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传播序列

扩频由输入数据位乘以伪随机或伪噪声(PN)序列组成。PN序列比特率与数据率的比值称为扩频因子.当PN序列的码率高于数据码率时,扩频因子大于1。当扩频因子大于1时,扩频输入数据增加了传输信号的冗余。

通过使用具有低相互关联特性的扩频序列来扩频输入数据,使接收器能够在扩频接收信号后解析单个用户数据。使用具有低交叉相关特性的扩展序列有助于在存在干扰信号的多路径环境中解析单个用户数据。

在接收端进行信号同步后,将接收到的信号乘以发送端使用的相同PN。这个操作消除了接收信号的扩频。理想情况下,在此扩频之后,感兴趣的用户的信号被恢复,没有干扰信号的进一步贡献。在CDMA系统中,每个发射机被分配具有低相互关联特性的不同扩展码,例如理想正交码或PN、Gold或Kasami序列中的任何一种。

扩频通信系统在较宽的频带上传播传输信号,通常比传输数据所需的最小带宽宽得多。扩频使用的波形对任何人来说都是随机的,除了发射信号的预期接收者。波形实际上是伪随机的,因为它可以通过精确的规则生成,但具有真正随机序列的统计特性。

下面几节将重点介绍在单用户或多用户、单路径或多路径传输环境中的各种传播序列、它们的属性和特性性能。

单径信道中多用户系统的正交扩展

该模型比较了单用户系统与双用户系统的数据恢复。传输数据在两个数据流中通过单路AWGN信道,这两个数据流由不同的正交码独立传播。

该模型使用BPSK调制(实数)的随机二进制数据,由长度为64的正交码传播,然后在AWGN信道上传输。接收机由除频器和BPSK解调器组成。

使用相同的传输数据,该模型计算了通过相同配置的AWGN信道恢复单用户和双用户传输的误码率性能。

在这两种情况下,个人用户的误码率结果是完全相同的。由于所选择的正交码具有理想的互相关特性,匹配错误率是由完美的扩频引起的。

为了进一步实验,打开模型。修改设置,以查看单个用户的不同Hadamard代码对性能的影响。

多径信道中单用户系统的正交扩展

该模型模拟了单用户系统在多径传输环境下的正交传播。这类似于通过多个路径接收信号的移动信道环境。每个路径可以有不同的振幅和延迟。接收机利用分集接收将独立路径进行相干组合,实现接收到的多径传输增益。建模后的系统不模拟衰落效应,接收端完全知道路径的数量和各自的时延。

该模型使用BPSK调制(实数)的随机二进制数据,通过长度为64的正交码进行传播,然后在多径AWGN信道上传输。该接收器由除频器、分集组合器和BPSK解调器组成。

所选正交扩频码的非理想自相关值阻碍了单个路径的完美分辨。因此,在接收机中使用分集合并不能提高误码率性能。用户数据传播时使用PN序列,接收端使用分集合并的多径示例请参见多径信道中单用户系统的PN扩展

为了进一步实验,打开模型。修改设置以查看不同路径延迟或不同Hadamard代码的性能变化情况。

多径信道中单用户系统的PN扩展

该模型模拟了单用户系统在多径传输环境下的伪随机传播。这类似于通过多个路径接收信号的移动信道环境。每个路径可以有不同的振幅和延迟。接收机利用分集接收将独立路径进行相干组合,实现接收到的多径传输增益。建模后的系统不模拟衰落效应,接收端完全知道路径的数量和各自的时延。

该模型使用BPSK调制(实数)的随机二进制数据,通过PN序列传播,然后在多径AWGN信道上传输。该接收器由除频器、分集组合器和BPSK解调器组成。由于在传播数据时使用的PN序列具有理想的自相关特性,因此接收机可以从分集组合中获得增益。

为了进一步实验,打开模型。修改设置以查看不同路径延迟的性能变化情况,或者调整PN序列生成器参数。

多径信道中多用户系统的PN扩展

该模型模拟了多径传输环境下两个用户的伪随机传播。这类似于通过多个路径接收信号的移动信道环境。每个路径可以有不同的振幅和延迟。接收机利用分集接收将独立路径进行相干组合,以实现接收到的多径传输的增益。建模后的系统不模拟衰落效应,接收端完全知道路径的数量和各自的时延。

该模型使用BPSK调制(实数)的随机二进制数据,通过PN序列传播,然后在多径AWGN信道上传输。该接收器由除频器、分集组合器和BPSK解调器组成。

使用相同的传输数据,该模型计算了通过相同配置的多路径AWGN信道的双用户传输的性能。

由于单个用户的传输使用不同的PN序列进行传播,因此计算出的用户误码率也不同。由于用于传播数据的非正交PN序列具有较高的互相关特性,因此在多径环境下误码率性能会下降。具有高正交性的序列,如Hadamard和Kasami,对于多路径环境是更好的选择。有关在传播用户数据时使用Hadamard代码序列的多路径示例,请参见单径信道中多用户系统的正交扩展.有关在传播用户数据时使用Kasami代码序列的多路径示例,请参见多径信道中多用户系统的Kasami扩展

为了进一步实验,打开模型。修改设置以查看不同路径延迟或单个用户的不同PN序列对性能的影响。

分集组合在非正交序列扩展中的优势

多径信道中多用户系统的PN扩展例如,在相同的信道条件下,单个用户的性能会下降多径信道中单用户系统的PN扩展的例子。这主要是由于两个序列之间的互相关值较高,这阻碍了理想的分离。然而,当使用非正交序列扩展时,分集组合仍然有优势,因为使用RAKE和分集组合接收的多径AWGN信道的错误率几乎与中仅AWGN信道的错误率相当单径信道中多用户系统的正交扩展的例子。

多径信道中多用户系统的Kasami扩展

该模型模拟了多径传输环境下两个用户的Kasami序列传播。这类似于通过多个路径接收信号的移动信道环境。每个路径可以有不同的振幅和延迟。接收机利用分集接收将独立路径进行相干组合,以实现接收到的多径传输的增益。建模后的系统不模拟衰落效应,接收端完全知道路径的数量和各自的时延。

该模型使用BPSK调制(real)的随机二进制数据,通过Kasami序列传播,然后在多径AWGN信道上传输。该接收器由除频器、分集组合器和BPSK解调器组成。

使用相同的传输数据,该模型计算了通过相同配置的多径AWGN信道的两用户传输的性能。

计算得到的误码率表明,使用Kasami序列的传输数据传播具有较低的相互关系。Kasami序列在正交码的理想互相关特性和PN序列的理想自相关特性之间提供了一种平衡。

为了进一步实验,打开模型。修改设置以查看不同路径延迟或针对单个用户使用不同Kasami序列生成器设置时性能的变化情况。