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CDMA通信中扩频解扩技术分析
李雪华
【期刊名称】《无线电通信技术》
【年(卷),期】2011(037)003
【摘要】扩频通信具有抗干扰、抗衰落以及抗侦察等特点,并且可以实现码分多址(CDMA).简要介绍了CDMA的通信体制,针对CDMA中扩频解扩这一关键技术进
行了分析,阐述了扩频处理中的信息加扰及码元变换的必要性、扩频码的选取原则
和实现方法,重点介绍了数字化解扩处理的实现方法,并对数字化解扩中搜索、捕获、初步跟踪、精确跟踪和解扩5个阶段进行了分析,最终实现数字化解调.
【总页数】4页(P30-32,64)
【作者】李雪华
【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄,050081
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.5
【相关文献】
1.扩频时隙ALOHA及其在CDMA通信中的应用 [J], 单睿;胡捍英;鲁国英
2.CDMA扩频通信中m序列与Gold序列的比较及应用 [J], 吴海红
3.CDMA扩频信号的数模混合型解扩方法 [J], 刘高辉;陈静瑾;余宁梅;高勇;牛兰奇
4.基于改进近邻传播算法的Walsh软扩频盲解扩方法 [J], 李丞;张玉
5.多码组合扩频通信中软解调解扩算法研究 [J], 陈盈;窦高奇;王青波;邓冉
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CDMA扩频通信系统实验一、实验目的通过本实验将扩频解扩的单元实验串起来，让学生建立起CDMA通信系统的概念，了解CDMA 通信系统的组成及特性。
二、实验内容1．搭建CDMA扩频通信系统。
2．观察CDMA扩频通信系统各部分信号。
3．观察两路信号码分多址及其选址。
三、实验步骤1．关闭实验箱总电源，按如下要求搭建CDMA通信系统a．在发射用实验箱上正确安装CDMA发送模块、IQ调制解调模块及信源编译码模块。
b．在接收用实验箱1上正确安装CDMA接收模块、IQ调制解调模块、PSK载波恢复模块及码元再生模块。
c．在接收用实验箱2上正确安装CDMA接收模块、IQ调制解调模块、PSK载波恢复模块、码元再生模块及信源编译码模块。
d．发送实验箱上连线：用台阶插座线完成如下连线用同轴视频线完成如下连接e．接收实验箱1上连线：f．接收实验箱2上连线：用台阶插座线完成如下连线用同轴视频线完成如下连接2．发射实验箱上天线开关置于“发射”，即按下。
接收用两台实验箱上天线开关置于“接收”，即弹起，将发射及接收天线直立并拉至最长。
3．观测发射输出实验箱的输出信号a．将发送模块上“GOLD1 SET”拨码开关第1位拨为1，表示将输入的基带信号进行差分编码；第2-8位拨为任意非全0二进制数，（扩频码为Gold序列）。
b．将发送模块上“GOLD2 SET”拨码开关第1位拨为1，表示将输入的基带信号进行差分编码；第2-8位拨为不同于GOLD1 SET的任意非全0二进制数。
c．示波器探头接IQ模块上调制单元的“输出”测试点，调节该模块上电位器“W1”使该点信号电压峰峰值为1V左右。
4．观测接收实验箱1的接收信号（数据传输）a．示波器探头接接收模块“输出2”测试点，调整“幅度”电位器使该点信号电压峰峰值为1.6V左右。
b．将接收模块上“GOLD SET”拨码开关拨为与发送模块“GOLD1 SET”相同，按复位键完成设置。
c．按实验十三中方法调整CDMA接收模块，使扩频码同步。
一、实验目的1、了解CDMA通信系统架构及特性。
二、实验模块主控单元模块2号数据终端模块4号信道编码模块5号信道译码模块10号软件无线电调制模块11号软件无线电解调模块14号CDMA扩频模块15号CDMA解扩模块示波器三、实验原理CDMA扩频通信系统框图2、实验框图说明我们扩频通信的实现机理为：在CDMA扩频通信发送端，14号模块提供两路扩频码道，每个码道的输入序列为16K，可由信号源模块提供，如框图中2号模块提供的数字源；另外，输入序列也可以是8K的数字信号经4号模块的卷积编码得到，如框图中主控模块提供的数字信号。
两路输入数据与14号模块上的不同的512K高速率扩频码进行扩频处理，再经过10号模块的调制单元搬移到一个适当的频段进行传输。
在CDMA扩频通信接收端，接收信号由15号CDMA解扩模块完成扩频码的捕获跟踪及同步过程；只有当解扩码与扩频码一致时，解扩单元才能根据序列的相关特性来进行同步解扩。
解扩后的信号送至11号模块，由11号模块完成码元恢复工作以及解调过程中所需的载波同步工作。
若输入序列为框图中的数字源，解扩码与扩频码2一致，则当系统联调后11号模块恢复输出的序列即为原始数字源；若输入序列为框图中的数字信号，解扩码与扩频码1一致，则当系统联调后11号模块恢复输出的序列，再经过5号模块的信道译码处理得到原始数字信号。
实验时需注意输入序列的速率要求、扩频码和解扩码是否一致等。
四、实验步骤1、登录e-Labsim仿真系统，创建实验文件，选择实验所需模块和示波器。
2、按表格所示，完成CDMA通信系统发送端的连线。
源端口目的端口连线说明信号源：CLK 模块4：TH2(编码输入-时钟)将信号送入信道编码单元信号源：PN 模块4：TH1(编码输入-数据)提供信道编码时钟模块4：TH5(编码输出-时钟)模块14：TH1(NRZ-CLK1)提供第一路时钟模块4：TH4(编码输出-编码数模块14：TH3(NRZ1)提供第一路数据源端口目的端口连线说明据)模块2：TH1(DoutMUX)模块14：TH6(NRZ-CLK2)提供第二路时钟模块2：TH9(BSOUT)模块14：TH2(NRZ2)提供第二路数字数据模块14：TH4(CDMA1)模块10：TH3(DIN1)第一路进行成形滤波模块14：TH5(CDMA2)模块10：TH2(DIN2)第二路进行成形滤波模块10：TH7(I-OUT)模块10：TH6(I-IN)第一路成形信号送入调制模块10：TH9(Q-Out)模块10：TH8(Q-In)第二路成形信号送入调制将14号模块上两路信号设置不同的扩频码序列：拨码开关S2为0001，拨码开关S3为0010，拨码开关S1和S4全置为0，序列长度设置开关设置为127位。
第一章 CDMA 技术的发展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------扩频通信技术基础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，将需要传送的具有一定信号带宽的信息数据，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，再经载波调制后发送出去。
接收端使用完全相同的伪随机码，对接收到的信号进行相应处理，把带宽信号转换成原信息数据的窄带信号即解扩，实现信息通信。
CDMA 技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。
第二次世界大战期间因战争的需要而研究出的CDMA 技术，其初衷是防止敌方对己方通信的干扰，在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信，后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。
1995年，第一个CDMA 商用系统运行之后，CDMA 技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。
CDMA 技术的标准化经历了几个阶段。
IS-95是CDMA One 系列标准中最先发布的标准，真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA 标准是IS-95A ，这一标准支持8K 编码话音服务；其后又分别提出了支持13K 话音编码的TSB74标准，支持1.9GHz 的CDMA PCS 系统的J-STD-008标准，其中13K 编码话音服务质量已非常接近有线电话的语音质量；为了满足用户对数据业务需求的增长，1998年2月，美国高通公司宣布将IS-95B 标准应用到CDMA 基础平台上，该标准可提供64Kbps 数据业务，能够满足大多数用户的需求；其后提出的CDMA2000成为第三代移动通信系统三大标准之一。
CDMA2000标准在研究前期，提出了CDMA 1x 和CDMA2000 3x 的发展策略，但随后的研究标明，CDMA2000 1x 和CDMA2000 1x 增强型（EVDO 、EVDV ）技术代表了未来发展方向。
实验七、CDMA扩频通信系统实验一、实验目的通过本实验将扩频解扩的单元实验串起来，让学生建立起CDMA通信系统的概念，了解CDMA通信系统的组成及特性。
二、实验内容1、搭建CDMA扩频通信系统。
2、观察CDMA扩频通信系统各部分信号。
3、观察两路信号码分多址及其选址。
三、基本原理扩频通信的理论基础是香农于1948年发表的《A Mathematical Theory of Communication》一文，即著名的信息论。
香农信息论中有关信道的理论容量公式为：式（20-1）也被称为香农定理，其中为信道容量，单位为bps；为信道带宽（也被称为系统带宽）；为信噪比（dB）。
式（20-1）给出了在给定信噪比和没有误码的情况下信道的理论容量与该信道带宽的关系。
从这个公式还可以得出也重要的结论：对于给定的信息传输速率，可以用不同的带宽和信噪比的组合来传输。
换言之，信噪比和信道带宽可以互换。
扩频通信系统正是利用这一理论，将信道带宽扩展许多倍以换取信噪比上的好处，增强了系统的抗干扰能力。
图20-1 典型的扩频通信系统模型一个典型的扩频通信系统框图如图20-1所示。
由图20-1可以看出，扩频通信系统主要由原始信息、信源编译码、信道编译码（差错控制）、载波调制与解调、扩频调制与解扩和信道六大部分组成。
信源编码的目的是减小信息的冗余度，提高信道的传输效率。
信道编码（差错控制）的目的是增加信息在信道传输轴格的冗余度，使其具有检错或纠错能力，提高信道传输质量。
调制部分的目的是使经过信道编码后的符号能在适当的频段传输，通常使用的数字信号调制方式为振幅键控、移频键控、移相键控，在码分多址移动通信中使用QPSK和OQPSK都是PSK的改进型。
扩频通信和解扩是为了提高系统的抗干扰能力而进行的信号频谱展宽和还原。
可见，与传统通信系统相比较，该系统模型中多了扩频和解扩两个部分，经过解扩，在信道中传输的是一个宽带的低谱密度的信号。
扩频通信系统按扩频方式的不同，分为以下四种类型：◆ 直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，DS-SS）◆ 跳频扩频（Frequency Hopping Spread Spectrum，FH-SS）◆ 跳时扩频（Time Hopping Spread Spectrum，TH-SS）直接序列扩频系统采用高码速率的直接序列（Direct Sequence，DS），伪随机码在发端进行扩频，在收端用相同的码序列去进行解扩，然后将展宽的扩频信号还原成原始信息。
cdma原理
CDMA（Code Division Multiple Access）是一种无线通信技术，它允许多个用
户共享同一频段，并且在同一时间进行通信。
CDMA技术的原理是通过编码和扩
频技术，使得不同用户的信号在频域上互不干扰，从而实现多用户的同时通信。
CDMA的原理可以简单地理解为通过对用户数据进行编码，并使用扩频序列进行调制，将信号的带宽扩大到原来的几十倍甚至上百倍，然后再在接收端利用相同的扩频序列进行解调和解码，从而实现多用户同时通信的目的。
在CDMA系统中，每个用户都被分配一个唯一的扩频码，这个扩频码是由伪
随机序列生成的，因此每个用户的扩频码都是不同的。
当用户发送数据时，数据会被乘以扩频码，然后再发送出去。
在接收端，接收到的信号会再次与扩频码相乘，然后再进行解码，最终得到原始的用户数据。
CDMA的优势之一是抗干扰能力强，因为不同用户的信号在频域上互不干扰，所以即使在同一频段上进行通信，也不会相互影响。
此外，CDMA还具有较高的
隐私性，因为每个用户的扩频码都是唯一的，所以其他用户无法解码并窃听到其通信内容。
另外，CDMA还具有较高的频谱利用率，因为多个用户可以共享同一频段进行通信，而不会相互干扰。
这使得CDMA在无线通信系统中得到了广泛的应用，尤
其是在3G和4G移动通信系统中。
总的来说，CDMA技术是一种先进的无线通信技术，它通过编码和扩频技术实现了多用户同时通信的目的，具有抗干扰能力强、隐私性好、频谱利用率高等优点，因此在移动通信领域得到了广泛的应用。
随着5G技术的发展，CDMA技术可能会逐渐被新的技术取代，但其在无线通信领域的重要性和贡献是不可忽视的。
实验十四 CDMA 扩频通信系统实验一、 实验目的和要求通过本实验将扩频解扩的单元实验串起来，让学生建立起CDMA 通信系统的概念，了解CDMA 通信系统的组成及特性。
二、实验内容和原理1）、实验内容1、搭建CDMA 扩频通信系统。
2、观察CDMA 扩频通信系统各部分信号。
3、观察两路信号码分多址及其选址。
2）、基本原理扩频通信的理论基础是香农于1948年发表的《A Mathematical Theory of Communication 》一文，即著名的信息论。
香农信息论中有关信道的理论容量公式为：2log 1S C W N ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭（14-1）式（14-1）也被 称为香农定理，其中C 为信道容量，单位为bps ；W 为信道带宽（也被称为系统带宽）；/S N 为信噪比（dB ）。
式（14-1）给出了在给定信噪比/S N 和没有误码的情况下信道的理论容量C 与该信道带宽W 的关系。
从这个公式还可以得出也重要的结论：对于给定的信息传输速率，可以用不同的带宽和信噪比的组合来传输。
换言之，信噪比和信道带宽可以互换。
扩频通信系统正是利用这一理论，将信道带宽扩展许多倍以换取信噪比上的好处，增强了系统的抗干扰能力。
图14-1 典型的扩频通信系统模型一个典型的扩频通信系统框图如图14-1所示。
由图14-1可以看出，扩频通信系统主要由原始信息、信源编译码、信道编译码（差错控制）、载波调制与解调、扩频调制与解扩和信道六大部分组成。
信源编码的目的是减小信息的冗余度，提高信道的传输效率。
信道编码（差错控制）的目的是增加信息在信道传输轴格的冗余度，使其具有检错或纠错能力，提高信道传输质量。
调制部分的目的是使经过信道编码后的符号能在适当的频段传输，通常使用的数字信号调制方式为振幅键控、移频键控、移相键控，在码分多址移动通信中使用QPSK 和OQPSK 都是PSK 的改进型。
扩频通信和解扩是为了提高系统的抗干扰能力而进行的信号频谱展宽和还原。
