CDMA系统工程手册

第1章　系统分析的基础知识

　1. 1　概述

　1. 1. 1　多址技术

　1. 1. 2　扩谱技术

　1. 1. 3　IS—95系统容量问题

　1. 1. 4　扩谱系统的分类

　1. 1. 5　什么是CDMA

　1. 1. 6　干扰功率与处理增益的矛盾

　1. 2　线性系统分析基础

　1. 2. 1　线性系统

　1. 2. 2　有限冲激响应滤波器

　1. 2. 3　傅里叶级数

　1. 2. 3. 1　三角型和指数型傅里叶级数

　1. 2. 3. 2　周期函数的傅里叶变换

　1. 3　抽样定理

　1. 3. 1　频域抽样定理

　1. 3. 2　时域抽样定理

　1. 3. 3　带通波形的抽样定理

　1. 3. 4　离散时间滤波

　1. 4　限带传输的基带脉冲成形

　1. 4. 1　数字应用的限带波形

　1. 4. 2　IS—95系统的FIR脉冲成形

　1. 5　概率函数

　1. 5. 1　概率

　1. 5. 2　概率分布函数

　1. 5. 3　特征函数

　1. 5. 4　矩生函数

　1. 5. 5　相关函数和功率谱

　1. 5. 6　中心极限定理

　1. 5. 7　切尔诺夫界

　1. 5. 8　窄带高斯随机过程

　1. 5. 8. 1　瑞利分布

　1. 5. 8. 2　瑞利衰落

　1. 5. 8. 3　正弦波加窄带高斯随机过程

　1. 5. 8. 4　带通噪声的模型和仿真

　1. 5. 9　X2分布

　1. 5. 9. 1　中心　X2分布

　1. 5. 9. 2　非中心X2分布

　1. 5. 10　对数正态分布

　1. 5. 10. 1　对数正态随机变量的概率密度函数

　1. 5. 10. 2　对数正态随机变量的矩

参考文献

附录1A　第2类理想滤波器的冲激响应

附录1B　sinc函数的积分

附录1C　升余弦滤波器的冲激响应

附录1D　X2随机变量之差的概率

第2章　移动环境下的电波传播

　2. 1　传播理论及模型的概论

　2. 1. 1　自由空间传播

　2. 1. 2　无线视距和传播模型

　2. 1. 2. 1　大气的影响

　2. 1. 2. 2　地形特性及其影响

　2. 1. 2. 3　传播模式

　2. 1. 3　视距传播和衍射传播的模式

　2. 1. 3. 1　视距传播

　2. 1. 3. 2　超越地形和建筑物的衍射传播

　2. 1. 4　传播的经验公式

　2. 1. 4. 1　哈塔公式和CCIR公式

　2. 1. 4. 2　WIM公式

　2. 1. 5　传播损耗的计算机模型

　2. 1. 5. 1　朗雷——莱斯模型和TIREM模型

　2. 1. 5. 2　WIM模型和朗雷——莱斯模型的比较

　2. 1. 6　传播模型在蜂窝设计中的应用

　2. 1. 6. 1　传播损耗轮廓的数值例子

　2. 1. 6. 2　覆盖区域及最大容许传播损耗

　2. 2　无线移动环境

　2. 2. 1　信道模型

　2. 2. 1. 1　延迟扩展函数

　2. 2. 1. 2　频率传递函数

　2. 2. 1. 3　多普勒扩展函数

　2. 2. 1. 4　延迟扩展和多普勒扩展的组合

　2. 2. 2　衰落和衰落率

　2. 2. 2. 1　随机衰落信道的特征

　2. 2. 2. 2　常用衰落变量

　2. 2. 2. 3　衰落率和车辆速度

　2. 2. 3　对数正态阴影

参考文献

附录2A　不规则地形传播损耗的详述

　2A. 1　仰角

　2A. 2　视距路由损耗

　2A. 3　衍射损耗

附录2B　衰落率和持续时间公式的推导

第3章　蜂窝系统工程基础

　3. 1　话务理论回顾

　3. 1. 1　电话接续

　3. 1. 2　业务载荷和中继线数

　3. 1. 3　厄兰B统计量

　3. 2　蜂窝概念

　3. 2. 1　通过频率再用增加移动系统容量

　3. 2. 2　小区几何学

　3. 2. 2. 1　蜂窝坐标系统

　3. 2. 2. 2　六角形小区的簇

　3. 2. 2. 3　干扰小区的位置

　3. 2. 3　簇尺寸的选择

　3. 2. 3. 1　干扰比及簇尺寸

　3. 2. 3. 2　干扰比和频谱效率间的折衷

　3. 2. 4　小区分裂和基站功率

　3. 2. 5　AMPS参数

　3. 3　蜂窝系统的覆盖和容量

　3. 3. 1　覆盖限制

　3. 3. 1. 1　一般蜂窝系统的铁路估算

　3. 3. 1. 2　接收机噪声计算

　3. 3. 1. 3　最大容许传播损耗

　3. 3. 2　覆盖及容量

　3. 3. 2. 1　覆盖范围受限时的链路容限

　3. 3. 2. 2　多小区容限需求的确定

　3. 3. 2. 3　作为系统载荷函数的反向铁路C／I和C／N

　3. 3. 2. 4　系统覆盖及业务载荷

参考文献

　附录3A　对满足方程组的Pk项的证明

　附录3B　厄兰B分布的矩

　附录3C　阻塞公式的总结

第4章　IS—95标准概述

　4. 1　频率与时间的协同

　4. 1. 1　蜂窝频段和信道

　4. 1. 2　系统时间

　4. 2　前向链路操作

　4. 2. 1　前向链路公共空中接口

　4. 2. 2　正交复用方案

　4. 2. 3　前向链路信道

　4. 2. 3. 1　导频信道和正交PN码

　4. 2. 3. 2　同步信道

　4. 2. 3. 3　寻呼信道

　4. 2. 3. 4　业务信道

　4. 3　反向链路操作

　4. 3. 1　反向铁路公共空中接口

　4. 3. 2　多址接入方案

　4. 3. 3　反向链路信道

　4. 3. 3. 1　接入信道

　4. 3. 3. 2　反向业务信道

　4. 3. 4　前向铁路和反向铁路的比较

　4. 4　IS—95系统的特性

　4. 4. 1　功率控制

　4. 4. 1. 1　开环功率控制

　4. 4. 1. 2　闭环功率控制

　4. 4. 1. 3　前向链路功率控制

　4. 4. 2　交织技术

　4. 4. 3　分集与越区

　参考文献

　附录4A　交织理论

　4A. 1　块交织

　4A. 2　卷积交织

　4A. 3　块交织与卷积交织的比较

　4A. 4　交织器设计

　附录4B　IS—95中的散列函数

　4B. 1　黄金比和斐波纳契数的介绍

　4B. 2　散列函数的例子

　4B. 3　IS—95的散列函数

　4B. 4　IS—95的随机数发生器

第5章　沃尔什函数和循环冗余校验(CBC)编码

　5. 1　沃尔什函数的定义

　5. 2　沃尔什序列的特性

　5. 3　沃尔什函数的产生

　5. 3. 1　用莱德马契函数产生沃尔什函数

　5. 3. 2　用哈达玛矩阵产生沃尔什函数

　5. 3. 3　有限域

　5. 3. 4　矢量空间

　5. 3. 5　用基本矢量产生沃尔什函数

　5. 4　用于CDMA的正交沃尔什函数

　5. 4. 1　用于前向链路的沃尔什函数

　5. 4. 2　用于反向铁路的沃尔什函数

　5. 5　沃尔什函数的译码

　5. 5. 1　相关译码

　5. 5. 2　快速沃尔什变换译码

　5. 6　IS—95数据帧

　5. 7　线性分组码

　5. 7. 1　奇偶校验矩阵

　5. 7. 2　伴随式的概念和检错

　5. 7. 3　汉明码

　5. 8　循环码

　5. 8. 1　系统循环码

　5. 8. 2　循环码编码器

　5. 8. 3　用移位寄存器电路计算用于检错的伴随式

　5. 9　二进制BCH码

　5. 10　帧和消息结构质量指示器

　5. 10. 1　用于前向链路信道的CRC计算

　5. 10. 2　用于反向链路信道的CRC计算

　参考文献

第6章　伪噪声序列的理论和应用

　6. 1　伪噪声序列的性质

　6. 2　扩展伽罗瓦域和本原多项式

　6. 2. 1　本原多项式的根和最大长度序列

　6. 2. 2　反多项式和既约多项式的表

　6. 2. 3　二进制既约本原多项式的线性反馈移位寄存器机理

　6. 2. 4　相移后的PN序列状态矢量变化规律

　6. 3　PN序列的线性移位寄存器实现

　6. 3. 1　特定初始化矢量的移位寄存发生器

　6. 3. 2　ESRG输出序列推导

　6. 3. 3　用模板选择序列的相移

　6. 3. 4　任意初始状态条件下移位序列和模板之间的关系

　6. 3. 4. 1　五级MSRG的例子

　6. 3. 4. 2　IS—95中使用的PN序列

　6. 3. 4. 3　短PN码模板的例子

　6. 4　二进制序列的自相关和互相关特性

　6. 4. 1　实时信号的相关函数

　6. 4. 2　PN序列的部分相关函数

　6. 4. 3　二进制序列波形的谱特性

　6. 5　最大长度序列上的操作

　6. 5. 1　正交性

　6. 5. 2　PN序列的分量

　6. 6　戈尔德码

　6. 6. 1　互相关问题

　6. 6. 2　戈尔德码和GPS信号结构

参考文献

附录6A　公式g(x)＝s*(x)的归纳法证明

附录6B　计算程序

　6B. 1　计算移位K的程序

　6B. 2　计算xk模f(x)的程序

　6B. 3　计算长PN码转移矩阵的程序

附录6C　相关函数定理的证明

附录6D　相关函数定理推广到限带脉冲

第7章　IS—95扩谱信号的调制与解调

　7. 1　似然函数

　7. 1. 1　波形的矢量表示

　7. 1. 2　高斯信道中的最佳接收机准则

　7. 1. 3　相关接收机

　7. 1. 4　匹配滤波器接收机

　7. 1. 5　M进制通信系统在AWGN信道上的性能

　7. 1. 6　M进制通信系统差错概率的联合界

　7. 2　IS—95系统的调制方案

　7. 2. 1　前向链路

　7. 2. 1. 1　AWGN条件下前向链路信道的符号差错性能

　7. 2. 1. 2　瑞利衰落条件下前向铁路信道的符号差错性能

　7. 2. 2　反向链路

　7. 2. 2. 1　非相干信号处理

　7. 2. 2. 2　M进制通信系统的包络检波接收机

　7. 2. 2. 3　非相干二进制正交系统

　7. 2. 2. 4　瑞利衰落条件下的非相干二进制正交系统

　7. 2. 2. 5　IS—95　CDMA反向链路M进制正交调制方案

　7. 2. 2. 6　IS—95反向链路波形的最佳解调

　7. 2. 2. 7　瑞利衰落条件下反向链路的性能

　7. 3　QPSK及BPSK

　7. 3. 1　BPSK　CDMA系统的分析

　7. 3. 2　QPSK　CDMA系统的分析

　7. 3. 3　BPSK和QRSK方差之比较

　7. 4　PN码的捕获与跟踪

　7. 4. 1　相关运算的介绍

　7. 4. 2　序列初始相位的捕获

　7. 4. 3　采用延迟锁定环的码跟踪

　7. 4. 3. 1　全时间非相干DLL跟踪

　7. 4. 3. 2　全时间相干DLL跟踪

　7. 4. 4　T型抖动环(TDL)跟踪

　7. 5　用于解扩的成形和未成形PN序列

　7. 5. 1　接收机中脉冲形状的影响分析

　7. 5. 2　能量累积的仿真比较

参考文献

附录7A　格雷姆—施密特正交化过程

附录7B　BPSK平均差错概率

附录7C　白噪声积分参数

附录7D　BPSK和QPSK方差的详述

附录7E　捕获判决噪声项

第8章　卷积码及其在IS—95中的应用

　8. 1　引言

　8. 2　卷积码

　8. 2. 1　卷积编码器

　8. 2. 2　编码器的连接矢量表示

　8. 2. 3　编码器的冲激响应表示

　8. 2. 4　编码器的多项式表示

　8. 2. 5　编码器的状态表示

　8. 2. 6　卷积编码器的树状图

　8. 2. 7　卷积编码器的网格图

8. 3　卷积码的最大似然译码

　8. 3. 1　最小汉明距译码规则

　8. 3. 2　维特比译码算法

　8. 3. 3　卷积码的距离特性

　8. 3. 4　卷积码的传递函数

　8. 3. 4. 1　系统卷积码和非系统卷积码

　8. 3. 4. 2　卷积码的恶性差错传播

　8. 4　卷积码维特比译码的性能界

　8. 4. 1　硬判决译码的差错概率界

　8. 4. 2　二进制对称信道的比特差错概率

　8. 4. 3　软判决译码的差错概率界

　8. 4. 4　软判决维特比译码的比特差错概率界

　8. 4. 5　卷积码编码增益的估计

　8. 5　IS—95　CDMA系统中的卷积码

　8. 5. 1　IS—95系统中卷积码的性能

　8. 5. 2　编码增益及约束长度

　8. 5. 3　接收信号的量化

参考文献

文献选编

附录8A　Q函数不等式的证明

第9章　分集技术和瑞克处理

　9. 1　引言

　9. 2　分集技术

　9. 3　分集选择与合并技术

　9. 3. 1　选择性分集

　9. 3. 1. 1　非相干M进制移频键控(NCMFSK)

　9. 3. 1. 2　非相干二进制移频键控(NCBFSK)

　9. 3. 1. 3　BPSK调制

　9. 3. 1. 4　采用差分检测的冗／4—DQPSK调制

　9. 3. 2　等增益分集合并

　9. 3. 2. 1　M进制非相干正交调制系统

　9. 3. 2. 2　瑞利衰落下的MFSK调制

　9. 3. 2. 3　L重分集下等增益合并接收的BPSK调制

　9. 3. 2. 4　L重分集下等增益合并接收的差分检测冗／4　DQPSK调制

　9. 3. 2. 5　非相干二进制正交系统和最佳分集

　9. 3. 3　最大比合并分集接收

　9. 3. 3. 1　最大比合并分集接收的最佳化证明

　9. 3. 3. 2　最大比合并的例子

　9. 4　瑞克接收机概念

　9. 4. 1　瑞克接收机设计基础

　9. 4. 2　Price和Green的瑞克概念本质

　9. 4. 3　用于IS—95的瑞克概念

参考文献

文献选编

附录9A　M进制正交分集性能的推导

　9A. 1　选择式分集

　9A. 2　等增益合并(EGC)分集接收

附录9B　BPSK分集性能的推导

　9B. 1　选择式分集

　9B. 2　等增益合并分集接收

附录9C　／4　DQPSK分集性能的推导

　9C. 1　选择式分集

　9C. 2　等增益合并分集接收

第10章　CDMA蜂窝系统设计与厄兰容量

　10. 1　CDMA小区

　10. 1. 1　前向铁路同信道干扰

　10. 1. 1. 1　相同小区的干扰

　10. 1. 1. 2　其他小区的干扰

　10. 1. 2　反向铁路的同信道干扰

　10. 1. 2. 1　相同小区的干扰

　10. 1. 2. 2　其他小区的干扰

　10. 1. 2. 3　CDMA的再用参数

　10. 1. 2. 4　CDMA容量的再讨论

　10. 1. 2. 5　CDMA的小区载荷

　10. 1. 3　小区尺寸

　10. 1. 3. 1　最大传播损耗和小区半径

　10. 1. 3. 2　前向链路的功率估算

　10. 1. 3. 3　反向链路的功率估算

　10. 1. 3. 4　链路平衡

　10. 2　CDMA链路可靠性和厄兰容量

　10. 2. 1　链路可靠性与链路容限

　10. 2. 1. 1　无干扰时的链路容限

　10. 2. 1. 2　链路容限与功率控制

　10. 2. 1. 3　有干扰时所需的容限

　10. 2. 1. 4　分集接收和软越区的容限

　10. 2. 1. 5　可靠的信号电平

　10. 2. 2　厄兰容量

　10. 2. 2. 1　阻塞概率公式

　10. 2. 2. 2　Z的均值和方差

　10. 2. 2. 3　高斯假设下的CDMA阻塞概率公式

　10. 2. 2. 4　对数正态假设下的CDMA阻塞概率公式

　10. 2. 2. 5　CDMA阻塞概率的比较

　10. 2. 2. 6　CDMA. FDMA和TDMA厄兰容量比较

　10. 2. 2. 7　忙时用户数

　10. 2. 3　CDMA区域覆盖分析

　10. 2. 3. 1　所需接收信号电平与载荷之间的函数关系

　10. 2. 3. 2　小区半径与小区载荷之间的函数关系

　10. 2. 3. 3　基站密度

　参考文献

　附录10A　二阶再用因子的分析

第11章　CDMA最优化问题

　11. 1　导频信道PN码偏移的选择

　11. 1. 1　PN码偏移在系统运行中的作用

　11. 1. 2　导频信道码偏移搜索参数

　11. 1. 2. 1　多径对搜索窗的影响

　11. 1. 2. 2　相对延迟界

　11. 1. 2. 3　IS—95搜索窗的参数

　11. 1. 3　偏移间隔的选择

　11. 2　CDMA前向链路功率的最佳配置

　11. 2. 1　前向链路信道的信噪比要求

　11. 2. 1. 1　导频信道

　11. 2. 1. 2　同步信道

　11. 2. 1. 3　手呼信道

　11. 2. 1. 4　业务信道

　11. 2. 1. 5　干扰和噪声项

　11. 2. 2　前向链路的总功率

　11. 2. 2. 1　前向链路的功率控制图子

　11. 2. 2. 2　前向链路的净损耗

　11. 2. 3　前向链路的功率解

　11. 2. 3. 1　信道功率在总功率中的分配

　11. 2. 3. 2　功率解的参数变化

　11. 3　前向链路衰落容限的选择

　11. 3. 1　接收机容限的限制

　11. 3. 1. 1　在无干扰条件下接收机和发射机的功率

　11. 3. 1. 2　在有干扰条件下接收机和发射机的功率

　11. 3. 2　CDMA容限的数值例子

　11. 3. 2. 1　接收机容限及发射机容限

　11. 3. 2. 2　接收机容限及前向链路总功率

　11. 4　前向和反向链路的容量平衡

　11. 4. 1　前向链路容量

　11. 4. 1. 1　渐近的前向链路容量

　11. 4. 1. 2　功率受限的前向链路容量

　11. 4. 2　容量平衡

　11. 5　前向链路动态功率分配的实现

参考文献

作者介绍

索引