寬帶CDMA講座（二）

2019-11-03 09:30:01

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　　第二講 CDMA基本原理

§1 碼分多址（CDMA）基本概念

　　在CDMA給每一用戶分配一個唯一的碼序列（擴頻碼），并用它來對承載信息的信號進行編碼。知道該碼序列用戶的接收機對收到的信號進行解碼，并恢復出原始數據。這是因為該用戶碼序列與其他用戶碼序列的互相關是很小的。由于碼序列的帶寬遠大于所承載信息的信號的帶寬，編碼過程擴展了信號的頻譜，從而也稱為擴頻調制。其所產生的信號也稱為擴頻信號。CDMA通常也用擴頻多址（SSMA）來表征。對所傳信號頻譜的擴展給予CDMA以多址能力。因此，對擴頻信號的產生及其性能的了解就十分重要。擴頻調制技術必須滿足兩條基本要求：

　　 1.所傳信號的帶寬必須遠大于信息的帶寬。

　　2.所產生的射頻信號的帶寬與所傳信息無關。所傳信號的帶寬與信息帶寬之比稱為擴頻系統的處理增益接收機采用相同的擴頻碼與收到的信號進行相關運算恢復出所攜帶的原始信息。

　由于擴頻信號擴展了信號的頻譜，它具有一系列不同于窄帶信號的性能：

　　i. 多址能力

　　ii. 抗多徑干擾的能力

　　iii.具有隱私性能

　　iv.抗人為干擾的能力

　　v.具有低載獲概率的性能

　　vi.具有抗窄帶干擾的能力

§2 DS-CDMA的基本單元

　　下面我們簡單介紹DS-CDMA應用在第三代移動通信系統中的基本單元，即：RAKE接收機、功率控制、軟切換、頻率切換和多用戶檢測。

　　RAKE接收機。發射機發出的擴頻信號，在傳輸過程中受到不同建筑物、山崗等各種障礙物的反射和折射，到達接收機時每個波束具有不同的延遲，形成多徑信號。如果不同路徑信號的延遲超過一個偽碼的碼片的時延，則在接收端可將不同的波束區別開來。

　　將這些不同波束分別經過不同的延遲線，對齊以及合并在一起，則可達到變害為利，把原來是干擾的信號變成有用信號組合在一起。這就是RAKE接收機的基本原理。

　　功率控制。在DS-CDMA系統中，不同用戶發射的信號由于距基站的距離不同，到達時的功率也不同。距離近的信號功率大，距離遠的功率小，相互形成干擾。這種現象稱為遠近效應。DS-CDMA系統要求所有用戶到達基站接收機信號的平均功率要相等才能正常解擴。功率控制就是為解決這一問題，它調整各個用戶發射機的功率，使其到達基站接收機的平均功率相等。功率控制的原理有兩種類型：開環控制與閉環控制。開環控制主要是用戶根據測量到的幀差錯概率來調整發射功率。而閉環功率控制則由基站根據收到移動臺發來的信號測量其信干比（SIR）發出指令，調整移動臺發射機的功率。對于下行鏈路的功率控制主要是用來減少對鄰小區的干擾。

　　軟切換。移動臺如果與兩個基站同時連接時進行的切換稱為軟切換。在CDMA系統中軟切換可以減少對于其他小區的干擾，并通過宏分集還可以改善性能。更軟切換則指的是一個小區內不同扇區間的軟切換。軟切換的原理如下：移動臺在上行鏈路中發射的信號被兩個基站所接收。經解調后轉發到基站控制器（BSC）。下行鏈路的信號也同時經過兩個基站再傳送到移動臺。移動臺可以將收到的兩路信號合并，起到宏分集的作用。因為處理過程是先通后斷，故稱為軟切換。而一般的硬切換則是先斷后通。

　　頻率間切換。在3G CDMA系統中在一個小區中有多個載波頻率。例如在熱點小區中，其頻率數要多于相鄰小區。同時在多層小區結構中，微小區將有不同的頻率而不同于重疊在一起的宏小區。因此，存在不同頻率之間的切換。有效的處理過程可以采用壓縮模式或雙接收機對另一頻率進行測量。

　　多用戶信號檢測。目前的CDMA接收機都是基于RAKE接收機原理，它將其他用戶的信號作為干擾來對待。在理想接收機中，如將所有用戶信號都檢測出來，則可把其他用戶信號從總信號中減掉，則保存有用信號。在DS-CDMA系統采用RAKE接收機時其容量是干擾受限的系統。多用戶信號檢測，或稱為聯合檢測與干擾消除技術則提供了一種有效地減少多址干擾的方法，從而增加了系統的容量。同時，它也能改善遠近效應，通過首先扣除近距離大信號干擾而達到。由于最佳多用戶檢測十分復雜，而在實際上很難實現。目前研究得最多的還是次最佳多用戶信號檢測器。

摘自《通訊世界》