码分多址方案分析

《现代电子技术》2001年第12期网络与通信码分多址方案分析李廷军曹建平徐宇如李春胜李幸(海军航空工程学院电子工程系烟台264001)摘要阐明了码分多址联接方式的基本原理●给出了码分多址联接方式的方案，并对码分多址联接方式的很强的的抗干扰能力，较好的保密性，灵活的实行多址联结等主要特点进行了分析和讨论。关键词码分多址 扩频相关在现代通信中已被广泛应用的多址联接方式相关处理,把地址码相一致的信号还原为窄带信号选有:频分多址联接方式(FDMA)和时分多址联接出，而把地址码不同的其它非需要信号仍保持或扩展方式(TDMA)。这里所要讨论的码分多址联接方式为宽带信号滤去。这就是CDMA最基本的原理。用一(CDMA)和他们相比，虽然在通信的有效性方面显句话来说，就是借不同地址码扩频调制宽带传输，用得不足，但在抗干扰性、保密性和多址联接的灵活相应地址码相关窄带识别。采用码分多址体制通信系性等方面则领先一筹。统原理示意图，如图1所示。1基本原理二进制信码十基带单元+信息调制+扩频调制H发射机码分多址联接方式在原理.上和个↑▼FDMA, TDMA截然不同。它不像后者载波发生器| 地址码发生器信道那样简单地依靠对信道的某一有用参量(工作频率或工作时间)进行互不重迭的分割来4基带单元H信息解调扩频解调t接收机|4实现各通信点之间的多址互连。恰恰相| 载波发生器地址码发生器同步单元反，它允许各发送端要发的信号均可占用同一频带、同一时间,像数字信号基带传输中码分多路复用(CDM)那样,巧妙图1码分多址体制通信系统原理示意图地借助于具有相关良好特性的不同码序列对各通信点所发的各信号进行扩展频谱的处理,经要实现码分多址，基本条件是:信道传输后,在各接收端则用相应的地址码分别进行(1) 要有数量足够多、相关特性足够好的周期参考文献究所1 Next - Generation Modems. Gilbert Held, 19995侯波亨.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计2李贵山，戚德虎. PCI局部总线开发者指南6 Xilinx Foundation Series 3. li Help Content,3乔长阁，边计年，薛宏熙. VHDI.简明教程http: //www. xilinx. com4 VHDI,语言100例详解。北京理工大学ASIC研.中国煤化工作者简介宁春阳 女， 现在正在攻读西安电子科技大学通信工程.MYHC N M H G数字通信方面的科研工作，目前的研究方向是数字通信与信号处理。张辉西安电子科技大学通信工程学院教授。29码分多址方案分析.性地址码，保证各发送端所要发送的各个载波都可一频带，只是不能共用同一地址码;分配到互不相同的地址码，这是进行“码分”的基(2)各信号都利用各自的地址码进行扩频传输;础。地质码的自相关性与互相关性通常用自相关函(3)接收时利用地址码的相关性和窄带滤波器数与互相关函数来描述。它们的定义分别为:区分不同信号。为此，CDMA在通信的有效性、设备的经济性R,(r)=|. a;(t) ●a;(t + r)dt(1)等方面付出了一-定的代价，但在通信的可靠性、灵R,(r) =(Ta;(t)●a;(t + r)dt(2)活性等方面却换取了一系列意义重大的优点:式中:a;(t),a;(t)分别表示码集内任意两个不同的(1)具有很强的抗干扰能力这 是CDMA方式一个最突出的优点。对FDMA、TDMA来说，抗二进制地址码序列，其值域为{1, . - 1};T为地址码周期的时间宽度,若一周期中包含干扰能力差则是它们共同的一大缺点。CDMA区分信号与干扰的能力直接表现在解扩器输出的信号干有M位码元,每个码元宽度为0,则T = M0;扰功率比相对于输人端的改善程度。通常，就把解τ为相对时延,若两序列保持帧同步,则τ= 0;扩器输出端与输人端的信号千扰功率比之值定义为若保持位同步,则τ= KO,(K = 0,1,2,.)。在r="处理增益”(记为Gp ),作为表征- -条扩频通信线KO并取0= 1的条件下，式(1), (2)可简化为:路所具有的分辨信号与干扰能力的强弱的一个重要R(r)=M一M2(3)参数，即:Ri(r)=M;一M2(4)(S/N)。_ S。/N。式中:M,和M;分别为相乘的两序列间在一周期内Gp=.(S7N);= S;/N(5)相对应的各码元取值相同与不同的位数。式中: (S/N)。为解扩器输出端的信号噪声功率比;(2)必须用各个地址码分别对各个待发信号进(S/N);为解扩器输人端的信号噪声功率比;行扩频处理，使传输的需占频带极大地展宽(一般S.,N。分别表示解扩器输出端的信号和干扰应达几百倍以上)。这一步，把不同地址码分别与不功率;同待发信号的频谱扩展结合起来，为各个接收端的S,N;分别表示解扩器输人端的信号和干扰功区分信号完成了实质性的准备。在地址码符合要求率。的条件下，传输频带扩展得愈宽，则信号的功率密.若信号通过解扩器没有损耗,即S。=S,则度愈小，相关处理后能通过窄带滤波器的非需要成Gp = N:/N。分的功率就愈小，愈有利于对信号的区分。若解扩前信号没有被扩展的带宽为Bss,解扩后信(3)在各个接收端，必须利用一个与要接收的号需占带宽为B,且干扰的功率谱密度在解扩前后那个载波中所含的地址码完全一致的本地地址码。可近似看作均匀分布时，则:对收到的所有信号进行相关处理或相关检测，把地N。≈(N;/Bss)●B(7)址码之间相关性的不同转化为信号频谱需占频带宽所以:窄的差别,然后用窄带滤波器从中选出需要的信号。gp≈Bss/B(8)这是完成码分多址的最重要环节，它把前面准备好用分贝表示则为:了的识别不同信号的可能性转变成现实性。[G,]≈10 1g(Bss/B) dB(9)综合上述可以看出:从涉及的理论基础来说，式中: 8p为处理增益的真值;CDMA是建立在正交编码理论、相关接收理论的基G,为处理增益的分贝数。础上。可见,在一定条件下,处理增益g,大致等于解扩前后的信号需占带宽比。若线路在扩频与解扩处2主要特点理过中国煤化工量受到一定损失或对CDMA和其他方式相比，具有如下3个主要特干扰MHCNMHG弱等。处理增益的实点:际值将低于式(9) 的计算结果，这种情况可等效地(1)系统内传送的各信号可在同一时间占用同看作线路存在着一定的内部(下转第33页)《现代电子技术》2001年第12期.网络与通信i; = Socket. ReceiveBuf(Buffer, BitmapSize );3结束语FMemBitmap. WriteBuffer (Buffer,i);FreeMem(Buffer); .该软件经过严格调试并在实践中得到验证，系IF FMembitmap. Size = BitmapSize thenBegin统稳定,性能良好,很好地实现了Internet上的屏幕Bitmap: = TBitmap. Create ;广播，为网络教学、网络会议及其他应用提供了良Bitmap. Width := Round (800 * Control Comm.好的借鉴。and. Quaity/5);Bitmap. Height : = Round(600 * Control Comm .参考文献and. Quality/5);FMembitmap. Position:=0;1 Steve Teixeira Xavier Pacheco著,任旭钧,王永Bitmap. LoadFromStream(FmemBitmap);生，冯泽波等译. Delphi5开发人员指南.北京:Canvas. CopyRect(RECT(0,0, 800,600) ,bitmap. can .机械工业出版社，2000， 7vas ,Rect(0.0,Bitmap. Width ,Bitmap. Height));FMemBitmap. Free2徐新华. COM CORBA和Internet编程技术.北Bitmap. Free; .京:人民邮电出版社，1998End ;3 Harold Davis著,宋建云,段子瑞等译. DELPHIIF canexit then Close;//如不继续,退出FOR WINDOWS大全.北京:电子工业出版社，Else Socket. SendBuf ( FControlCommand, SizeOf(RCommand));1996//结束事件处理(上接第30页)工作频带都相同，其所有设备几乎完全相同，这不损耗。例如:某扩频系统的Bss/B = 1000,内部损耗但便于制造，也非常便于调整，这也是CDMA的一I=2dB,要求解扩器输出的[S/N.]≥10dB,则解个不可忽视的优点。扩器输人端允许的最低信扰比为:N Ji.min= (9].- (Gp-l)=- 18dB (10) .随着通信技术的发展，用户的迅速扩大，面临这就是说，解扩器输人的最低信扰比为-18 dB时，的主要问题就是通信频道的拥挤。采用CDMA多址亦即解扩器输人端干扰电平比信号大18dB时，系联接方式能解决这一矛盾。既适用于各种通信系统，统仍可正常工作。更适用于军用卫星通信。(2)具有了较好的保密通信能力由于采用了扩频调制，在信道中传输的载波与噪声、干扰的功率比很低(约为一20dB左右),信号几乎完全淹没在.1樊昌信等.通信原理.北京:国防工业出版社，噪声和干扰中，不易被敌方收到。另外，用独特的1988地址码进行扩频调制，相当于一次加密，增加敌方2洪福明，通信系统.西安电子科技大学出版社，破译的困难。这是码分地址方式的另一重要优点。1990(3)实现多址联结较灵活方便与 FDMA、3王士林等.现代数字调制技术.北京:人民邮电TDMA相对比，CDMA系统内的各条线路具有较出版社，1987大的独立性，都可以随机地接通或断开;只要在系(美)斯普里凯尔JJ著,白延隆等译.数字卫星.统通信容量许可的范围内，增开线路或改变某些线民邮由出版补。1980路的地址码，都是很方便的;同时，由于各条线路中国煤化工TYHCNMHG33