碼分多址方案分析

《現代電子技術(shù)》2001年第12期網(wǎng)絡(luò )與通信碼分多址方案分析李廷軍曹建平徐宇如李春勝李幸(海軍航空工程學(xué)院電子工程系煙臺264001)摘要闡明了碼分多址聯(lián)接方式的基本原理●給出了碼分多址聯(lián)接方式的方案，并對碼分多址聯(lián)接方式的很強的的抗干擾能力，較好的保密性，靈活的實(shí)行多址聯(lián)結等主要特點(diǎn)進(jìn)行了分析和討論。關(guān)鍵詞碼分多址 擴頻相關(guān)在現代通信中已被廣泛應用的多址聯(lián)接方式相關(guān)處理,把地址碼相一致的信號還原為窄帶信號選有:頻分多址聯(lián)接方式(FDMA)和時(shí)分多址聯(lián)接出，而把地址碼不同的其它非需要信號仍保持或擴展方式(TDMA)。這里所要討論的碼分多址聯(lián)接方式為寬帶信號濾去。這就是CDMA最基本的原理。用一(CDMA)和他們相比，雖然在通信的有效性方面顯句話(huà)來(lái)說(shuō)，就是借不同地址碼擴頻調制寬帶傳輸，用得不足，但在抗干擾性、保密性和多址聯(lián)接的靈活相應地址碼相關(guān)窄帶識別。采用碼分多址體制通信系性等方面則領(lǐng)先一籌。統原理示意圖，如圖1所示。1基本原理二進(jìn)制信碼十基帶單元+信息調制+擴頻調制H發(fā)射機碼分多址聯(lián)接方式在原理.上和個(gè)↑▼FDMA, TDMA截然不同。它不像后者載波發(fā)生器| 地址碼發(fā)生器信道那樣簡(jiǎn)單地依靠對信道的某一有用參量(工作頻率或工作時(shí)間)進(jìn)行互不重迭的分割來(lái)4基帶單元H信息解調擴頻解調t接收機|4實(shí)現各通信點(diǎn)之間的多址互連。恰恰相| 載波發(fā)生器地址碼發(fā)生器同步單元反，它允許各發(fā)送端要發(fā)的信號均可占用同一頻帶、同一時(shí)間,像數字信號基帶傳輸中碼分多路復用(CDM)那樣,巧妙圖1碼分多址體制通信系統原理示意圖地借助于具有相關(guān)良好特性的不同碼序列對各通信點(diǎn)所發(fā)的各信號進(jìn)行擴展頻譜的處理,經(jīng)要實(shí)現碼分多址，基本條件是:信道傳輸后,在各接收端則用相應的地址碼分別進(jìn)行(1) 要有數量足夠多、相關(guān)特性足夠好的周期參考文獻究所1 Next - Generation Modems. Gilbert Held, 19995侯波亨.VHDL硬件描述語(yǔ)言與數字邏輯電路設計2李貴山，戚德虎. PCI局部總線(xiàn)開(kāi)發(fā)者指南6 Xilinx Foundation Series 3. li Help Content,3喬長(cháng)閣，邊計年，薛宏熙. VHDI.簡(jiǎn)明教程http: //www. xilinx. com4 VHDI,語(yǔ)言100例詳解。北京理工大學(xué)ASIC研.中國煤化工作者簡(jiǎn)介寧春陽(yáng) 女， 現在正在攻讀西安電子科技大學(xué)通信工程.MYHC N M H G數字通信方面的科研工作，目前的研究方向是數字通信與信號處理。張輝西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院教授。29碼分多址方案分析.性地址碼，保證各發(fā)送端所要發(fā)送的各個(gè)載波都可一頻帶，只是不能共用同一地址碼;分配到互不相同的地址碼，這是進(jìn)行“碼分”的基(2)各信號都利用各自的地址碼進(jìn)行擴頻傳輸;礎。地質(zhì)碼的自相關(guān)性與互相關(guān)性通常用自相關(guān)函(3)接收時(shí)利用地址碼的相關(guān)性和窄帶濾波器數與互相關(guān)函數來(lái)描述。它們的定義分別為:區分不同信號。為此，CDMA在通信的有效性、設備的經(jīng)濟性R,(r)=|. a;(t) ●a;(t + r)dt(1)等方面付出了一-定的代價(jià)，但在通信的可靠性、靈R,(r) =(Ta;(t)●a;(t + r)dt(2)活性等方面卻換取了一系列意義重大的優(yōu)點(diǎn):式中:a;(t),a;(t)分別表示碼集內任意兩個(gè)不同的(1)具有很強的抗干擾能力這 是CDMA方式一個(gè)最突出的優(yōu)點(diǎn)。對FDMA、TDMA來(lái)說(shuō)，抗二進(jìn)制地址碼序列，其值域為{1, . - 1};T為地址碼周期的時(shí)間寬度,若一周期中包含干擾能力差則是它們共同的一大缺點(diǎn)。CDMA區分信號與干擾的能力直接表現在解擴器輸出的信號干有M位碼元,每個(gè)碼元寬度為0,則T = M0;擾功率比相對于輸人端的改善程度。通常，就把解τ為相對時(shí)延,若兩序列保持幀同步,則τ= 0;擴器輸出端與輸人端的信號千擾功率比之值定義為若保持位同步,則τ= KO,(K = 0,1,2,.)。在r="處理增益”(記為Gp ),作為表征- -條擴頻通信線(xiàn)KO并取0= 1的條件下，式(1), (2)可簡(jiǎn)化為:路所具有的分辨信號與干擾能力的強弱的一個(gè)重要R(r)=M一M2(3)參數，即:Ri(r)=M;一M2(4)(S/N)。_ S。/N。式中:M,和M;分別為相乘的兩序列間在一周期內Gp=.(S7N);= S;/N(5)相對應的各碼元取值相同與不同的位數。式中: (S/N)。為解擴器輸出端的信號噪聲功率比;(2)必須用各個(gè)地址碼分別對各個(gè)待發(fā)信號進(jìn)(S/N);為解擴器輸人端的信號噪聲功率比;行擴頻處理，使傳輸的需占頻帶極大地展寬(一般S.,N。分別表示解擴器輸出端的信號和干擾應達幾百倍以上)。這一步，把不同地址碼分別與不功率;同待發(fā)信號的頻譜擴展結合起來(lái)，為各個(gè)接收端的S,N;分別表示解擴器輸人端的信號和干擾功區分信號完成了實(shí)質(zhì)性的準備。在地址碼符合要求率。的條件下，傳輸頻帶擴展得愈寬，則信號的功率密.若信號通過(guò)解擴器沒(méi)有損耗,即S。=S,則度愈小，相關(guān)處理后能通過(guò)窄帶濾波器的非需要成Gp = N:/N。分的功率就愈小，愈有利于對信號的區分。若解擴前信號沒(méi)有被擴展的帶寬為Bss,解擴后信(3)在各個(gè)接收端，必須利用一個(gè)與要接收的號需占帶寬為B,且干擾的功率譜密度在解擴前后那個(gè)載波中所含的地址碼完全一致的本地地址碼?？山瓶醋骶鶆蚍植紩r(shí)，則:對收到的所有信號進(jìn)行相關(guān)處理或相關(guān)檢測，把地N?！?N;/Bss)●B(7)址碼之間相關(guān)性的不同轉化為信號頻譜需占頻帶寬所以:窄的差別,然后用窄帶濾波器從中選出需要的信號。gp≈Bss/B(8)這是完成碼分多址的最重要環(huán)節，它把前面準備好用分貝表示則為:了的識別不同信號的可能性轉變成現實(shí)性。[G,]≈10 1g(Bss/B) dB(9)綜合上述可以看出:從涉及的理論基礎來(lái)說(shuō)，式中: 8p為處理增益的真值;CDMA是建立在正交編碼理論、相關(guān)接收理論的基G,為處理增益的分貝數。礎上?？梢?jiàn),在一定條件下,處理增益g,大致等于解擴前后的信號需占帶寬比。若線(xiàn)路在擴頻與解擴處2主要特點(diǎn)理過(guò)中國煤化工量受到一定損失或對CDMA和其他方式相比，具有如下3個(gè)主要特干擾MHCNMHG弱等。處理增益的實(shí)點(diǎn):際值將低于式(9) 的計算結果，這種情況可等效地(1)系統內傳送的各信號可在同一時(shí)間占用同看作線(xiàn)路存在著(zhù)一定的內部(下轉第33頁(yè))《現代電子技術(shù)》2001年第12期.網(wǎng)絡(luò )與通信i; = Socket. ReceiveBuf(Buffer, BitmapSize );3結束語(yǔ)FMemBitmap. WriteBuffer (Buffer,i);FreeMem(Buffer); .該軟件經(jīng)過(guò)嚴格調試并在實(shí)踐中得到驗證，系IF FMembitmap. Size = BitmapSize thenBegin統穩定,性能良好,很好地實(shí)現了Internet上的屏幕Bitmap: = TBitmap. Create ;廣播，為網(wǎng)絡(luò )教學(xué)、網(wǎng)絡(luò )會(huì )議及其他應用提供了良Bitmap. Width := Round (800 * Control Comm.好的借鑒。and. Quaity/5);Bitmap. Height : = Round(600 * Control Comm .參考文獻and. Quality/5);FMembitmap. Position:=0;1 Steve Teixeira Xavier Pacheco著(zhù),任旭鈞,王永Bitmap. LoadFromStream(FmemBitmap);生，馮澤波等譯. Delphi5開(kāi)發(fā)人員指南.北京:Canvas. CopyRect(RECT(0,0, 800,600) ,bitmap. can .機械工業(yè)出版社，2000， 7vas ,Rect(0.0,Bitmap. Width ,Bitmap. Height));FMemBitmap. Free2徐新華. COM CORBA和Internet編程技術(shù).北Bitmap. Free; .京:人民郵電出版社，1998End ;3 Harold Davis著(zhù),宋建云,段子瑞等譯. DELPHIIF canexit then Close;//如不繼續,退出FOR WINDOWS大全.北京:電子工業(yè)出版社，Else Socket. SendBuf ( FControlCommand, SizeOf(RCommand));1996//結束事件處理(上接第30頁(yè))工作頻帶都相同，其所有設備幾乎完全相同，這不損耗。例如:某擴頻系統的Bss/B = 1000,內部損耗但便于制造，也非常便于調整，這也是CDMA的一I=2dB,要求解擴器輸出的[S/N.]≥10dB,則解個(gè)不可忽視的優(yōu)點(diǎn)。擴器輸人端允許的最低信擾比為:N Ji.min= (9].- (Gp-l)=- 18dB (10) .隨著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展，用戶(hù)的迅速擴大，面臨這就是說(shuō)，解擴器輸人的最低信擾比為-18 dB時(shí)，的主要問(wèn)題就是通信頻道的擁擠。采用CDMA多址亦即解擴器輸人端干擾電平比信號大18dB時(shí)，系聯(lián)接方式能解決這一矛盾。既適用于各種通信系統，統仍可正常工作。更適用于軍用衛星通信。(2)具有了較好的保密通信能力由于采用了擴頻調制，在信道中傳輸的載波與噪聲、干擾的功率比很低(約為一20dB左右),信號幾乎完全淹沒(méi)在.1樊昌信等.通信原理.北京:國防工業(yè)出版社，噪聲和干擾中，不易被敵方收到。另外，用獨特的1988地址碼進(jìn)行擴頻調制，相當于一次加密，增加敵方2洪福明，通信系統.西安電子科技大學(xué)出版社，破譯的困難。這是碼分地址方式的另一重要優(yōu)點(diǎn)。1990(3)實(shí)現多址聯(lián)結較靈活方便與 FDMA、3王士林等.現代數字調制技術(shù).北京:人民郵電TDMA相對比，CDMA系統內的各條線(xiàn)路具有較出版社，1987大的獨立性，都可以隨機地接通或斷開(kāi);只要在系(美)斯普里凱爾JJ著(zhù),白延隆等譯.數字衛星.統通信容量許可的范圍內，增開(kāi)線(xiàn)路或改變某些線(xiàn)民郵由出版補。1980路的地址碼，都是很方便的;同時(shí)，由于各條線(xiàn)路中國煤化工TYHCNMHG33