扩频理论与码分多址

简述码分多址系统的原理
码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）是一种数字无线通信技术，其原理是将不同的用户数据用不同的伪随机码进行扩频，然后在同一频段内进行传输。

具体原理如下：
1. 扩频：将原始数据用伪随机码进行扩频，使得每个用户的数据在频域上都有一定的带宽。

2. 混合：将不同用户的扩频信号混合在一起，形成一个复合信号。

3. 分离：在接收端，通过使用相同的伪随机码，将目标用户的扩频信号从复合信号中分离出来。

4. 解扩：将分离出来的扩频信号进行解扩，还原出原始数据。

由于每个用户都使用不同的伪随机码，因此不同用户的数据可以同时在同一频段内传输，互不干扰。

这也是CDMA技术的优点之一，能够提高频谱利用率，实现更高的通信容量。

CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access)，它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。

CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。

接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。

GSM是Global System for Mobile Communications的缩写，意为全球移动通信系统，是世界上主要的蜂窝系统之一。

GSM是基于窄带TDMA制式，允许在一个射频同时进行8组通话。

GSM80年代兴起于欧洲，1991年投入使用。

到1997年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准，到了2001年，在全世界的162个国家已经建设了400个GSM通信网络。

但GSM系统的容量是有限的，在网络用户过载时，就不得不构建更多的网络设施。

值得欣慰的是GSM在其他方面性能优异，它除了提供标准化的列表和信令系统外，还开放了一些比较智能的业务如国际漫游等。

GSM手机的方便之处在于它提供了一个智能卡，人们称之为SIM卡，并且机卡可以分离，这样用户更换手机并且定制个人信息这方面都十分便利了。

GSM手机还允许用户接收160字长度的短信息。

通话清晰的CDMA：CDMA是Code－Division Multiple Access的缩写，全称码分多址，由美国高通公司最早研制出来。

但此时正值GSM大占天下的时候，所以几乎没有一个移动通讯商敢使用它，最后是韩国人让CDMA绝境逢生。

在90年代初，韩国政府一直想寻找发展本国电子制造工业的机会，当它发现欧洲几乎已经垄断了GSM市场之后，它果断地向CDMA抛出了绣球，CDMA从那时开始发展起来。

CDMA可以在有限的频谱范围内支持更多的用户，同时具备良好的抗干扰性及抗衰耗性。

引言20 世纪70 年代末第一代移动通信系统面世以来，移动通信产业一直以惊人的速度迅猛发展。

其中码分多址移动通信以其容量大、频谱利用率高等诸多优点，显示出强大的生命力，引起人们的广泛关注，成为第三代移动通信的核心技术。

CDMA 是当今通信界关注的大热点。

CDMA 是当前公认的一种国际标准技术。

它具有频谱利用率极高和通信质量好等一系列显著优点。

CDMA 为解决频率资源非常紧缺这一当前移动通信技术发展中最关键的问题提供了理想途径，为移动通信提供了质量最高,成本效益最好的方案，成为最受设备制造商青睐的一种通信方式。

CDMA 适用于各种移动通信，已被公认为是移动通信的发展方向。

CDMA 不仅是当今最先进和最具市场潜力的通信技术，而且是一种跨世纪的技术。

第一章绪论1.1移动通信的发展史移动通信的发展相继起步于海、路、空的研究领域，大体经历了三个阶段。

从初期的军事移动通信阶段，发展到民用专业移动通信阶段，19 世纪70 年代末国际上出现的蜂窝汽车电话标志着公众移动通信新阶段的到来，历经10 年才日益成熟起来。

从此，移动通信的制造业和运营业进入了空前发展的阶段。

80年代，随着各种蜂窝系统在各国的应用，制式也五花八门，不能兼容互通，适应不了欧洲共同体的发展需求，于是开发了GSM 数字蜂窝系统。

美国从扩容和兼容的观点开发了可采用TDMA 技术的D-AMPS数字蜂窝系统。

为进一步扩大容量，采用CDMA 技术的数字蜂窝系统得以问世。

1.2移动通信的发展现状近20 年来，移动通信在微电子技术基础上与计算机技术密切结合，正在产生革命性飞跃，各种新技术层出不穷，一代又一代的新系统不断涌现，短短20 年间，第一代移动通信已经得到广泛应用，第二代移动通信系统正日益普及，并且已经第一代模拟系统，第三代移动通信系统（IMT-2000 ）即将进入大规模商用化阶段。

总之，移动通信技术正在以前所未有的速度向前迈进，预计到2010 年，在所有通信设备中移动通信设备将居于首位[1]。

多址方式多址方式在移动通信中，许多用户同时通话，以不同的移动信道分隔，防止相互干扰的技术方式称为多址方式。

根据特征，有三种多址方式，即：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等方式。

频分多址－－以频率来区分信道。

目录定义技术发展历史种类划分容量比较相关问题定义技术发展历史种类划分容量比较相关问题展开定义在无线通信中，许多用户同时通话，以不同的无线信道分隔，防止相互干扰的技术方式称为多址方式。

技术公共陆基移动网(PLMN Public Land Mobile Network)主要使用使用的频分多址(FDMA Frequency Division Multiple Access)，时分多址(TDMA Time Division Multiple拓扑结构Access)，码分多址(CDMA Code Division Multiple Access)，空分多址(SDMA Space Division Multiple Access)和包分多址(PDMA Packet Division Multiple Access)等技术另有仅仅停留在理论层面的极分多址(PDMA Polarization division multiple access)卫星通信中主要使用的按需分配多址接入(DAMA) 或脉冲寻址多址接入(PAMA Pulse Address Multiple Access)频分多址－－以频率来区分信道。

特点：使用简单，信号连续传输，满足模拟话音通信，技术成熟。

缺点：多频道信号互调干扰严重，频率利用率低，容量小。

时分多址－－在一个无线频道上，按时间分割为若干个时隙，每个信道占用一个时隙，在规定的时隙内收发信号。

时分多址只传数字信息，信息需经压缩和缓冲存储的过程，在实际使用时常FDMA/TDMA复分使用。

码分多址－－采用扩频通信技术，每个用户具有特定的地址码（相当于扩频中的PN码），利用地址码相互之间的正交性（或准正交性）完成信道分离的任务。

扩频通信原理技术背景:传统的模拟无线通信一般采用调频(FM)和调幅(AM)两种方式,不能适应高速数据通信的要求。

进入八十年代后,数字无线数据通信方式成为主流,其调制方式有振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和相移键控(PSK),其优势是便于采用先进的数字信号处理技术,如均衡技术、编码技术等等,提高了数据传输速率和传输的可靠性。

实际的系统如GSM、IS-54等。

但是这些系统也存在一些缺陷。

一方面,由于无线通信信道的开放性,通信环境不可避免地存在各种各样的突发干扰,使得信号传输的可靠性降低,同时,信道的时域和频域选择性衰落,使得数据传输速率的提高受到限制;另一方面,随着无线业务的快速增长,要求无线网络具备相当的灵活性,以适应业务的发展变化。

这些都是常规的无线数字通信难以解决的。

这些因素促成了对采用新技术的需求,以提高数据传输速率并进一步提高传输的可靠性。

扩频通信的基本原理和优势:扩频通信就其调制方式而言,与传统的数据通信没有什么差别,也包括ASK、FSK、PSK以及最近得到迅速发展的QAM,不同之处是在调制之前增加了一个扩频处理环节,把待传送符号用特征码进行扩展,扩展后的符号称为码片;在接收端同样增加了一个解扩处理的环节,将N个码片恢复为一个符号。

这即是扩频通信的基本原理。

扩频通信的优势是由扩频操作所使用的特征码-伪随机序列(PN CODE)带来的。

伪随机码具有双值自相关特性,它保证了同步相关操作获得的输出远大于非同步相关的输出值。

这样就大大降低了当两条传播路径的时差在一个码片以上时彼此之间的干扰。

这即是通常所说的扩频抗多径原理。

同时,相关解扩处理还能够大大降低窄带脉冲干扰,如一般的工业噪声、环境噪声等等。

特别值得一提的是,由于解扩处理是对N个码片的能量进行累加,因此,可以允许接收的信号电平在噪声以下,只要保证累加获得的能量满足信号判决的要求即可。

这一性能使得扩频通信技术首先在军队保密通信系统中获得了广泛的应用。

CDMA 的工作原理与分析200920722032闫曦CDMA （Code Division Multiple Access ）即码多分址，是一种信道复用技术，它允许每个用户在同一时刻同一信道上使用同一频带进行通信。

同时它也是一种以码分多址接入技术为基础的数字蜂窝移动通信系统。

码分多址系统是一扩频技术为基础，所谓扩频是以把信息的频谱扩展到宽带的传输技术，将扩频技术应用于通信系统中，可以加强系统的抗干扰、抗多径、隐藏、保密和多址能力。

适用于码多分址蜂窝通信系统的扩频技术是直接序列扩频（DS ）简称直扩。

它的产生包括调制和扩频两个步骤。

比如，先用要传送的对载波进行调制，再用伪随机序列（PN 序列）扩展信号频谱；也可以先用伪随机序列与信息相乘（把信息的频谱扩展），在对载波进行调制，二者是等效的。

在CDMA 系统中，不同用户传送的信息是靠各自不同的编码序列来区分的。

虽然信号在时间域和频率域是重叠的，但用户信号可以依靠各自不同的编码来区分。

IS-95标准的全称是“双规模宽带扩频蜂窝系统的移动台-基站兼容标准”，这说明IS-95标准是一个公共空中接口（CAI ）。

它没有完全规定一个系统如何实现，而只是提出了心灵协议和数据结构的特点和限制，不同的制造商可采取不同的技术和工艺制造出符合IS-95标准规定的系统和设备。

与其他蜂窝标准不同的是，根据话音激活和系统网络要求，IS-95的用户数据速率（不是信道码片速率）要实时的改变。

而且，IS-95的上行链路和下行链路采用不同的调制和扩频技术。

在下行链路上，基站通过采用不同的扩频序列同时发送小区内全部用户的用户数据，使得所有移动台在估计信道条件时，可以使用相干载波检测。

在上行链路上，所有移动台以异步方式响应，并且由于基站的功率控制，理想情况下，每个移动台具有相同的信号电平值。

IS-95系统采用的话音编译器是美国高通公司自行研制的9600bps 码激励线性预测声码器（QCELP ），该声码器检测到话音后就被激活，并在静默期间将数据速率降至1200bps ，中间数据速率为2400、4800和9600bps ，当然数据速率也可以自行设定。