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CDMA中的地址码类型

2015-3-27 07:45| 来源:电工学习网| 查看: 6993| 评论: 0

摘要:   (1)用户地址:用于区分不同移动用户;  (2)基站地址:用于区分不同基站或扇区。  (3)信道地址:用于区分每个小区或每个扇区内的不同信道;  常采用m序列、Gold序列、 Walsh 等。  1、码序列应具有 ...
  (1)用户地址:用于区分不同移动用户;
  (2)基站地址:用于区分不同基站或扇区。
  (3)信道地址:用于区分每个小区或每个扇区内的不同信道;
  常采用m序列、Gold序列、 Walsh 等。
  1、码序列应具有如下特性
  (1)有足够多的地址码;
  (2)有尖锐的自相关特性;
  (3)有处处为零的互相关特性;
  (4)不同码元数平衡相等;
  (5)尽可能大的复杂度。
  2、正交Walsh函数
  (1)Walsh函数波形
  连续Walsh函数的波形如图1所示,利用Walsh函数的正交性,可作为CDMA的地址码。
图1 连续Walsh函数的波形
Walsh函数对应的矩阵
  (2)Walsh函数矩阵的递推关系
  沃尔什函数矩阵由Hadamard矩阵递推过程产生。
  
  
  
  其中N取2的幂,是的补。利用Walsh函数矩阵的递推关系,可得到64′64阵列的Walsh序列 ;Qualcomm-CDMA数字蜂窝移动通信系统中被作为前向码分信道 ,可支持64个信道。采用64位的正交Walsh函数来用作反向信道的编码调制。
  (3)Walsh码字的互相关系数为:
  Walsh函数互相关系数为0,是完全正交码;若信号在加性高斯白噪声信道中传输,正交码可以保证在接收机处实现多用户抑制。但时延色散破坏了码字间的正交性。
  3、m序列伪随机码
  伪噪声序列(PN序列)具有类似随机噪声的一些统计特性,但和真正的随机信号不同,它可以重复产生和处理,故称作伪随机噪声序列。PN序列有多种,最常用的一种是最长线性反馈移位寄存器序列,也称作m序列。由m级寄存器构成的线性移位寄存器构成m序列发生器结构如图2。
  (1)m序列的产生
  m序列的发生器是由移位寄存器、反馈抽头及模2加法器组成的。产生m序列的移位寄存器的网络结构不是随意的,必须满足一定的条件。
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
图2m序列产生电路
  m序列是最长线性移位寄存器序列的简称,它的周期是(n是移位寄存器的级数)
  (2)m系列的特性
  m系列有许多优良的特性,但主要关心的是它的随机性和自相关性。
  ① 平衡特性
  m序列一个完整周期P=2m-1内‘1’和‘0’的码元数大致相等(‘1’比‘0’只多一个)。
  ② 游程特性
  m序列中连续为“1”或“0”的那些元素称为游程。 m序列游程总数为(P+1)/2,长度为k(1≤k≤n-1)的游程占总游程数的1/2k 。
  ③ m序列和其移位后的序列逐位模2加,所得的序列还是m序列,只是相位不同。
  ④m序列发生器中的移位寄存器的各种状态,除全0外,其它状态在一个周期内只出现一次。
  (3)相关特性
  m序列的自相关函数是周期的二值函数。
  n和都是取离散值, 图3是的自相关函数曲线
图3 m序列自相关函数
  由图3可见,当τ=0时,m序列的自相关函数Ra(τ)出现峰值1;当τ偏离0时,相关函数曲线很快下降;当1≤τ≤P-1,相关函数值为-1/P;当时τ=P,又出现峰值;如此周而复始。当周期P很大时,m序列的自相关函数与白噪声类似。
  m序列的自相关性的计算:m序列和与其后移τ位的序列逐位模2加所得的序列中,“0”的位数为A(序列相同的位数),“1” 的位数为D(序列不相同的位数),则自相关函数由下式计算:
  若随机码用1和-1表示,此时的自相关函数可得:
  m序列的互相关性的计算:m序列和与其后移τ位的序列逐位模2加所得的序列中,“0”的位数为A(序列相同的位数),“1” 的位数为D(序列不相同的位数),则自相关函数由下式计算:;若随机码用1和-1表示,此时的自相关函数可得:
  互相关函数为理想三值函数
  对于周期为的m序列组,其最好的m序列对的互相关函数值只取三个,这三个值是:
  式中,,其中[]表示取实数的整数部分。
  这三个值被称为理想三值,能够满足这一特性的m序列对称为m序列优选对,它们可以用于实际工程。
  4、Gold码
  m序列构成优选对的数目很少,不便于在码分多址系统中应用。R.Gold于1967年提出了一种基于m序列优选对的码序列,称为Gold序列。由优选对的两个m序列逐位模2加得到,当改变其中一个m序列的相位(向后移位)时,可得到一新的Gold序列。Gold系列具有与m序列优选对类似的自相关和互相关特性。
  (1)Gold序列性质
  ①由两个优选的m序列异或而成
  ②自相关函数有多值,没有m序列好
  ③Gold数量比m序列多得多
  由于Gold序列具有良好的自相关性质,用于码分多址中区分基站和用户
  (2)Gold序列的生成
  Gold序列的生成见图4,m序列发生器1和2产生的m序列是一m序列优选对,m序列发生器1的初始状态固定不变,调整m序列发生器2的初始状态,在同一时钟脉冲控制下,产生两个m序列经过模2加后可得到Gold序列,通过设置m序列发生器2的不同初始状态,可以得到不同的Gold序列。
图4 Gold序列产生电路原理图
  (3)Gold序列的特性
  ①相关特性
  具有与m序列优选对相类同的自相关和互相关特性。当τ=0时自相关函数与m序列相同;当1≤τ≤P-1 时自相关函数取三个理想的值,即最大旁瓣是。其中, [ ]表示取实数的整数部分
  ② Gold序列的数量
  周期P=2n-1的m序列优选对生成的Gold序列,总共有2n+1个。 随着n的增加,Gold序列数以2的n次幂增长 。
  ③平衡的Gold序列
  平衡的Gold序列是指在一个周期内1码元数比0码元数仅多一个。对于周期P=2n-1的m序列优选对生成的Gold序列,当n是奇数时,有2n-1+1个Gold序列是平衡的,约占50%;当n是偶数(不是4的倍数)时,有2n-1+ 2n-2+ 1个Gold序列是平衡的,约占75%。只有平衡Gold序列才可以用到码分多址通信系统中去。
  在WCDMA系统中,下行链路采用Gold码区分小区和用户,上行链路采用Gold码区分用户。
  5、CDMA系统的特点
  (1) CDMA系统的许多用户共享同一频率,不管使用的是TDD还是FDD技术。
  (2) 通信容量大。
  (3) 容量的软特性。
  (4) 由于信号被扩展在一较宽频谱上而可以减小多径衰落
  (5) 在CDMA 系统中,信道数据速率很高。
  (6) 平滑的软切换和有效的宏分集。
  (7) 低信号功率谱密度。
  6、CDMA系统存在问题
  (1)多址干扰
  不同用户的扩频序列不完全正交,扩频码集的非零互相关系数会引起用户间的相互干扰
  (2)远近效应
  移动用户所在的位置的变化以及深衰落的存在,会使基站接收到的各用户信号功率相差很大,强信号对弱信号有着明显的抑制作用
  解决方法
  使用功率控制

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