PN碼簡(jiǎn)介及原理

PN碼(Pseudo-Noise Code)，是一具有與白噪聲類似的自相關(guān)性質(zhì)的0和1所構(gòu)成的編碼序列，最廣為人知的二位元P-N Code是最大長(zhǎng)度位移暫存器序列，簡(jiǎn)稱m-序列， 他具有長(zhǎng) 2的N次方 - 1個(gè)位元， 由一具線性回授的m級(jí)暫存器來(lái)產(chǎn)生。同時(shí)pn碼分長(zhǎng)碼與短碼，在CDMA中的擔(dān)當(dāng)不同的角色。

偽隨機(jī)(或偽噪聲，Pseudorandom Noise，PN)碼序列是一種常用的地址碼。偽隨機(jī)碼序列具有類似于隨機(jī)序列的基本特性，是一種貌似隨機(jī)但實(shí)際上是有規(guī)律的周期性二進(jìn)制序列。如果發(fā)送數(shù)據(jù)序列經(jīng)過(guò)完全隨機(jī)性的加擾，接收機(jī)就無(wú)法恢復(fù)原始序列。在實(shí)際系統(tǒng)中使用的是一個(gè)足夠隨機(jī)的序列，一方面這個(gè)隨機(jī)序列對(duì)非目標(biāo)接收機(jī)是不可識(shí)別的，另一方面目標(biāo)接收機(jī)能夠識(shí)別并且很容易同步地產(chǎn)生這個(gè)隨機(jī)序列。

常見PN offset就是指PN碼偏置指數(shù)，在IS-95A CDMA 系統(tǒng)中，PN短碼的周期是32768 (就是你看到的2的15次方=32768) chip，將短碼每隔64 chip進(jìn)行劃分,于是得到了512 (= 32768 / 64)個(gè)不同相位的短碼，將這些短碼按0至511順序編號(hào)，將該編號(hào)稱為PN 碼偏置指數(shù)。而這512個(gè)PN Offset值并不一定能全部被使用，需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模等實(shí)際情況確定了步長(zhǎng)(Pilot INC)后才能最終確定可以使用的PN Offset值。

發(fā)射機(jī)和接收機(jī)采用高精確度和高穩(wěn)定度的時(shí)鐘頻率源，以保證頻率和相位的穩(wěn)定性。但在實(shí)際應(yīng)用中，存在許多事先無(wú)法估計(jì)的不確定因素，如收發(fā)時(shí)鐘不穩(wěn)定、發(fā)射時(shí)刻不確定、信道傳輸時(shí)延及干擾等，尤其在移動(dòng)通信中，這些不確定因素都有隨機(jī)性，不能預(yù)先補(bǔ)償，只能通過(guò)同步系統(tǒng)消除。因此，在CDMA擴(kuò)頻通信中，同步系統(tǒng)必不可少。PN碼序列同步是擴(kuò)頻系統(tǒng)特有的，也是擴(kuò)頻技術(shù)中的難點(diǎn)。CDMA系統(tǒng)要求接收機(jī)的本地偽隨機(jī)碼與接收到的PN碼在結(jié)構(gòu)、頻率和相位上完全一致，否則就不能正常接收所發(fā)送的信息，接收到的只是一片噪聲。若實(shí)現(xiàn)了收發(fā)同步但不能保持同步，也無(wú)法準(zhǔn)確可靠地獲取所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)。因此，PN碼序列的同步是CDMA擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵技術(shù)。

PN碼就是偽隨機(jī)碼，具有與二元隨機(jī)序列性質(zhì)相似的周期性碼組。是一種預(yù)先確定,并可重復(fù)實(shí)現(xiàn)的具有某種隨機(jī)特性的碼,它雖然僅有2個(gè)電平,卻具有類似白噪聲的相關(guān)特性,只是幅度概率分布不再服從高斯分布。用在ofdm系統(tǒng)中，可能是基于PN序列的同步算法或者是基于PN序列的頻偏信道參數(shù)估計(jì)算法，充分利用PN序列的相關(guān)特性，具有良好的抗噪特性、衰落信道適應(yīng)性和高的估計(jì)精度。