移動通信 擴頻通信

移動通信---第四課擴頻通信內(nèi)容擴頻通信技術(shù)直接擴頻技術(shù)擴頻調(diào)制碼分多址擴頻碼序列同步與跟蹤RAKE接收跳頻和跳時技術(shù)多載波技術(shù)正交頻分復(fù)用多載波CDMA擴頻通信擴頻通信是將待傳送的信息數(shù)據(jù)用偽隨機編碼（擴頻序列：SpreadSequence）調(diào)制，實現(xiàn)頻譜擴展后再傳輸；接收端則采用相同的編碼進行解調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。與常規(guī)的窄帶通信方式的區(qū)別：一是信息的頻譜擴展后形成寬帶傳輸；二是相關(guān)處理后恢復(fù)成窄帶信息數(shù)據(jù)。擴頻通信的歷史及應(yīng)用自50年代中期美國軍方便開始研究，一直為軍事通信所獨占，廣泛應(yīng)用于軍事通信、電子對抗以及導(dǎo)航、測量等各個領(lǐng)域。直到80年代初才被應(yīng)用于民用通信領(lǐng)域。為了滿足日益增長的民用通信容量的需求和有效地利用頻譜資源，各國都紛紛提出在數(shù)字峰窩移動通信、衛(wèi)星移動通信和未來的個人通信中采用擴頻技術(shù)，擴頻技術(shù)已廣泛應(yīng)用于蜂窩電話、無繩電話、微波通信、無線數(shù)據(jù)通信、遙測、監(jiān)控、報警等系統(tǒng)中。擴展頻譜技術(shù)的理論基礎(chǔ)信息論中的香農(nóng)定理其中C-----信道容量（比特/秒）N-----噪聲功率W----帶寬（赫茲）S-----信號功率當S/N很小時（≤0.1）得到：在無差錯傳輸?shù)男畔⑺俾蔆不變時，使用大的帶寬W，只需小的S/N就可以了?？梢杂脦挀Q取信噪比的好處。擴頻通信可行性的另一理論基礎(chǔ)柯捷爾尼可夫關(guān)于信息傳輸差錯概率的公式：Pe≈f(Eb/N0)式中：Pe---差錯概率，Eb---信號能量，N0---噪聲功率譜密度因為，信號功率：P＝Eb/T（T為信息持續(xù)時間）噪聲功率：N＝WN0（W為信號頻帶寬度）信息帶寬：ΔF＝l/T則：Pe

≈f(TW·P/N)=f(P/N·W/ΔF)=f(P/N·G)此式說明，對于一定帶寬ΔF的信息而言，用G值較大的寬帶信號來傳輸，可以提高通信抗干擾能力，保證強干擾條件下通信的安全可靠。亦說明信噪比和帶寬是可以互換的。擴頻通信的主要性能指標處理增益G也稱擴頻增益（SpreadingGain）：定義為頻譜擴展前的信息帶寬ΔF與頻帶擴展后的信號帶寬W之比：G＝W/ΔF在擴頻通信系統(tǒng)中，接收機作擴頻解調(diào)后，只提取帶寬為ΔF的信息，而排除掉寬頻帶W中的外部干擾、噪音和其地用戶的通信影響。因此，處理增益G反映了擴頻通信系統(tǒng)信噪比改善的程度。擴頻通信的主要性能指標抗干擾容限：是指擴頻通信系統(tǒng)能在多大干擾環(huán)境下正常工作的能力，定義為：Mj=G-[(S/N)out+Ls]其中：Mj---抗干擾容限；

G---處理增益；

(S/N)out---信息數(shù)據(jù)被正確解調(diào)而要求的最小輸出信噪比；

Ls---接收系統(tǒng)的工作損耗。擴頻通信的基本原理擴頻：用一個帶寬比信息帶寬寬得多的偽隨機碼（PN碼）對信息數(shù)據(jù)進行調(diào)制。解擴：將接收到的擴展頻譜信號與一個和發(fā)端PN完全相同的本地碼相關(guān)檢測。收到的信號與本地PN相匹配時，信號恢復(fù)到其擴展前的原始帶寬不匹配的輸入信號被擴展到本地碼的帶寬或更寬頻帶

擴頻通信原理框圖擴頻通信的基本原理擴頻通信的基本原理擴頻通信頻譜變換（1）易于重復(fù)使用頻率，提高無線頻譜利用率。（2）抗干擾能力強。這是擴頻通信的基本特點，是其他通信方式無法比擬的。（3）隱蔽性好，信號湮沒在噪聲中，不容易被發(fā)現(xiàn)。（4）利用擴頻碼的相關(guān)性來獲取用戶的信息，抗截獲的能力強。擴頻通信系統(tǒng)的特點（5）可利用擴頻碼的優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性實現(xiàn)碼分多址，提高頻譜利用率；（6）抗多徑干擾。接收端用相關(guān)技術(shù)從多徑信號中提取和分離出最強的有用信號，或把多徑信號合成，變害為利，提高接收信噪比；（7）適合數(shù)字語音和數(shù)據(jù)傳輸，以及開展多種通信業(yè)務(wù)；（8）利用電磁波的傳播特性和偽隨機碼的相關(guān)性，可以比較精確的定時和測距；擴頻通信系統(tǒng)的特點直接序列(DS)系統(tǒng)：用一高速偽隨機序列與信息數(shù)據(jù)相乘，由于偽隨機序列的帶寬遠大于信息帶寬，擴展發(fā)射信號的頻譜

跳頻(FH)系統(tǒng)：在一偽隨機序列的控制下，發(fā)射頻率在一組預(yù)先指定的頻率上按規(guī)定順序離散地跳變，擴展發(fā)射信號的頻譜

跳時(TH)系統(tǒng)：與跳頻系統(tǒng)類似，區(qū)別在于該系統(tǒng)是用一偽隨機序列控制發(fā)射時間和發(fā)射時間的長短

多載波(MC)系統(tǒng)：高速串行數(shù)據(jù)流經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后，分割成若干低速數(shù)據(jù)流，每路數(shù)據(jù)采用多個載波獨立調(diào)制并疊加發(fā)送。擴頻通信的種類擴展頻譜的方式---直接序列擴頻直接序列擴頻就是用比信息速率高很多倍的偽隨機噪聲碼（PN）與信號相乘來達到擴展信號的帶寬。直擴系統(tǒng)方框圖直接序列擴頻方式

直擴系統(tǒng)波形圖直接序列擴頻通信系統(tǒng)DSSSCDMA多址方式概念：各發(fā)送端用各不相同的、相互正交或準正交的地址碼調(diào)制其所發(fā)送的信號，在接收端利用碼型的正交性，通過地址識別（相關(guān)檢測）從混合信號中選出相應(yīng)信號的多址技術(shù)。CDMA多址方式特點：CDMA系統(tǒng)的許多用戶使用同一頻率、占用相同帶寬，各個用戶可同時發(fā)送或接收信號CDMA通信容量大CDMA系統(tǒng)的容量約是TDMA系統(tǒng)的4～6倍，F(xiàn)DMA系統(tǒng)的20倍左右具有良好的抗干擾、抗衰落性能和保密性能CDMA系統(tǒng)可采用“軟切換”技術(shù)正交編碼正交編碼自相關(guān)特性擴頻碼序列最重要的特性是具有近似于隨機信號的性能。實際上用得最多的是偽隨機碼，或稱為偽噪聲（PN）碼。偽隨機碼應(yīng)具有良好的自相關(guān)特性。在數(shù)學(xué)上是用自相關(guān)函數(shù)來表示信號與它自身相移以后的相似性的。隨機信號的自相關(guān)函數(shù)的定義為下列積分：對于二進制序列：偽隨機碼的自相關(guān)特性

發(fā)端：利用自相關(guān)性很強而互相關(guān)值為0或很小的周期性碼序列作為地址碼，與用戶信息數(shù)據(jù)相乘（或模2加）進行地址調(diào)制后輸出收端：以本地產(chǎn)生的已知地址碼為參考，根據(jù)相關(guān)性的差異對收到的信號進行相關(guān)檢測，提取與本地地址碼一致的信號CDMA多址方式例：設(shè)系統(tǒng)有4個用戶（即n=4），各用戶的地址碼分別為W1={1，1，1，1}、W2={1，-1，1，-1}、W3={1，1，-1，-1}、W4={1，-1，-1，1}；在某一時刻用戶信息數(shù)據(jù)分別為d1={1}、d2={-1}、d3={1}、d4={-1}。試畫出經(jīng)過地址調(diào)制后輸出信號為S1～S4；接收端用戶2解調(diào)信號為J1～J4CDMA多址方式CDMA多址方式三個必備條件有足夠多的地址碼，地址碼間有尖銳的自相關(guān)特性和處處為零的互相關(guān)特性各接收端必須產(chǎn)生與發(fā)送端一致的本地地址碼，且在相位上完全同步網(wǎng)內(nèi)所有用戶使用同一載波、相同帶寬，同時收發(fā)信號，使系統(tǒng)成為一個自干擾系統(tǒng)，為把各用戶間的相互干擾降到最低，碼分系統(tǒng)必須和擴頻技術(shù)相結(jié)合，為接收端的信號分離作準備CDMA多址方式第一種結(jié)合形式：發(fā)端：先地址調(diào)制，再擴頻收端：先解擴，再地址解調(diào)碼分多址與直擴系統(tǒng)相結(jié)合第二種結(jié)合形式：發(fā)端：直接PN調(diào)制，地址調(diào)制同時擴頻收端：解擴同時作地址解調(diào)碼分多址與直擴系統(tǒng)相結(jié)合比較：第一種：采用了完全正交的地址碼組，各用戶間的相互影響可以完全消除，提高了系統(tǒng)的性能，但整個系統(tǒng)很復(fù)雜，尤其是同步系統(tǒng)第二種：去掉單獨的地址碼組，用不同的PN序列代替，整個系統(tǒng)相對簡單，但由于PN不完全正交，而是準正交，各用戶間的相互影響不能完全消除，整個系統(tǒng)的性能將受一定的影響碼分多址與直擴系統(tǒng)相結(jié)合Walsh碼

是正交碼Walsh碼可用哈德碼矩陣表示為：例：

…Walsh碼m序列m序列是最長線性移位寄存器序列的簡稱。由于m序列容易產(chǎn)生、規(guī)律性強、有許多優(yōu)良的性能，在擴頻通信中最早獲得廣泛的應(yīng)用。m序列是由反饋移位寄存器產(chǎn)生的最長的碼序列。按一定規(guī)律周期性變化，具有類似隨機噪聲的特性。在二進制移位寄存器發(fā)生器中，若n為級數(shù)，則所能產(chǎn)生的最大長度的碼序列為2n－1位。m序列碼的結(jié)構(gòu)決定于反饋抽頭的位置和數(shù)量。不同的抽頭組合可以產(chǎn)生不同長度和不同結(jié)構(gòu)的碼序列。有的抽頭組合并不能產(chǎn)生最長周期的序列。產(chǎn)生改變反饋電路，可得到新的m序列最后一級必須參加反饋例：三級移位寄存器構(gòu)成m序列發(fā)生器

m序列產(chǎn)生器m序列產(chǎn)生器m序列產(chǎn)生器特性周期性：m序列的周期p取決于它的移位寄存器的級數(shù),p=2n-1平衡特性：m序列一個周期內(nèi)“1”和“0”的碼元數(shù)大致相等（“1”比“0”只多一個）一個周期為P=2n-1的m序列，共有2n-1個游程。長度為1的游程占1/2，長度為2的游程占1/4，長度為3的游程占1/8，長度為k(1≤k≤n-2)的游程占1/2k，且“1”游程與“0”游程個數(shù)相等。只有一個包含(n-1)個“0”的游程，也只有一個包含n個“1”的游程m序列的一些基本性質(zhì)自相關(guān)性

當τ=0時，自相關(guān)函數(shù)R(τ)出現(xiàn)峰值1當τ偏離0時，相關(guān)函數(shù)曲線很快下降當1≤τ≤P-1時，相關(guān)函數(shù)值為-1/P（P=2n-1）當τ=P時，又出現(xiàn)峰值1…

m序列的一些基本性質(zhì)N=2n-1線性疊加性：m序列和其移位后的序列逐位模2加，所得的序列仍是m序列，只是相位不同；m序列發(fā)生器中的移位寄存器的各種狀態(tài)，除全“0”外，其他狀態(tài)在一個周期內(nèi)只出現(xiàn)一次；m序列發(fā)生器中，并不是任何抽頭組合都能產(chǎn)生m序列。理論分析指出，產(chǎn)生的m序列數(shù)由式Φ(2n

－1)/n決定，其中Φ(X)為歐拉數(shù)（即包括1在內(nèi)的小于X并與它互質(zhì)的正整數(shù)的個數(shù)）。m序列的一些基本性質(zhì)m序列的產(chǎn)生

線性反饋移位寄存器特征多項式：經(jīng)嚴格證明：若反饋移位寄存器的特征多項式為本原多項式，則移位寄存器能產(chǎn)生m序列。只要找到本原多項式，就可構(gòu)成m系列發(fā)生器。m序列的產(chǎn)生部分本原多項式系數(shù)表本原多項式：一個n次不可約多項式，如果只能整除1＋x2n-1而不能整除其它1＋xL(L<2n-1)，則這種不可約多項式就稱為本原多項式。本原多項式的鏡像序列也是本原多項式：Gold碼序列m序列雖然性能優(yōu)良，但同樣長度的m序列個數(shù)不多，且序列之間的互相關(guān)值并不都好。Gold碼序列有較優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，構(gòu)造簡單，產(chǎn)生的序列數(shù)多，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。如有兩個m序列，它們的互相關(guān)函數(shù)的絕對值有界，且滿足以下條件：我們稱這一對m序列為優(yōu)選對。比如，n=6，103和147構(gòu)成優(yōu)選對（17）；103和155不是優(yōu)選對（23）。把兩個m序列發(fā)生器產(chǎn)生的優(yōu)選對序列模二相加，則產(chǎn)生一個新的碼序列，即Gold序列。Gold序列Gold序列是m序列的組合碼m序列優(yōu)選對特性很好，數(shù)目很少Gold序列由優(yōu)選對的m序列逐位模2加得到改變其中一個m序列的相位，可得到一個新的Gold序列。Gold序列具有與m序列優(yōu)選對類似的相關(guān)性，且構(gòu)造簡單，數(shù)量大Gold碼序列產(chǎn)生一對周期P=2n-1的m序列優(yōu)選對{ai}、{bi}，{ai}與后移τ位的序列{bi+τ}(τ=0，1，…，P-1)逐位模2加所得的序列{ai+bi+τ}Gold序列產(chǎn)生器特性周期P=2n-1的m序列優(yōu)選對產(chǎn)生的Gold序列共有2n+1個(2n-1個不同的相對位移，加上原來的兩個m序列本身)隨著n的增加，Gold序列以2的n次冪增長平衡的Gold序列:一個周期內(nèi)“1”碼元數(shù)比“0”僅多一個當n是奇數(shù)時，2n+1個Gold序列中有2n-1+1個平衡的Gold序列，約占50%當n是偶數(shù)（不是4個倍數(shù)）時，有2n-1+2n-2+1個平衡的Gold序列，約占75%Gold序列的主要性質(zhì)特性周期P=2n-1的m序列優(yōu)選對產(chǎn)生的Gold序列具有與m序列優(yōu)選對類同的相關(guān)性自相關(guān)函數(shù)在τ=0時與m序列相同，具有尖銳的自相關(guān)峰；當1≤τ≤P-1時，最大旁瓣值不超過t/P()同一對m序列優(yōu)選對產(chǎn)生的Gold序列連同兩個m序列中，任意兩個序列的互相關(guān)特性都和m序列優(yōu)選對一樣

Gold序列的互相關(guān)峰值和主瓣與旁瓣之比都比m序列小得多。Gold序列的主要性質(zhì)對系統(tǒng)的性能具有決定性的作用系統(tǒng)的多址能力；抗干擾、抗噪聲、抗截獲能力及抗多徑衰落能力；信息數(shù)據(jù)的保密；捕獲與同步的實現(xiàn)CDMA地址碼和擴頻碼的選擇理想的地址碼和擴頻碼應(yīng)具有的特性有足夠多的地址碼有尖銳的自相關(guān)性有處處為零的互相關(guān)性不同碼元數(shù)平衡相等盡可能大的復(fù)雜度CDMA地址碼和擴頻碼的選擇實際作用的地址碼與擴頻碼理想的地址碼和擴頻碼不存在Walsh碼是正交碼，具有良好的自相關(guān)性和處處為零的互相關(guān)性，但由于碼組內(nèi)各碼所占頻譜帶寬不同等原因，不能作擴頻碼使用常作擴頻碼的是偽隨機序列真正的隨機信號和噪聲是不能重復(fù)再現(xiàn)和產(chǎn)生用一種周期性的脈沖信號近似隨機噪聲的性能PN具有類似白噪聲的特性被用作擴頻碼PN準正交會使系統(tǒng)性能受到一定的影響常用的PN：m序列和Gold序列CDMA地址碼和擴頻碼的選擇信道地址碼用的是64階walsh函數(shù)，前向信道和反向信道各64個前向信道：1個導(dǎo)頻信道W0（全“0”）、7個尋呼信道W1～W7、1個同步信道W32、55個業(yè)務(wù)信道導(dǎo)頻信道只給出一個頻率基準，W0只有強度，沒有信息，是固定不變的反向信道：接入信道最多有32個，最少為0業(yè)務(wù)信道最多為64個，最少為32個，信令隨路傳送

IS-95CDMA中地址碼的應(yīng)用用戶地址碼用長m序列的截段碼，碼長42位，數(shù)量為242-1根據(jù)碼的不同相位區(qū)分不同的用戶速率為1.2288Mchip/s基站地址碼用中長m序列的截段碼或Gold碼，碼長15位，數(shù)量為215-1根據(jù)碼的相位不同來區(qū)分，偏置系數(shù)共512個(0～511)速率為1.2288Mchip/s

IS-95CDMA中地址碼的應(yīng)用3G中的OVSF碼OVSF（OrthogonalSpreadingFactor）：可變擴頻比正交碼，是一類適合于滿足不同速率多媒體業(yè)務(wù)和不同擴頻比的正交碼。3G系統(tǒng)中為了支持多速率、多業(yè)務(wù)，引入了適合于多速率業(yè)務(wù)和不同擴頻比的正交Walsh碼，即OVSF碼。OVSF碼可變擴頻正交碼可按樹狀結(jié)構(gòu)遞歸生成。①從長度為1的可變長度正交碼序列＝1開始，可在第K層生成長為2k-1個正交擴頻碼序列；②同一層生成的各擴頻碼序列形成了Walsh函數(shù)集合，它們相互正交；③不同層的兩個擴頻序列也是正交的，只要其中一個碼序列不是另一個碼序列的子集；④有效的碼序列數(shù)不是固定的，而是取決于每個物理信道的速率和擴頻因子。例：設(shè)用戶甲信息速率為76.8kbit/s；用戶乙信息速率為153.6kbit/s；用戶丙信息速率為307.2kbit/s。如何用OSVF碼經(jīng)擴頻后3個用戶擴展到同一個碼片速率1.2288Mbit/s？OVSF碼表4-1WCDMA系統(tǒng)中碼序列的應(yīng)用WCDMA系統(tǒng)中碼序列的應(yīng)用OVSF碼擾碼數(shù)據(jù)比特擴頻后碼片擾碼使用戶信息偽隨機化，頻譜平坦化，加強保密性。擾碼分為上行擾碼和下行擾碼，下行區(qū)分小區(qū)，上行區(qū)分用戶。OVSF碼區(qū)分信道，一個信道承載一個業(yè)務(wù)。擴頻后WCDMA碼片速率為3.84Mchips/S,加擾后碼片速率不變。WCDMA系統(tǒng)中碼序列的應(yīng)用WCDMA的擾碼：GOLD序列在上行信道，擾碼用于區(qū)分用戶上行有224個上行長擾碼和224個上行短擾碼在下行信道，擾碼用于區(qū)分小區(qū)（扇區(qū)載頻）下行有218－1＝262143個擾碼，但目前只使用0……8191號擾碼中的主擾碼。0，1，……，8191，分為512個集合，每個集合包括一個主擾碼和15個次級擾碼。512個主擾碼又可以分為64個擾碼組，每組由8個主擾碼組成擾碼每10ms重復(fù)一次，長度是38400chips下行擾碼集0集1…集511主擾碼0從擾碼1…從擾碼15主擾碼511×16…從擾碼511×16＋1從擾碼511×16＋158192個擾碼512集每集分為1個主擾碼，15個從擾碼目前系統(tǒng)主要采用主擾碼主擾碼和從擾碼作業(yè)用matlab構(gòu)造一個4階m序列，并畫出其波形和自相關(guān)函數(shù)。擴頻通信系統(tǒng)中的同步載波同步、位同步、幀同步偽碼同步偽碼同步的作用實現(xiàn)本地PN與接收信號中的PN的同步，即頻率上相同，相位上一致CDMA同步原理引起頻率和相位不確定性的因素收發(fā)信機的距離引起傳播的延遲產(chǎn)生的相位差；收發(fā)信機相對不穩(wěn)定性引起的頻差；收發(fā)信機相對運動引起的多普勒頻移；多徑傳播也會影響中心頻率的改變。因此，只靠提高頻率源的穩(wěn)定度是不夠的，需要采取進一步提高同步速率和精度的方法。同步系統(tǒng)的作用就是要實現(xiàn)本地產(chǎn)生的PN碼與接收到的信號中的PN碼同步，即頻率上相同，相位上一致。同步過程包含兩個階段：搜捕：接收機在一開始并不知道對方是否發(fā)送了信號，因此，需要在一定的頻率和時間范圍內(nèi)搜索和捕獲有用信號。跟蹤：一旦完成捕獲后，則繼續(xù)保持同步，不因外界影響而失去同步。CDMA同步原理同步過程原理框圖CDMA同步過程起始同步：搜捕搜捕的作用就是在頻率和時間（相位）不確定的范圍內(nèi)捕獲有用的PN碼信號使本地PN碼信號與其同步。搜捕方法的共同特點是用本地信號與收到的信號相乘（即相關(guān)運算），獲得二者相似性的度，并與一門限值相比較，以判斷其是否捕獲到有用信號。如果確認為捕獲到有用信號，則開始跟蹤過程，使系統(tǒng)保持同步。否則又開始繼續(xù)搜捕?；瑒酉嚓P(guān)搜捕法當收到的PN碼序列與本地PN碼序列的時鐘頻率不同時，在示波器上可以看到兩個序列在相位上相互滑動。這種滑動過程就是兩個碼序列逐位進行相關(guān)檢測的過程?？傆幸粋€時候，兩個序列的相位會滑動到一致的時候。如果這時能使滑動停止，則完成了搜捕過程，可以轉(zhuǎn)入跟蹤過程，達到系統(tǒng)同步。優(yōu)點：簡單；缺點：搜索時間長。滑動相關(guān)搜捕法序貫估值搜捕法把收到PN碼序列直接注入到本地碼發(fā)生器的移位寄存器中，強迫改變各級寄存器的起始狀態(tài)，使其產(chǎn)生的PN碼剛好與外來碼相位一致，則系統(tǒng)可以立即進入同步跟蹤狀態(tài)。優(yōu)點：速度快，Ts=NTc缺點：需要先檢測出PN碼；對噪聲和干擾敏感；保持同步：跟蹤當捕獲到有用信號后，即收發(fā)PN碼相位差在半個碼片以內(nèi)時，同步系統(tǒng)轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)。也就是無論什么外界因素引起收發(fā)兩端PN碼的頻率或相位偏移，同步系統(tǒng)總能使接收端PN碼跟蹤發(fā)端PN碼的變化。跟蹤的作用和過程都是閉環(huán)運行的。當兩端相位發(fā)生差別后，環(huán)路能根據(jù)誤差大小進行自動調(diào)整以減小誤差。因而同步系統(tǒng)多采用鎖相技術(shù)。延遲鎖定環(huán)跟蹤器a.延遲鎖定環(huán)b.鎖相環(huán)的鑒相特性說明同步系統(tǒng)與擴頻方式、擴頻碼、信息調(diào)制與解調(diào)、擴頻調(diào)制與相關(guān)解擴都有直接關(guān)系。它的性能好壞影響整個系統(tǒng)的可靠性和適用性，以及功能和性能指標。因此，可以說同步系統(tǒng)在直擴系統(tǒng)中起著核心的作用。RAKE接收技術(shù)RAKE接收技術(shù)是一種多徑分集接收技術(shù)，可以在時間上分辨出細微的多徑信號，對這些分辨出來的多徑信號分別進行加權(quán)調(diào)整、使之復(fù)合成加強的信號。理論基礎(chǔ)：當傳播時延超過一個碼片時，CDMA的多徑信號可被看做是互不相關(guān)的。Rake接收機結(jié)構(gòu)finger，路徑搜索，信道估計，合并。Rake接收機并行相關(guān)器結(jié)構(gòu)：移動臺：3個并行相關(guān)器+多徑搜索器相關(guān)接收最大比合并。基站：4個并行相關(guān)器+多徑搜索器非相關(guān)接收最大比合并。Rake接收機——最大比合并M路相關(guān)器的總的輸出信號為：其中，權(quán)重為各路信號功率歸一化之比：最大比合并是能獲得最大信噪比方式的分集接收方式。Rake接收機的數(shù)字實現(xiàn)模型RAKE接收機原理圖Rake接收與均衡的區(qū)別均衡原理：均衡器結(jié)構(gòu)：Rake接收與均衡的區(qū)別自適應(yīng)均衡器：能夠?qū)崟r地跟蹤移動信道時變特性的均衡器。實質(zhì)是一個時變的濾波器，濾波器系數(shù)根據(jù)信道的變化不斷地調(diào)整。訓(xùn)練序列Rake接收與均衡的區(qū)別區(qū)別：均衡用于不可分離多徑的情況；RAKE是多徑分集。均衡希望多徑數(shù)少、延遲小；RAKE希望可分辯的多徑數(shù)多。均衡通過消除符號間干擾來提高SINR；RAKE通過相關(guān)接收分離多徑并合并，對抗衰落和多徑效應(yīng)。均衡對衰落無效，沒有利用多徑的能量和信息。回顧CDMA系統(tǒng)中碼序列的應(yīng)用CDMA的同步系統(tǒng)Rake接收機其他擴頻通信方法跳頻跳時混合系統(tǒng)跳頻通信系統(tǒng)原理載波頻率受一組快速變化的PN控制而隨機跳變擴展頻譜的方式---跳頻跳頻擴頻系統(tǒng)信號波形擴展頻譜的方式---跳頻抗干擾能力跳頻系統(tǒng)是靠中頻濾波器抑制帶外的頻譜分量，減少窄帶干擾進入接收機的概率，提高系統(tǒng)的抗干擾性能直接序列擴頻系統(tǒng)是通過展寬窄帶干擾的頻譜，降低干擾信號在單位頻帶的功率，來實現(xiàn)抗干擾性能的提高擴展頻譜的方式---跳頻擴展頻譜的方式---跳時跳時是使用偽隨機碼序列來開通或關(guān)斷發(fā)射機，即信號的發(fā)射時刻和持續(xù)時間是隨機的。各種混合方式上述幾種基本的擴頻方式的基礎(chǔ)上，可以組合起來，構(gòu)成各種混合方式。例如DS／FH、DS／TH、DS／FH／TH等等。多載波傳輸技術(shù)

OFDM（正交頻分復(fù)用）MC-CDMA（多載波CDMA）MC-DS-CDMA（多載波直擴CDMA）MT-CDMA（多音頻直擴CDMA）為什么采用多載波正交調(diào)制技術(shù)？CDMA傳輸高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)存在缺陷：帶寬固定，高速率?低擴頻增益，噪聲平均能力下降，容量降低；擴頻增益固定，高速率?帶寬增大，信號處理器件要求高；

CDMA的閉環(huán)功率控制適用于電路交換業(yè)務(wù)，對分組業(yè)務(wù)存在缺陷。多載波正交調(diào)制技術(shù)多載波傳輸?shù)母拍畛霈F(xiàn)于1960‘s。概念：高速串行數(shù)據(jù)流經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后，分割成若干低速數(shù)據(jù)流，每路數(shù)據(jù)采用獨立載波調(diào)制并疊加發(fā)送。對抗多徑信道的方法：時域：并行傳輸，降低數(shù)據(jù)率，增大信息碼元周期，使大大地大于多徑時延擴展；頻域：每個子載波頻帶足夠窄，可看成平坦衰落。相比之下，CDMA采用RAKE技術(shù)分離多徑，并進行合并。多載波傳輸系統(tǒng)原理框圖OFDM系統(tǒng)OFDM傳輸原理OFDM調(diào)制基本原理OFDM實現(xiàn)方法利用IFFT實現(xiàn)OFDM系統(tǒng)調(diào)制框圖OFDM實現(xiàn)方法FFT實現(xiàn)OFDM解調(diào)框圖循環(huán)前綴（CP）的作用消除符號間干擾（ISI）消除子載波間干擾（ICI）降低同步誤差敏感度估計符號時間和載波頻率的偏移OFDM的優(yōu)點抗多徑傳播和頻率選擇性衰落能力強；動態(tài)比特分配和子載波分配技術(shù)使系統(tǒng)達到最大傳輸速率；對脈沖干擾的抵抗能力比單載波系統(tǒng)強；可以利用IDFT/DFT代替多載波調(diào)制解調(diào)，且各子載波正交重疊，頻譜效率比串行系統(tǒng)提高一倍。OFDM是一種特殊的多載波傳輸方案，既可看成是一種調(diào)制技術(shù)，也可看成一種復(fù)用技術(shù)。OFDM優(yōu)點---抗多徑時延能力解調(diào)后采用簡單的頻域均衡，而非復(fù)雜的時域均衡。OFDM優(yōu)點---自適應(yīng)比特與功率分配OFDM優(yōu)點---抗突發(fā)噪聲FFT運算具有分散噪聲功率的作用OFDM的缺點對符號定時和載波頻率偏差比單載波系統(tǒng)敏感，無線信道的多徑時延擴展和多普勒頻移會損壞OFDM子載波之間的正交性，造成子頻道之間的相互干擾（ICI）；多載波信號是多個單載波信號的疊加，因此其峰值功率與平均功率的比值（PAPR）大于單載波系統(tǒng)，對前置放大器的線性要求較高，否則頻譜失真將破壞子載波之間的正交性。OFDM的缺點---非線性失真OFDM的關(guān)鍵技術(shù)——同步時域同步：找出符號邊界位置和最佳的時間間隔，使ISI和ICI最小。頻域同步：測量和糾正載波頻率偏差，減小ICI。尤其對上行鏈路，來自各移動終端的信號必須同步到達基站才能保持子載波之間的正交性。同樣包括捕獲和跟蹤兩個階段。三方面內(nèi)容：幀檢測、載頻偏差估計及糾正、采樣偏差校正。采用循環(huán)前綴：形成保護間隔，適用于跟蹤或盲同步；采用特殊的訓(xùn)練符號和匹配濾波器：適用于高速分組傳輸。OFDM的關(guān)鍵技術(shù)—降低PAPR信號失真技術(shù)：采用修剪、峰值窗口去除或峰值刪除等技術(shù)，