cdma2000下行功率接收技术研究毕业论文

cdma2000下行功率接收技术研究毕业论文内容摘要：

是可以互换的。 总之，我们用信息带宽的 100 倍，甚至 1000 倍以上的宽带信号来传输信息，就是为了提高通信的抗干扰能力，即在强干扰条件下保证可靠安全地通信。 这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。 第二节 扩频通信的主要性能指标 处理增益和抗干扰容限是扩频通信系统的两个重要性能指标。 一、 处理增益 G 也称扩频增益 (Spreading Gain) 它定义为频谱扩展前的信息带宽 F 与频带扩展后的信号带宽 W 之比： G＝ W／ F 在扩频通信系统中．接收机作扩频解调后，只提取伪随机编码相关处理后的带宽为 F 的信息，而排除掉宽频带 W 中的外部干扰、噪音和其地用户的通信影响。 因此，处理增益 G反映了扩频通信系统信噪比改善的程度。 二、 抗干扰容限 是指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： 重庆 三峡学院 毕业设计（论文） 第 13 页 Mj = G － [(S/N)out + Ls] 其中： Mj 抗干扰容 G 处理增益 (S／ N)out 信息数据被正确解调而要求的最小输出信噪比 Ls 接收系统的工作损耗 例如 , 一个扩频 系统的处理增益为 35dB．要求误码率小于 l0－ 5 的信息数据解调的最小的输出信噪比 (S/N)out ＜ 10 dB，系统损耗 Ls＝ 3dB，则干扰容限 Mj ＝ 35 － (10 +3) ＝ 22dB 这说明，该系统能在干扰输入功率电平比扩频信号功率电平高 22dB 的范围内正常工作，也就是该系统能够在接收输入信噪比大于或等于－ 22dB 的环境下正常工作。 第三节 扩展频谱通信的主要特点 由于扩频通信能大大扩展信号的频谱，发端用扩频码序列进行扩频调制，以及在收端用相关解调技术，使其具有许多窄带通信难于替代的优良性能 ，能在“军转民”后，迅速推广到各种公用和专用通信网络之中，主要有以下几项特点： 一、 易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率 无线频谱十分宝贵，虽然从长波到微波都得到了开发利用，仍然满足不了社会的需求。 在窄带通信中，主要依靠波道划分来防止信道之间发生干扰。 为此，世界各国都设立了频率管理机构，用户只能使用申请获准的频率。 扩频通信发送功率极低 (1 650mW)，采用了相关接收这一高技术，且可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 , 也可与现今各种窄道通信共享同一 频率资源。 所以，在美国及世界绝大多数国家，扩频通信不需申请频率，任何个人与单位可以无执照使用。 二、 抗干扰性强，误码率低 扩频通信在空间传输时所占有的带宽相对较宽，而收端又采用相关检测的办法来解扩，使有用宽带信息信号恢复成窄带信号，而把非所需信号扩展成宽带信号，然后通过窄带滤波技术提取有用的信号。 这祥，对于各种干扰信号，因其在收端的非相关性，解扩后窄带信号中只有很微弱的成份，信噪比很高，因此抗干扰性强。 重庆 三峡学院 毕业设计（论文） 第 14 页 三、 隐蔽性好，对各种窄带通信系统的干扰很小 由于扩频信号在相对较宽的频带上被扩展了，单位 频带内的功率很小，信号湮没在噪声里，一般不容易被发现，而想进一步检测信号的参数 (如伪随机编码序列 )就更加困难，因此说其隐蔽性好。 再者，由于扩频信号具有很低的功率谱密度，它对目前使用的各种窄带通信系统的干扰很小。 四、 可以实现码分多址 扩频通信提高了抗干扰性能，但付出了占用频带宽的代价。 如果让许多用户共用这一宽频带，则可大为提高频带的利用率。 由于在扩频通信中存在扩频码序列的扩频调制，充分利用各种不同码型的扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性，在接收端利用相关检测技术进行解扩，则在分配给不同用 户码型的情况下可以区分不同用户的信号，提取出有用信号。 这样一来，在一宽频带上许多对用户可以同时通话而互不干扰。 五、 抗多径干扰 在无线通信的各个频段，长期以来，多径干扰始终是一个难以解决的问题之一。 在以往的窄带通信中，采用两种方法来提高抗多径干扰的能力： 一是把最强的有用信号分离出来，排除其他路径的干扰信号，即采用分集／接收技术； 二是设法把不同路径来的不同延迟、不同相位的倍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。 这两种技术在扩频通信中都易于实现。 利用扩频码的自相关 特性，在接收端 从多径信号中提取和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，这相当于梳状滤波器的作用。 另外，采用频率跳变扩频调制方式的扩频系统中，由于用多个频率的信号传送同一个信息，实际上起到了频率分集的作用。 六、 能精确地定时和测距 我们知道电磁波在空间的传播速度是固定不变的光速。 人们自然会想到如果能够精确测量电磁波在两个物体之间传播的时间，也就等于测量两个物体之间的距离。 在扩频通信中如果扩展频谱很宽，则意味着所采用的扩频码速率很高，每个码片占用的时间就很短。 当发射出去 的扩频信号在被测物体反射回来后，在接收端解调出扩频码序列，然后比较收发两个码序列相位之差，就可以精确测出扩频信号往返的时间差，从而算出二者之间的距离。 测量的精度决定于码片的宽度，也就是扩展频谱的宽度。 码片越窄，扩展的频谱越宽，精度越高。 七、 适合数字话音和数据传输，以及开展多种通信业务 扩频通信一般都采用数字通信、码分多址技术，适用于计算机网络，适合于数据和图象重庆 三峡学院 毕业设计（论文） 第 15 页 传输。 八、 安装简便，易于维护 扩频通信设备是高度集成，采用了现代电子科技的尖端技术，因此，十分可靠、小巧，大量运用后成本低，安装便捷，易于 推广应用。 第四节 扩频通信工作原理 扩频通信的一般工作原理如图 所示。 图 扩频通信工作原理 在发端输入的信息先经信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。 展宽后的信号再调制到射频发送出去。 在接收端收到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩。 再经信息解调、恢复成原始信息输出。 由此可见， —般的扩频通信系统都要进行三次调制和相应的解调。 一次调制为信息调制，二次调制为扩频调制，三 次调制为射频调制，以及相应的信息解调、解扩和射频解调。 与一般通信系统比较，扩频通信就是多了扩频调制和解扩部分。 第五节 扩频通信的几种工作方式 按照扩展频谱的方式不同，现有的扩频通信系统可以分为以下几种。 重庆 三峡学院 毕业设计（论文） 第 16 页 一、 直接序列扩频工作方式，简称直扩 (DS)方式 所谓直接序列 (DS， Direct Sequency)扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。 而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。 二、 跳变频率工作方式，简称跳频 (FH)方式 另外一种扩展信号频谱的方式称为跳频 (FH， Frequency Hopping)。 所谓跳频，比较确切的意思是用一定码序列进行选择的多频率频移键控。 也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，所以称为跳频。 三、 跳变时间工作方式，简称跳时 (TH)方式 与跳频相似，跳时 (TH， Time Hopping)是使发射信号在时间轴上跳变。 首先把时间轴分成许多时片。 在一帧内哪个时片发射信号就由扩频码序列去进行控制。 可以把跳时理解为用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。 跳时也可以 看成是一种时分系统，所不同的地方在于它不是在一帧中固定分配一定位置的时片，而是由扩频码序列控制的按一定规律跳变位置的时片。 跳时系统的处理增益等于一帧中所分的时片数。 由于简单的跳时抗干扰性不强，很少单独使用。 跳时通常都与其他方式结合使用，组成各种混合方式。 四、 宽带线性调频工作方式，简称 Chirp 方式 如果发射的射频脉冲信号在一个周期内，其载频的频率作线性变化，则称为线性调频。 因为其频率在较宽的频带内变化，信号的频带也被展宽了。 这种扩频调制方式主要用在雷达中。 五、 各种混合方式 在上 述几种基本的扩频方式的基础上，可以组合起来，构成各种混合方式。 例如， DS／FH、 DS／ TH、 DS／ FH／ TH 等等。 一般说来，采用混合方式看起来在技术上要复杂一些，实现起来也要困难一些。 但是，不同方式结合起来的优点是，有时能得到只用其中一种方式得不到的特性。 因此，对于需要同时解决诸如抗干扰、多址组网、定时定位、抗多径和远 ——近问题时，就不得不同时采用多种扩频方式。 但是，不同方式结合起来的优点是，有时能得到只用其中一种方式得不到的特性。 因此，对于需要同时解决诸如抗干扰、多址组网、定时定位、抗多径和远 ——近问题时，就不得不重庆 三峡学院 毕业设计（论文） 第 17 页 同时采用多种扩频方式。 第三章 CDMA2020系统结构简介 第一节 CDMA2020概述 CDMA2020是由窄带 CDMA（ CDMA IS95）技术发展而来的宽带 CDMA技术，由美国主推，该标准提出了从 CDMA IS95（ 2G） — CDMA20201x— CDMA20203x（ 3G）的演进策略。 CDMA20201x被称为。 CDMA20203x与 CDMA20201x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。 CDMA2020与 WCDMA和 TD— SCDMA都属于宽带 CDMA技术。 宽带 CDMA进一步拓展了标准的 CDMA概念，在一个相对更宽的频带上扩展信号，从而减少由多径和衰减带来的传播问题，具有更大的容量，可以根据不同的需要使用不同的带宽，具有较强的抗衰落能力与抗干扰能力，支持多路同步通话或数据传输，且兼容现有设备。 CDMA2020采用多载波（ DS）方式，载波带宽为。 CDMA2020共分为两个阶段 :第一阶段将提供每秒 144Kbit/s的数据传送率，而当数据速度加快到每秒 2Mbit/s传送时，便是第二阶段。 到时，和 WCDMA一样支持移动多媒 体服务，是 CDMA发展 3G的最终目标。 CDMA2020和 WCDMA在原理上没有本质的区别，都起源于 CDMA（ IS95）系统技术。 但 CDMA2020做到了对 CDMA（ IS95）系统的完全兼容，为技术的延续性带来了明显的好处 :成熟性和可靠性比较有保障，同时也使CDMA2020成为从第二代向第三代移动通信过渡最平滑的选择。 但是 CDMA2020的多载传输方式比起 WCDMA的直扩模式相比，对频率资源有极大的浪费，而且它所处的频段与 IMT2020规定的频段也产生了矛盾。 CDMA2020是采用 FDD（频分数字双工 ）模式， FDD是将上行（发送）和下行（接收）的传输使用分离的两个对称频带的双工模式，需要成对的频率，通过频率来区分上、下行，对于对称业务（如语音）能充分利用上下行的频谱，但对于非对称的分组交换数据业务（如互联网）时，由于上行负载低，频谱利用率则大大降低。 CDMA2020也采用了越区“软切换”技术，即当手机发生移动或是目前与手机通信的基站话务繁忙使手机需要与一个新的基站通信时，并不先中断与原基站的联系，而是先与新的重庆 三峡学院 毕业设计（论文） 第 18 页 基站连接后，再中断与原基站的联系，这是经典的 CDMA技术。 “软切换”是相对于“硬切换”而言的。 FDMA和 TDMA系统都采用“硬切换”技术，先中断与原基站的联系，再与新的基站进行连接，因而容易产生掉话。 由于软切换在瞬间同时连接两个基站，对信道资源占用较大。 在切换的过程中，需要两个基站间的协调操作。 通过两个基站间的定时差别报告来完成软切换。 CDMA2020需要基站间的严格同步，因而必须借助 GPS（ Global Positioning System，全球定位系统）等设备来确定手机。