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CDMA技术在室内可见光通信研究中的应用

时间:2023-10-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:本书以应用最为广泛的DS-CDMA为例介绍CDMA技术。DS-CDMA在时域对信号扩频,采用Rake接收机抵抗多径衰落。图5.1DS-CDMA系统第j个用户发送的信号为Rake接收机是对每个路径使用一个相关接收机,各相关接收机与被接收信号的一个延迟形式相关,然后对每个相关器的输出进行加权,并把加权后的输出信号相加合成为一个输出,以提供优于单路相关器的信号检测,最后进行解调和判决。可以看出,DS-CDMA接收机很难充分利用分散在时域的信号能量。

CDMA技术在室内可见光通信研究中的应用

CDMA通信方式有直接序列扩频通信(DS-CDMA)、跳频扩频(FH/SS)、跳时扩频(TH/SS)以及各种方式的混合方式。本书以应用最为广泛的DS-CDMA为例介绍CDMA技术。DS-CDMA在时域对信号扩频,采用Rake接收机抵抗多径衰落。但是在室内环境时,时间弥散性很低,大约为纳秒级,因此要分离出多径分量,需要达到几十兆赫兹以上的码片速率。在高速数据传输过程中,因为码元周期远远小于信道的时延扩展,频率选择性衰落会引起系统的码元间干扰和扩频码片之间干扰。当数据速率进一步增大时,系统需要更高的时钟频率,更高的能量消耗,同时系统实现也很困难,发展受到一定限制。

DS-CDMA系统原理及频谱如图5.1所示。将携带信息的窄带数据信号与高速的用户地址码相乘获得宽带信号,实现时域扩频。再将宽带扩频信号调制到载波频率。设信源符号周期为 Ts,扩频增益为 GDS,那么扩频码的码片周期为 Tc=Ts/GDS,采用滚降系数为零的Nyquist滤波器时,系统带宽为 GDS/Ts。用户扩频序列的互相关性大小决定了抵抗多用户干扰的能力。同时,经过频率选择性衰落信道,接收信号是由经过不同路径、不同时延的信号叠加而成。因此,扩频序列的自相关特性与区分接收信号中各个不同信号成分的能力有关。

图5.1 DS-CDMA系统(www.xing528.com)

第j个用户发送的信号为

Rake接收机是对每个路径使用一个相关接收机,各相关接收机与被接收信号的一个延迟形式相关,然后对每个相关器的输出进行加权,并把加权后的输出信号相加合成为一个输出,以提供优于单路相关器的信号检测,最后进行解调和判决。Rake接收的可分辨路数决定系统BER性能,由于硬件实现的限制,通常可实现4阶的分集接收。由于扩频序列的自相关和互相关特性的不理想,基于Rake接收的DS-CDMA系统的容量受到自扰(Self-Interference,SI)和多址接入干扰(Multiple Access Interference,MAI)的限制。单用户检测时,接收机将其他用户信号当作固定的干扰。但是,当多用户检测时(MUD),接收机联合检测以消除接收信号的非正交性。可以看出,DS-CDMA接收机很难充分利用分散在时域的信号能量。

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