发信人: rain (江南好), 信区: CRC
标  题: CDMA无线移动通信系统及其发展(1)
发信站: 紫  丁  香 (Mon Dec 22 17:41:18 1997), 转信

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【 原文由 pony 所发表 】
                CDMA无线移动通信系统及其发展

          中国航天工业总公司203所 杨于杰 温红园

      目 前， 移 动 通 信 在 通 信 领 域 的 发 展 最 快， 扩 频
技 术 的 引 入 使 通 信 系 统 的 容 量 大 大 增 加，提 高 了 频 
谱 利 用 率， 使 得 在 有 限 的 无 线 电 频 带 中 能 够 提 供 更
多 的 业 务。 扩 频 技 术 应 用 在 蜂 窝 与 多 用 户 个 人 通 信
系 统 中 便 是 码 分 多 址(CDMA)技 术。

一、CDMA系 统 中 的 扩 频 技 术

扩 频 有 几 种 方 式： 直 接 序 列(DS)扩 频 方 式、 跳 频(HF)扩 
频 方 式、 跳 时(HT)扩 频 方 式 以 及 各 种 混 合 方 式， 如FH/DS
方 式。 在CDMA无 线 移 动 通 信 系 统 中 多 采 用DS方 式， 涉 及 
的 技 术 主 要 有： 码 序 列 的 选 择、 同 步、 误 码 估 计、前 
向 纠 错 等。 扩 频 码 的 选 择 多 址 系 统 中 每 个 用 户 被 分 
配 一 个 扩 频 码，使 多 个 用 户 可 以 共 享 同 一 频 带， 为 了 
降 低 不 同 设 备 之 间 的 相 互 干 扰，扩 频 码 选 择 的 标 准 
是 有 好 的 自 相 关 特 性 和 低 的 互 相 关 特 性。 直 扩 扩 频
码 通 常 选 用 伪 随 机 序 列， 即PN序 列。 在 接 收 机 中 采 用 
与 发 射 机 相 同 的PN码 来 解 扩。 围 绕 码 序 列 的 选 择 已 经 
开 展 了 许 多 研 究 工 作， 找 到 了 一 些 符 合 标 准 的 码 序 
列， 如Gold、Kasami和Bent 序 列。 同 步 扩 频 系 统 的 接 收 机 
寅 生 与 发 射 机 同 步 的 本 地 扩 频 码， 另 外 需 要 同 步 的 
载 波 去 相 干 解 调。 扩 频 码 同 步 包 括 两 个 步 骤： 粗 同 
步， 也 称 捕 获， 即 要 求 扩 频 码 同 步 到 一 个 时 钟 周 期 
内， 细 同 步， 也 称 跟 踪， 要 求 跟 踪 电 路 可 不 断 调 整 扩
频 码 相 位， 以 减 少 相 位 误 差。 捕 获 电 路 的 主 要 性 能 参 
数 是 平 均 捕 获 时 间， 它 取 决 于 不 确 定 时 间 间 隔 的 长 
度、 检 测 特 殊 码 相 位 的 时 间、 信 噪 比 以 及 同 步 电 路 
结 构(串 行 或 并 行 相 干 检 测)。 同 步 系 统 可 以 从 实 际 信 号
或 边 带 信 号 中 检 测 出 载 波 和PN码。 通 常 发 射 带 有 载 波 
信 息 的 边 带 信 号 在 传 输 过 程 中 有 较 大 的 能 量 损 失。 
为 解 决 同 步 问 题 在 蜂 窝 系 统 中 的 正 向 链 路， 通 常 发 
射 一 个 有 利 于 被 许 多 移 动 台 用 来 提 取PN码 和 同 步 载 波
的 导 频 信 号。 误 码 概 率 符 号 的 误 码 概 率 取 决 于 接 收 
信 号 的 功 率 和 干 扰 信 号 的 类 型。 干 扰 可 能 是 高 斯 白 
噪 声、 高 斯 有 色 噪 声、 多 音 频 干 扰、 多 址 干 扰 等。 对 
于 较 大 的 处 理 增 益(大 于20)， 且 误 码 概 率 大 于10 时， 能 
够 推 导 出 近 似 的 误 码 概 率 表 达 式， 表 达 式 表 明 误 码 
率 与 信 噪 比 成 反 比。 多 址 能 力 在 一 个 信 道 上 取 得 多 
址 的 传 统 技 术 是 将 正 交 信 号 集 合 分 配 给 不 同 用 户， 
如 时 间 正 交 的TDMA方 式 和 频 率 正 交 的 FDMA方 式。 直 接 序 
列 扩 频 提 供 了 又 一 种 工 作 方 式， 各 用 户 发 射 一 种 扩 频 
码， 由 于 具 有 抗 干 扰 能 力， 多 个 用 户 信 号 可 以 在 同 一 
信 道 上 传 输。 在 单 蜂 窝 系 统 中 直 扩 方 式 的 用 户 要 少 于
TDMA和 FDMA， 但 在 多 蜂 窝 系 统 中 由 于 可 以 进 行 频 率 再 用， 
使 这 种 方 式 的 用 户 大 大 增 加。 CDMA系 统 可 按 扩 频 序 列 
的 长 度 分 为 短 序 列 系 统 和 长 序 列 系 统。 短 序 列 系 统 所 
用 序 列 的 长 度 为 数 据 符 号 的 周 期， 而 长 序 列 系 统 的 序 
列 周 期 远 大 于 数 据 符 号 的 周 期。 短 序 列 系 统 的 优 点 是 
同 步 和 接 收 机 的 设 计 相 对 简 单。 另 一 种 分 类 方 法 是 将
CDMA系 统 分 为 同 步 和 非 同 步 系 统 两 种。 对 于 扩 频 带 宽 为
1MHz的 系 统 ， 时 钟 周 期 为1μs， 除 非 链 路 是 点 到 多 点 或 
链 路 距 离 很 短 的 情 况 下， 同 步 是 非 常 困 难 的。 但 在 同 
步 操 作 下， 能 够 使 用 正 交 扩 频 码， 以 取 得 较 大 的 多 址
能 力， 同 时 提 高 抗 干 扰 能 力。 多 址 能 力 与 系 统 构 成 有 
关， 例 如 在 同 步CDMA系 统 中 使 用 正 交 码， 在 给 定 的 带 宽 
内， 多 址 能 力 与TDMA和FDMA相 同。 在 非 同 步、 使 用 短 序 列 
的CDMA系 统 中， 可 以 设 计 出 最 小 互 相 关 特 性 的 码 序 列， 
如Gold序 列 和Kasami序 列。 在 非 同 步、 使 用 长 序 列 的CDMA系 
统 中， 设 计 最 小 互 相 关 序 列 是 比 较 困 难 的， 通 常 使 用
的 模 型 是Bernoulli过 程。 可 以 证 明CDMA系 统 中 需 要 进 行 功 
率 控 制， 使 得 到 达 接 收 机 的 各 个 信 号 的 每 比 特 能 量 保 
持 相 同。 多 址 能 力 与 处 理 增 益 成 正 比，与 信 噪 比 成 反 
比。 前 向 纠 错 前 向 纠 错 方 案 普 遍 使 用 于 扩 频 调 制，在 
一 定 的 信 噪 比 下， 纠 错 编 码 降 低 了 误 码 概 率。 窄 带 系 
统 设 计 的 纠 错 方 案 通 常 会 引 起 带 宽 展 宽， 而 在 扩 频 调 
制 中 正 需 要 展 宽 频 谱， 正 交 码 或ReedMuller(RM)码 具 有 很 
好 的 频 带 扩 展 因 数， 非 常 适 用 于 扩 频 通 信。

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