扩频通信系统码分多址能力的分析.ppt

扩频通信系统多址能力的分析 一、扩频多址 二、多址干扰对直接序列系统的影响 三、多址干扰对频率跳变系统的影响 四、码分多址系统的多址能力 扩频多址是以扩频技术为基础的一类多址方式，它通过不同的码型来实现不同用户的信息传输。常用的扩频信号有两类：调频信号和直接序列扩频信号。与此相对应的多址方式包括跳频多址（FHMA）和直扩码分多址（简称为码分多址或CDMA）。应用广泛的CDMA技术。 FHMA是一种数字多址，在它的系统中，首先将给定的频率范围像FDMA一样划分成许多频道，但每个用户的载波频率不是固定在一个频道上，而是随时间不断变化，变化规律由各自的伪随机序列控制。用户载频的伪随机变更，使得用户在任意时刻对任意一个频道的占有情况也相应地进行随机变化，这样可以实现一个大频率范围的多址接入。在接收方，接收机必须按照相同的规律和时间顺序改变连续接收频率，保持和发送方相同。 码分多址扩频系统是一种自扰系统： 码分多址是完全不同于频分多址和时分多址的方法。它不是企图分配互不相同的频带资源或者时间资源，而是把所有的频率资源和时间资源全部都分配给同时接受服务的所有用户。 因此，码分多址扩频系统中，每一个用户的信号对其他用户而言都是干扰，影响系统用户总数的主要因素，是系统内多址信号的干扰。下面先分析孤立系统内的多址干扰情况。 多址干扰对直接序列系统的影响 基站接收的信号 （1） 式中，第一个用户的有用信号，即 （2） 多址干扰信号 （3） 式中， 为第m个用户的扩频码， 为第m个 用户的信号到达基站接收机的传播延迟。 假设基站已与用户1取得同步，即 这样基站相关器输出用户1的信号为 其他多址干扰信号通过相关器后为 由于低通滤波器的频带很窄， 中的大部分 能量是不能通过的，仅有一小部分低频可以通过，则上式 公式变成 理想情况中，扩频码不仅具有尖锐的自相关特性，而且具 有处处等于0的互相关特性，在实际中，这种情况是无法达 到的。 讨论多址干扰的噪声功率（经过相关器后） 式中， 是系统的扩频处理增益。系统中其他 M-1用户形成的多址干扰影响，可等效为M-1个平 稳干 扰源对扩频接收机的影响。每一个多址干扰信 号的带宽在相关解扩过程中被扩展了，通过相关器 后功率下降为 而M-1个多址干扰又使得相关 器输出的干扰信号功率增大M-1倍。 多址干扰对频率跳变系统的影响 同样假设第一个用户的信号为有用信号，那 么系统中其他发射机输出的跳频信号 为 多址干扰，可以写作 式中， 为第m个发射机第k个跳变频率。 在接收机混频器的输出为 是干扰噪声经接收机混频器输出的信号。 是经过最后的中频滤波器之后的干扰噪声。 上述（10）式的傅里叶变换 式中， 是 的傅里叶变换， 是 的傅里叶 变换， 为中频滤波器的传输函数 说明：多址干扰信号经过相关解跳之后,在中频滤 波器的输出端输出为0，也就是说多址干扰信号通过 下变频后落在了中频滤波器的通频带之外，被中频 滤波器滤除了，因此对有用信号不会产生任何的影 响。 码分多址系统的多址能力 下面粗略估计一下码分多址直接序列扩频系 统的容量。 假设一个孤立系统由一个基站和M个分站（用户） 组成，前边的分析已经指出，系统中其他M-1个用 户的多址干扰，可等效为M-1个平稳干扰源的影响。 基站接收到M-1个用户的多址功率由式（7）给出， 得到 上式中， 是多址干扰信号通过相关器后 的功率值，假设其功率谱是均匀分布在解扩 后全部信号的带宽内，其功率谱密度为 接收信号的功率等于每比特能量与数据速率 的乘积，即 由此得 式中， 为基站解调器的品质因素。式（15）给 出了扩频系统中用户数与解调器所要求的