概述
CDMA的基本原理
- 1直接序列扩频
- 1.1过程
- 1.2扩频码字的特性
- 1.2.1ISI消除的原理
- 1.2.2多址干扰的消除
- 1.2.3产生码字
- 2跳频
- 2.1跳频频谱特性
- 2.2快跳频与直接序列扩频的比较
- 3多址接入容量(看的不太懂)
- CDMA给多址接入信道提供了一种解决办法
- 扩展频谱MAC
- 原因
- 扩频可以使信号隐藏在背景噪声下,使其难以被发现
- 可以消除码间干扰和窄带干扰
- 多用户共享相同的频带
- 扩频机制
- 直接序列扩频
- 跳频
- 跳时
- 原因
1直接序列扩频
1.1过程
和一般过程的不同之处在于有一个
S
c
i
(
t
)
,
S_{ci}(t),
Sci(t),他有什么作用呢?既然是要扩展频谱,我们必然要让原来的低频信号变到高频上去,即乘上比码元周期小得多的时间周期的信号。如下图所示
这样做有什么好处呢,我们可以通过观察信号在频域的表现来判断。
解释一下扩频增益使窄带干扰减小。可以看到调制后的信号经过扩频在频谱上展宽后,功率谱密度变小了,再经过解调,又恢复原来的样子,但是因为窄带干扰只经过解调时候的扩频,展宽之后就会变得很小,这样信号加上窄带滤波器之后很容易可以将噪声的影响减小。
解调时候
前面的没什么问题,主要说明一下积分式的作用
z
0
=
d
0
T
s
∫
0
T
s
S
c
i
(
t
)
⋅
S
c
i
′
(
t
)
d
t
z_0=frac{d_0}{T_s}int_0^{Ts}S_{ci}(t)cdot S'_{ci}(t)dt
z0=Tsd0∫0TsSci(t)⋅Sci′(t)dt因为经过扩频之后,原来在
T
s
T_s
Ts只有一个信号,幅度是一样的,我们可以截取其中一个时间来进行译码,但是扩频之后,解出来的是很多变化快的不同幅度的信号,所以我们要对其做自相关来求解出原来信号是什么,这样就对扩频码有所要求。
1.2扩频码字的特性
- 自相关 ρ ( τ ) = 1 T s ∫ 0 T s S c i ( t ) S c i ( t − τ ) d t = δ ( t ) rho(tau)=frac{1}{T_s}int_0^{T_s}S_{ci}(t)S_{ci}(t-tau)dt=delta(t) ρ(τ)=Ts1∫0TsSci(t)Sci(t−τ)dt=δ(t)消除ISI
- 互相关 ρ i j ( τ ) = 1 T s ∫ 0 T s S c i ( t ) S c j ( t − τ ) d t = 0 rho_{ij}(tau)=frac{1}{T_s}int_0^{T_s}S_{ci}(t)S_{cj}(t-tau)dt=0 ρij(τ)=Ts1∫0TsSci(t)Scj(t−τ)dt=0消除用户间的干扰
1.2.1ISI消除的原理
- 发送的信号: s ( t ) = d ( t ) S c i ( t ) s(t)=d(t)S_{ci}(t) s(t)=d(t)Sci(t)
- 信道: h ( t ) = δ ( t ) + δ ( t − τ ) h(t)=delta(t)+delta(t-tau) h(t)=δ(t)+δ(t−τ)
- 接收到的信号: r ( t ) = s ( t ) + s ( t − τ ) r(t)=s(t)+s(t-tau) r(t)=s(t)+s(t−τ)
- 解扩以后接收到的信号: r ( t ) S c i ( t ) = d ( t ) S c i 2 ( t ) + d ( t − τ ) S c i ( t − τ ) S c i ( t ) r(t)S_{ci}(t)=d(t)S_{ci}^2(t)+d(t-tau)S_{ci}(t-tau)S_{ci}(t) r(t)Sci(t)=d(t)Sci2(t)+d(t−τ)Sci(t−τ)Sci(t)
- 解调时,积分后,由之前的式子可以知道
S
c
i
(
t
−
τ
)
S
c
i
(
t
)
S_{ci}(t-tau)S_{ci}(t)
Sci(t−τ)Sci(t)在一个周期内积分是零
因此,ISI被消除了
1.2.2多址干扰的消除
1.2.3产生码字
怎样尽可能地产生符合上述要求的码字呢?准正交码是一个不错的选择。
- 产生
注意 c i c_i ci和状态之间的关系,下标大的 c i c_i ci对应于靠前的状态
- 优点
- 无直流成分
- 两种符号交替产生的情况经常发生
- 消除码间干扰
- 使得MAC干扰最小
2跳频
它是多址技术,我们考虑他对ISI和用户间干扰的消除情况
2.1跳频频谱特性
- BW由跳变的范围决定
- 对于符号间干扰,窄带干扰和多址干扰
- 如果 d ( t ) d(t) d(t)是窄带的,就没有符号间干扰,但是信道零点会影响某些跳频信号
- 多个用户在一些跳频点上会发生冲突
- 窄带干扰也会影响某些跳频信号
- 慢跳频与快调频的比较
- 快跳频,每个符号都跳频
- 窄带干扰,多址干扰和信道零点只影响一个符号
- 通过编码的方式来纠正
- 慢跳频,几个符号之后跳频
- 窄带干扰,多址干扰和信道零点要影响多个符号
- 可以平均来自其他小区的干扰
- 快跳频,每个符号都跳频
2.2快跳频与直接序列扩频的比较
- 符号间干扰
- DS:用码字的自相关系数消除符号间干扰
- FH:一般已经消除
- 多址干扰
- DS:利用码字的互相关系数消除
- FH:多址干扰会影响某些跳频点,每增加一个新用户会使更多的用户受到影响,误码率变大
- 大功率窄带干扰
- DS:噪声电平增加明显
- FH:与干扰发生冲突的跳频点信息将丢失
3多址接入容量(看的不太懂)
大概说一下原理吧。
P
e
=
f
(
S
N
0
+
I
(
M
)
)
,
P_e=f(frac{S}{N_0+I(M)}),
Pe=f(N0+I(M)S),求出f的表达式,知道
P
e
P_e
Pe的要求后,就可以反解出M的值
例子也太复杂吧
最后
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