CDMA中的地址碼類型

發(fā)布時間:2024-02-29
(1)用戶地址:用于區(qū)分不同移動用戶;
(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)分每個小區(qū)或每個扇區(qū)內的不同信道;
常采用m序列、gold序列、 walsh 等。
1、碼序列應具有如下特性:
(1)有足夠多的地址碼;
(2)有尖銳的自相關特性;
(3)有處處為零的互相關特性;
(4)不同碼元數(shù)平衡相等;
(5)盡可能大的復雜度。
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)對應的矩陣
(2)walsh函數(shù)矩陣的遞推關系
沃爾什函數(shù)矩陣由hadamard矩陣遞推過程產生。
其中n取2的冪,是的補。利用walsh函數(shù)矩陣的遞推關系,可得到64′64陣列的walsh序列 ;qualcomm-cdma數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)中被作為前向碼分信道 ,可支持64個信道。采用64位的正交walsh函數(shù)來用作反向信道的編碼調制。
(3)walsh碼字的互相關系數(shù)為:
walsh函數(shù)互相關系數(shù)為0,是完全正交碼;若信號在加性高斯白噪聲信道中傳輸,正交碼可以保證在接收機處實現(xiàn)多用戶抑制。但時延色散破壞了碼字間的正交性。
3、m序列偽隨機碼
偽噪聲序列(pn序列)具有類似隨機噪聲的一些統(tǒng)計特性,但和真正的隨機信號不同,它可以重復產生和處理,故稱作偽隨機噪聲序列。pn序列有多種,最常用的一種是最長線性反饋移位寄存器序列,也稱作m序列。由m級寄存器構成的線性移位寄存器構成m序列發(fā)生器結構如圖2。
(1)m序列的產生
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。產生m序列的移位寄存器的網絡結構不是隨意的,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序列產生電路
m序列是最長線性移位寄存器序列的簡稱,它的周期是(n是移位寄存器的級數(shù))
(2)m系列的特性
m系列有許多優(yōu)良的特性,但主要關心的是它的隨機性和自相關性。
① 平衡特性
m序列一個完整周期p=2m-1內‘1’和‘0’的碼元數(shù)大致相等(‘1’比‘0’只多一個)。
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)在一個周期內只出現(xiàn)一次。
(3)相關特性
m序列的自相關函數(shù)是周期的二值函數(shù)。
n和都是取離散值, 圖3是的自相關函數(shù)曲線
圖3 m序列自相關函數(shù)
由圖3可見,當τ=0時,m序列的自相關函數(shù)ra(τ)出現(xiàn)峰值1;當τ偏離0時,相關函數(shù)曲線很快下降;當1≤τ≤p-1,相關函數(shù)值為-1/p;當時τ=p,又出現(xiàn)峰值;如此周而復始。當周期p很大時,m序列的自相關函數(shù)與白噪聲類似。
m序列的自相關性的計算: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)),則自相關函數(shù)由下式計算:
若隨機碼用1和-1表示,此時和的自相關函數(shù)可得:
m序列的互相關性的計算: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)),則自相關函數(shù)由下式計算:;若隨機碼用1和-1表示,此時和的自相關函數(shù)可得:
互相關函數(shù)為理想三值函數(shù)
對于周期為的m序列組,其最好的m序列對的互相關函數(shù)值只取三個,這三個值是:
式中,,其中[]表示取實數(shù)的整數(shù)部分。
這三個值被稱為理想三值,能夠滿足這一特性的m序列對稱為m序列優(yōu)選對,它們可以用于實際工程。
4、gold碼
m序列構成優(yōu)選對的數(shù)目很少,不便于在碼分多址系統(tǒng)中應用。r.gold于1967年提出了一種基于m序列優(yōu)選對的碼序列,稱為gold序列。由優(yōu)選對的兩個m序列逐位模2加得到,當改變其中一個m序列的相位(向后移位)時,可得到一新的gold序列。gold系列具有與m序列優(yōu)選對類似的自相關和互相關特性。
(1)gold序列性質
①由兩個優(yōu)選的m序列異或而成
②自相關函數(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性質,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產生的m序列是一m序列優(yōu)選對,m序列發(fā)生器1的初始狀態(tài)固定不變,調整m序列發(fā)生器2的初始狀態(tài),在同一時鐘脈沖控制下,產生兩個m序列經過模2加后可得到gold序列,通過設置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序列產生電路原理圖
(3)gold序列的特性
①相關特性
具有與m序列優(yōu)選對相類同的自相關和互相關特性。當τ=0時自相關函數(shù)與m序列相同;當1≤τ≤p-1 時自相關函數(shù)取三個理想的值,即最大旁瓣是。其中, [ ]表示取實數(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)選對生成的gold序列,總共有2n+1個。 隨著n的增加,gold序列數(shù)以2的n次冪增長 。
③平衡的gold序列
平衡的gold序列是指在一個周期內1碼元數(shù)比0碼元數(shù)僅多一個。對于周期p=2n-1的m序列優(yōu)選對生成的gold序列,當n是奇數(shù)時,有2n-1+1個gold序列是平衡的,約占50%;當n是偶數(shù)(不是4的倍數(shù))時,有2n-1+ 2n-2+ 1個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
(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。
(2) 通信容量大。
(3) 容量的軟特性。
(4) 由于信號被擴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
不同用戶的擴頻序列不完全正交,擴頻碼集的非零互相關系數(shù)會引起用戶間的相互干擾
(2)遠近效應
移動用戶所在的位置的變化以及深衰落的存在,會使基站接收到的各用戶信號功率相差很大,強信號對弱信號有著明顯的抑制作用
解決方法
使用功率控制
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