PN序列生成多项式
第七章IS-95及其增强移动通信系统
7.2.2 IS-95系统的上行链路
上行链路的序列码 上行链路的物理信道与逻辑信道
2021年7月
第七章 IS-95及其增强移动通信系统
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7.2.1 IS-95系统的下行链路
下行链路的W构als成h码，扩频
，区分信道
BS发
卷积编码和 码元重复
IS 95 CDMA工作频段
上行（移动台发/基站收）： 825～849MHz
下行（移动台收/基站发）： 870～894MHz
双工间隔：45MHz
IS 95 CDMA PCS工作频段
上行（移动台发/基站收）：1850～1910MHz
下行（移动台收/基站发）：1930～1990MHz
双工间隔：80MHz
+ 至I/Q调制器
+
Q信道短码 1.2288Mcps 发生器
时间偏移使移动台能识别使
导频
BS发用
相
同
频
率
的
相
邻
蜂
窝
小
区 Walsh
bk(t) ak(t)
卷积编码和 码元重复
交织
扰码
+
å
QPSK PN扩频
用户地址
同步 寻呼
短码 15
短码(2)
1.2288Mcps I信道短码
m序列
发生器
采用215-1的m序列（32768）W1.a2l2s8h8码M数cp据s
扰码
+
å
QPSK PN扩频
同步
长码
用户地址
寻呼
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下行链路的物理信道和逻辑信道
下行链路的物理信道
PN序列直扩系统抗干扰性能仿真分析
基金项目：山东科技大学研究生科技创新基金 (YCB110064)
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3 总结 直扩通信是应用最广泛的一种扩频通信技术，具有抗
[4]NAVARRO R.Performance of an Electro- Hydrostatic Actuator on the F- 18 Systems Research Aircraft [R]. NASA/TM- 97- 206224,1997.
[5]李军,付永领,王占林.新型机载一体化电液作动器的 系统设计与仿真[J].系统仿真学报,2004,(6).
序列 c(t)扩频并经 BPSK 调制后可得： s(t)=I(t)cosω0t=d(t)c(t)cosω0t 则收到的信号为： rI(t )=s(t )+n(t )+J (t ) 经 PN 序列解扩得信号分量为： sI(t )=d (t )cosωI (t )
作者简介：杨茂强(1987- )，男，硕士研究生，研究方向为卫星通信、通信抗干扰等。
能抗宽带噪声。
图 5 不同干扰相位的性能
在图 6 中，当余弦单音干扰信号中心频率偏离 DS 扩 频信号中心频率时，干扰效果减弱。偏差越大，干扰效果越 弱。对于相位随机的单频干扰信号来说，频率重合时的干 扰效果较好。
图 4 宽带干扰的性能
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图 6 不同干扰频率的性能
2.4 编码和位定时误差对抗干扰性能影响 从图 7 中可知，直扩系统采用卷积编码后具有一定的
2.3 抗单音干扰性能[4- 5]
连续波单音干扰可表示为： J(t)=姨2PJ cos(ωjt+θj) 其中，PJ 为输入干扰功率；ωj、θj 分别为单音干扰的角 频率和相位。 图 5 所示给出了在不同干扰相位下的性能曲线。从 仿真结果来看，不同干扰相位对系统性能的影响是大致 相同的，这是由于对于余弦单音干扰来说，不同的干扰相 位意味着加入干扰的时刻不同，这对系统的性能产生影 响较小。
几个简单的simulink仿真模型
一频分复用和超外差接收机仿真目的1熟悉Simulink模型仿真设计方法2掌握频分复用技术在实际通信系统中的使用3理解超外差收音机的接收原理内容设计一个超外差收接收机系统，其中发送方的基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的方波，两路信号分别采用1000kHz和1200kHz的载波进行幅度调制，并在同一信道中进行传输。
要求采用超外差方式对这两路信号进行接收，并能够通过调整接收方的本振频率对解调信号进行选择。
原理超外差接收技术广泛用于无线通信系统中，基本的超外差收音机的原理框图如图所示：图1-1超外差收音机基本原理框图从图中可以看出，超外差接收机的工作过程一共分为混频、中频放大和解调三个步骤，现分别叙述如下：混频：由天线接收到的射频信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，并可根据调整控制电压随时调整振荡频率，使得器振荡频率始终比接收信号频率高一个中频频率，这样，接受信号和本机振荡在混频器中进行相乘运算后，其差频信号的频率成分就是中频频率。
其频谱搬移过程如下图所示：图1-2 超外差接收机混频器输入输出频谱中频放大：从混频模块输出的信号中包含了高频和中频两个频率成分，这样一来只要采用中频带通滤波器选出进行中频信号进行放大，得到中频放大信号。
解调：将中频放大后的信号送入包络检波器，进行包络检波，并解调出原始信号。
步骤1、设计两个信号源模块，其模块图如下所示，两个信号源模块的载波分别为1000kHz，和1200kHz，被调基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的三角波，并将其封装成两个子系统，如下图所示：图1-2 信源子系统模型图2、为了模拟接收机距离两发射机距离不同引起的传输衰减，分别以Gain1和Gain2模块分别对传输信号进行衰减，衰减参数分别为0.1和0.2。
最后在信道中加入均值为0，方差为0.01的随机白噪声，送入接收机。
3、接收机将收到的信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，其中压控振荡器由输入电压进行控制，设置Slider Gain模块，使输入参数在500至1605可调，从而实现本振的频率可控。
地面数字电视机顶盒 (DMB-TH) 简介
地面数字电视机顶盒(DMB-TH)简介成都康特（电子）集团公司最近推出了一款基于DMB-TH标准的高性能、低价格的地面数字电视机顶盒。
这款机顶盒完全符合中国数字电视地面广播传输系统标准GB20600-2006。
该机使用了凌讯科技公司与清华大学联合开发的时域同步正交频分复用（TDS-OFDM）解调芯片LGS8813和NEC公司开发的MPEG-2解码芯片EMMA2LL，具有接收灵敏度高、用户界面友好、操作简便实用、工作稳定可靠等优点。
该机还预留了很多接口，可根据市场发展和用户需要进一步扩展功能。
一、DVB-TH地面数字电视传输系统的原理DMB-TH采用了PN序列填充的时域同步正交频分复用（TDS-OFDM）多载波调制技术，这种独特的先进技术有机地将信号在时域和频域的传输结合起来。
在频域传送有效载荷，在时域通过扩频技术传送控制信号以便进行同步、信道估计，实现快速码字捕获和稳健的同步跟踪性能。
正交频分复用（OFDM）是一种多载波调制方式，其基本思想是把高速率的信源信息流变换成低速率的N路并行数据流，然后用N个相互正交的载波进行调制，将N路调制后的信号相加即得发射信号。
在所传输的频带内，当许多载频并行传输一路数据信号时，要比串行传输更大地扩展了信号的脉冲宽度，提高了抗多径衰落方面的性能。
OFDM采用的基带调制为离散傅立叶变换，数据的编码映射是在频域进行，经过逆快速傅立叶变换（IFFT）转化为时域信号发送出去，接收端可通过FFT恢复出频域信号。
OFDM系统用离散傅立叶变换来实现，即避免了直接生成N个载波时由于频率偏移而产生的交调，而且便于利用超大规模集成电路（VLSI）技术。
传统的OFDM调制方式存在某些缺陷，插入强功率同步导频会使传输系统的有效性、可靠性蒙受损失。
基于PN序列扩频技术的高保护同步传输技术和巧妙利用OFDM保护间隔的填充技术克服了这种缺陷，同时提高了传输系统的频谱利用效率和抗噪声干扰性能。
新的TDS-OFDM信道估计技术还克服了信道估计迭代过程较长的不足，提高了移动接收性能。
cdma
CDMA的关键技术－功率控制技术
功率控制技术是CDMA系统的核心技术。CDMA 系统是一个自扰系统，所有移动用户都占用相 同带宽和频率，“远近效用”问题特别突出。 CDMA功率控制的目的就是克服“远近效用”， 使系统既能维护高质量通信，又不对其他用户 产生干扰。 功率控制分为前向功率控制和反向功率控制， 反向功率控制又可分为仅由移动台参与的开环 功率控制和移动台、基站同时参与的闭环功率 控制。
基站的反向业务信道接收机在1.25 ms的时间间隔内 （相当于24个调制码元宽度），对特定移动台来的信号 强度进行估值，并根据此估值来确定控制比特应该取 “0”还是取“1”，然后采用插入技术，把此控制比特嵌 入正向业务信道中进行传输。 把20 ms的时间间隔分成16个功率控制段，每段宽1.25 ms，编号从0到15。当基站在某一功率控制段从反向业 务信道中估计出信号的强度时，它跟在此功率控制段的 后面，把功率控制比特由另一功率控制段插入正向业务 信道中。
（e）数据掩蔽（扰乱data scrambling）：数 据掩蔽用于寻呼信道和正向业务信道，其作用 是为通信提供保密。扰乱器把交织器输出的码 元流和按用户编址的PN序列进行模2相加。
正向传输CDMA信道综合使用频分 和码分多址技术
（f）功率控制子信道：功率控制比特要在正向 业务信道上连续地进行传输，每1.25 ms发送1 bit（“0”或“1”），实际速率为800 bit/s。 “0”比特表示移动台要增大其平均功率，“1” 比特表示移动台要减少其平均功率。
正向传输CDMA信道综合使用频分 和码分多址技术
正向传输CDMA信道
（g）正交扩展：为了使正向传输的各个 信道之间具有正交性，在正向CDMA信道 中传输的所有信号都要用64进制的沃尔 什函数进行扩展。这种沃尔什函数的 64×64的矩阵可用以下的循环步骤产生：
m序列
m序列基本概念：M序列（即De Bruijn序列）又叫做伪随机序列、伪噪声(PN)码或伪随机码。
可以预先确定并且可以重复实现的序列称为确定序列；既不能预先确定又不能重复实现的序列称随机序列；不能预先确定但可以重复产生的序列称伪随机序列。
具体解释于一个n级反馈移位寄存器来说，最多可以有2^n 个状态，对于一个线性反馈移位寄存器来说，全“0”状态不会转入其他状态，所以线性移位寄存器的序列的最长周期为2^n-1。
当n级线性移位寄存器产生的序列{ai}的周期为T= 2^n-1时，称{ai}为n级m序列。
当反馈函数f（a1,a2,a3,…an）为非线性函数时，便构成非线性移位寄存器，其输出序列为非线性序列。
输出序列的周期最大可达2^n ，并称周期达到最大值的非线性移位寄存器序列为1.m序列的产生原理和结构m序列是n 级二进制线性反馈移位寄存器除去输出为0的状态外，产生的周期为2 n -1 的最大可能长度序列，又称为最大长度线性反馈移位序列。
其产生的原理如图1所示。
PN序列发生器由n级移位寄存器，模二加法器和反馈线三个部分组成。
图中，c i ( i =1…n ) 为反馈系数，若c i =1,表示有连接，有反馈，若c i =0则表示断开，无反馈。
c i 的取值决定了移位寄存器的反馈连接和序列的结构，故是一个很重要的参量。
2.m序列的基本性质(1) 移位相加特性。
一个m序列与其任意次延迟移位后产生的另一个不同序列模2相加，得到的仍是该m 序列的延迟移位序列。
如，0100111向右移1次产生另一个序列1010011 ，模2相加后的序列为1110100 ，相当于原序列右移3次后得到的序列。
(2) 平衡特性。
在m序列的每个2n－1周期中，"1"码元出现的数目为次，"0"码元出现的数目为2n －1－1 次，即"0"的个数总是比"1"的个数少一个，这表明，序列平均值很小。
移动通信原理 课后答案
无线传播与移动信道
2.1 移动通信信道具有哪些主要特点？ 答：移动通信信道的主要特点： （1）传播的开放性； （2）接收环境的复杂性； （3）通信用户的随机移动性。 2.2 在移动通信中，电波传播的主要传播方式有哪几种？ 答：电波传播的主要方式：直射、反射、绕射。 2.3 移动通信的信道中存在着大、中、小尺度（范围）的衰耗与衰落，它们各自具有什么性 质的特征？ 答：移动通信信道中，大、中、小尺度衰耗与衰落的特征： （1）大尺度：电波在空间传播所产生的损耗，反映的是传播在宏观大范围（千米量级）的 空间距离上的接收信号电平平均值的变化趋势； （2）中尺度：主要是指电磁波在传播路径上受到建筑物等的阻挡所产生阴影效应而产生的 损耗，反映了在中等范围内（数百波长量级）的接收信号电平平均值起伏变化的趋势；为无 线传播所特有，一般从统计规律上看遵从对数正态分布，其变化率比传送信息率慢； （3）小尺度：反映微观小范围（数十波长以下量级）接收电平平均值的起伏变化趋势，其 电平幅度分布一般遵从瑞利（Rayleigh）分布、莱斯（Rice）分布和纳卡伽米（Nakagami） 分布。 2.4 移动通信中存在 3 种类型的快衰落，它们各自表示什么类型的快衰落？在什么情况下会 出现？各自克服需要采取的主要措施是什么？ 答：移动通信中，快衰落分为以下三种类型：空间选择性快衰落、频率选择性快衰落和时间 选择性快衰落。 其产生的原因和克服需要采取的措施如下： （1）空间选择性快衰落：由于开放型的时变信道使天线的点波束产生了扩散而引起的，克 服措施为空间分集； （2）频率选择性快衰落：由于信道在时域的时延扩散而引起的，可采用自适应均衡喝 Rake 接收加以克服； （3）时间选择性快衰落：由于用户的高速移动在频域引起多普勒频移，在相应的时域其波 形产生时间选择性衰落，可采用信道交织技术加以克服。 2.5 移动通信中主要噪声干扰有哪几种？对于 CDMA，哪一类干扰是最主要的干扰？ 答：移动通信中主要噪声干扰有：加性正态白噪声、多径干扰、多址干扰。 对于 CDMA，最主要的干扰是多径干扰。 2.6 Okumura-Hata 传播模型的主要运用环境与条件是什么？ 答：Okumura-Hata 传播模型的主要运用环境与条件为：适用于小城镇与郊区的准平坦地区； 应用频率为 150 MHz ≤ f c ≤ 1500 MHz ；有效距离为 1km ≤ d ≤ 20km ；发射（基站）天线 有效高度为 30~200m；接收（移动台）天线有效高度为 1~10m。
【学习课件】第14讲第二代移动通信系统(三)IS-95系统(1)现代移动通信ppt(新版教材课件)
19.2ks/s 19.2ks/s
重
长 码 发 生 器 1.2288M c/s 分 频 器
分频器 复
I 信道引导短码
1.2288M c/s I 基 带 滤 波 器 A
前向信道组成框图
Q 信道引导短码 Q 1.2288M c/s
基带滤波器
I（ t） cosω ct
S（ t）
Q （ t） sinω ct
19.2ks/s
长 码 发 生 器 1.2288M c/s 分 频 器
2021/7/9
16 /1616417
IS-95的无线信道
前向物理信道
用户 m 在
正向业务
帧质量
加编码
卷积 码元 码元 调制码元
信道的信
检测器
道 比 特 8.6kb/s
4.0 kb/s
2.0 kb/s
0.8 kb/s
9.2kb/s 4.4kb/s 2.0kb/s 0.8kb/s
第二代移动通信系统
The 2nd Generation Mobile Communication System（1）
2021/7/9
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内容回顾与提示
问题1：常规突发中的训练序列有何作用？为何将训练比特在 帧中间位置？
问题2： GPRS是如何组成的？ GPRS有何特点？
本次课要回答的问题：IS-95 CDMA的无线信道是如何构成的？ 物理信道与逻辑信道是如何关联的？IS-95 CDMA前向和反向 信道的组成及功能模块的作用、系统控制功能及基本原理。 重点： PN码在IS-95 CDMA中的用法及作用； IS-95 CDMA系统的功率控制原理。 难点：功率控制原理。
▪E 置乱 E SN( E S 号3 是,E 1 3 N ,E 0 2 ,E 9 2 ,E 8 2 ,7 E . 3 ,E . 2 ,E . 1 ,E 0 )
电视传输与组网(整理版)
第一章中国数字电视标准（此处不要以书为准，因为书中的内容仍是草案，要以补充的标准为准）1、能够画出发送端原理框图2、能量扩散生成多项式，能画出扰码器组成框图，并比较与DVB-T在处理帧头（即同步字节）的区别3、前向纠错编码（FEC）中，外码和内码分别是什么？答：前向纠错编码由外码（BCH 码）和内码（LDPC）级联实现4、数据帧为复帧结构，包括哪四个层？答：信号帧超帧分帧日帧信号帧信号帧是系统帧结构的基本单元，一个信号帧由帧头和帧体两部分时域信号组成。
帧头和帧体信号的基带符号率相同（7.56Msps）。
帧头部分由PN序列构成，帧头长度有三种选项。
帧头信号采用I路和Q路相同的4QAM调制。
帧体部分包含36个符号的系统信息和3744个符号的数据，共3780个符号。
帧体长度是500μs（3780×1/7.56μs）。
超帧超帧的时间长度定义为125毫秒，8个超帧为1秒，这样便于与定时系统（例如GPS）校准时间。
超帧中的第一个信号帧定义为首帧，由系统信息（4.6.3节)的相关信息指示。
分帧一个分帧的时间长度为1分钟，包含480个超帧。
日帧日帧以一个公历自然日为周期进行周期性重复，由1440个分帧构成，时间为24小时。
在北京时间 00:00:00 AM或其它选定的参考时间，日帧被复位，开始一个新的日帧。
5、标准中提供了哪3种不同长度的帧头模式？答：帧头（420个符号）（55.6μs）；帧头（595个符号）(78.7μs)；帧头（945个符号）(125μs)6、标准中提供了哪两种载波方式？答：7）在加扰方法中，振幅处理方式（包括：倒极性方式、叠加干扰波方式和同步抑制方式）较为低级，对图像质量有影响，合法用户仍有失真，且安全性不足。
8）ECM （授权控制信息）：使用业务密钥（SK ）对控制字（CW ）加密后得到条件接收信息。
EMM （授权管理信息）：使用分配密钥（SK ）对业务密钥加密后得到条件接收信息。
基于Simulink的FH／DS混合信号源的仿真设计
基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的ＦＨ／ＤＳ混合信号源的仿真设计作者：杜佩纪明来源：《现代电子技术》2008年第07期摘要：混合扩频信号源是混合扩频系统的重要组成部分。
利用Matlab/Simulink对FH/DS 混合信号源进行模块化设计和系统级仿真，通过重新设置参数能够改变信号源频率。
和以往完全图形化的设计方法不同，进一步采用Altera公司推出的DSP Builder工具将核心模块(伪码发生和DDS功能模块)自动转换成VHDL文件，由Quartus Ⅱ进行综合、适配、时序分析，最终得到可供芯片下载使用的.sof文件。
这一做法大大缩短了从软件仿真到系统硬件实现的周期,仿真结果表明系统功能正确，且具有较高的性价比。
关键词：FH/DS;Simulink;DDS;PN码中图分类号：TN914文献标识码：B文章编号：1004-373X(2008)07-073-Simulation Design of Hybrid FH/DS Signal Based on SimulinkDU Pei，(The Fourth Lab,Xi′an Institute of Applied Optics,Xi′an,710065,China)Abstract：Hybrid spread spectrum signal is an important part of hybrid spread spectrum system.The hybrid DS/FH signal is designed and emulated with Matlab/Simulink,and the frequence of signal can be changed by resetting the parameters.Different from usual method of design,converting the kernel modules(PN generator and DDS module)to VHDL files with DSP builder of Altera automatically,synthesized,fitted and timing analyzed by Quartus Ⅱ,and generating the .sof files used for chip download finally.The methods greatly shorten the time from software simulation to hardware implementation.The simulation results testify the functions correctness of the system which has high ratio of quality to price.Keywords：FH/DS;Simulink;DDS;PN code;DSP Builder1 引言跳频(FH)和直扩(DS)系统都具有很强的抗干扰能力，是使用最多的两种扩频技术。