移动通信中的先进信号处理技术
19页1、CDMA多用户 处理技术课程设计报告目录1 .概述12 .多址技术12.1 频分多址22.2 时分多址22.3 码分多址33 .多用户检测34 .联合检测105 .联合发送156 .小结157 .参考文献17一、概述与传统的频分多址(FDMA : Frequency-Division Multiple Access)、时分多址(TDMA : time-Division Multiple Access)系统相比,码分多址(CDMA: Code-division Multiple Access) 系统具有频谱效率高、软容量、保密性好、易于无缝切换和宏分集等优点,但同时也要克 服多址干扰(MAI )和远近效应这两个严重影响系统容量的问题。在CDMA系统中,依靠不同的地址码来区分不同用户,如果不同的地址码之间是完 全正交的,则各个用户之间将没有干扰存在。但不幸的是,在 CDMA系统中,由于多个 用户的随机接入以及无线信道时变特性对用户地址码之间互相关性的破坏,用户地址码之 间不能保证完全正交,从而引起多址干扰。随着用户数的增加,这种干扰将越来越严重。 同时,无线电信号经过移动信道时会受到来自不
2、同途径的衰落,由于用户距离基站的距离 不同,因而衰减也不同。如果发射台以相同的功率发射,将会导致基站接近移动台的信号 比接收远站点移动台信号强得多,使得相对较弱的用户信号得不到正常的检测,这就是远 近效应问题。现有系统都是靠严格的功率控制来解决这一问题的,但精确的功率控制非常 复杂,费用较高。传统的 CDMA信号检测技术根据直接序列扩频理论对基带接收信号进 行地址码相关计算,独立处理每个用户的信号,因此称为相关检测,它不具备抗多址干扰 和远近效应的能力。多用户检测是近几十年来在相关检测基础上发展起来的一种有效的抗干扰措施,是 CDMA通信系统中抗干扰的关键技术。它利用多址干扰的各种可知信息对目标用户的信号 进行联合检测,从而具有较好的抗多址干扰能力,可以更加有效地利用频谱资源,显著提 高系统容量,降低系统对功率控制的要求。多用户检测的额思想最早可以追溯到1983年,1986年,S.Verdo提出多址干扰是具有一定结构的有效信息。他以匹配滤波器加维特比算 法实现了最大似然序列检测,从理论上证明了采用最大四然效应检测可以逼近单用户接收 性能,并能有效克服远近效应,大大提高系统容量,至此开始
3、了对多用户检测技术的复杂 太高无法实现。因此在以后的十几年里,出现许多次优的用户检测方案,主要分为线性多 用户检测和干扰删除多用户检测两方面。目前,这两种方式已成为多用户检测技术研究的 主要方向。二、多址技术多址技术分为频分多址(FDMA)、时分多址 (TDMA)、码分多址 (CDMA)。 频分多址是以不同的频率信道实现通信。时分多址是以不同的时隙实现通信。码分多址是以不同的代码序列来实现通信的01.频分多址(FDMAFDMA将整个可利用的无线频带划分成互不交叠的子频带,每一个子频带分配给一个特定的用户,该用户在通信过程中长期占用该子频带直到通信结束。因此, FDMA方式下无 线行信道的共享通过为不同用户分配不同频带来完成。FDMA是第一代模拟蜂窝移动通信系统广泛采用的方式,如TACS系统频道间隔为25KHz等。采用FDMA方式主要有如下 特点:(1)每个频道只传输一路业务信息,因此实质上是单路单载波传输;(2)信号连续传输,各多址信道在时间和空间重叠,频率分割;(3)多频道信号互调干扰严重;(4)频分多址就只是分裂信道以提高容 量,因此频率利用率低,系统容量小;(5 )系统可扩展性以
4、及对新技术的适用 性差,需要改变和增加射频硬件和频率重用设 计,产生一系列复杂问题。利用FDMA技术的模拟移动通信系统由于 系统容量、抗干扰性和保密性无法满足日益增长 的移动业务需要已经被淘汰。2.时分多址(TDMA时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame)每一个帧再分割成若干个时隙向基站发 送信号,在满足定时和同步的条件下,基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号 而不混扰。同时,基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输,各移 动终端只要在指定的时隙内接收,就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。时分多址(TDMA的N个时隙(信道)在时间轴上互不重叠,应该满足时间正交性: 式中,ATi为时隙长度;Xi和Xj分别表示第i个利第j个时隙(信道)发送的突发信号 接收端的TDM侬时单元根据系统定时信号实时控制时间闸门,选择出所需信道(时隙) 所传送的突发信号。时分多址只能用于数字通信系统。模拟话音必须先进行模数变换(数 字语音编码)及成帧处理,然后以突发信号的形式发射出去。3 .码分多址(CDMA码分多址(CDMA , Code DivisionMultipl
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