通信原理 第五版 第10章 码分多址

24 －1＝15 周期
c0 c1
S3
S2
初始状态： 1000 0100 0010 1001 1100 0110 1011 0101 1010 1101 1110 1111 0111 0011 0001 1000
c2
c3
Baidu Nhomakorabea
c4 可以产生周期为15的m序列
S1
S0
c0 c1
s3
s2
c2
c3
c4
s1
s0
初始状态： 1 0 0 0
第十章 码分多址(CDMA)
多路传输是指利用一个信道同时进行多个信息传输的一种技术， 也称多路复用，多路一般属于点对点传输方式;
多址传输是指一个通信网中，不同地址的各个用户之间通过 一个公用的信道进行的通信,也称多址连接。
实现多路与多址传输的理论基础是信号的分割技术，使信号 的某种参量(如射频频率，信号的出现时间或空间，信号的码 型）相互正交或准正交，FDMA、TDMA、SDMA、CDMA。
c 1
s3
c
s2
2
c3
s1
s0
c 4
f (x) 1 x3 x4
结论：能产生周期最长 m 2n 1 的线性移位寄存器的结构由其本
原多项式决定，该本原多项式应该满足：
(1) f (x) 是既约多项式，即不能再进行因式分解 的多项式
(2) f(x) 可整除尽 xm 1,
m
n
2
1；
(3) f(x) 整 除不尽 xq 1, q m
2. 实现码分多址，必须具备下列条件：
(1)地址码的优选：要有足够多地地址码，且相关性足够好(即强的自 相关性和弱的互相关性)，这是码分的基础。
(2)地址码的捕获与相关检测的实现：在接收端，所产生的本地地址 码，不但在码型结构上与发送端发来的地址码一致，而且在相位上要 完全同步，用本地码对收到的全部信号进行相关检测，从中选出所需 信号，这是码分多址的主要环节。
010 0 101 0 010 1 001 0 000 1 1000
不能产生周期为15的m序列
c0 1
c1
c2
c n1
sn-1
sn-2
s1
s0
线性反馈移位寄存器结构
n
特征多项式： f (x) c c x c x2 L c xn1 c xn c xi
0
1
2
n1
n
i
i0
cn 1
c 0
码分多址(CDMA)
一、基本原理: 是发射端用各自不相同的，互相正交(或准)正交的地址码调 制其所发送的信号，在接收端利用码型的(准)正交性，通过 地址识别(相关检测)，从混合信号中选出相应的信号。
1.特点：网内所有用户使用同一载波，占用相同的带宽，各 用户可以同时发送或接收信号；即在时间上、频率上都可能 相互重叠，因此采用传统的滤波器或选通门是不能分离信号 的，对于某个用户发送的信号，只有与其匹配的接收机通过 相关检测才可能正确接收。
(3)扩频多址：由于网内所有用户使用同一载波，同时接收或发送信号， 这样在接收机的输入信号干扰比将远小于 1，这是传统的调制解调方 式所无能为力的。为把各用户间的相互干扰降到最低限度，并且使各 用户占用相同的带宽，码分多址必须与扩展频谱(扩频)技术相结合，使 在信道传输的信号所占频带极大的展宽(一般占百倍以上)，接 收端将与本地地址码完全一致的宽带信号还原为窄带信号而选出，其 它与本地地址码无关的信号则仍保持或扩展为宽带信号而被滤出。
( j) x
1 n
n i 1
xi • xi j ，
j=0,1, 2......n 1
它表明码组x与其移位 j 次以后的码组间的关联程度
3. 沃尔什码：
例：
s1(t ) (1, 1, 1, 1), s2 (t ) (1, 1 1, 1)
s3 (t ) (1, 1, 1, 1), s4 (t ) (1, 1, 1, 1)
1. 码组的互相关函数： 设长为n的编码中码元只取值+1和－1，
定义x和y两个码组的互相关函数为：
( x;
y)
1 n
n i 1
xi
yi
X =( x1, x2, x3....xn) Y =( y1, y2, y3.... yn)
2. 码组的自相关函数
一个长为n的码组 x 定义其 自相关函数(系数)为：
结论：满足以上条件的特征多项式称为本原多项式，由本原多项式 就可以产生m序列。
f (x) 1 x3 x4
c0
c1
c2
c3
c4
s3
s2
s1
s0
能产生周期最长 m 2n 1 的线性移位寄存器的结构由其本
1. m序列伪随机码 m序列是最长线性移存器序列，即它是由带线性反馈的移位寄 存器产生的周期最长的一种序列，一般来说，一个n级的反馈 移存器可能产生的最长周期为：
m 2n 1
例
c0 c1
c2
c3
c4
s3
s2
s1
s0
初始状态：
10 0 0 11 0 0 11 1 0 11 1 1 01 1 1 10 1 1 01 0 1 10 1 0 1101 0110 0011 1001 010 0 001 0 000 1 100 0
CDMA的优点：
1、抗干扰能力强，保密性强； 2、不象FDMA那样对载波频率需要严格控制； 3、不象TDMA那样需要全网的精确的定时和同步，而由各条
线路自行解决； 4、各用户可随机接入，而不象FDMA和TDMA各用户都以固
定暂用某个频段或时隙； 5、容量比FDAM大20倍,比TDMA大4～5倍。
3. 对地址码的要求：
显然上面4个码组中的任意两组之间是两两正交。
沃尔什码的生成可以通过哈达玛 (Hadmard ) 矩阵来生成
1 1 1 1
M4
1 1
1 1
1 1
1 1
M2 M2
M2 M2
1 , M2 1
1 1
1 1 1 1
M2n
M M
n n
Mn Mn
三、伪随机序列码
伪随机噪声具有类似随机噪声的一些统计特性，但又便于重 复产生和处理，它具有随机噪声的优点，又避免了它的缺点， 目前广泛应用的伪随机噪声都是由数字电路产生的周期序列， 称为伪随机序列，m序列就是伪随机序列中的一种。
(1) 有足够多地地址码； (2) 具有尖锐的自相关特性； (3) 有处处为零的互相关特性 (或尽可能小的互相关特性）； (4) 不同码元数平衡相等 （序列平衡）； (5) 尽可能大的复杂度 ； (6) 工程上容易实现。
二、码的正交性及沃尔什码
信号正交的概念： T si(t)sj(t)dt=0， i j , i, j 1, 2, 3,L m 0