任務(wù)擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)和主要技術(shù)指標(biāo)

任務(wù)擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)和主要技術(shù)指標(biāo)第一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六課程目錄模塊一3G基礎(chǔ)模塊模塊二CDMA技術(shù)基礎(chǔ)模塊模塊三WCDMA移動(dòng)通信技術(shù)模塊模塊四TD-SCDMA移動(dòng)通信技術(shù)模塊模塊五CDMA2000移動(dòng)通信技術(shù)模塊模塊六WiMAX技術(shù)模塊第二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六任務(wù)1擴(kuò)頻通信概念任務(wù)2擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)和主要技術(shù)指標(biāo)任務(wù)3CDMA碼序列任務(wù)4CDMA編碼技術(shù)任務(wù)5CDMA切換技術(shù)模塊二CDMA技術(shù)基礎(chǔ)模塊任務(wù)6CDMA功率控制技術(shù)任務(wù)7CDMA接收和檢測(cè)技術(shù)第三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六4問(wèn)題引入擴(kuò)頻技術(shù)作為CDMA的核心技術(shù)，那么擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)有哪些？主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？有怎樣的實(shí)用含義？第四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六51、擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)2、擴(kuò)頻通信的主要技術(shù)指標(biāo)第五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)擴(kuò)頻通信在發(fā)送端以擴(kuò)頻編碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，在接收端以擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行擴(kuò)頻解調(diào)，這一過(guò)程使其具有諸多優(yōu)良特性。第六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)1）抗干擾能力強(qiáng)擴(kuò)頻通信在空間傳輸時(shí)所占有的帶寬相對(duì)較寬，在接收端采用相關(guān)檢測(cè)的方法來(lái)解擴(kuò)，使有用寬帶信息信號(hào)恢復(fù)成窄帶信息信號(hào)。而對(duì)于各種形式的干擾，只要波形、時(shí)間和碼元稍有差異，解擴(kuò)后仍然保持其寬帶性。然后通過(guò)窄帶濾波技術(shù)提取出有用的信息信號(hào)。這樣對(duì)于各種干擾信號(hào)，因其在接收端的非相關(guān)性，解擴(kuò)后在窄帶中只有很微弱的成分。因此信噪比高，抗干擾能力強(qiáng)。第七頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)2）提高了頻率利用率在窄帶通信中，主要依靠頻道間隔來(lái)防止信道之間發(fā)生干擾。而在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，由于采用了相關(guān)接收技術(shù)，系統(tǒng)本身的抗干擾能力強(qiáng)，所以擴(kuò)頻通信的發(fā)送功率可以很低（1~650mW），系統(tǒng)可以工作在信道噪聲和熱噪聲背景中，易于在同一地區(qū)重復(fù)使用同一頻率，也可與現(xiàn)今各種窄帶通信共享同一頻率資源，大大提高了頻率利用率。第八頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)3）保密性好由于擴(kuò)頻信號(hào)在很寬的頻帶上被擴(kuò)展了，單位頻帶內(nèi)的功率很小，即信號(hào)功率譜密度很低。所以，在信道噪聲和熱噪聲的背景下，使信號(hào)被淹沒(méi)在噪聲之中，敵方一般很難發(fā)現(xiàn)有信號(hào)存在，再加上不知道擴(kuò)頻編碼，就很難進(jìn)一步檢測(cè)出有用信號(hào)。所以說(shuō)它的隱蔽性好。因此，擴(kuò)頻信號(hào)具有很低的被截獲概率。如圖2-9所示。第九頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)圖2-9保密性示意圖同時(shí)，由于擴(kuò)頻信號(hào)具有極低的功率譜密度，它對(duì)目前廣泛使用的各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾就很小。因此，在原有窄帶通信的頻段內(nèi)同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)頻通信，這可大大提高頻率利用率。第十頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)4）可以實(shí)現(xiàn)碼分多址從表面上看，擴(kuò)頻通信提高了抗干擾性能，但付出了占用頻帶寬的代價(jià)。但如果能讓許多用戶共享這一寬頻帶，則可提高頻帶的利用率。正是由于擴(kuò)頻通信要用擴(kuò)頻編碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制發(fā)送，而信號(hào)接收需要用相同的擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)解擴(kuò)才能得到，這就給頻率復(fù)用和多址通信提供了基礎(chǔ)。充分利用不同碼型擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性，給不同用戶分配不同的擴(kuò)頻編碼，就可以區(qū)分不同用戶的信號(hào)。眾多用戶只要配對(duì)使用自己的擴(kuò)頻編碼，就可以互不干擾地同時(shí)使用同一頻率進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用和碼分多址。第十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)5）抗衰落、抗多徑干擾擴(kuò)頻信號(hào)的頻帶擴(kuò)展，信號(hào)分布在很寬的頻帶內(nèi)，信號(hào)的功率譜密度降低，而多徑效應(yīng)產(chǎn)生的頻率選擇性衰落只會(huì)造成傳輸?shù)男〔糠诸l譜衰落，不會(huì)造成信號(hào)嚴(yán)重變形，擴(kuò)頻系統(tǒng)具有抗頻率選擇性衰落的能力。第十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)在抗多徑干擾方面，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)也非常易于實(shí)現(xiàn)。在移動(dòng)通信中，多徑干擾是一個(gè)是很嚴(yán)重的、非解決不可的問(wèn)題。系統(tǒng)常采用以下兩種方法來(lái)提高抗多徑干擾的能力：一是把最強(qiáng)的有用信號(hào)從接收到的多路信號(hào)中分離出來(lái)，即采用后面將要介紹到的分集技術(shù)，解決抗多徑干擾的問(wèn)題；二是設(shè)法把不同路徑來(lái)的不同延遲、不同相位的信號(hào)在接收端從時(shí)域上對(duì)齊相加，合并成較強(qiáng)的有用信號(hào)，即采用梳狀濾波器的方法。第十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)這兩種技術(shù)在擴(kuò)頻通信中利用擴(kuò)頻碼的自相關(guān)性都易于實(shí)現(xiàn)，由于擴(kuò)頻碼具有自相關(guān)特性，在接收端可以方便地從多路信號(hào)中分離出最強(qiáng)的有用信號(hào)，或把多個(gè)路徑來(lái)的同一碼序列的波形相加合成。第十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)6）軟容量對(duì)于CDMA系統(tǒng)，用戶數(shù)與服務(wù)級(jí)別存在比較靈活的關(guān)系，運(yùn)營(yíng)商可在話務(wù)量高峰期將誤幀率稍微提高，來(lái)增加可用信道數(shù)，提高系統(tǒng)容量。軟容量是通過(guò)CDMA系統(tǒng)的呼吸功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。小區(qū)呼吸功能示意圖如圖2-10所示。第十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)圖2-10小區(qū)呼吸功能示意圖第十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)呼吸功能是CDMA系統(tǒng)中特有的改善用戶相互干擾、合理分配基站容量的功能。它是指相鄰基站間，如果某基站覆蓋區(qū)正在通話的用戶數(shù)量較多時(shí)，該基站的用戶之間會(huì)產(chǎn)生較大的干擾，這時(shí)，該基站可通過(guò)降低該基站的導(dǎo)頻信道的發(fā)射功率使部分用戶通過(guò)軟切換切換到負(fù)荷較輕相鄰基站中去，從而降低該基站的負(fù)荷，減輕該基站的干擾，這是所謂的“呼”功能；第十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)當(dāng)該基站的用戶數(shù)量減少、干擾減輕時(shí)，該基站又可增加導(dǎo)頻信道的發(fā)射功率，將相鄰基站的用戶通過(guò)軟切換納入自己的覆蓋區(qū)域，這是所謂的“吸”功能。CDMA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)呼吸功能的本質(zhì)在于其可以方便的控制各個(gè)基站的覆蓋范圍和系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟切換，通過(guò)改變基站的覆蓋范圍來(lái)調(diào)整各個(gè)基站下面使用用戶的容量，CDMA系統(tǒng)通過(guò)呼吸功能，實(shí)現(xiàn)相鄰基站之間的容量均衡，降低各個(gè)基站內(nèi)部的用戶干擾，從整個(gè)系統(tǒng)考慮是增加了容量。第十八頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)7）能精確定時(shí)和測(cè)距利用電磁波的傳播特性和擴(kuò)頻通信PN碼的相關(guān)性，可以精確測(cè)出二物體之間距離，使精確定時(shí)和測(cè)距得以廣泛應(yīng)用。第十九頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六201、擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)2、擴(kuò)頻通信的主要技術(shù)指標(biāo)第二十頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六2擴(kuò)頻通信的主要技術(shù)指標(biāo)衡量擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是系統(tǒng)的處理增益和抗干擾容限。1）擴(kuò)頻處理增益（1）擴(kuò)頻處理增益的定義擴(kuò)頻處理增益（SpreadProcessGain）或稱為處理增益，是指擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬（即擴(kuò)展后的信號(hào)帶寬）與信息帶寬（即擴(kuò)展前的信息帶寬）之比。第二十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1）擴(kuò)頻處理增益經(jīng)分析得到，擴(kuò)頻處理增益G如下式所示：G＝在工程上常中，以分貝（dB）表示：

上兩式中：G——擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的擴(kuò)頻處理增益第二十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1）擴(kuò)頻處理增益Gp——擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的處理增益，單位為dB；W——擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬，單位為Hz；B——信息帶寬，單位為Hz；（S/N）in——擴(kuò)頻解調(diào)前的信噪比；（S/N）out——擴(kuò)頻解調(diào)后的信噪比。第二十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六1）擴(kuò)頻處理增益（2）擴(kuò)頻處理增益的實(shí)際意義擴(kuò)頻處理增益是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的主要指標(biāo)，它的取值一般可以在100到1000000的范圍（20dB～60dB）。擴(kuò)頻處理增益正是反映了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)對(duì)信噪比的改善程度。在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，接收機(jī)擴(kuò)頻解調(diào)后，只提取出帶寬為B的有用信息，而排除掉寬頻帶W中的外部干擾、噪音和其他用戶的通信影響，即接收機(jī)的輸出信噪比相對(duì)于輸入信噪比有很大的改善。第二十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六2）抗干擾容限（1）抗干擾容限的定義抗干擾容限Mj是在保證系統(tǒng)正常工作的條件下，接收機(jī)輸入端能承受的干擾信號(hào)比有用信號(hào)高出的分貝（dB）數(shù)。即擴(kuò)頻通信系統(tǒng)能在多大干擾環(huán)境下正常工作的能力，定義為Mj=Gp-[(S/N)out+Ls]式中：

Mj——系統(tǒng)的抗干擾容限，單位為dB；

Gp——系統(tǒng)的處理增益，單位為dB；第二十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六2）抗干擾容限(S/N)out——接收機(jī)的輸出信噪比，單位為dB；Ls——系統(tǒng)的損耗，單位為dB。（2）抗干擾容限的實(shí)際意義抗干擾容限直接反映了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)接收機(jī)允許的極限干擾強(qiáng)度，它往往能比處理增益更確切地表征系統(tǒng)的抗干擾能力。第二十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期六2）抗干擾容限(S/N)out——接收機(jī)的輸出信噪比，單位為dB；Ls——系統(tǒng)的損耗，單位為dB。（