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1、第第1 1章章 移动通信概述移动通信概述 1.1 1.1 移动通信发展历史移动通信发展历史1.2 1.2 蜂窝移动通信的基本概念蜂窝移动通信的基本概念1.3 1.3 无线传播环境无线传播环境1.4 1.4 移动通信的信号传输处理技移动通信的信号传输处理技术术1.5 1.5 扩频技术扩频技术本章内容本章内容 移动通信发展历史移动通信发展历史 蜂窝移动通信的基本概念蜂窝移动通信的基本概念 无线传播环境无线传播环境 移动通信的信号传输处理技术移动通信的信号传输处理技术 扩频技术扩频技术本章重点本章重点 蜂窝移动通信的基本概念蜂窝移动通信的基本概念 无线传播环境无线传播环境 移动通信的信号传输处理技术
2、移动通信的信号传输处理技术 扩频技术扩频技术学习本章目的和要求学习本章目的和要求 了解移动通信发展历史了解移动通信发展历史 熟悉蜂窝移动通信的基本概念熟悉蜂窝移动通信的基本概念 了解无线传播环境了解无线传播环境 了解移动通信的信号传输处理技术和扩了解移动通信的信号传输处理技术和扩频技术频技术1.1 1.1 移动通信发展历史移动通信发展历史 1公用汽车电话公用汽车电话2第一代模拟蜂窝移动通信第一代模拟蜂窝移动通信3第二代数字蜂窝移动通信第二代数字蜂窝移动通信（1）GSM（2）IS-95 CDMA4第三代蜂窝移动通信系统及其标准化第三代蜂窝移动通信系统及其标准化表表表表1-1 1-1 ITU-RI
3、TU-R对对对对第三代移第三代移第三代移第三代移动动动动通信的基本要求通信的基本要求通信的基本要求通信的基本要求 双工方式应用情景FDD系统TDD系统地面高速移动终端500km/h的移动速度下提供144kbit/s的数据传输速率终端120km/h的移动速度下提供144kbit/s的数据速率地面中、低速移动终端中、低速的移动速度下提供384kbit/s的数据传输速率终端中、低速的移动速度下提供384kbit/s的数据速率地面步行、室内固定用户终端步行的移动速度或固定不移动提供2Mbit/s的数据传送速率终端步行的移动速度或固定不移动提供2Mbit/s的数据传送速率 其中，基于其中，基于CDMAC
4、DMA技术的有：技术的有：（1 1）IMTIMT2000 CDMA DS2000 CDMA DS，对应，对应WCDMAWCDMA；（2 2）IMTIMT2000 CDMA MC 2000 CDMA MC ，对应，对应CDMA2000CDMA2000；（3 3）IMTIMT2000 CDMA TDD2000 CDMA TDD，对应，对应TD-SCDMATD-SCDMA。 基于基于TDMATDMA技术的有：技术的有：（1 1）IMTIMT2000 TDMA SC2000 TDMA SC，对应，对应UWC136UWC136；（2 2）IMTIMT2000 TDMA MC2000 TDMA MC，对应
5、，对应DECTDECT。图图图图1-1 IMT-20001-1 IMT-2000地面无地面无地面无地面无线线线线接口接口接口接口标标标标准准准准表表表表1-21-2三种主流三种主流三种主流三种主流3G3G标标标标准的比准的比准的比准的比较较较较CDMA2000WCDMATD-SCDMA载频带宽频率对，1.25/3.75MHz频率对，5MHz单频段，1.6MHz多址方式DS-CDMA/MC-CDMADS-CDMATDMA/DS-CDMA频率重用率111码片速率1.2288/3.6864Mchip/s3.84Mchip/s1.28Mchip/s信道编码卷积码，Turbo码卷积码，Turbo码卷积码
6、，Turbo码扩频码Walsh码，伪随机码OVSFOVSF物理层扩频因子4-2564-2561，2，4，8，16调制方式下行：QPSK，上行：BPSK下行：QPSK，上行：HPSKQPSK，8-PSK（可选）帧长20ms10ms10ms（分为两个子帧）每帧时隙数不分时隙157（6个业务时隙）最大数据速率（理论值）2.4Mbit/s（1x EV-DO）2Mbit/s2Mbit/s功率控制开环功控，快速闭环功控（800Hz）开环功控，快速闭环功控（1600Hz）开环功控，快速闭环功控（200Hz）接收机RakeRake联合检测（移动台：Rake）基站间同步GPS同步异步同步图图图图1-2 3G1-
7、2 3G标标标标准演准演准演准演进图进图进图进图 如图如图1-21-2所示，目前对于所示，目前对于3G3G的每个标准都的每个标准都有一套方案将有一套方案将2G2G网络升级到网络升级到3G3G，并且尽力满，并且尽力满足前、后向兼容，演进路线如下：足前、后向兼容，演进路线如下： （1 1）向）向CDMA2000CDMA2000可能的演进路线是可能的演进路线是IS-IS-9595（或（或CDMA OneCDMA One）CDMA2000 1xCDMA2000 1x（CDMA CDMA 20002000单载波系统）单载波系统）CDMA2000 3xCDMA2000 3x（CDMA2000CDMA200
8、0三载波系统）；三载波系统）； （2 2）向）向WCDMAWCDMA可能的演进路线是可能的演进路线是GSMGPRSGSMGPRS（EDGEEDGE）WCDMAWCDMA，并且为了进，并且为了进一步强化系统，实现更高的数据速率，在一步强化系统，实现更高的数据速率，在WCDMA R5WCDMA R5规范中推出规范中推出HSDPAHSDPA作为未来的演进方作为未来的演进方向；向； （3 3）向）向TD-SCDMATD-SCDMA的演进路线尚不明朗，的演进路线尚不明朗，可能基于可能基于GSMGSM网、网、MAPMAP网实现平滑过渡，同时网实现平滑过渡，同时也兼容也兼容ANSI-41ANSI-41向向3
9、G3G过渡。过渡。1.2 1.2 蜂窝移动通信的基本概念蜂窝移动通信的基本概念1.2.1 频率复用频率复用1.2.2 小区分裂小区分裂1.2.3 越区切换越区切换 蜂窝移动通信网络以小功率发射机来覆蜂窝移动通信网络以小功率发射机来覆盖较小区域，这样的小区域称为蜂窝的小区盖较小区域，这样的小区域称为蜂窝的小区（CellCell），如图），如图1-31-3所示，以许多小区拼合覆所示，以许多小区拼合覆盖整个服务区。盖整个服务区。图图图图1-3 1-3 蜂蜂蜂蜂窝窝窝窝移移移移动动动动通信网通信网通信网通信网络络络络系系系系统图统图统图统图例例例例1.2.1 频率复用频率复用图图图图1-4 1-4 蜂
10、蜂蜂蜂窝频窝频窝频窝频率复用思想率复用思想率复用思想率复用思想图图图图解解解解1.2.2 小区分裂小区分裂 一一般般说说，小小区区越越小小（频频率率组组不不变变），单单位位面面积积可可容容纳纳的的用用户户数数越越多多，即即系系统统的的频频率率利用率越高。利用率越高。 由由此此可可以以设设想想，当当用用户户数数增增加加并并达达到到每每个个小小区区所所能能提提供供服服务务的的最最大大数数量量时时，如如果果把把小小区区分分割割成成更更小小的的蜂蜂窝窝状状区区域域，并并使使用用相相同同的的频频率率复复用用模模式式，那那么么分分裂裂后后的的新新小小区区能能支支持持和和原原小小区区同同样样数数量量的的用用
11、户户，也也就就提提高高了了系系统单位面积可服务的用户数。统单位面积可服务的用户数。 而而且且一一旦旦新新的的小小区区所所能能支支持持的的用用户户数数量量又又达达到到饱饱和和，还还可可将将这这些些小小区区进进一一步步分分裂裂，以以适适应应持持续续增增长长的的业业务务需需求求，这这种种过过程程称称为为小小区区分分裂裂，是是蜂蜂窝窝移移动动系系统统在在运运行行过过程程中中为为适适应应用用户户数数持持续续增增长长而而逐逐步步提提高高其其容容量量的的独独特特方式。方式。1.2.3 越区切换越区切换 越越区区切切换换（handoverhandover）是是蜂蜂窝窝移移动动通通信信系统的另一关键技术。系统的
12、另一关键技术。 将将服服务务区区域域划划分分成成小小区区所所带带来来的的一一个个很很自自然然的的问问题题是是并并非非所所有有的的移移动动中中通通话话都都能能在在单单个个小小区区内内完完成成，例例如如，一一辆辆快快速速行行驶驶的的汽汽车在一次通话中可能通过若干小区。车在一次通话中可能通过若干小区。 移移动动台台在在小小区区范范围围内内以以所所分分配配频频率率与与基基站站建建立立无无线线链链路路，通通过过基基站站连连接接到到移移动动交交换换中中心心，然然后后再再连连接接到到有有线线电电话话用用户户或或其其他他小小区区的移动用户。的移动用户。 当当移移动动台台从从一一个个小小区区进进入入相相邻邻小小
13、区区时时，由由于于工工作作频频率率和和接接续续服服务务改改变变，需需要要在在通通话话过过程程中中将将移移动动台台的的工工作作频频率率和和接接续续控控制制自自其其离离开开的的小小区区交交换换给给正正在在进进入入的的小小区区，这这个个过过程程就称为越区切换。就称为越区切换。1.3 1.3 无线传播环境无线传播环境 1.3.1 电磁波的基本传播机制电磁波的基本传播机制1.3.2 移动无线信道移动无线信道 基站天线与移动终端天线之间的传播路基站天线与移动终端天线之间的传播路径，称为无线移动信道，如图径，称为无线移动信道，如图1-51-5所示。所示。图图图图1-5 1-5 无无无无线线线线移移移移动动动
14、动信道信道信道信道 基站与移动终端之间的传播路径非常复基站与移动终端之间的传播路径非常复杂，从简单的视距传播，到遭遇各种复杂的杂，从简单的视距传播，到遭遇各种复杂的地物（如建筑物、山脉、树叶等）。地物（如建筑物、山脉、树叶等）。 因而，无线信道不像有线信道那样固定因而，无线信道不像有线信道那样固定并可预见，而是具有极度的随机性，特别难并可预见，而是具有极度的随机性，特别难以分析。以分析。 无线移动信道是制约通信质量的主要因无线移动信道是制约通信质量的主要因素，也是研究各种技术的主要推动力。素，也是研究各种技术的主要推动力。 移动信道的建模对于整个移动通信系统移动信道的建模对于整个移动通信系统仿
15、真的正确性和可靠性具有举足轻重的意义。仿真的正确性和可靠性具有举足轻重的意义。 无线信道按视距分可分为视距信道和非无线信道按视距分可分为视距信道和非视距信道。视距信道。 视距信道认为信号主要是直射传播，即视距信道认为信号主要是直射传播，即存在可视分量（存在可视分量（LOSLOS），如卫星传播。），如卫星传播。 而非视距信道是由非直射传播（而非视距信道是由非直射传播（NLOSNLOS）所引起的，非直射传播包括信号的地面绕射、所引起的，非直射传播包括信号的地面绕射、对流层散射和反射。对流层散射和反射。1.3.1 电磁波的基本传播机制电磁波的基本传播机制 电电磁磁波波传传播播的的机机制制是是多多种种
16、多多样样的的，但但总总体体上上可可以以归归结结为为直直射射、反反射射、绕绕射射和和散散射射，如如图图1-61-6和图和图1-71-7所示。下面简要介绍这所示。下面简要介绍这4 4种机制。种机制。图图图图1-6 1-6 电电电电磁波的直射、反射、散射磁波的直射、反射、散射磁波的直射、反射、散射磁波的直射、反射、散射 图图图图1-7 1-7 电电电电磁波的磁波的磁波的磁波的绕绕绕绕射射射射1.3.2 移动无线信道移动无线信道 由由于于地地理理环环境境的的复复杂杂多多样样性性、用用户户移移动动的的随随机机性性以以及及多多径径传传播播，移移动动通通信信系系统统的的信信道道十分复杂。十分复杂。 人人们们
17、通通过过长长期期的的实实际际观观测测和和理理论论分分析析，建建立了基站与移动台间的无线信道的统计模型。立了基站与移动台间的无线信道的统计模型。 对对传传播播模模型型的的研研究究，传传统统上上集集中中于于预预测测给给定定范范围围内内平平均均接接收收场场强强和和估估计计特特定定位位置置附附近近场强的变化。场强的变化。 大大尺尺度度传传播播模模型型用用于于预预测测平平均均场场强强，估估计计无无线线覆覆盖盖范范围围，描描述述的的是是发发射射机机与与接接收收机机之之间间（Y-RY-R）长长距距离离（几几百百米米或或几几千千米米）上上的的场场强变化。强变化。 小小尺尺度度衰衰落落模模型型用用于于描描述述短
18、短距距离离（几几个个波波长长）或或短短时时间间（秒秒级级内内的的）接接收收场场强强的的快快速速波动。波动。 大大尺尺度度衰衰落落表表征征了了由由于于移移动动台台经经过过较较大大距距离离的的运运动动而而引引起起的的平平均均接接收收信信号号功功率率衰衰减减或或者说损耗。者说损耗。 受受发发射射机机与与接接收收机机之之间间的的显显著著地地形形特特征征影影响响（如如小小山山丘丘、森森林林、广广告告牌牌、建建筑筑群群等等），接接收收信信号号幅幅度度缓缓慢慢变变化化，即即平平均均接接收收信信号号场场强强中中值值在在长长时时间间内内的的缓缓慢慢变变化化，因因此此大大尺尺度度衰落也称为慢衰落。衰落也称为慢衰落
19、。1大尺度衰落大尺度衰落 大尺度衰落主要受路径损耗和阴影衰落大尺度衰落主要受路径损耗和阴影衰落的影响。的影响。 路径损耗指电波在自由空间内的传播损路径损耗指电波在自由空间内的传播损耗，单位为耗，单位为dBdB的正值，定义为有效发射功率的正值，定义为有效发射功率和接收功率之间的差值，可以包括也可以不和接收功率之间的差值，可以包括也可以不包括天线增益。包括天线增益。 包括天线增益时，自由空间路径损耗为包括天线增益时，自由空间路径损耗为 不包括天线增益时，设定天线具有单位不包括天线增益时，设定天线具有单位增益，路径损耗为增益，路径损耗为 移动台在移动时，除了接收信号场强中移动台在移动时，除了接收信号
20、场强中值随位置和时间发生慢衰落，信号振幅在数值随位置和时间发生慢衰落，信号振幅在数个波长以内还有迅速变化，这种衰落称为小个波长以内还有迅速变化，这种衰落称为小尺度衰落。尺度衰落。 其导致在短距离（几个波长）或短时间其导致在短距离（几个波长）或短时间（秒级）内，接收端信号幅度和相位急剧变（秒级）内，接收端信号幅度和相位急剧变化，接收信号的场强快速波动，变化范围可化，接收信号的场强快速波动，变化范围可达数十达数十dBdB。 导致小尺度衰落有两种机理：一种是信导致小尺度衰落有两种机理：一种是信号多径传播造成的，一种是多普勒效应引起号多径传播造成的，一种是多普勒效应引起的。的。2小尺度衰落小尺度衰落1
21、.4 1.4 移动通信的信号传输处理技术移动通信的信号传输处理技术1.4.1 信源编码（语音编码）信源编码（语音编码）1.4.2 信道编码（卷积编码、信道编码（卷积编码、Turbo编码）编码）1.4.3 交织技术交织技术1.4.4 调制技术调制技术 图图1-91-9所示为数字移动通信系统的基本组所示为数字移动通信系统的基本组成框图。成框图。 表示信号由信源到信宿经过的各种处理，表示信号由信源到信宿经过的各种处理，信源输出信息经由信源编码、信道编码及调信源输出信息经由信源编码、信道编码及调制后发出，经由无线信道被接收端接收，再制后发出，经由无线信道被接收端接收，再经过解调及信道解码、信源解码还原
22、为原始经过解调及信道解码、信源解码还原为原始信息。信息。图图图图1-8 1-8 数字移数字移数字移数字移动动动动通信系通信系通信系通信系统统统统的基本的基本的基本的基本组组组组成成成成1.4.1 信源编码（语音编码）信源编码（语音编码） 在移动通信系统中，只有在低速率语音在移动通信系统中，只有在低速率语音编码情况下，数字调制方案才有助于提高语编码情况下，数字调制方案才有助于提高语音业务的频谱效率。音业务的频谱效率。 为了使语音编码有实用性，语音编码需为了使语音编码有实用性，语音编码需要满足以下几点要求：要满足以下几点要求：（1 1）编码速率低，语音质量好；）编码速率低，语音质量好；（2 2）抗
23、噪声干扰和抗误码的能力强；）抗噪声干扰和抗误码的能力强；（3 3）编译码延时小；）编译码延时小；（4 4）编译码器复杂度低，便于大规模集成；）编译码器复杂度低，便于大规模集成；（5 5）功耗小，以便应用于手持机。）功耗小，以便应用于手持机。1.4.2 信道编码（卷积编码、信道编码（卷积编码、Turbo编码）编码）图图图图1-9 1-9 纠错码纠错码纠错码纠错码分分分分类类类类 卷积码用于误码率（卷积码用于误码率（BERBER）=10=103 3级别的业级别的业务，如传统语音业务。务，如传统语音业务。 卷积编码中，本组的编码不仅与当前输卷积编码中，本组的编码不仅与当前输入的入的k k个信息有关，
24、而且还与前个信息有关，而且还与前m m个时刻的输个时刻的输入信息有关，与分组码有很大不同。入信息有关，与分组码有很大不同。 卷积码的纠错能力随着卷积码的纠错能力随着m m的增加而增加，的增加而增加，而差错率随着而差错率随着m m的增加而指数下降。的增加而指数下降。 在编码效率与设备复杂性相同的前提下，在编码效率与设备复杂性相同的前提下，卷积码的性能优于分组码，因此成为扩频码卷积码的性能优于分组码，因此成为扩频码分多址系统广泛采用的纠错方案。分多址系统广泛采用的纠错方案。1卷积码卷积码 Turbo Turbo码用于误码率（码用于误码率（BERBER）=10=103 310106 6的业务中，它由
25、两个递归系统卷积码（的业务中，它由两个递归系统卷积码（RSCRSC码）码）和一个交织器构成。和一个交织器构成。 Turbo Turbo码译码器是一类具有反馈结构的伪码译码器是一类具有反馈结构的伪随机译码器，利用两个子译码器之间信息的随机译码器，利用两个子译码器之间信息的往复递归调用，来加强后验概率对数似然比，往复递归调用，来加强后验概率对数似然比，提高判决可靠性，这种算法也被称为提高判决可靠性，这种算法也被称为MAPMAP算法。算法。2Turbo码码 Turbo Turbo译码器是一种流水线结构，由于交译码器是一种流水线结构，由于交织器的存在，两个递归系统卷积码的子编码织器的存在，两个递归系统
26、卷积码的子编码器的输出不具有相关性，从而可以互相利用器的输出不具有相关性，从而可以互相利用对方提供的先验信息（对方提供的先验信息（extrinsic extrinsic informationinformation），通过反复迭代而获得优越的），通过反复迭代而获得优越的译码性能。译码性能。 Turbo Turbo译码每次先要输入一个数据块，然译码每次先要输入一个数据块，然后逐位译出数据。后逐位译出数据。 和其他信道编码方案相比，和其他信道编码方案相比，TurboTurbo码的性码的性能有两大特点：一是随着迭代次数的增加，能有两大特点：一是随着迭代次数的增加，误码率迅速减小，同时误码率下降的速度
27、变误码率迅速减小，同时误码率下降的速度变缓；二是随着信噪比的增加误码率逐渐减小，缓；二是随着信噪比的增加误码率逐渐减小，当信噪比增加到一定程度时，误码率下降变当信噪比增加到一定程度时，误码率下降变缓，即所谓的地板（缓，即所谓的地板（floorfloor）效应。）效应。 另外另外TurboTurbo码计算量大，译码算法相对复码计算量大，译码算法相对复杂；交织和级联译码使其具有较大的译码时杂；交织和级联译码使其具有较大的译码时延，这限制了它在某些对时延要求较高的通延，这限制了它在某些对时延要求较高的通信系统中的应用。信系统中的应用。1.4.3 交织技术交织技术 交交织织技技术术是是为为了了抵抵抗抗
28、无无线线信信道道的的噪噪声声以以及及衰衰落落的的影影响响而而采采取取的的时时间间分分集集技技术术，它它在在接接收技术中具有重要的作用。收技术中具有重要的作用。 我我们们在在编编码码过过程程中中采采用用交交织织算算法法是是为为了了对对信息流进行纠错控制。信息流进行纠错控制。 在在移移动动通通信信中中，选选择择合合适适的的纠纠错错控控制制算算法法既既要要考考虑虑可可能能发发生生的的错错误误数数，又又要要考考虑虑错错误误在数据中的分布。在数据中的分布。 众众所所周周知知，大大多多数数错错误误的的产产生生既既不不是是随随机机无关，也不是明确的单个突发。无关，也不是明确的单个突发。 交交织织技技术术正正
29、是是把把一一个个较较长长的的突突发发差差错错离离散散成成随随机机差差错错，再再利利用用纠纠正正随随机机差差错错的的编编码码技技术消除随机差错，降低对码组设计的要求。术消除随机差错，降低对码组设计的要求。 采采用用交交织织技技术术使使成成群群错错误误趋趋向向更更随随机机的的分分布，改善了码组的误码率性能。布，改善了码组的误码率性能。 研研究究结结果果表表明明，交交织织技技术术在在移移动动通通信信中中的的应用使纠错和检错都获得了进一步改善。应用使纠错和检错都获得了进一步改善。 图图1-101-10所示为交织原理示意图。所示为交织原理示意图。 交织就是用某种一一对应的确定性方法交织就是用某种一一对应
30、的确定性方法重新排列二进制和非二进制序列的顺序的过重新排列二进制和非二进制序列的顺序的过程。程。 它的逆过程它的逆过程解交织是将交织后的序解交织是将交织后的序列还原回原来的顺序。列还原回原来的顺序。 在发送某个序列的符号以前，来自若干在发送某个序列的符号以前，来自若干个码字的符号被交织。个码字的符号被交织。 然后当一个错误突发出现时，这些错误然后当一个错误突发出现时，这些错误被分散在若干被交织的码字上，这样只需一被分散在若干被交织的码字上，这样只需一个相对简单的编译码方案就可还原原来的符个相对简单的编译码方案就可还原原来的符号序列。号序列。图图图图1-10 1-10 交交交交织织织织原理示意原
31、理示意原理示意原理示意图图图图 在通信技术的应用中，交织一般与纠错在通信技术的应用中，交织一般与纠错技术结合使用。技术结合使用。 交织在时间上把码字分离开来，降低信交织在时间上把码字分离开来，降低信道的记忆（关联）程度。道的记忆（关联）程度。 WCDMA WCDMA基带处理流程中用到三种交织类型，基带处理流程中用到三种交织类型，即帧间交织、帧内交织、即帧间交织、帧内交织、TurboTurbo编码的内部交编码的内部交织。织。1.4.4 调制技术调制技术图图图图1-11 1-11 数字数字数字数字调调调调制技制技制技制技术术术术1.5 1.5 扩频技术扩频技术1.5.1 扩频通信概述扩频通信概述1
32、.5.2 扩频通信系统的种类扩频通信系统的种类1.5.3 扩频通信系统的特点扩频通信系统的特点1.5.4 物理信道的扩频与加扰过程物理信道的扩频与加扰过程 随着移动通信技术的发展，为了提高移随着移动通信技术的发展，为了提高移动通信的数据传输速率及频谱效率，满足多动通信的数据传输速率及频谱效率，满足多媒体业务的需求，媒体业务的需求，WCDMAWCDMA，CDMA2000CDMA2000，TD-TD-SCDMASCDMA均采用均采用CDMACDMA作为多址方式，扩频通信技作为多址方式，扩频通信技术由此成为第三代移动通信系统中最基本的术由此成为第三代移动通信系统中最基本的技术之一。技术之一。1.5.
33、1 扩频通信概述扩频通信概述 扩扩展展频频谱谱（简简称称扩扩频频）通通信信技技术术是是一一种种信信息息传传输输方方式式，是是用用高高于于数数据据比比特特速速率率的的数数字字序序列列与与信信息息数数据据相相乘乘，将将比比特特速速率率的的数数据据流流转转换换成成了了码码片片速速率率的的数数据据流流，扩扩展展了了信信号号的的带宽。带宽。 扩频所使用的数字序列称为扩频码。扩频所使用的数字序列称为扩频码。 扩展频谱（简称扩频）通信技术是一种扩展频谱（简称扩频）通信技术是一种信息传输方式，是用高于数据比特速率的数信息传输方式，是用高于数据比特速率的数字序列与信息数据相乘，将比特速率的数据字序列与信息数据相
34、乘，将比特速率的数据流转换成了码片速率的数据流，扩展了信号流转换成了码片速率的数据流，扩展了信号的带宽。的带宽。 扩频所使用的数字序列称为扩频码。扩频所使用的数字序列称为扩频码。图图图图1-12 1-12 扩频扩频扩频扩频通信系通信系通信系通信系统组统组统组统组成框成框成框成框图图图图图图1-121-12所示为扩频通信系统的基本组成框图。所示为扩频通信系统的基本组成框图。图图图图1-13 1-13 扩频扩频扩频扩频通信系通信系通信系通信系统频谱变换图统频谱变换图统频谱变换图统频谱变换图1.5.2 扩频通信系统的种类扩频通信系统的种类 （1 1）直直接接序序列列扩扩频频（DSDS）系系统统：用用
35、高高速速伪伪随随机机序序列列与与信信息息数数据据相相乘乘（或或模模2 2加加），由由于于伪伪随随机机序序列列的的带带宽宽远远远远大大于于信信息息数数据据的的带带宽宽，从而扩展了发射信号的频谱。从而扩展了发射信号的频谱。 （2 2）跳频（）跳频（FHFH）系统：在伪随机序列的）系统：在伪随机序列的控制下，发射频率在一组预先指定的频率上控制下，发射频率在一组预先指定的频率上按照所规定的顺序离散地跳变，扩展了发射按照所规定的顺序离散地跳变，扩展了发射信号的频谱。信号的频谱。 （3 3）脉冲线性调频（）脉冲线性调频（ChirpChirp）系统：系）系统：系统的载频在给定的脉冲间隔内线性地扫过一统的载频
36、在给定的脉冲间隔内线性地扫过一个宽的频带，扩展发射信号的频谱。个宽的频带，扩展发射信号的频谱。 （4 4）跳时（）跳时（THTH）系统：这种系统与跳频）系统：这种系统与跳频系统类似，区别在于一个是控制频率，一个系统类似，区别在于一个是控制频率，一个是控制时间。是控制时间。 即跳时系统是用伪随机序列控制发射时即跳时系统是用伪随机序列控制发射时刻和发射时间的长短。刻和发射时间的长短。 此外，还有上述四种系统组合的混合系此外，还有上述四种系统组合的混合系统。实际的扩频系统以前三种为主流，主要统。实际的扩频系统以前三种为主流，主要用于军事通信，而在民用上一般只用前两种，用于军事通信，而在民用上一般只用
37、前两种，即直接序列扩频通信系统和跳频扩频通信系即直接序列扩频通信系统和跳频扩频通信系统。统。1.5.3 扩频通信系统的特点扩频通信系统的特点（1 1）抗干扰能力强。）抗干扰能力强。（2 2）保密性好。）保密性好。（3 3）可以实现码分多址，实现大容量多址通）可以实现码分多址，实现大容量多址通信。信。（4 4）易于采用各种先进的分集技术（如）易于采用各种先进的分集技术（如RAKERAKE接收、智能天线等）来抗多址干扰。接收、智能天线等）来抗多址干扰。（5 5）能精确定时和测距。）能精确定时和测距。1.5.4 物理信道的扩频与加扰过程物理信道的扩频与加扰过程 扩扩频频使使信信号号经经过过与与扩扩频
38、频码码的的逐逐位位相相乘乘，由由物物理理层层的的比比特特速速率率（bit bit raterate）统统一一提提高高为为码片速率（码片速率（chip ratechip rate）。）。图图图图1-14 1-14 扩频扩频扩频扩频操作与加操作与加操作与加操作与加扰扰扰扰操作前后的符号速率操作前后的符号速率操作前后的符号速率操作前后的符号速率小小 结结 本本章章主主要要对对移移动动通通信信发发展展的的历历史史和和基基本本概概念进行了概述。念进行了概述。 首首先先，对对移移动动通通信信发发展展历历史史的的四四个个阶阶段段进进行了简要的回顾与介绍。行了简要的回顾与介绍。 其其次次，对对蜂蜂窝窝移移动动
39、通通信信的的基基本本概概念念进进行行了了阐阐述述，包包括括频频率率复复用用、小小区区分分裂裂和和越越区区切切换换等基本概念。等基本概念。 在在第第三三部部分分，对对无无线线传传播播环环境境进进行行了了介介绍绍，包包括括电电磁磁波波的的基基本本传传播播机机制制和和移移动动无无线线信信道道中的大尺度衰落模型和小尺度衰落模型。中的大尺度衰落模型和小尺度衰落模型。 在在第第四四部部分分，对对移移动动通通信信的的信信号号传传输输处处理理技技术术进进行行了了概概述述，包包括括信信源源编编码码技技术术、信信道道编码技术、交织技术和调制技术等。编码技术、交织技术和调制技术等。 最最后后，介介绍绍了了扩扩频频技技术术，包包括括扩扩频频通通信信概概述述、扩扩频频通通信信系系统统的的种种类类、扩扩频频通通信信系系统统的的特点、物理信道的扩频与加扰过程等内容。特点、物理信道的扩频与加扰过程等内容。 读读者者通通过过对对本本章章的的学学习习，力力求求能能够够从从整整体体上上掌掌握握移移动动通通信信发发展展的的历历史史和和移移动动通通信信的的基基础础知知识识，同同时时了了解解无无线线传传播播环环境境、信信号号传传输输处理技术和扩频技术等内容。处理技术和扩频技术等内容。
