第18章 扩展频谱系统

·目录

18.1  调频多址
         18.1.1  跳频原理
         18.1.2  跳频多址（FHMA）

18.2  码分多址
         18.2.1  直接序列扩频的基本原理
         18.2.2  多址
         18.2.3  数学表示
         18.2.4  码分多址情况下的多径传播
         18.2.5  同步
         18.2.6  码族
18.3  蜂窝码分多址系统
         18.3.1  码分多址原理回顾
         18.3.2  功率控制
         18.3.3  提升容量的方法
         18.3.4  与其他多址方式的结合

18.4  多用户检测
         18.4.1  简介
         18.4.2  线性多用户检测
         18.4.3 非线性多用户检测

18.5  跳时脉冲无线电
         18.5.1   简易脉冲无线电
         18.5.2  跳时脉冲无线电
         18.5.3  时间色散信道下的脉冲无线电

·引言

扩展频谱技术将信息扩展到非常宽的带宽上，切确的说，是比数据速率大得多的带宽。

本章节，依次介绍跳频多址、直接序列码分多址（DS-CDMA）、跳时脉冲无线电。

扩频方式下，允许多个用户，采用同一频带同时发送。接收机，可以通过查找具有特定扩展规律的信号，来确定总的接收成分中哪一部分来自某一特定用户。

18.1  跳频多址

18.1.1  跳频原理

• 跳频（FH/Frequency Hopping）的基本思想：改变一个窄带传输系统的载波频率，是的在某一频带上的传输仅仅维持较短的时间。
• 扩频因子：载波频率跳变的总的带宽范围与窄带传输带宽的比值。
• 跳频源于军事通信。 无线发射机的发射很可能被敌方用来对发射机进行三角定位，（三角定位法，指的是一种数学原理，是利用2台或者2台以上的探测器在不同位置探测目标方   位，然后运用三角几何原理确定目标的位置和距离）同时窄带发送也可能被敌方的大功率（窄带）发射机干扰。 通过频繁的改变发射载频，信号在每个“脆弱的”（容易被发现和干扰的）频带上只持续较短的时间。跳频图案（频率跳变的规律）只有本方接收机知道，敌方 无法预测，使得敌方无法“跟踪”跳变。跳频不仅可以抑制窄带干扰还可以减轻深度衰落沉陷的影响。
• 跳频有两种基本类型：慢跳频、快跳频
  快跳频：在一个符号传送期间多次改变载频
  慢跳频：在一个频率上传送一个或多个符号。此方法常与时分多址结合使用，即每个时隙在一个给定的载频上发送，下一个时隙则改变到不同的频率上                 发送。
                 为了发挥跳频的有效性，交织和编码将来自同一源比特的信息分布到几个时隙上。假设采用简单的重复编码，则美比特在不同时隙上（也就
                 是不同载频上）被重复发送两次。即使第一个时隙的发送经理了深度衰落，第二个时隙发送使用的频率有可能经历较小的信道衰减；这样信
                 息就有可能得到有效的恢复。
• 跳频导致接收信号特征“百化”。
  这种作用具有隐含的信道衰减平均化效果。而且在每一个载频上，出现一个不同的干扰，以至于跳频也带来了干扰的平均化。

18.1.2  跳频多址（FHMA / Frequency Hopping Multiple Access）  

• 跳频可以作为一种多址方式来应用，并且获得类似时分多址和频分多址的频谱效率。
  为此，将跳频系统区分为同步和异步。
• 同步跳频系统
  所有的移动台都采用同一的跳频序列，这样可以确保跳变时不会发送碰撞。
  因此，同步跳频多址有与频分多址相同的容量，同时还增加了频率分集的好处。
• 异步跳频系统
  同步的缺失，不同用户信号之间的延迟为任意值，包括零延迟。
  所有用户使用同一跳频序列，则零延迟将导致“灾难性的碰撞”，即不同用户之间时时刻刻都互相干扰。
  为避免上述问题，每个用户将采用不同的跳频序列。
  
  
  
  

18.2  码分多址
18.2.1  直接序列扩频的基本原理