任务2 扩频通信的特点和主要技术指标

本任务要求
识记：扩频通信的主要特点。 领会：扩频通信的主要技术指标。
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1 扩频通信的主要特点
6）软容量 对于CDMA系统，用户数与服务级别存在比较灵活的关系，运 营商可在话务量高峰期将误帧率稍微提高，来增加可用信道数， 提高系统容量。 软容量是通过CDMA系统的呼吸功能来实现的。小区呼吸功能 示意图如图2-10所示。
1 扩频通信的主要特点
图2-10 小区呼吸功能示意图
2）抗干扰容限
（1）抗干扰容限的定义 抗干扰容限Mj是在保证系统正常工作的条件下，接收机输入 端能承受的干扰信号比有用信号高出的分贝（dB）数。 即扩频通信系统能在多大干扰环境下正常工作的能力，定义为 Mj=Gp-[(S/N)out+Ls] 式中： Mj ——系统的抗干扰容限，单位为dB；
Gp——系统的处理增益，单位为dB；
1 扩频通信的主要特点
2）提高了频率利用率 在窄带通信中，主要依靠频道间隔来防止信道之间发生干扰。 而在扩频通信系统中，由于采用了相关接收技术，系统本身的抗 干扰能力强，所以扩频通信的发送功率可以很低（1~650mW）， 系统可以工作在信道噪声和热噪声背景中，易于在同一地区重复 使用同一频率，也可与现今各种窄带通信共享同一频率资源，大 大提高了频率利用率。
1 扩频通信的主要特点
呼吸功能是CBaidu NhomakorabeaMA系统中特有的改善用户相互干扰、合理分配 基站容量的功能。
它是指相邻基站间，如果某基站覆盖区正在通话的用户数量较 多时，该基站的用户之间会产生较大的干扰，这时，该基站可通 过降低该基站的导频信道的发射功率使部分用户通过软切换切换 到负荷较轻相邻基站中去，从而降低该基站的负荷，减轻该基站 的干扰，这是所谓的“呼”功能；
1）扩频处理增益 （1）扩频处理增益的定义 扩频处理增益（Spread Process Gain）或称为处理增益，是指 扩频信号的带宽（即扩展后的信号带宽）与信息带宽（即扩展前 的信息带宽）之比。
1）扩频处理增益
经分析得到，扩频处理增益G如下式所示： G＝ 在工程上常中，以分贝（dB）表示：
上两式中： G——扩频通信系统的扩频处理增益
一是把最强的有用信号从接收到的多路信号中分离出来，即采 用后面将要介绍到的分集技术，解决抗多径干扰的问题；
二是设法把不同路径来的不同延迟、不同相位的信号在接收端 从时域上对齐相加，合并成较强的有用信号，即采用梳状滤波器 的方法。
1 扩频通信的主要特点
这两种技术在扩频通信中利用扩频码的自相关性都易于实现， 由于扩频码具有自相关特性，在接收端可以方便地从多路信号中 分离出最强的有用信号，或把多个路径来的同一码序列的波形相 加合成。
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1、 扩频通信的主要特点 2、扩频通信的主要技术指标
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1 扩频通信的主要特点
扩频通信在发送端以扩频编码进行扩频调制，在接收端以扩频 码序列进行扩频解调，这一过程使其具有诸多优良特性。
1 扩频通信的主要特点
1）抗干扰能力强 扩频通信在空间传输时所占有的带宽相对较宽，在接收端采用 相关检测的方法来解扩，使有用宽带信息信号恢复成窄带信息信 号。而对于各种形式的干扰，只要波形、时间和码元稍有差异， 解扩后仍然保持其宽带性。然后通过窄带滤波技术提取出有用的 信息信号。这样对于各种干扰信号，因其在接收端的非相关性， 解扩后在窄带中只有很微弱的成分。因此信噪比高，抗干扰能力 强。
2）抗干扰容限
(S/N)out——接收机的输出信噪比，单位为dB； Ls——系统的损耗，单位为dB。 （2）抗干扰容限的实际意义 抗干扰容限直接反映了扩频通信系统接收机允许的极限干扰强 度，它往往能比处理增益更确切地表征系统的抗干扰能力。
2）抗干扰容限
(S/N)out——接收机的输出信噪比，单位为dB； Ls——系统的损耗，单位为dB。 （2）抗干扰容限的实际意义 抗干扰容限直接反映了扩频通信系统接收机允许的极限干扰强 度，它往往能比处理增益更确切地表征系统的抗干扰能力。
1 扩频通信的主要特点
3）保密性好 由于扩频信号在很宽的频带上被扩展了，单位频带内的功率很 小，即信号功率谱密度很低。所以，在信道噪声和热噪声的背景 下，使信号被淹没在噪声之中，敌方一般很难发现有信号存在， 再加上不知道扩频编码，就很难进一步检测出有用信号。所以说 它的隐蔽性好。因此，扩频信号具有很低的被截获概率。如图2-9 所示。
1）扩频处理增益
Gp——扩频通信系统的处理增益，单位为dB； W——扩频信号的带宽，单位为Hz； B——信息带宽，单位为Hz； （S/N）in——扩频解调前的信噪比； （S/N）out——扩频解调后的信噪比。
1）扩频处理增益
（2）扩频处理增益 的实际意义 扩频处理增益 是扩频通信系统的主要指标，它的取值一般可 以在100到1000000的范围（20dB～60dB）。扩频处理增益 正是 反映了扩频通信系统对信噪比的改善程度。 在扩频通信系统中，接收机扩频解调后，只提取出带宽为B的 有用信息，而排除掉宽频带W中的外部干扰、噪音和其他用户的 通信影响，即接收机的输出信噪比相对于输入信噪比有很大的改 善。
1 扩频通信的主要特点
5）抗衰落、抗多径干扰 扩频信号的频带扩展，信号分布在很宽的频带内，信号的功率 谱密度降低，而多径效应产生的频率选择性衰落只会造成传输的 小部分频谱衰落，不会造成信号严重变形，扩频系统具有抗频率 选择性衰落的能力。
1 扩频通信的主要特点
在抗多径干扰方面，扩频通信系统也非常易于实现。在移动通 信中，多径干扰是一个是很严重的、非解决不可的问题。系统常 采用以下两种方法来提高抗多径干扰的能力：
3G技术及设备开通维护
模块二 CDMA技术基础
任务1 扩频通信概念 任务2 扩频通信的特点和主要技术指标
任务3 CDMA码序列 任务4 CDMA编码技术 任务5 CDMA切换技术 任务6 CDMA功率控制技术 任务7 CDMA接收和检测技术
问题引入
1. 扩频技术作为CDMA的核心技术，那么扩频通信的 特点有哪些？ 2. 主要技术指标有哪些？ 3. 有怎样的实用含义？
1 扩频通信的主要特点
当该基站的用户数量减少、干扰减轻时，该基站又可增加导频 信道的发射功率，将相邻基站的用户通过软切换纳入自己的覆盖 区域，这是所谓的“吸”功能。
CDMA系统实现呼吸功能的本质在于其可以方便的控制各个基 站的覆盖范围和系统能够实现软切换，通过改变基站的覆盖范围 来调整各个基站下面使用用户的容量，CDMA系统通过呼吸功能 ，实现相邻基站之间的容量均衡，降低各个基站内部的用户干扰 ，从整个系统考虑是增加了容量。
1 扩频通信的主要特点
图2-9 保密性示意图 同时，由于扩频信号具有极低的功率谱密度，它对目前广泛使 用的各种窄带通信系统的干扰就很小。因此，在原有窄带通信的 频段内同时进行扩频通信，这可大大提高频率利用率。
1 扩频通信的主要特点
4）可以实现码分多址
从表面上看，扩频通信提高了抗干扰性能，但付出了占用频带 宽的代价。但如果能让许多用户共享这一宽频带，则可提高频带 的利用率。正是由于扩频通信要用扩频编码进行扩频调制发送， 而信号接收需要用相同的扩频编码之间的相关解扩才能得到，这 就给频率复用和多址通信提供了基础。充分利用不同码型扩频编 码之间的相关特性，给不同用户分配不同的扩频编码，就可以区 分不同用户的信号。众多用户只要配对使用自己的扩频编码，就 可以互不干扰地同时使用同一频率进行通信，从而实现频率复用 和码分多址。
1 扩频通信的主要特点
7）能精确定时和测距 利用电磁波的传播特性和扩频通信PN码的相关性，可以精确 测出二物体之间距离，使精确定时和测距得以广泛应用。
1、 扩频通信的主要特点 2、扩频通信的主要技术指标
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2 扩频通信的主要技术指标
衡量扩频通信系统的主要性能指标是系统的处理增益和抗干扰 容限。