移动通信原理堂练习和Ovsf码

1、用户地址码选取原则
• 在CDMA系统中，为了容纳和区分足够多的用 户，必须要有足够多的相互正交的地址码，这 就是选取用户地址码的原则。CDMA通过截取 超长m序列或超长Gold序列中有限的一段作为 用户的地址码，因此产生了足够多的地址码。 但是，这种局部码组的自相关性和互相关性比 较原来长周期完整码组的还是差一些。
2、WCDMA系统的信道地址码
• 我们知道，不同多媒体业务的数据速率是不一 样的，WCDMA系统规定扩频后的信道(码片) 速率必须统一为3.84Mcps。因此，WCDMA采 用了具有不同扩频比且相互正交的正交可变扩 展因子OVSF码作为多媒体信道地址码。
• OVSF码是一组长短不一的信道地址码，对低 速率数据扩频时采用扩频比大，码组长的 OVSF 码 ； 对 高 速 率 数 据 扩 频 时 采 用 扩 频 比 小，码组短的OVSF码。在WCDMA中，最短 的码组为4位，最长的码组为256位。虽然码组 长短不一致，长、短码组间却保持正交性，避 免不同速率业务信道之间产生相互干扰。
f(x)=C0+C1x+C2x2+ ···+Cixi+···+Cnxn, ci∈{0,1} • 其中，Ci=1表示第i级移位寄存器的输出与反馈
• 典型扩频通信系统方框图如下。信源产生 的信号经过信源编码、线路编码和信道编 码之后，将继续进行扩频、加扰和调制。
• 信源是发出信号的人或设备。信宿是接收 信号的人或设备。
• 在发送支路，信源编码将信源发出的模拟信 号数字化；线路编码将数字信号中的连续1 和0加以改造，使1和0的出现概率与信源无 关，各接近50%；信道编码是在数字信号中 加入纠错、路由和同步等信令信号。
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a=0000= +1+1 +1+1
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╳） b=0101= +1 -1 +1 -1
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+1-1+ 1 - 1
• a和b两个码组的相关函数值为：
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Cab=(1/4)╳(+1-1+1-1)=0
• 相关函数值Ca,b=0，说明a与b正交。
➢ 对a和b两个码组采用逐位模二加求和，再用-1(D)和+1(D)分
别替换所求和的0(B)和1(B) ，也可以得到相同的结果。
3.3 CDMA中的地址码
在 移 动 通 信 中 2G 的 IS-95 和 3G 的 CDMA2000 、 WCDMA 均 采 用 码 分 多 址 ， 因 此 本 节 重 点 讨 论 CDMA 中 的 地 址 码 ， 并 侧重从应用角度介绍。在讨论之前先了解 一些相关的基本概念。
扩频通信，也就是扩展频率通信。它是在 发送端用一个伪随机编码系列将待传输的 基带信号频谱扩展几十、几百、几千甚至 几万倍，使其变为宽频信号后送入信道中 传输。在接收端利用解扩技术恢复基带信 号，达地址码分类与设计要求
• CDMA的地址码可以划分为三类：
1、用户地址码，用于区分不同移动用户。
2、信道地址码，不仅用于区分小区(或扇区 )内的不同信道，还担负着扩频的任务。 信道地址码可分为：单业务、单速率信道 地址码，主要用于2G移动通信IS-95；多 业务、多速率信道地址码，主要用于3G 移动通信WCDMA和CDMA2000。
• 载波调制就是通过频谱搬移，使信号能 够在适当的射频频段内发射出去。
• 无线信道就是射频传输的自由空间。
• 接收支路各模块的作用与发送支路的相 反。
正交码组
• 如果两个码组的互相关函数值为0，两码组正交。表明一个 码组中不包含另一个码组的任何信息。
• 例，求码组a=0000与码组b=0101的互相关函数值。先用 +1(D)和-1(D)分别替换两个码组中的0(B)和1(B)，然后逐位相 乘后对积求和，得到
• Walsh码有多种构造方法，IS-95采用的是最常见 的 Hadamard 编 号 法 。 P.41 给 出 的 IS-95 标 准 的 “64阶Walsh函数”表，就是按Hadamard函数序 列编号列出的。按照0(B)→1(D)、1(B)→-1(D)将二 进制0/1码序列转换成实数值序列后，计算任意两 个Wsldh码对应位乘积之和都等于0(D)。这个结果 说明不同编号的walsh码之间具有良好的正交性。8
• 扩频就是用n位扩频码代替基带数字序列中 的一位“0” 和“1”，相对基带数字码速 (bit/s)，扩频后的码片速率(chip/s)将提高 到n倍，频谱大大扩展，产生的扩频增益将 提高系统的抗干扰能力。扩频码也是信道地 址码，它还具有理想的正交信道隔离特性， 提高了通信质量和系统容量。
• 加扰就是在数字传输序列中加入用户地 址码、基站和扇区地址码。它们的作用 是区别不同的用户、不同的基站和扇区， 不担负扩频任务，但可以在数字传输序 列中起到平衡0/1数量的人为干扰作用， 故一般叫做扰码。
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关于m序列码
• m序列是一种伪随机序列，是由带线性反馈的 移位寄存器产生的周期可以足够长的伪噪声码 (PN)序列。由于其优良的自相关特性、易于产 生和复制，在扩频通信系统中得到广泛应用。
• 如下图所示，m序列码发生器由移位寄存器、 反馈抽头和模二加法器组成。
• 反馈抽头的位置对m序列的结构有决定作用，抽 头逻辑可用二元域上的n次生成（特征）多项式 表示：
3、基站地址码，在移动蜂窝网中用于区分 不同的小区(或扇区)。
3.3.2 信道地址码
• 数学上有限元素的正交函数系有很多，比如离散付 氏级数、离散余弦函数、Hadamard函数、Walsh 函数等等，它们都可用作产生信道地址码。
1、IS-95系统的信道地址码
• 在IS-95中选用了码长n=26=64位的正交Walsh码作 为单业务、单速率信道地址码。即采用64种长度为 64位的等长Walsh码作为信道地址码。
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• OVSF码的构造如图所示，码树的根节点是按 2r 规 律 增 长 的 ， 其 中 ， r =0,1,2… 。 类 似 Huffman码的树形结构。
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在码树中选定某一码组为扩频码后，以其为 根点的码组就不能再被选作扩频码了。
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3.3.3 用户地址码
• 用户地址码由移动台产生，主要用于上行(反向) 信道，便于基站区分不同用户。下行信道中由 基站产生的扰码主要用于数据加扰。