一种符合我国有线电视双向传输的同步码分多址S-CDMA技术
2、CDMA的原理
(1)扩频信号之所以具有极强的抗干扰能力,是因为在接收时要用同样序列的本地扩频码进行相关接收,本地扩频码与扩频信号同步后并相乘,相关后的值为1,恢复了原来的数据信号。而其他非扩频的干扰信号,相关后,实际上是被本地扩频码相乘,变成扩频,把干扰功率分散到很宽的频谱上去。接收机用窄带滤波器滤出所需的数据(基带信号),而干扰的绝大部分功率被排除在外,落在带内的只有极小极小的干扰信号,其功率已不能对信号进行干扰。故G越大,抗干扰能力越强。
(2)当干扰信号本身也是扩频信号,扩频码序列和所要接收的信号又相同,如果本地码序列不和它同步,而是相差一个码片以上的时间,相关后的值为极小,不能被接收。只有本地扩频码与主信号同步时才能被接收,而其他路径来的迟延一个码片以上时间的信号就不会被接收,这一性质的关键在于扩频码必须有尖锐的自相关系数(同步原理)。
(3)当干扰的扩频信号是另一种不同的码序列,码序列的长度又相同(即码片周期Te一样),但码序列不同,相关后系数为0(这样的码序列称为正交)或极小(这样的码序列称为准正交),也不能被接收。只有与本地码序列完全一致,才能被相关接收(CDMA原理)。
(4)当干扰的扩频信号是长度相同的扩频码,但它们的码序列与要接收的信号不同,而又相互正交。当用这些扩频码各自填插不同用户的信号,并在一载频上发射,接收机虽然能接收到,只有与本地扩频码序列相同的接收机才能相关出该用户所发信号的数据,其他用户的信号不能被接收。因此只有这个用户被分散出来,而被接收,这就是码分。码分的关键是所用的扩频码能有多个不同的互相正交的码序列,有多少个正交码序列,就有多少个不同的地址码或码分信道。
3、PN码(Pseudo-Noise:伪随噪声码、又称伪随机码)
综上所述,扩频CDMA的关键是要有一定长度的扩频码(保证有很强的G),尖锐的自相关系数(保证扩频与相关码址的一一对应),多个互成正交的码序列(保证码分信道相互间的不干扰)。故而码分扩频码必须具有以上码序列的性质。PN码是最常用的码分扩频码,其特点如下:
(1)在每个码字(即一个码序列长度)周期内,"1"码元的数目与"0"码元的数目至多相差一个。粗略讲"1"码元数与"0"码元数接近相等。
(2)码的游程特性,所谓游程即连"1"或连"0"的码元,有四个连1(或连0)的码元,游程长度为4;有3个连1(或连0)的码元,游程长度为3,……如此类推。PN码有如下游程特性:长度为1的游程长度为3,长度为1的游程占游程总数的1/2,长度为2的游程占1/4,长度为3的游程占1/8,……如此递减。
三、S-CDMA技术
1、多个扩频通信设备共享同一频带的直接序列扩频通信技术
常用的扩频通信技术有直接序列扩频和跳频扩频两种。目前应用的主要以直接序列扩频通信技术为主。
所谓直接序列扩频通信,就是直接用具有高码率的扩频序列在发送端扩展信号的频谱,在接收端用相同的扩频序列,将展开的扩频信号相关成原来的信号,多个扩频通信设备可共享同一频带,每个系统使用各自独特的扩展码。
目前通信领域中的Qual
Comm、摩托罗拉、爱立信等公司,开发的多媒体无线接入系统均采用了直接序列扩频的S-CDMA技术,S-CDMA在两个6MHz频道内上行,下行对称传输14.3Mbps原始数据(8.2Mbps)。上行和下行数据分别在54MHz和40072MHz频段内任一个6MHz频进内传送。Terayon正计划下行数据工作频段扩展到87750MHz。
2、测距和均衡使频谱扩展码得以正交
S-CDMA传输的高容量是频谱扩展码正交的结果,具体是通过测距和均衡两个过程获得的。
测距即保证时间对齐,即所有码字必须同时到达前端。测距是基于用户端和前端之间连续距离的测量,借以计算电缆随温度改变的伸长/收缩,此过程对每6MHz通道上运载的业务是透明的。
均衡即进行频率矫正,见图一,是通过测量从每个用户到前端的通道响应和通道发射机上调整预编码器来获得的,使通道预编码器的响应倒转来校正通道响应保证正交,这样减少了用户之间的相互干扰并提高了传输容量。
3、格子编码
在S-CDMA传输系统中,由每个含有64kbps的多个TS来组成每通道传送净负载14Mbps的总容量,每个TS用它自身扩展码进行格子编码、交织并扩展到6MHz。用前向纠错和交织来加强信号扩展、TS可耐受脉冲噪声、窄带干扰和宽带高斯噪声。格子编码增加了4.8dB编码增量,交织能处理长周期脉冲噪声(最大100ms不发生错误),频谱扩展提供另外22dB处理增量,这样共获得27dB的干扰抑制,允许系统运行在负C/N情况下。
S-CDMA采用一种新型的调节技术来适应电缆装置的动态噪声特性,见图二;它通过减少调制方案的等级和动态调节每个CM发射的功率来提高系统的坚实性和减小通道容量,此优良的调节能力确保系统的运行不中断,甚至在C/N为-13dB噪声情况下,仍能获得令人满意的效果。
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