自相關(guān)本質(zhì)上即是序列的交叉關(guān)聯(lián)函數(shù)。
R(A.A)={(-1x-1)+(1x1)+(1x1)+(-1x-1)+(1x1)+(-1x-1)+(-1x-1)+(1x1)}={8}
R(B.B)={(1x1)+(-1x-1)+(1x1)+(-1x-1)+(1x1)+(-1x-1)+(1x1)+(-1x-1)}={8}
這兩種擴(kuò)頻碼每數(shù)據(jù)位均有8位碼片位,其中每數(shù)據(jù)位的碼片位被稱為擴(kuò)頻因子(SF)。因此自相關(guān)除以SF=1。
(3)擁有同等數(shù)量的-1與1
最后,擴(kuò)頻碼1與擴(kuò)頻碼2擁有相同數(shù)量的-1與1,因此這兩種代碼滿足第三種正交條件。
需要注意的是,遵守規(guī)則即可產(chǎn)生偽隨機(jī)碼,因其類似噪聲被稱為偽噪聲(PN)。
可變擴(kuò)頻因子
如上所示,擴(kuò)頻碼1與擴(kuò)頻碼2均含8位擴(kuò)頻因子。下行鏈路擴(kuò)頻因子取值在4至512之間。在低擴(kuò)頻因子既定的條件下,當(dāng)用戶要求數(shù)據(jù)傳輸更快時(shí),系統(tǒng)可分配用戶不同的數(shù)據(jù)傳輸速率及不同的擴(kuò)頻因子。這正是正交可變擴(kuò)頻因子“可變”由來(lái)。注意3.84兆位/秒的碼片速率是恒定的,因此相對(duì)于可變SF來(lái)說(shuō),分配給用戶基帶的數(shù)據(jù)速率是不同的。
直接序列碼擴(kuò)頻后附加了擾碼。擾碼可幫助移動(dòng)電話識(shí)別正在聯(lián)系的基站。
OFDM
演進(jìn)版UMTS無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)(EUTRAN)是第4代移動(dòng)電話系統(tǒng)性能演進(jìn)的產(chǎn)物。以4G LTE面世,采用OFDMA(正交頻分復(fù)用接入)作為下行鏈路方向的空中接口。主要特點(diǎn)是下行鏈路速率可達(dá)到100Mbps、出色的數(shù)據(jù)傳輸(衰減復(fù)原)性能和帶寬可擴(kuò)展(1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz及20MHz)。
OFDM主要涉及的概念是信號(hào)載體部分從單個(gè)高速率數(shù)據(jù)信號(hào)到多個(gè)并行低速率信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。圖2表示單個(gè)信道被分成多個(gè)并行的子信道,每個(gè)子信道的子載波頻率不同。這種與窄帶子載波間隔緊密的寬帶頻譜即為傳輸信號(hào)。間隔緊密提高了系統(tǒng)頻譜效率。
圖2 OFDM信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程圖示
子載波數(shù)據(jù)速率低,因而發(fā)送符號(hào)較長(zhǎng),同時(shí)可增加保護(hù)間隔。這使得OFDM可應(yīng)對(duì)信道挑戰(zhàn)性要求,如多徑衰落(WCDMA真正存在的一個(gè)問(wèn)題)、窄帶干擾與符號(hào)間干擾,比以往方案更占優(yōu)勢(shì)。從而使并行傳輸數(shù)據(jù)的凈數(shù)據(jù)傳輸率等于信號(hào)原有的高數(shù)據(jù)速率。
在接收端實(shí)現(xiàn)緊湊的頻譜與信道分離的易用性關(guān)鍵在于子載波間的正交性。
正交性
為便于解釋OFDM概念中的正交性,首先重溫時(shí)域中重復(fù)脈沖的傅里葉變換對(duì),以及在頻域的sinc函數(shù)。圖3表示變換對(duì),其中(a)表示RF頻率(音調(diào))開啟T秒,到下一脈沖時(shí)關(guān)閉,(b)表示頻域等同于以頻率為f的RF脈沖為中心的sinc函數(shù),與零點(diǎn)位置1/T分開。
圖3 RF頻率f赫茲重復(fù)脈沖與T秒持續(xù)時(shí)間
若在相同脈沖周期T內(nèi)引入另一兩倍于第一(即2f)頻率的音調(diào),就會(huì)使另一sinc函數(shù)與第一音調(diào)相近,但如圖4所示,最大不會(huì)超過(guò)2f,且以第一音調(diào)的第一零點(diǎn)位置為中心。由于第二音調(diào)的最大值產(chǎn)生于第一音調(diào)零點(diǎn)位置,所以兩者之間不會(huì)產(chǎn)生交叉干擾。在同時(shí)增加更多頻率f(圖4中所示3f)的整數(shù)倍音調(diào)創(chuàng)建緊湊型頻譜時(shí),也同樣適用,音調(diào)之間不會(huì)產(chǎn)生交叉干擾。