就是一個(gè)通信信道,分配給一個(gè)移動(dòng)用戶(hù)。移動(dòng)臺(tái)占用的頻道不是固定的，是由系統(tǒng)臨時(shí)分配的，通信結(jié)束后，移動(dòng)臺(tái)將退出它占用的頻道，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要周密的頻率規(guī)劃,基站需要多部不同載波頻率發(fā)射機(jī)同時(shí)工作，設(shè)備多且容易產(chǎn)生信道間的互調(diào)干擾。17Eachuserisallocatedaforwardlinkchannel(fromthebasestationtothemobilephone)andareversechannel(backtothebasestation),eachbeingasinglewaylink.Thetransmittedsignaloneachofthechannelsiscontinuousallowinganalogtransmissions.ThebandwidthsofFDMAchannelsaregenerallylow(30kHz)aseachchannelonlysupportsoneuser.每個(gè)用戶(hù)分配到一個(gè)由基站到移動(dòng)電話(huà)的前向信道以及一個(gè)返回基站的反向信道，每個(gè)信道都是一個(gè)單向連接。在每個(gè)信道中傳輸信號(hào)是連續(xù)的，以便進(jìn)行模擬通信。FDMA信道的帶寬一般較小（30kHz），每個(gè)信道只支持一個(gè)用戶(hù)。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——頻分多址（FDMA）18FDMAisusedastheprimarybreakupoflargeallocatedfrequencybandsandisusedaspartofmostmulti-channelsystems.Figures5.1and5.2showtheallocationoftheavailablebandwidthintoseveralchannels.FDMA作為大多數(shù)多信道系統(tǒng)的一部分用于初步分割分配到的寬頻帶。將可用帶寬分配給幾個(gè)信道的情況見(jiàn)圖5.1和圖5.2。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——頻分多址（FDMA）FrequencyCh5Ch4Ch3Ch2Ch1Availablebandwidth8.3TDMA時(shí)分多址是把時(shí)間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙。在頻分雙工（FDD）中,上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的頻率上；在時(shí)分雙工（TDD）中,上下行幀都在相同的頻率上。8.3TDMA各個(gè)移動(dòng)臺(tái)在上行幀內(nèi)只能按指定的時(shí)隙向基站發(fā)送信號(hào)。為了保證在不同傳播時(shí)延情況下，各移動(dòng)臺(tái)到達(dá)基站處的信號(hào)不會(huì)重疊，通常上行時(shí)隙內(nèi)必須有保護(hù)間隔，在該間隔內(nèi)不傳送信號(hào)?；景错樞虬才旁陬A(yù)定的時(shí)隙中向各移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信息。不同通信系統(tǒng)的TDMA的幀長(zhǎng)度和幀結(jié)構(gòu)是不一樣的。典型的幀長(zhǎng)在幾毫秒到幾十毫秒之間。例如：GSM系統(tǒng)的幀長(zhǎng)為4.6ms（每幀8個(gè)時(shí)隙）DECT系統(tǒng)的幀長(zhǎng)為10ms（每幀24個(gè)時(shí)隙）PACS系統(tǒng)的幀長(zhǎng)為2.5ms（每幀8個(gè)時(shí)隙）TDMA時(shí)隙結(jié)構(gòu)TDMA系統(tǒng)每幀中的時(shí)隙結(jié)構(gòu)（或稱(chēng)為突發(fā)結(jié)構(gòu)）設(shè)計(jì)通常要考慮三個(gè)主要問(wèn)題：一是控制和信令信息的傳輸；二是信道多徑的影響；三是系統(tǒng)的同步。TDMA時(shí)隙結(jié)構(gòu)

采取的主要措施每個(gè)時(shí)隙中，專(zhuān)門(mén)劃出部分比特用于控制和信令信息的傳輸。在時(shí)隙中插入自適應(yīng)均衡器所需要的訓(xùn)練序列。在上行鏈路的每個(gè)時(shí)隙中流出一定的保護(hù)間隔在每個(gè)時(shí)隙中還要傳輸同步序列。同步序列和訓(xùn)練序列可以分開(kāi)傳輸，也可以合二為一TDMA特點(diǎn)突發(fā)速率高每個(gè)載波總碼速率—串?dāng)_—均衡移動(dòng)臺(tái)比ＦＤＭＡ復(fù)雜、基站收發(fā)機(jī)共用時(shí)分雙工（TDD）越區(qū)切換容易無(wú)遠(yuǎn)近效應(yīng)24TimeDivisionMultipleAccess(TDMA)dividestheavailablespectrumintomultipletimeslots,bygivingeachuseratimeslotinwhichtheycantransmitorreceive.Figure5.3showshowthetimeslotsareprovidedtousersinaroundrobinfashion,witheachuserbeingallottedonetimeslotperframe.1TDMA將可用頻譜分成多個(gè)時(shí)隙，通過(guò)分配給每一個(gè)用戶(hù)一個(gè)時(shí)隙以便在其中發(fā)送或接收。圖5.3顯示如何以一種循環(huán)復(fù)用的方式把時(shí)隙分配給用戶(hù)，每個(gè)用戶(hù)每幀分得一個(gè)時(shí)隙。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——時(shí)分多址（TDMA）Ch1Ch2ChNCh1Ch2ChNTimeFrame25TDMAsystemstransmitdatainabufferandburstmethod,thusthetransmissionofeachchannelisnon-continuous.Theinputdatatobetransmittedisbufferedoverthepreviousframeandbursttransmittedatahigherrateduringthetimeslotforthechannel.2

TDMA以緩沖和爆發(fā)方式發(fā)送數(shù)據(jù)。因此每個(gè)信道的發(fā)射是不連續(xù)的。待發(fā)送的輸入數(shù)據(jù)在前一幀期間被緩存，在分配給該信道的時(shí)隙中以較高速率爆發(fā)式發(fā)送出去。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——時(shí)分多址（TDMA）26TDMAcannotsendanalogsignalsdirectlyduetothebufferingrequired,thusisonlyusedfortransmittingdigitaldata.TDMAcansufferfrommultipatheffectsasthetransmissionrateisgenerallyveryhigh.Thisleadsthemultipathsignalscausinginter-symbolinterference.TDMA不能直接傳送模擬信號(hào)因?yàn)樗枰褂镁彌_，因而只能用于傳輸數(shù)字形式的數(shù)據(jù)。由于通常發(fā)送速率很高，TDMA會(huì)受到多徑效應(yīng)的影響。這導(dǎo)致多徑信號(hào)引起碼間干擾。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——時(shí)分多址（TDMA）27TDMAisnormallyusedinconjunctionwithFDMAtosubdividethetotalavailablebandwidthintoseveralchannels.Thisisdonetoreducethenumberofusersperchannelallowingalowerdataratetobeused.Thishelpsreducetheeffectofdelayspreadonthetransmission.TDMA一般與FDMA結(jié)合使用，將可用的全部帶寬劃分為若干信道。這是為了減少每個(gè)信道上的用戶(hù)數(shù)以便使用較低的數(shù)據(jù)速率。這有助于降低延遲擴(kuò)展對(duì)傳輸?shù)挠绊?。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——時(shí)分多址（TDMA）28Figure5.4showstheuseofTDMAwithFDMA.EachchannelbasedonFDMA,isfurthersubdividedusingTDMA,sothatseveraluserscantransmitoveronechannel.Thistypeoftransmissiontechniqueisusedbymostdigitalsecondgenerationmobilephonesystems.圖5.4顯示TDMA結(jié)合FDMA的使用。將基于FDMA的各信道進(jìn)一步用TDMA劃分，從而多個(gè)用戶(hù)可以在同一信道上發(fā)送信號(hào)。這一類(lèi)傳輸技術(shù)用于大多數(shù)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——時(shí)分多址（TDMA）29ForGSM,thetotalallocatedbandwidthof25MHzisdividedinto125channelsusingFDMA,eachhavingabandwidthof200kHz.ThesechannelsarethensubdividedfurtherbyusingTDMAsothateach200kHzchannelallows8-16users.

對(duì)于GSM系統(tǒng)，分配的全部25MHz帶寬被用FDMA分成125個(gè)信道，每一個(gè)帶寬為200kHz。這些信道又用TDMA進(jìn)一步分割，每一個(gè)200kHz的信道可容納8～16個(gè)用戶(hù)。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——時(shí)分多址（TDMA）8.4CDMA碼分多址以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ),利用不同碼型實(shí)現(xiàn)不同用戶(hù)的信息傳輸。擴(kuò)頻技術(shù)包括:跳頻和直接序列擴(kuò)頻對(duì)應(yīng)的多址方式有：跳頻碼分多址(FH-CDMA)直擴(kuò)碼分多址(DS-CDMA)8.4.1跳頻多址FH-CDMA中,各用戶(hù)根據(jù)各自的偽隨機(jī)(PN)序列,動(dòng)態(tài)改變其已調(diào)信號(hào)的中心頻率。各用戶(hù)中心頻率可在給定的系統(tǒng)帶寬內(nèi)隨機(jī)改變，該系統(tǒng)帶寬通常要比各用戶(hù)已調(diào)信號(hào)（如FM、FSK、BPSK等）的帶寬寬的多。

FH－CDMA類(lèi)似于FDMA，但使用的頻道是動(dòng)態(tài)變化的。FH－CDMA中各用戶(hù)使用的頻率序列要求相互正交（或準(zhǔn)正交），即在一個(gè)PN序列周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間區(qū)間內(nèi)，各用戶(hù)使用的頻率，在任一時(shí)刻都不相同（或相同的概率非常?。鐖D所示。8.4.1跳頻碼分多址跳頻主要功能改善衰落處于多徑環(huán)境中的漫速移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)通過(guò)采用跳頻技術(shù)，大大改善移動(dòng)臺(tái)的通信質(zhì)量，相當(dāng)于頻率分集跳頻相當(dāng)于頻率分集8.4.2碼分多址碼業(yè)務(wù)信道在不同頻段分配給不同用戶(hù)如：TACS系統(tǒng)、AMPS系統(tǒng)業(yè)務(wù)信道在不同時(shí)間分配給不同用戶(hù)如：GSM所有用戶(hù)在同一時(shí)間、同一頻段上、根據(jù)編碼獲得業(yè)務(wù)信道用戶(hù)1用戶(hù)2用戶(hù)3時(shí)間頻率FDMA用戶(hù)1用戶(hù)2用戶(hù)3時(shí)間頻率TDMA時(shí)間頻率CDMA用戶(hù)3用戶(hù)2用戶(hù)1擴(kuò)頻通信的定義擴(kuò)展頻譜（SS:SpreadSpectrum)通信簡(jiǎn)稱(chēng)擴(kuò)頻通信。擴(kuò)頻通信技術(shù):在發(fā)端采用擴(kuò)頻碼調(diào)制，使信號(hào)所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必須的帶寬，在收端采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來(lái)解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)FastSpreadingSequenceSlowInformationSentTXSlowInformationRecoveredRXFastSpreadingSequenceWidebandSignalSpreadSpectrum

TXRX窄帶信號(hào)SPREAD-SPECTRUMSYSTEM高速擴(kuò)頻碼TXRX高速擴(kuò)頻碼寬帶信號(hào)45or80MHz反向信道

1.25MHz前向信道

1.25MHz碼分信道頻率DS-CDMA碼分多址和直接序列擴(kuò)頻技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成直接序列碼分多址（DS-CDMA）系統(tǒng)，如圖所示。DS－CDMA系統(tǒng)特點(diǎn)1.存在自身的多址干擾多址干擾的存在是因?yàn)樗杏脩?hù)都工作在相同的頻率上，進(jìn)入接收機(jī)的信號(hào)除了所希望的有用信號(hào)外，還疊加有其它用戶(hù)的信號(hào)（這些信號(hào)稱(chēng)為多址干擾）。多址干擾的大小取決于在該頻率上工作的用戶(hù)數(shù)及各用戶(hù)的功率大小。DS-CDMA擴(kuò)頻、解擴(kuò)擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻信號(hào)解擴(kuò)后信號(hào)原始信號(hào)編碼擴(kuò)頻碼

舉例:擴(kuò)頻與解擴(kuò)注意:正電平1---邏輯0

負(fù)電平-1---邏輯1舉例:擴(kuò)頻與解擴(kuò)-11-11-1-111-1-111-11-11解擴(kuò)-11-11-1-1111-11-11111積分電路-4400判決-11擴(kuò)頻、解擴(kuò)中頻域時(shí)域變化User1Code1CompositeTimeFrequency+=DirectSequenceCDMA不同用戶(hù)使用不同的擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻中的品質(zhì)因子Eb/No其他用戶(hù)的信號(hào)Eb/NoPG45CodeDivisionMultipleAccess(CDMA)isaspreadspectrumtechniquethatusesneitherfrequencychannelsnortimeslots.InCDMA,thenarrowbandmessage(typicallydigitizedvoicedata)ismultipliedbyalargebandwidthsignalwhichisapseudorandomnoisecode(PNcode).

CDMA是一種擴(kuò)頻技術(shù)，既不使用頻率信道也不使用時(shí)隙。在CDMA中，窄帶的消息（典型的是數(shù)字話(huà)音）被乘以一個(gè)寬帶的偽隨機(jī)噪聲（PN碼）信號(hào)。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——碼分多址（CDMA）46AllusersinaCDMAsystemusethesamefrequencybandandtransmitsimultaneously.ThetransmittedsignalisrecoveredbycorrelatingthereceivedsignalwiththePNcodeusedbythetransmitter.Figure5.5showsthegeneraluseofthespectrumusingCDMA.一個(gè)CDMA系統(tǒng)中的所有用戶(hù)使用同一頻帶而且同時(shí)發(fā)送。發(fā)射的信號(hào)通過(guò)將接收信號(hào)與發(fā)送者用的PN碼做相關(guān)而恢復(fù)出來(lái)。圖5.5顯示CDMA系統(tǒng)中頻譜的通常使用方式。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——碼分多址（CDMA）47CDMAtechnologywasoriginallydevelopedbythemilitaryduringWorldWarII.Researcheswerespurredintolookingatwaysofcommunicatingthatwouldbesecureandworkinthepresenceofjamming.

CDMA技術(shù)最初是在第二次世界大戰(zhàn)中由軍方開(kāi)發(fā)的。當(dāng)時(shí)研究人員受到激勵(lì)以尋求安全和能夠在干擾中正常工作的通信方式。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——碼分多址（CDMA）48SomeofthepropertiesthathavemadeCDMAusefulare:Signalhidingandnon-interferencewithexistingsystemsAnti-jamandinterferencerejectionInformationsecurityAccuraterangingMultipleuseraccessMultipathtolerance使CDMA有用的一些特性包括：—信號(hào)隱藏，而且不干擾現(xiàn)有系統(tǒng)—抗敵方干擾和噪聲干擾—信息安全—精確測(cè)距—多用戶(hù)接入—對(duì)多徑的適應(yīng)性Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——碼分多址（CDMA）49Formanyyears,spreadspectrumtechnologywasconsideredsolelyformilitaryapplications.However,withrapiddevelopmentsinLSIandVLSIdesigns,commercialsystemsarestartingtobeused.多年以來(lái)，擴(kuò)頻技術(shù)一直被認(rèn)為是只適合于軍用。但是隨著大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）設(shè)計(jì)的快速發(fā)展，商用系統(tǒng)也開(kāi)始使用了。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——碼分多址（CDMA）50Oneofthemostimportantconceptsrequiredinordertounderstandspreadspectrumtechniquesistheideaofprocessgain.Theprocessgainofasystemindicatesthegainorsignaltonoiseimprovementexhibitedbyaspreadspectrumsystembythenatureofthespreadinganddespreadingprocess.3要理解擴(kuò)頻技術(shù)最重要的概念之一就是處理增益。系統(tǒng)處理增益是指擴(kuò)頻系統(tǒng)通過(guò)擴(kuò)頻和反擴(kuò)頻的性質(zhì)所表現(xiàn)出來(lái)的增益或信噪比的提高。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA處理增益51Theprocessgainofasystemisequaltotheratioofthespreadspectrumbandwidthused,totheoriginaldatabitrate.Thus,theprocessgaincanbewrittenas:系統(tǒng)處理增益等于使用的擴(kuò)頻帶寬與數(shù)據(jù)原來(lái)的比特率之比。因此處理增益可寫(xiě)為：Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA處理增益52whereBWRFisthetransmittedbandwidthafterthedataisspread,andBWinfoisthebandwidthoftheinformationdatabeingsent.

其中BWRF是數(shù)據(jù)擴(kuò)展以后的發(fā)射帶寬，BWinfo是所發(fā)送信息數(shù)據(jù)的帶寬。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA處理增益53Figure5.6showstheprocessofaCDMAtransmission.Thedatatobetransmitted(a)isspreadbeforetransmissionbymodulatingthedatausing

aPNcode.Thisbroadensthespectrumasshownin(b).圖5.6給出CDMA傳輸過(guò)程。待發(fā)送的數(shù)據(jù)（a）在發(fā)送前（被）用一個(gè)PN碼調(diào)制實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻。這使頻譜擴(kuò)展，如（b）所示。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA處理增益10kHz1.25MHz(a)DatatobetransmittedTransmitter(b)Widebandspreadsignal1.25MHz10kHzReceiver(c)Receivedsignalwithnoiseandinterference(d)De-spreadsignalRadiotransmissionFigure5.6BasicCDMAtransmission54Inthisexampletheprocessgainis125asthespreadspectrumbandwidthis125timesgreaterthanthedatabandwidth.Part(c)showsthereceivedsignal.Thisconsistsoftherequiredsignal,plusbackgroundnoise,andanyinterferencefromotherCDMAusersorradiosources.

在本例中處理增益為125因?yàn)閿U(kuò)頻帶寬是數(shù)據(jù)帶寬的125倍。（c）是接收信號(hào)。它包括要求的信號(hào)，附加的背景噪聲，以及其它CDMA用戶(hù)或無(wú)線(xiàn)電信號(hào)源的干擾。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA處理增益10kHz1.25MHz(a)DatatobetransmittedTransmitter(b)Widebandspreadsignal1.25MHz10kHzReceiver(c)Receivedsignalwithnoiseandinterference(d)De-spreadsignalRadiotransmission55Thereceivedsignalisrecoveredbymultiplyingthesignalbytheoriginalspreadingcode.Thisprocesscausesthewantedreceivedsignaltobedespreadbacktotheoriginaltransmitteddata.

接收信號(hào)通過(guò)將信號(hào)與原來(lái)用于擴(kuò)頻的碼進(jìn)行相乘而恢復(fù)出來(lái)。這一過(guò)程使需要的接收信號(hào)反擴(kuò)頻恢復(fù)成原來(lái)的發(fā)射數(shù)據(jù)。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA處理增益56However,allothersignalsuncorrelatedtothePNspreadingcodeusedbecomemorespread.Thewantedsignalin(d)isthenfilteredremovingthewidespreadinterferenceandnoisesignals.然而，所有與所用PN碼不相關(guān)的其它信號(hào)變得更加擴(kuò)展。然后（d）中的所需信號(hào)被濾波出來(lái)，而去掉擴(kuò)頻干擾和噪聲信號(hào)。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA處理增益10kHz1.25MHz(a)DatatobetransmittedTransmitter(b)Widebandspreadsignal1.25MHz10kHzReceiver(c)Receivedsignalwithnoiseandinterference(d)De-spreadsignalRadiotransmission57CDMAisachievedbymodulatingthedatasignalbyapseudorandomnoisesequence(PNcode),whichhasachipratehigherthanthebitrateofthedata.ThePNcodesequenceisasequenceofonesandzeros(calledchips),whichalternateinarandomfashion.CDMA通過(guò)用偽隨機(jī)序列（PN碼）調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，PN碼的碼片頻率高于數(shù)據(jù)的比特率。PN序列是一系列隨機(jī)交替的1和0（稱(chēng)為碼片）。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA信號(hào)發(fā)生58Thedataismodulatedbymodular-2addingthedatawiththePNcodesequence.Thiscanalsobedonebymultiplyingthesignals,providedthedataandPNcodearerepresentedby1and1insteadof1and0.Figure5.7showsabasicCDMAtransmitter.數(shù)據(jù)通過(guò)與PN碼序列做模2加法被調(diào)制。也可以通過(guò)信號(hào)相乘得到，只要數(shù)據(jù)和PN序列都用1和-1表示而不是1和0。圖5.7是一個(gè)基本的CDMA發(fā)射器。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA信號(hào)發(fā)生PNgeneratorLocaloscillatorDatabitstreamRF

outputBPSKmodulatorMod-2adderFigure5.7Simpledirectsequencemodulator59ThePNcodeusedtospreadthedatacanbeoftwomaintypes.AshortPNcode(typically10~128chipsinlength)canbeusedtomodulateeachdatabit.TheshortPNcodeisthenrepeatedforeverydatabitallowingforquickandsimplesynchronizationofthereceiver.用于數(shù)據(jù)擴(kuò)頻的PN碼可由兩種主要類(lèi)型。短的PN碼（典型長(zhǎng)度10～128碼片）可用于調(diào)制每一個(gè)數(shù)據(jù)比特。短的PN碼對(duì)每一比特?cái)?shù)據(jù)重復(fù)使用，可實(shí)現(xiàn)接收機(jī)的快速和簡(jiǎn)單的同步。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA信號(hào)發(fā)生60Figure5.8showsthegenerationofaCDMAsignalusinga10-chiplengthshortcode.AlternativelyalongPNcodecanbeused.圖5.8顯示一個(gè)使用10個(gè)碼片的短碼CDMA信號(hào)的產(chǎn)生。另外也可以使用長(zhǎng)碼。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA信號(hào)發(fā)生1chipperiod1bitperiodDigitalsignalPN-code:(Eachdatabitcontains10chips)OutputspreadsignalFigure5.8Directsequencesignals61Longcodesaregenerallythousandstomillionsofchipsinlength,thusareonlyrepeatedinfrequently.Becauseofthistheyareusefulforaddedsecurityastheyaremoredifficulttodecode.

長(zhǎng)碼的程度通常有幾千乃至幾百萬(wàn)碼片，因此不經(jīng)常重復(fù)。因此他們更難以解碼，所以有益于增加安全性。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA信號(hào)發(fā)生62Theforwardlink,fromthebasestationtothemobile,ofaCDMAsystemcanusespecialorthogonalPNcodescalledWalshcode,forseparatingthemultipleusersonthesamechannel.ThesearebasedonaWalshmatrix,whichisasquarematrixwithbinaryelements,anddimensionswhichareapoweroftwo.CDMA系統(tǒng)中從基站到移動(dòng)電話(huà)的前向連接可以使用稱(chēng)為Walsh碼的特殊正交碼來(lái)將同一信道的多用戶(hù)分開(kāi)。這些碼基于Walsh矩陣，它是由二進(jìn)制元素構(gòu)成的方陣，其階數(shù)是2的冪.Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA前向連接編碼63ItisgeneratedfromthebasisW1=0andthat:whereWn

istheWalshmatrixofdimensionn.Forexample:由一個(gè)基Walsh(1)=W1=0和下式生成：其中Wn是n階Walsh矩陣。例如Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA前向連接編碼64Walshcodesareorthogonal,whichmeansthatthedotproductofanytworowsiszero.Thisisduetothefactthatforanytworowsexactlyhalfthenumberofbitsmatchandhalfdonot.EachrowofaWalshmatrixcanbeusedasthePNcodeofauserinaCDMAsystem.Bydoingthisthesignalsfromeachuserisorthogonaltoeveryotheruser,resultinginnointerferencebetweenthesignals.4

Walsh碼是正交的，就是說(shuō)任何兩行間的點(diǎn)積都是0。這是因?yàn)槿魏蝺尚兄g都有一半的比特相同，另一半不同。Walsh矩陣的每一行都可用作CDMA系統(tǒng)中一個(gè)用戶(hù)的PN碼。這一處理過(guò)程使每一用戶(hù)的信號(hào)與所有其它用戶(hù)的信號(hào)正交，因而相互之間沒(méi)有干擾。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA前向連接編碼65However,inorderforWalshcodestoworkthetransmittedchipsfromallusersmustbesynchronized.IftheWalshcodeusedbyoneuserisshiftedintimebymorethanabout1/10ofachipperiodwithrespecttoalltheotherWalshcodes,itlosesitsorthogonalnature,resultingininter-userinterference.5不過(guò)為了使Walsh碼能起作用，所有用戶(hù)的碼片都必須同步。如果一個(gè)用戶(hù)使用的Walsh碼在時(shí)間上相對(duì)于其它所有Walsh碼偏移了超過(guò)約十分之一的碼片周期，就失去了正交性，導(dǎo)致用戶(hù)間干擾。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA前向連接編碼66Fortheforwardlinksignalsforalltheusersoriginatefromthebasestation,allowingthesignalstobeeasilysynchronized.對(duì)于前向連接所有用戶(hù)的信號(hào)源自基站，因此它們很容易同步。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA前向連接編碼67Thereverselinkisdifferenttotheforwardlinkbecausethesignalsfromeachuserdonotoriginatefromasamesourceasintheforwardlink.Thetransmissionfromeachuserwillarriveatadifferenttime,duetopropagationdelayandsynchronizationerrors.反向連接不同于前向連接，因?yàn)閺母饔脩?hù)發(fā)出的信號(hào)并不像前向連接那樣由同一個(gè)源產(chǎn)生。由于傳播延遲和同步誤差，不同用戶(hù)發(fā)射的信號(hào)在不同時(shí)刻到達(dá)。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA反向連接編碼68Duetotheunavoidabletimingerrorsbetweentheusers,thereislittlepointinusingWalshcodesastheywillnolongerbeorthogonal.6Forthisreasonsimplepseudorandomsequencewhichareuncorrelated,butnotorthogonalareusedforthePNcodesofeachuser.由于用戶(hù)之間不可避免的定時(shí)偏差，Walsh碼幾乎沒(méi)用，因?yàn)樗鼈冎g不再正交。由于這一原因，用不相關(guān)而又不正交的偽隨機(jī)序列作為各用戶(hù)的PN碼。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA反向連接編碼69Thecapacityisdifferentfortheforwardandthereverselinksbecauseofthedifferencesinmodulation.Thereverselinkisnotorthogonal,resultinginsignificantinter-userinterference.

Forthisreasonthereversechannelsetsthecapacityofthesystem.7由于調(diào)制方法的不同，前向和反向連接的容量是不同的。反向連接是非正交的，導(dǎo)致用戶(hù)間的嚴(yán)重干擾。由于這一原因，反向信道限制了系統(tǒng)的容量。Unit5-1多址技術(shù)：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址——CDMA反向連接編碼70Unit5多址技術(shù)

MultipleAccessTechniquesUnit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing71NewWordsmulti-carrier多載波sub-carrier子載波quadrature正交，90相位差algorithm算法attenuation衰減fading衰落equalization均衡guardinterval保護(hù)間隔orthogonality正交性Dopplershift多普勒頻移cross-talk竄音，干擾benign良好的，有利的mismatch失配，不匹配offset偏移deviation偏移，偏差parallel并行，平行duration持續(xù)時(shí)間sensitivity敏感性，靈敏度prefix前綴integrate求積分72NewWordsinteger整數(shù)sinusoid正弦曲線(xiàn)redundant冗余的，多余的cell-size蜂窩大小numerical數(shù)值的pilotsignal導(dǎo)頻信號(hào)interleaving交織，交錯(cuò)mitigate使緩和，減輕convolutionalcoding卷積編碼concatenate連在一起，級(jí)聯(lián)73OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing(OFDM)–essentiallyidenticaltoCodedOFDM(COFDM)–isadigitalmulti-carriermodulationscheme,whichusesalargenumberofclosely-spacedorthogonalsub-carriers.正交頻分復(fù)用（OFDM）——從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)和編碼的OFDM（COFDM）是一樣的——是一種數(shù)字多載波調(diào)制方案，它使用大量的相隔很接近的正交子載波。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）74Eachsub-carrierismodulatedwithaconventionalmodulationscheme(suchasquadratureamplitudemodulation)atalowsymbolrate,maintainingdataratessimilartoconventionalsingle-carriermodulationschemesinthesamebandwidth.Inpractice,OFDMsignalsaregeneratedusingthefastFouriertransformalgorithm.每個(gè)子載波都用傳統(tǒng)的調(diào)制方案以一個(gè)低的符號(hào)率進(jìn)行調(diào)制（如正交幅度調(diào)制），保持在同一帶寬內(nèi)其數(shù)據(jù)率和傳統(tǒng)單載波調(diào)制方案相同。在實(shí)際應(yīng)用中，OFDM信號(hào)通過(guò)快速傅里葉變換算法產(chǎn)生。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）75OFDMhasdevelopedintoapopularschemeforwidebanddigitalcommunicationsystemswithawiderangeofapplications.TheprimaryadvantageofOFDMoversingle-carrierschemesisitsabilitytocopewithseverechannelconditions–forexample,attenuationofhighfrequenciesatalongcopperwire,narrowbandinterferenceandfrequency-selectivefadingduetomultipath–withoutcomplexequalizationfilters.1OFDM已經(jīng)成為具有廣泛應(yīng)用的寬帶數(shù)字通信系統(tǒng)中的受歡迎的方案。OFDM與單載波方案相比的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的均衡濾波器就能應(yīng)對(duì)嚴(yán)重的信道問(wèn)題，如：在長(zhǎng)銅線(xiàn)中的高頻衰減，窄帶干擾以及由于多路徑而引起的頻率選擇性衰落。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）76ChannelequalizationissimplifiedbecauseOFDMmaybeviewedasusingmanyslowly-modulatednarrowbandsignalsratherthanonerapidly-modulatedwidebandsignal.

Lowsymbolratemakestheuseofaguardintervalbetweensymbolsaffordable,makingitpossibletohandletime-spreadingandeliminateinter-symbolinterference(ISI).信道均衡被簡(jiǎn)化了，因?yàn)镺FDM可以看成是使用許多慢調(diào)制的窄帶信號(hào)而不是一個(gè)快速調(diào)制的寬帶信號(hào)。慢的符號(hào)率使得符號(hào)間可引入保護(hù)間隔，使之能處理時(shí)間擴(kuò)展和消除符號(hào)（碼）間干擾（ISI）。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）77AmajordisadvantageofOFDMisthehighpeak-to-average-powerratio(PAPR),requiringmoreexpensivetransmittercircuitry,andpossiblyloweringpowerefficiency.

Inaddition,itissensitivetoDopplershiftandfrequencysynchronizationproblems.OFDM一個(gè)主要的缺點(diǎn)是高峰值平均功率比，這就需要更昂貴的發(fā)射機(jī)電路，而且還有可能降低功率效率。此外，它還對(duì)多普勒頻移以及頻率同步問(wèn)題很敏感。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）78InOFDM,thesub-carrierfrequenciesarechosensothatthesub-carriersareorthogonaltoeachother,meaningthatcross-talkbetweenthesub-channelsiseliminatedandinter-carrierguardbandsarenotrequired.在OFDM中，選擇彼此正交的子載波頻率，這就意味著子信道之間的串?dāng)_被消除了，而且不需要載波之間的保護(hù)頻帶。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

正交性

(Orthogonality)79Thisgreatlysimplifiesthedesignofboththetransmitterandthereceiver;unlikeconventionalFDM,aseparatefilterforeachsub-channelisnotrequired.這就大大簡(jiǎn)化了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的FDM不同的是，對(duì)于每個(gè)子信道不需要單獨(dú)的濾波器。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

正交性

(Orthogonality)80Theorthogonalityalsoallowshighspectralefficiency,neartheNyquistrate.2Almostthewholeavailablefrequencybandcanbeutilized.OFDMgenerallyhasanearly“white”spectrum,givingitbenignelectromagneticinterferencepropertieswithrespecttootherco-channelusers.3正交性也使頻譜利用率提高到接近于Nyquist頻率。幾乎整個(gè)可用頻帶都能被利用。OFDM信號(hào)一般具有“白的”頻譜，使之在與其他用戶(hù)使用同一信道的情況下具有良好的抗電磁干擾性質(zhì)。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

正交性

(Orthogonality)81TheorthogonalityallowsforefficientmodulatoranddemodulatorimplementationusingtheFFTalgorithm.Althoughtheprinciplesandsomeofthebenefitshavebeenknownsincethe1960s,OFDMispopularforwidebandcommunicationstodaybywayoflow-costdigitalsignalprocessingcomponentsthatcanefficientlycalculatetheFFT.正交性允許用FFT算法實(shí)現(xiàn)高效的調(diào)制和解調(diào)。盡管OFDM的原理以及所帶來(lái)的好處在20世紀(jì)60年代已被知曉，但是直到能高效計(jì)算FFT的低成本數(shù)字信號(hào)處理器件的出現(xiàn)，OFDM才在當(dāng)今寬帶通信中廣泛使用。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

正交性

(Orthogonality)82OFDMrequiresveryaccuratefrequencysynchronizationbetweenthereceiverandthetransmitter;withfrequencydeviation,thesub-carriersshallnolongerbeorthogonal,causinginter-carrierinterference(ICI),i.e.cross-talkbetweenthesub-carriers.OFDM需要發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間有非常精確的頻率同步，如果出現(xiàn)頻率偏移，子載波將會(huì)不再是正交的，這會(huì)導(dǎo)致載波間干擾（ICI），也就是子載波之間的串?dāng)_。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

正交性

(Orthogonality)83Frequencyoffsetsaretypicallycausedbymismatchedtransmitterandreceiveroscillators,orbyDopplershiftduetomovement.WhilstDopplershiftalonemaybecompensatedforbythereceiver,thesituationisworsenedwhencombinedwithmultipath,asreflectionswillappearatvariousfrequencyoffsets,whichismuchhardertocorrect.4

頻率偏移典型地是由發(fā)射機(jī)與接收機(jī)振蕩器之間的不匹配造成的，或者是由于移動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻移。只有多普勒頻移時(shí)可以用接收機(jī)來(lái)補(bǔ)償，而當(dāng)多普勒頻移和多徑結(jié)合在一起時(shí)，情況就變得更糟，因?yàn)榉瓷鋾?huì)出現(xiàn)在不同的頻率偏移上，這種偏移很難校正。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

正交性

(Orthogonality)84Thiseffecttypicallyworsensasspeedincreases,andisanimportantfactorlimitingtheuseofOFDMinhigh-speedvehicles.SeveraltechniquesforICIsuppressionaresuggested,buttheymayincreasethereceivercomplexity.當(dāng)速度增加時(shí)，這種影響會(huì)變的更壞，這是OFDM在高速車(chē)輛中的使用受到限制的重要原因。一些抑制ICI的技術(shù)已被提出，但是它們可能增加接收機(jī)的復(fù)雜性。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

正交性

(Orthogonality)85OnekeyprincipleofOFDMisthatsincelowsymbolratemodulationschemes(i.e.wherethesymbolsarerelativelylongcomparedtothechanneltimecharacteristics)sufferlessfromintersymbolinterferencecausedbymultipath,itisadvantageoustotransmitanumberoflow-ratestreamsinparallelinsteadofasinglehigh-ratestream.5

OFDM的一個(gè)關(guān)鍵的原理是因?yàn)榈头?hào)速率調(diào)制方案（也就是與信道時(shí)間特性相比，符號(hào)的持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)）很少受到由多徑引起的符號(hào)間干擾的影響，并行地傳輸許多低速率數(shù)據(jù)流要比傳輸一個(gè)高速率數(shù)據(jù)流有利。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

消除碼間干擾的保護(hù)間隔86Sincethedurationofeachsymbolislong,itisfeasibletoinsertaguardintervalbetweentheOFDMsymbols,thuseliminatingtheintersymbolinterference.因?yàn)槊總€(gè)符號(hào)的持續(xù)時(shí)間都很長(zhǎng)，所以在OFDM符號(hào)之間插入保護(hù)間隔是可行的，這樣就可以消除符號(hào)間干擾。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

消除碼間干擾的保護(hù)間隔87Theguardintervalalsoeliminatestheneedforapulse-shapingfilter,anditreducesthesensitivitytotimesynchronizationproblems.保護(hù)間隔也不再需要脈沖整形濾波器，這也能減低對(duì)于時(shí)間同步問(wèn)題的敏感程度。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

消除碼間干擾的保護(hù)間隔88Asimpleexample:Ifonesendsamillionsymbolspersecondusingconventionalsingle-carriermodulationoverawirelesschannel,thenthedurationofeachsymbolwouldbeonemicrosecondorless.Thisimposessevereconstraintsonsynchronizationandnecessitatestheremovalofmultipathinterference.一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：如果用傳統(tǒng)的單載波調(diào)制在一個(gè)無(wú)線(xiàn)信道上每秒傳輸100萬(wàn)個(gè)符號(hào)，那么每個(gè)符號(hào)的持續(xù)時(shí)間將會(huì)是1微秒或者更短。這就對(duì)同步要求很高并需要去除多徑干擾。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

消除碼間干擾的保護(hù)間隔89Ifthesamemillionsymbolspersecondarespreadamongonethousandsub-channels,thedurationofeachsymbolcanbelongerbyafactorofthousand,i.e.onemillisecond,fororthogonalitywithapproximatelythesamebandwidth.

如果將每秒100萬(wàn)個(gè)符號(hào)分散到1000個(gè)子信道上傳輸，為滿(mǎn)足正交性并保持同樣的帶寬，每個(gè)符號(hào)的持續(xù)時(shí)間可以增大1000倍，即1毫秒。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

消除碼間干擾的保護(hù)間隔90Assumethataguardintervalof1/8ofthesymbollengthisinsertedbetweeneachsymbol.Intersymbolinterferencecanbeavoidedifthemultipathtime-spreading(thetimebetweenthereceptionofthefirstandthelastecho)isshorterthantheguardinterval,i.e.125microseconds.

假設(shè)一個(gè)長(zhǎng)度為符號(hào)長(zhǎng)度1/8的保護(hù)間隔被插入到每個(gè)符號(hào)中，如果多徑的時(shí)間擴(kuò)展（接收第一個(gè)和最后一個(gè)回應(yīng)的間隔時(shí)間）比保護(hù)間隔更小，即125毫秒，那么此時(shí)就可以避免符號(hào)間干擾的產(chǎn)生。Unit5-2正交頻分復(fù)用（OFDM）——

消除碼間干擾的保護(hù)間隔91Thiscorrespondstoamaximumdiffe