任務(wù)2擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)和主要技術(shù)指標(biāo).ppt

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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 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) 4 問題引入 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 5 1 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) 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 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) 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 20 1 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) 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 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 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 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 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 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 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 28 識(shí)記 擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn) 領(lǐng)會(huì) 擴(kuò)頻通信的主要技術(shù)指標(biāo) 本任務(wù)要求 謝謝各位 長(zhǎng)沙通信職業(yè)技術(shù)學(xué)院移動(dòng)通信系