序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇擴頻技術論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

礦井供電由地面變電所和井下中央變電所構成。地面變電所電源來自35KV電網，被變壓后沿兩趟架空線被送往礦區，經井筒由高壓電纜被送到地下的中央變電所及高壓用戶，再進行一次變壓器變壓可以把電力送到低電壓用戶，如井底車場、采區低壓設備等。井下主運輸大巷工程設備包括井底固定設備、運輸設備和移動設備等，鋪設在巷道中的電力線相互交錯，利用電力線作為信息傳輸通道雖有許多優點，但是，也有很多困難。在礦井下使用電力線來傳輸應急信號所受到的主要干擾包括：1）電力線網負荷波動大，啟動和停止大型設備（例如采煤機、液壓支架、運輸輸送帶）經常給電網造成巨大影響；2）設備的連接線和電路網絡復雜;3）變電站、開關柜、可控硅等對電網造成的寬頻帶、大強度的干擾。由香農公式可得：對于給定的有噪聲信道，至少存在一種編碼方式，可以使信道的傳輸速率無限接近信道容量，而同時保證傳輸速率達到任意小。可以對于一定的信道容量（C）,用增大傳輸帶寬（B）來獲得較低的信噪比（S/N），即信息差錯率。擴頻通信技術正是利用這一原理用高速率的擴頻碼來達到擴展待傳輸數字信息帶寬的目地。這一公式指明了擴頻通信的優越性，即用擴展頻譜的方法來降低對信噪比的要求，使信號傳輸更為可靠，同時降低單位帶寬上的功率譜密度。信息數據流在傳輸過程中為多個載波并行，采用數學上每一個載波相互正交的可以重疊的正交子載波，這些子載波相比傳統的多載波系統具有較高的頻譜效率，是一種多載波高速調制技術，稱為正交頻分復用（OFDM）技術。多載波正交技術通過打開和關閉子信道的方式，發送方將關閉信號衰落和信號噪聲比超過閾值的信道所在子載波，避免衰落引發的誤碼。當系統傳輸速率很高時,如實現快速均衡則其復雜性和成本都難以接受,采用使每個子信道的速率較低以實現均衡較為簡單。

2應急信號傳輸系統

在系統調制端，串行碼元序列經基帶調制和串/并轉換分別被調制在N個子載波上。發送端所發送的子載波信息碼序列由待傳遞的信息碼序列與高速率的偽噪聲碼序列進行模二加后（波形相乘）得到復合碼序列，用它來直接控制射頻信號的某個參量（通常是載波相位），由此得到的一個直接序列擴展頻譜信號。各巷道內的通信設備之間的信息傳輸時，校驗碼是由核心控制芯片發出，供給擴展模塊與寬帶偽隨機序列調制的窄帶信號實現擴展頻帶、提高抗噪聲的能力。鑒于偽噪聲碼的多樣性，擴頻可以在同一時間使用多個偽噪聲碼。正交小波基可以代替傳統的正弦載波，合適的正交小波基，可以減少系統的干擾。在接收端，接收到的信號進行采樣的轉換器具有相同的采樣頻率。循環前綴部分在接收端被去除，然后進行解調。由于循環前綴的存在，所有的子信道是獨立的。并行數據在接收端經耦合電路和解調后轉換為頻域的子載波分量，并恢復到數據碼元序列的原始信號。使用相同的擴頻碼序列進行解擴，展寬的擴頻信號恢復成原來的消息，從而取得直接序列擴頻信號。如果接收信號中被檢測到有錯誤，信號重發的請求信號被疊加在預先指定的負載波上來生成重發信號。接收機實際上是一組解調器，它將不同載波搬移至零頻點.然后在一個碼元周期內積分。其他載波在該區域由于與所積分的信號正交，因此不會對這個積分結果產生影響。如果每個子信道都可以正確解調出源信號，將其合并后就能夠恢復發送端高速串行碼元序列。

3實驗

為了測試的三相交流信號傳輸情況，對基于多載波擴頻調制技術的數據傳輸進行測試，如下所述。數據傳輸測試終端和開關柜之間的直線距離約200米。與以太網RJ-45接口，用于連接計算機的調制解調器，然后連接到電源插座。點對點測試數據如下所示（單位：Mbps）：平均吞吐量：1.30;最大吞吐量：1.86;最低吞吐量：0.61。從測試中，我們發現大多吞吐量的范圍在1Mbps～2Mbps之間。三相耦合信號強于單相耦合信號;針對復雜的情況下，測試效果還是相當不錯的。這證明了在礦山巷道中基于多載波擴頻的信號傳輸是完全可行的。

4結束語

篇(2)

論文摘要：擴頻通信是現代通信系統中新的通信方式，它具有較強的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能，頻譜利用率高。本文介紹了擴頻通信的工作原理、特點、及其發展應用。

一、擴頻通信的工作原理

在發端輸人的信息先調制形成數字信號，然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴，再經信息解調，恢復成原始信息輸出?？梢姡话愕臄U頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制，二次調制為擴頻調制，三次調制為射頻調制，以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較，多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征：(1)數字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的；(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴)，求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。

二、擴頻通信技術的特點

擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號，其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬，同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。

1．抗干擾性強

擴頻信號的不可預測性，使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾，干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能不受干擾、高質量地進行通信，擴展的頻譜越寬，其抗干擾性越強。

2.低截獲性

擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號的功率密度很低，偵察接收機很難監測到，因此擴頻通信系統截獲概率很低。

3.抗多路徑干擾性能好

多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程，利用擴頻碼序列間的相關特性，在接收端解擴時，從多徑信號中分離出最強的有用信號，或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象，使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發射功率下，擴頻信號分布在很寬的頻帶內，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了．所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴頻系統具有高保密性。

5.易于實現碼分多址

在通信系統中，可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性，接收端利用相關檢測技術進行解擴，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統可以區分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。

三、擴頻技術的發展與應用

在過去由于技術的限制，人們一直在走增加信號功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術已經出現，但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規模集成電路的發展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實，擴頻通信獲得極其迅速的發展．通信的發展史又到了一個轉折點，由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統的角度看擴頻通信．最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機．幾十年來，最佳接收理論已經很成熟，但最佳發射問題一直沒有很好解決，偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度，構成了最佳發射機．因此，有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識，人們就不難預測擴頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代．擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路，發揮越來越大的作用．接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統，逐步發展、演變和升級而形成的．現代電信網絡分為3部分：傳輸網、交換網和接入網．由于接入網發展較晚，往往成為電信發展的“瓶頸”，各國都很重視接入網的發展，因此各類接人技術和系統應運而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段，而無線擴頻技術所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段．在無線接人系統中，擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點：抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說，有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢，在接入網中起著不可替代的作用．

擴頻微波主要應用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數據接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(Internet)接入。

四、結語

擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向，是擴頻技術與通信相結合的產物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點，使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中，它的易于實現碼分多址的特點，使它能與第三代移動通信系統完美結合，發展前景極為廣闊。

參考文獻：

[1]曾興雯等.擴展頻譜通信及其多址技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.

篇(3)

關鍵詞:CDMA 擴頻通信 同步 PN碼

一、前 言：

移動通信是現代通信系統中不可缺少的組成部分。移動通信不但集中了無線通信和有線通信的最新技術成就，而且集中了網絡和計算機技術的許多成果。在第三代移動通信的主要技術體制中，WCDMA-FDD/TDD（現稱為高碼片速率TDD）和TD-SCDMA（融和后現稱為低碼片速率TDD）都是由1998年12月成立的3GPP（第三代伙伴項目）進行開發和維護的規范，這些技術都是以CDMA技術為核心的。CDMA技術作為第三代數字蜂窩移動通信系統的主要技術，以及在它基礎之上發展起來的WCDMA和TD-SCDMA移動通信系統將會更廣泛的應用于我們的生活之中，為我們帶來更多方便。

二、理論基礎及算法分析：

1、大步進快速捕獲方法的基本原理：

在這里我選用“大步進快速捕獲方法”來實現PN碼的同步，在擴頻通信系統中接收端的己調信號一般可以表示為：式中 是高斯白信道噪聲，T是相對發射機的時延，A是輸入信號載波幅度， 是偽噪聲碼， 是數據信息碼， 是載波角頻率， 是載波初始相位。

大步進搜索實現PN碼快速捕獲的實質就是將要搜索的q相位單元分為q/m段，每段m /q個相位單元，用步進電路使本地PN碼逐段移動，即每次步進m個相位單元。每移動一段，做一次m路并列相關判決。由于大步進搜索每次相關判決同時對m個相位進行，而單步進搜索每次相關判決只對一個相位進行，故而大步進的捕獲時間較單步進可以縮短1/m實現快捕。

使用大步進搜索方法的快速捕獲系統的實現機理見圖3.1。圖3.1中S(t)為接收信號，它與m路本地PN碼相乘，每一路代表了一個PN碼相位，再經窄帶濾波得到(1)～(m)這m路相關運算結果。將其送入多路比較判決電路，與門限 比較，當m路相關運算結果都小于判決門限 時，無相關輸出，代表這m個PN碼的相位都沒有與發端PN碼對齊，此時由判決輸出端控制步進電路，使本地PN碼大步進m位進入下一段相關處理，如果m路相關運算結果中有一路超過門限 有相關輸出說明該路(設為第i路)，代表的PN碼相位已經與發端PN碼對齊，此時由判決輸出端控制步進電路停止步進，進入跟蹤階段。

2、大步進PN碼捕獲方法的算法分析

在本節分析中將采用狀態轉移圖對捕獲過程建立數學模型，計算大步進快速捕獲方法的平均捕獲時間、捕獲時間方差。

對快速捕獲系統的捕獲性能分析，主要指平均捕獲時間和捕獲時間方差計算。運用狀態轉移圖的思想來建立數學模型，使分析系統化、簡明化是由J.K.霍姆斯JACK.K.HOLEMS提出來的。概括地說，該方法對離散的時不變馬爾柯夫過程建立狀態轉移圖，在狀態轉移圖的基礎上得到生成函數流程圖，運用信號流圖理論于生成函數流程圖求得生成函數，利用捕獲時間平均值及其方差與生成函數的一階導數和二階導數之間的關系，推導計算平均捕獲時間和捕獲時間方差。該方法適用于不同的捕獲方案分析，且分析直觀、簡明，易于理解，所以我們采用該方法來分析大步進快速捕獲系統的捕獲過程。為簡單起見本論文就大步進快速捕獲延遲鎖定環捕獲過程建立圓形狀態流程圖，對該圖作計算，對計算結果作分析。首先就研究的系統作一定的說明。

在實際系統中，捕獲過程具有不確定性，該不確定性由諸多因素造成。例：

A、兩PN碼起始相位相對位置是不確定的。

B、信道畸變，如衰減信道和外來干擾、人為或非人為。

C、載波頻率漂移(多普勒頻移)。

D、接收端加性白高斯噪聲的作用。

因此，捕獲時間也是不確定的，雖然捕獲時間的分布函數原則上能得到。

但在實踐中得到它是非常困難的，至少在精確形式上是困難的，因此只限于研究捕獲時間的平均值及其方差。

三、快速捕獲系統在MATLAB上的仿真：

1、使用系統仿真軟件MATLAB創建用戶代碼庫：

MATLAB最受人們歡迎的特點之一是其具有開放性，任何用戶可以通過對工具包源文件的修改或加入自己編寫的文件去構成新的用戶專用工具包。這里我利用MATLAB來進行仿真。為了修改和編寫源文件，必須熟悉掌握SIMULINK的核心――S-FUNCTION 。

S-FUNCTION具有三種表現形式：

(1)框圖形式

(2)M文件形式

(3)MEX文件形式(C語言或FORTRAN語言子程序)。

本課題中采用第一種形式和第二種形式。

S-FUNCTION仿真工作原理如下:S-FUNCTION與SIMULINK非線性庫中的S-函數模塊配合使用。將S-函數模塊從非線性庫中拷貝到用戶自己的模塊框圖中，然后在模塊的對話框中定義調用的S-函數的名稱，則該模塊完成的功能由調用的S-函數決定。每個SIMULINK模塊都有三個基本參數:輸入矢量u,輸出矢量Y和狀態矢量x。三者的連接關系如圖3.1。

輸入矢量，輸出矢量和狀態矢量的數學關系式如下：

式中: ，狀態矢量可以為連續狀態，離散狀態或兩者的混合狀態。在調用了M文件的S－函數模塊中，SIMULINK將狀態分為連續狀態和離散狀態兩部分，連續矢量放在狀態矢量的前半部分，離散矢量放在狀態矢量的后半部分。在仿真的特定階段，SIMULINK反復調用模型文件中的每一個模塊，控制它們完成特定的功能，如：計算輸出，更新離散狀態或計算狀態導數等。為了執行初始化過程或中止仿真任務，在仿真開始部分和結束部分還要調用一些附加過程。圖3.3給出了SIMULINK進行一次仿真的完整流程。

SIMULINK首先對模型中包含S－函數模塊在內的每個模塊進行初始化，然后進入仿真環。仿真環每運行一個周期稱為一個仿真步長。仿真的每一個步驟都要調用S－函數，直至仿真結束

創建一個用戶自定義的SIMULINK模塊的步驟為：

① 根據算法和公式編寫核心部分的S－函數。

② S－函數經過通用S－函數模塊處理后，轉化為用戶自創建的模塊。

③ 根據要求的功能構造用戶子系統(subsystem)，包括輸入端口，輸出端口，S－函數模塊和其它一些附加模塊。

④ 利用SIMULINK中的封裝功能將子系統封裝起來，生成用戶自定義的封裝對話框和圖標，為整個子系統提供統一的設置。具體設置包括模塊名稱，模塊類型，仿真參數，圖標符繪圖指令，模塊功能描述信息和模塊幫助信息。

這樣最終能得到一個用戶自定義的SIMULINK模塊，該模塊能完成所要求的功能。在本課題所要仿真的鎖相環中，很多模塊都采用調用S－函數的方式實現其功能，如信號產生模塊，邏輯控制模塊，擴頻碼產生模塊等。

2、系統模塊構建設計：

（1）、信號模型：

該模塊的功能是產生二相相移鍵控(BPSK)調制的直擴碼序列。設一個chip內有10個載波，一個chip采樣100次。

（2）、PN碼產生模塊：

模塊的功能是產生偽隨機序列，包括兩部分:一是模擬BPSK調制信號時用作調制碼，二是在接收后的本地偽隨機序列?？蓪⒉东@后的結果與發射前的隨機碼相比較，檢驗捕獲結果。

3、系統仿真模型的構建仿真：

單系統的仿真框，系統論證的寬帶濾波器和窄帶濾波器已經合并入模塊中，參數選擇如上所述。

4、仿真結果：

按照系統仿真模型，最終得到的捕獲結果如圖所示

當捕獲成功時發端碼(上)與本地碼(下)的比較(單位:秒)

由上圖的結果是在m=5時得到的結果，可以清楚的看到，當捕獲成功時，接收端的隨機碼與本地偽碼的相位相差半個碼元，達到要求，實現PN碼的同步。此仿真實現了利用“大步進快速捕獲方法”對PN碼的同步。

四、結束語：

同步是CDMA通信系統中一個重要的實際問題。在通信系統中，同步具有相當重要的地位。通信系統能否有效地、可靠地土作，很大程度上依賴于有無良好的同步系統。通信系統中的同步又可分為載波同步、位同步、幀同步、網同步幾大類。

因此，對于相干擴頻通信系統而言，必須保證接收端與發送端實現信息碼元同步、PN碼碼元和序列同步和射頻載頻同步。只有實現了這些同步，直擴系統才能正常工作，可以說，沒有同步就沒有擴頻通信系統。擴頻通信中，主要關注的是PN碼的同步。

擴頻通信系統中的同步問題可分為三個方面，即偽隨機序列的捕獲，偽隨機序列的跟蹤和載波的同步。其中，偽隨機序列的捕獲是擴頻通信系統得以工作的基礎，而偽隨機序列的跟蹤和載波同步是保證系統性能的最關鍵因素。

本文圍繞CDMA擴頻通信系統中PN碼同步進行了研究，并實現了CDMA通信系統中的PN碼同步算法。

參考文獻

1、A. J.維特比著，李世鶴等譯，CDMA擴頻通信原理，1998

2、姜為民，CDMA系統中長PN碼的捕獲，武漢大學學報，1999年11月

3、吳薇，CDMA系統的PN碼技術，武漢理工大學學報

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【關鍵詞】多徑衰落；分集接收；RAKE接收機；MATLAB

1.緒論

在移動通信系統之中，由于城市建筑物和地形地貌的影響，傳輸信號經過無線信道傳播，使得接收到的信號出現時延、頻率和角度擴展等變化。其中，時延擴展將直接導致碼間串擾，頻率擴展將導致傳輸信號的時間衰落，角度擴展將導致信號的空間衰落，這些情況都將嚴重影響通信質量。在CDMA移動通信系統中采用RAKE接收機來完成分集接收，從而保證了系統可以獲得較高的通信質量。本文采用MATLAB仿真軟件對RAKE接收機進行仿真。結果表明：RAKE接收機能更有效地克服多徑傳輸造成的干擾，將多徑衰落信道分散的信號能量收集起來，從而降低信號誤碼率，提高通信質量。

在CDMA移動通信系統中采用RAKE接收機來完成傳輸信號的分集和接收，從而能夠保證系統可以獲得比較滿意的信號傳輸結果和通信傳輸質量。在本文中，采用MATLAB軟件對RAKE接收機進行編程和仿真，還通過比較分析選擇式合并，等增益合并和最大比值合并這三種不同的合并方式情況下，RAKE接收系統的信號誤碼率的變化情況，用來說明不同合并方式對RAKE接收系統的效率的影響。

2.RAKE接收技術

2.1 RAKE接收信號合成矢量表現

RAKE接收機的基本原理就是將那些幅度明顯大于噪聲背景的多徑分量取出，對它進行延時和相位校正，使之在某一時刻對齊，并按一定的規則進行合并，變矢量合并為代數求和，有效地利用多徑分量，提高多徑分集的效果。

不采用RAKE接收時，多徑信號的合成矢量如圖2-1所示。采用RAKE接收后的合成矢量如圖2-2所示。

由于用戶的隨機移動性，接收到的多徑分量的數量、大?。ǚ龋?、時延、相位均為隨機量，因而合成矢量也是一個隨機量[1]。若能通過RAKE接收，將各路徑分離開，相位校準，加以利用，則隨機的矢量和將可以變成比較穩定的代數和而加以利用。當然這一分離、處理和利用的設想是在宏觀分區域含義完成的，而不可能是針對所有實際傳播路徑而言的。

根據可分離路徑的概念，當兩個信號的多徑時延相差大于一個擴頻碼片寬度，可以認為這兩個信號時不相關的，或者說路徑是可以分離的。反映在頻域上，即信號的傳輸帶寬大于信號的相干帶寬的時候，認為這兩個信號時不相關的，或者說路徑是可分離的。

由于CDMA系統是寬帶傳輸系統，所有信道共享頻率資源，所以CDMA系統可以使用RAKE接受技術，而其他兩種多址技術TDMA、FDMA則無法使用。

2.2 RAKE接收機的設計與仿真

2.2.1 系統設計

設計和仿真中的CDMA系統僅涉及到擴頻調制、多徑衰落信道、擴頻解調模塊，沒有包含信道編/解碼、交織等部分，也沒有考慮CDMA系統的擴頻調制解和調級上的RAKE接收機的誤比特性能[2]。RAKE接收機的結構設計如圖2-3所示。

其中，發送端發送的信號在信道中遇到3個障礙物而產生反射，那么本次模型中傳輸路徑數=3；在瑞利衰落信道中，假定產生的3徑信號互相獨立，那么，以第1徑信號的傳輸時延為標準時間0，第2徑信號的傳輸時延為，第3徑信號的傳輸時延為，其中是擴頻碼的一個碼片時間。3條路徑的信號合并后加載上加性高斯白噪聲（AWGN）。在接收端進行分集的過程是，首先對每徑信號分別進行相應的時延同步，然后對每徑信號分別進行解擴。因為在瑞利衰落信道中3徑的傳輸時延是[0，，]，那么在接收端3徑的同步時延就是[，，0]。接下來將3徑信號進行RAKE合并，這里所采用的合并準則是等增益合并方式。

2.2.2 參數配置

（1）用戶參數設計

用戶數=1，發送端首先產生隨機信號，然后使用Walsh碼進行擴頻，擴頻因子取=16；之后信號通過DPSK調制器產生DPSK信號。因為多徑時延也是獨立的。在假設RAKE接收機中的信道估計單元對延遲和相位的估計都是準確的情況下，可以僅考慮加性高斯噪聲和瑞利衰落對RAKE接收機接收性能的影響。圖2-4是經過擴頻后的信號。

（2）噪聲的產生

是一一對應的關系。根據以往的研究發現，在噪聲均方值的時候，仿真出的效果比較明顯。則，令。信道中的高斯白噪聲的單邊功率譜密度為：

在接收端，噪聲與載波相乘，其單邊功率譜密度變為，雙邊功率譜密度即為。仿真中，讓信號通過瑞利衰落后加載上高斯噪聲，以實現噪聲對RAKE接收機性能的影響[3]。

（3）瑞利衰落信道的產生

在前面計算噪聲的功率譜密度時，有令，因為是服從瑞利分布的，其均值和方差分別為。又因為，所以可以推出瑞利衰落參數。瑞利衰落信道的抽樣時間為1/10000，多普勒頻移是100Hz，方差為。利用MATLAB自身函數產生瑞利衰落信道。

圖2-5是通過瑞利衰落信道后的傳輸信號的仿真圖。圖2-6是加載了加性高斯白噪聲后的傳輸信號。

2.2.3 仿真結果

傳輸信號通過瑞利衰落信道后，加載加性高斯白噪聲。此后，每一徑的信號通過各自的時延矯正以后，經過解擴就進入了RAKE接收合并模塊。每條徑解擴后的信號如圖2-7所示。之后，信號進入RAKE合并器，合并方式采用等增益合并方式，經過圖2-8所示的判決后，即可得到系統的輸出信號。

圖2-9為RAKE接收機誤碼率仿真曲線圖，其中橫坐標為信號干擾噪聲比，指信號功率與噪聲和干擾功率之比，縱坐標為誤碼率。由圖2-9可知RAKE分集接收能有效地減少多徑衰落的影響，降低誤碼率。由仿真結果可以看出，無論無論是否使用RAKE接收機處理信號，信噪比越大，誤碼率就相應的減小；在使用RAKE接收機處理信號后，同等信噪比條件下，信號的改善效果更好，抗干擾能力就越強。

經研究發現，根據擴頻帶寬的選擇，多徑環境下可能有幾路到幾十路可分離的多徑信號，有的多徑信號只包含很少的信號能量，所以，RAKE接收機不需要分集接收所有的多徑信號[4]。為此，除了根據信道的特性，選擇適當的RAKE支路外，還可以在RAKE接收機的每個支路設置一個門限，當信號的電平低于門限值時將該支路關閉，以防止信噪比很低的分集支路對RAKE接收機的影響。

3.結論

本論文是建立在RAKE接收機的分集重數對RAKE接收機誤碼性能影響的情況進行的分析和比較。在用戶固定的RAKE接收機中，RAKE接收機的分集重數越多，搜索到的多徑就越多，它主要是由信道的時延擴展決定的。在一定的碼率下，延時擴展越大所需要的抽頭數就越多，這樣，在時延擴展很大的信道中，需要大量的抽頭數，這將使得系統的復雜度很高。有時在硬件上很難實現。

通過RAKE接收機的原理的研究，應用MATLAB軟件設計了RAKE接收機仿真程序，軟件仿真結果與理論相符，RAKE接收機在采取多徑合并后，能更有效的收集信號能量，恢復出原始信號，達到了預想中的效果。

參考文獻

[1]朱秋明，徐大專，陳小敏.瑞利衰落信道模型比較與分析[J].四川大學學報，2009，41（6）：238-241.

[2]郭文彬，桑林.通信原理——基于Matlab的計算機仿真[M].北京郵電大學出版社，2006：196-199.

[3]葉金嶺.基于FPGA的Rake接收機的研究[C].天津大學碩士學位論文，2005：9-11.

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一、緒論

TD-SCDMA的全稱是Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，專業術語是時分同步碼分多址[1][2]。這項技術在我國通訊發展史上具有里程碑的意義，因為它具有我國的自主知識產權，并且得到了國際的贊譽和認可。然而，TD-SCDMA同CDMA2000和WCDMA在綜合性能方面，卻有著很大的差距。難能可貴的是目前國內外有著許多的專家和學者在這方面進行研究，使得這項技術迅速的成為了一個熱點關注的問題。TD-SCDMA作為一種系統，動態信道分配技術是其核心內容。

然而，就在這個分配的過程中，卻出現了上行和下行分配不對稱的現象，導致了許多資源不可避免的浪費。為了杜絕這種浪費的現象，TD-SCDMA系統就提出了動態時隙技術。本論文將主要圍繞動態時隙來探討TD-SCDMA所面臨問題，以及解決這些問題的方案。

二、TD-SCDMA的技術難題

（一）系統層面

對于TD-SCDMA這種3G系統平臺，主要是將載波、時隙、擴頻碼和空間方向這四個元素進行科學合理的組合，最終以信道的形式呈現。在TD-SCDMA的信道分配中，載波、時隙、擴頻碼這三要素是核心的系統資源[3]。正常情況下，一個TD-SCDMA子幀資源具有三個帶寬為1.6MHz的載波。在實踐中，載波又利用TDMA的途徑，將每一個載波分解為七個正常的時隙，包括五個下行時隙DL和兩個上行時隙UL。值得注意的是這寫被分解后的時隙，其中含有六個業務時隙。對于業務時隙的具體分配，有這樣一個原則：在確保上行和下行業務各至少一個時隙的基礎上，剩下的時隙既可以分配給上行業務，又可以分配給下行業務。在實踐中已經得到證實，每個業務時隙都可以在CDMA的平臺上以擴頻的方式，其擴頻系數的極限為16，而且擴頻后所得到的碼道都能夠進行一個用戶信息的傳輸。

（二）干擾層面

一、必須的通信路徑：BS1―MS1，MSl―BS1，BS2―MS2，MS2―BS2；

二、TDD所具有的特有干擾：MS1―MS2，MS2―MSl，BS1―B52，BS2―BS1；

三、TDD與FDD干擾一致的通信路徑：BS1―MS2，MS2―BS1，BS2―MSl，MSl―BS2。

在實踐中，TDD模式的使用對象主要包括自適應性天線和多用戶檢測。由于這種原因，導致來源于其他蜂窩的干擾構成了主要干擾[4]。當各個小區的時隙在上行業務和下行業務分配一致的時候，此時所表現出來的干擾與FDD一樣，主要包括小區間的干擾將以其他小區的BS和MS，分別干擾本小區的MS和BS。根據經驗我們可以知道，這個時候的干擾不算強烈，不致于影響信號的傳輸。原因是，其他小區的BS干擾本小區的MS，主要表現在下行信道方面。下行信道具有非常好的質量和極強的抗干擾能力，并且BS-MS這條路徑具有極大的損耗。其他小區的MS對本小區的BS干擾，主要表現在上行信道，MS只具有極小的功率，并且MS-BS這條路徑損耗巨大和干擾能力較小。

當各個小區的時隙上行業務和下行業務分配不同的時候，小區間的干擾主要表現在其他小區的MS干擾本小區的MS、其他小區的BS干擾本小區的BS。從某種程度上來說，MS-MS之間的路徑傳輸損耗較大，因此它們間所存在的干擾相對較小。然而，當兩個小區的MS1、MS2距離很近的時候，這兩者間的干擾就變大。按照這樣的關系，兩個小區相鄰的MS1和MS2之間，在理論上就可能存在較大的干擾。BS-BS之間本身具有較大的干擾，原因是BS具有較大的發射功率和較高的天線增益，以及BS-BS之間路徑傳輸的損耗較小。

三、解決問題

為了解決TD-SCDMA系統在實踐中所遇到的難題，需要加強動態時隙分配[5]的技術研究。本文在這一段，主要從時隙的分配的角度出發來對此進行研究和探討。

（一）慢速時隙分配

慢速時隙分配，能夠很好地以動態的方式，將小區內上行業務和下行業務的不對稱性彌補，從而達到上行時隙和下行時隙在信息傳輸和負載比例的最理想配比。TD-SCDMA系統具有科學合理的劃分上行時隙和下行時隙的能力，然而在實際中會產生時隙的劃分不一致的特殊情況，過大的交叉時隙導致系統在容量方面的大幅的削減。動態時隙分配的過程中，降低其交叉時隙尤為關鍵，而交叉時隙的降低具有以下兩種途徑：

一.由統計資料選擇負荷最重的熱點小區，將其上行業務和下行業務的比例作為參考標準，并將其相鄰小區也按照這個標準劃分。在空間上形成簇狀，最終以簇的形式進一步擴散。然而，簇的邊緣也可能產生過大的交叉時隙，導致容量一定程度的損失。

二.由統計資料選擇最佳的時隙不對稱因子，該參數以全局范圍內進行計算，能夠將系統的利用率最大化。最終，全局范圍內的小區都以該最佳的時隙，作為劃分方法。

（二）快速時隙分配

快速時隙分配，能夠科學的將系統狀況重新分配資源，為每一個申請接入的用戶分配時隙，主要包括時隙排隊、時隙選擇、時隙調整和時隙整合，這四個[6]過程。

1.時隙排隊

TD-SCDMA系統能夠具有時隙排隊的功能，主要作用是接納控制與時隙選擇的輔助手段。在實踐中，該系統能夠實現時隙優先排隊，顯著的降低CDMA系統的多用戶間的干擾，并且提高系統的總容量。此方法在運行中是以上行時隙能夠承受的最大負載減去當前的干擾，得到其差值并對其進行降序排隊。對于下行時隙而言，是基站的最大發射功率與當前總發射功率的差值，并對其進行降序排隊，從而得到優先順序。

2.時隙選擇

TD-SCDMA系統具有多載波的形式，每個多載波可以分解為單載波，而這些單載波在理論上是一個邏輯小區。用戶在選擇終端的時候，可以選擇以順序搜索為主的先進先出排隊處理的方法、以時隙的優先級排隊的方法和以路徑損耗的抗基站間干擾的方法，這三種時隙的任意一種。

3.時隙調整

在TD-SCDMA這種系統中，如果某一次呼叫被接入后，其業務的具體要求、終端的位置變換以及干擾的變化等，需要RNC在鏈路惡化和功控失效的條件下來啟動信道的調整。時隙調整的本質是時間交換的概念，各個時隙的干擾情況與不同用戶能夠承受的干擾是存在差異。因此，可以利用時間交換的思想將其進行轉化，以達到用戶的上行業務和下行業務得到保障。

4.時隙整合

時隙整合就是用調整優先級業務所占用的信道方式，將能夠利用的資源最大程度的整合在一個時隙。該方法能夠提高系統的資源利用效率、上下行業務的接入成功效率以及業務切換的成功效率。能夠很好的解決高速率業務的申請、鏈路惡化、信道啟動故障等常見的時隙分配問題。

四、結論及展望

我國移動3G的TD-SCDMA系統雖然與電信和聯通的3G技術存在差距，但它也具有一定的優勢。動態時隙技術的研究能夠很好的促進該項技術的發展。在TD-SCDMA系統中還具有廣闊的研究空間，因此移動3G技術還能夠繼續的創造奇跡。

參考文獻

[1]李校林，趙勇，高飛.基于聯合參數估計法的TD-SCDMA單基站定位技術的研究[J].通信技術.2009（04）.

[2]張同須.TD-SCDMA網絡建設與創新[J].中國新通信.2010（05）.

[3]吳猛.關于TD-SCDMA無線網絡覆蓋優化的探討[J].電子制作.2014（03）.

[4]李文軍.TD-LTE系統與異系統干擾共存分析[J].電子制作.2013（21）.

[5]毛磊，謝永斌.TD-SCDMA系統的動態信道分配技術與性能[J].現代電信科技.2004（01）.

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【關鍵詞】CDMA系統;多用戶檢測;圓陣天線

1.引言

碼分多址（code division multiple acce-ss，CDMA）系統作為一個自干擾系統，它存在的多址干擾（Multiple Access Inter-ference，MAI）是限制CDMA系統容量和性能的主要因素。在抗MAI方面，近年的研究主要提出了多用戶檢測、擴頻碼設計和智能天線技術[1]。其中多用戶檢測和智能天線技術在對抗MAI方面效果較突出[2]。然而現有的多用戶檢測只在消除小區內干擾方面取得了較好的效果，而小區間的干擾問題沒有解決，智能天線技術很好的解決了這一問題。因此，本文主要探討基于智能天線與多用戶檢測技術的聯合抗干擾技術。

2.聯合抗干擾模型

智能天線分為圓陣和線陣兩大類。圓陣與線陣相比，能提供俯仰角的估計，不僅能在水平面內全向掃描，也能產生最大值指向陣面法線方向的單波束方向圖進行全向波束賦形，直接對準用戶的接收端，還能通過自動調整各個陣元的加權因子，來控制其方向圖。故論文以圓陣天線作為接收端的接收天線，以消除小區間干擾。

圓陣天線的陣因子為：

（1）

其中，An為激勵電流的幅值，在此為一定值，所以討論陣因子時它不作考慮。

是第n個單元的角位置，an為激勵電流的相位，為了方便下面的討論，這里我們假設an=0。

則由式（1）得：

（2）

（3）

式中：

，

天線的陣因子為：，，wi為各天線單元加權值。

陣列天線實質上是一個空域濾波器，但對小區內存在的干擾并無明顯改善。因此，論文同時引入能有效消除小區內干擾的多用戶檢測技術。

為了與圓陣天線合理匹配，減小系統復雜度并減小背景噪聲，我們選擇了多用戶檢測中的線性變換方式的最小均方誤差檢測（MMSE）。

其基本思想是使第k個用戶發送的信號與估計值的均誤方差值最小。為了使接收端信號的判決比特與發送端傳輸比特bk之間的均方誤差最小，現定義第k個用戶的線性變換函數wk，滿足：

（4）

令，K*K階的矩陣表示K個用戶之間的線性變換矩陣，則MMSE準則下的線性檢測問題轉換為：

（5）

要求矩陣W以滿足上式，則令：

可以解得最小均誤方差準則下的線性變換矩陣：

（6）

因此，MMSE線性檢測器后的判決輸出為：

（7）

3.仿真

利用Matlab進行仿真。聯合抗干擾模型分為圓環陣列天線與MMSE檢測兩個部分。首先，在不考慮系統中所有用戶的地理位置分布情況下，選擇采用圓陣天線作為接收天線和不采用兩種設置，設載波波長為，陣元間距d為載波波長的二分之一，即。圓環陣列天線的陣元數設為8，方位角為（-90o，90o），仰角為（0o，90o）。兩種設置在天線接收信號后都采用MMSE最小均方誤差法對輸出信號進行判決。結果如圖1所示。

由圖1可知，只有MMSE檢測的CDMA系統，信噪比從0dB達到8dB的這一過程中，誤碼率性能有所改善，但不明顯。而引合抗干擾的CDMA系統，誤碼率性能已經大大下降，達到一個數量級以上。

圖1 聯合抗干擾引入前后CDMA系統誤碼率

和信噪比關系圖

4.結論

論文論述了基于圓陣天線與MMSE檢測的聯合抗干擾技術。提出了使用八陣元圓環陣列天線作為接收天線，以MMSE檢測作為檢測算法的聯合抗干擾模型。實驗結果表明，引合抗干擾后，系統的誤碼率性能明顯改善，系統容量從而得到了提升。

參考文獻

[1]Guerci J.R.，Driscoll T.，Hannigan R.，etc..Next Generation Affordable Smart Antennas[J].Microwave Journal，2014，57（1）：24-40.

[2]Botsinis Panagiotis，Ng Soon Xin，Hanzo Lajos.Fixed-Complexity Quantum-Assisted Multi-User Detection for CDMA and SDMA[J].Communications，IEEE Transactions on，2014，62（3）：990-1000.

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論文摘要：目前3G還處于起步階段，但其發展前景十分看好。隨著通信網絡和技術的不斷發展，3G技術環境下電信增值業務進入了高速發展，業務范圍持續擴大，經營主體趨向多元，經營模式日益創新的新階段。文章介紹了3G（第三代移動通信系統）的含義及3G技術的基本特點，分析了3G技術在通信中的應用。

面向未來，人們對3G技術充滿了美好的期待。目前3G還處于起步階段，但其發展前景十分看好。隨著通信網絡和技術的不斷發展，3G技術環境下電信增值業務進入了高速發展，業務范圍持續擴大，經營主體趨向多元，經營模式日益創新的新階段。

一、3G的含義

3G是英文3rd Generation的縮寫，指第三代移動通信技術。相對第一代模擬制式手機（1G）和第二代GSM、TDMA等數字手機（2G），第三代手機一般的講，是指將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。為了提供這種服務，無線網絡必須能夠支持不同的數據傳輸速度，也就是說在室內、室外和行車的環境中能夠分別支持至少2MBps（兆字節/秒）、384KBps（千字節/秒）以及144KBps的傳輸速度。

二、3G技術基本特點

從目前已確立的3G標準分析，其網絡特征主要體現在無線接口技術上。蜂窩移動通信系統的無線技術包括小區復用、多址/雙工方式、應用頻段、調制技術、射頻信道參數、信道編碼及糾錯技術、幀結構、物理信道結構和復用模式等諸多方面?？v觀3G無線技術演變，一方面它并非完全拋棄了2G，而是充分借鑒了2G網絡運營經驗，在技術上兼顧了2G的成熟應用技術，另一方面，根據IMT-2000確立的目標，未來3G系統所采用無線技術應具有高頻譜利用率、高業務質量、適應多業務環境，并具有較好的網絡靈活性和全覆蓋能力。3G在無線技術上的創新主要表現在以下幾方面：

（一）采用高頻段頻譜資源

為實現全球漫游目標，按ITU規劃IMT-2000將統一采用2G頻段，可用帶寬高達230MHz，分配給陸地網絡170MHz，衛星網絡60MHz，這網絡為3G容量發展，實現全球多業務環境提供了廣闊的頻譜空間，同時可更好地滿足寬帶業務。

（二）采用寬帶射頻信道，支持高速率業務

充分考慮承載多媒體業務的需要，3G網絡射頻載波信道根據業務要求，可選用5/10/20M等信道帶寬，同時進一步提高了碼片速率，系統抗多徑衰落能力也大大提高。

（三）實現多業務、多速率傳送

在寬帶信道中，可以靈活應用時間復用、碼復用技術，單獨控制每種業務的功率和質量，通過選取不同的擴頻因子，將具有不同QoS要求的各種速率業務映射到寬帶信道上，實現多業務、多速率傳送。

（四）快速功率控制

3G主流技術均在下行信道中采用了快速閉環功率控制技術，用以改善下行傳輸信道性能，這一方面提高了系統抗多徑衰落能力，但另一方面由于多徑信道影響導致擴頻碼分多址用戶間的正交性不理想，增加了系統自干擾的偏差，但總體上快速功率控制的應用對改善系統性能是有好處的。

（五）采用自適應天線及軟件無線電技術

3G基站采用帶有可編程電子相位關系的自適應天線陣列，可以進行發信波束賦形，自適應地調整功率，減小系統自干擾，提高接收靈敏度，增大系統容量，另外軟件無線電技術在基站及終端產品中的應用，對提高系統靈活性、降低成本至關重要。

三、3G的技術標準

國際電信聯盟（ITU）在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流無線接口標準，寫入3G技術指導性文件《2000年國際移動通訊計劃》（簡稱IMT-2000）。

W-CDMA即Wide-bandCDMA，也稱為CDMA Direct Spread，意為寬頻分碼多重存取，其支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商，這套系統能夠架設在現有的GSM網絡上，對于系統提供商而言可以較輕易地過渡，而GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度預料會相當高。因此W-CDMA具有先天的市場優勢。

CDMA2000也稱為CDMA Multi-Carrier，由美國高通北美公司為主導提出，這套系統是從窄頻CDMA One數字標準衍生出來的，可以從原有的CDMA One結構直接升級到3G，日前，中國電信集團公司獲得增加基于CDMA2000技術制式的3G業務經營許可，中國電信在收購了中國聯通CDMA網絡之后，啟動了44個重點城市的網絡優化工程，并于去年年底前完成了340多個城市的CDMA網絡建設工作，滿足了82個無線城市的無線上網需求。中國電信還了“天翼”品牌并啟動了189號段放號。由于之前所采購的設備都支持CDMA2000制式，中國電信不需要重新建設網絡，在3G牌照發放后，只需進行軟件升級，中國電信就會在第一時間里建設起一個全國覆蓋的3G網絡。

TD-SCDMA是由中國大陸獨自制定的3G標準，該標準將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當今國際領先技術融于其中，在頻譜利用率、對業務支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨特優勢。另外，由于中國內的龐大的市場，該標準受到各大主要電信設備廠商的重視，全球一半以上的設備廠商都宣布可以支持TD-SCDMA標準。

四、3G技術的應用

當前，一些移動流媒體業務已經能夠在2.5G網絡上實現，3G網絡將為移動業務發展提供更有效的支撐。由于3G網絡擁有更高的數據傳輸速率和數據業務支撐能力，3G運營商不僅可以向用戶提供高質量的語音業務，而且還能夠提供高速率的流媒體業務。從全球來看，隨著3G商用進程的加快，日本和韓國以及歐美地區的一些移動運營商已相繼推出了基于移動流媒體技術的視頻業務，移動流媒體業務已成為3G網絡的核心業務和熱點業務。從實際應用的情況來看，移動流媒體可提供點播、直播、下載播放三種業務形式。其中，點播應用主要包括電影片花、精彩片斷、MTV等；直播包括電視節目、視頻監控、重大賽事、音樂現場會等；下載播放比較適合于那些非在線、對音視頻質量要求較高的多媒體節目。

目前國人對手機、電腦等移動高速上網的需求都在增長，相對于其它業務，移動寬帶很可能短時間內成為3G的主流應用。中國電信日前推出的“天翼”品牌，主打“互聯網手機”概念，就是充分利用目前CDMA網絡峰值傳輸速率能達到153.6KBps的優勢，為用戶打造高速率、全域覆蓋、使用便捷的手機互聯網體驗，滿足用戶互聯網商務、娛樂、生活、信息咨詢等需求。作為回應，中國移動大幅降低了手機GPRS上網費。很顯然，在3G時代，三大運營商在圍繞移動寬帶展開競爭的同時，也必將為消費者帶來更豐富、更實惠的差異化應用。