码分多址（CDMA）移动通信~~~~~~~~~~~~~~~~~陈志华
1 码分多址（CDMA）移动通信
由于第三代移动通信的空中接口的标准大多是基于cdma技术的，本文详细的介绍了一下CDMA技术的发展历程，它的主要特点以及当前占主流地位的两种宽带cdma技术的主要异同。以及WCDMA与第二代技术相比所具有的优点。
一、CDMA技术的发展历程
CDMA即码分多址，起源于扩频技术。由于扩频技术具有抗干扰能力强、保密性能好的特点，80年代就在军事通信领域获得了广泛的应用。为了提高频率利用率，在扩频的基础上，人们又提出了码分多址的概念，即在同一频带内，利用不同的地址码来区分无线信道。尽管人们已经看到这种技术的诸多优越性，但实现起来的难度较大。1990年。美国的Qualcomm公司在曼哈顿区进行了小型实验，虽然只有三个基站和两个原始的移动台，但已证明许多性能都是成功的，1990年7月将“CDMA数字空中接口标准窝双模式移动台一基站兼容标准”第一草案提交给有关的厂家。1993年，美国通信工业协会（TIA）正式通过CDMA的空中接口标准--TA IS－95，Qualcomm公司已经设计开发了用于CDMA系统的超大规模集成电路芯片作为系统用户设备和基站的元件，并于1995年生产出CDMA的基础设备和配套设备。目前，CDMA作为新兴的蜂窝移动通信技术，已被众多的通信设备制造商和移动通信运营商看好。可提供CDMA设备的厂商已有MOTOROLA
LUCENT NORTFIQUALCOMM、三星电子等四十多家。同时，CDMA也在世界各地加快了商用化的进程。例如，在香港世界上第一个CDMA商用网已于1995年9月向公众提供服务。其后，韩国、美国、俄罗斯、巴西等国家也相继开通了CDMA商用网。在中国也利用800MHZ频段，组建了 CDMA移动通信网--一中国电信长城网"，在北京、广州、上海、西安等地开通。1998年 3月，中国联通公司的第一个CDMA试验网在天津首次开通，在上海和广州的试验网也正在建设之中。这一阶段的技术基本是基于IS－95的 CDMA的技术。
频分多址、码分多址、时分多址
频分多址
频分多址（ＦＤＭＡ）是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道（或称信道）分配给不同的用户使用。这些频道互不交叠，其宽度应能传输一路数字话音信息，而在相邻频道之间无明显的串扰。频分多址的频道被划分成高低两个频段，在高低两个频段之间留有一段保护频带，其作用是防止同一部电台的发射机对接收机产生干扰。如果基站的发射在高频段的某一频道中工作时，其接收机必须在低频段的某一频道中工作；与此对应，移动台的接收机要在高频段相应的频道中接收来自基站的信号，而其发射机要在低频段相应的频道中发射送往基站的信号。这种通信系统的基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号；任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转，因而必须同时占用４个频道才能实现双工通信。不过，移动台在通信时所占用的频道并不是固定指配的，它通常是在通信建立阶段由系统控制中心临时分配的，通信结束后，移动台将退出它占用的频道，这些频道又可以重新给别的用户使用。
在数字蜂窝通信系统中，采用ＦＤＭＡ制式的优点是技术比较成熟和易于与现有模拟系统兼容，缺点是系统中同时存在多个频率的信号容易形成互调干扰，尤其是在基站集中发送多个频率的信号时，这种互调干扰更容易产生。
码分多址
码分多址（ＣＤＭＡ）通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分，或者说，靠信号的不同波形来区分。如果从频域或时域来观察，多个ＣＤＭＡ信号是互相重叠的。接收机用相关器可以在多个ＣＤＭＡ信号中选出其中使用预定码型的信号。其它使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。它们的存在类似于在信道中引入了噪声和干扰，通常称之为多址干扰。
在ＣＤＭＡ蜂窝通信系统中，用户之间的信息传输是由基站进行转发和控制的。为了实现双工通信，正向传输和反向传输各使用一个频率，即通常所谓的频分双工。无论正向传输或反向传输，除去传输业务信息外，还必须传送相应的控制信息。为了传送不同的信息，需要设置相应的信道。但是，ＣＤＭＡ通信系统既不分频道又不分时隙，无论传送何种信息的信道都靠采用不同的码型来区分。 类似的信道属于逻辑信道，这些逻辑信道无论从频域或者时域来看都是相互重叠的，或者说它们均占用相同的频段和时间。
码分多址技术在通信领域中的应用
作为现代通信领域的一项重要技术，码分多址技术已经被广泛应用于无线通信、卫星通信、军事通信以及卫星导航等领域，为各种通信设备之间的信息传输提供了重要的支持和保障。
一、 码分多址技术的概念和原理
码分多址技术，是指将要传输的信号通过编码技术转换为一个含有多个频率的信号，每个频率上的信号都是不同的用户的信息，这些信息同时传输在同一个信道上，而且相互之间不存在冲突。在接收端，接收到的信号经过解码后，可以还原为原来的信号。
码分多址技术的原理就是将传输的数字信号分为许多小的包，然后对每个包进行通道编码。在编码时，从一个伪随机码发生器中生成一组伪随机码，并通过前向纠错码进行编码。接收端通过同样的伪随机码解码器解码，并通过前向纠错码来还原原始数据。
二、 码分多址技术的应用
1. 无线通信领域：码分多址技术被广泛应用于无线通信领域，如GSM、CDMA和WCDMA等无线通信系统中都采用了该技术。在GSM中，码分多址技术可以将频率带宽划分为带宽载波，每个带宽载波拥有唯一的密钥，以确保通信的安全和隐私。
2. 卫星通信领域：卫星通信领域也是码分多址技术的应用领域之一。在卫星通信系统中，利用跨越大范围的地区覆盖多个卫星进行通信，传输的信号是需要传到地面上接收器的，而使用码分多址技术可以更好地确保信号的传输质量和通信的安全性。
3. 军事通信领域：在军事通信领域中，码分多址技术是一种针对频率干扰和入侵的反干扰技术。通过在通信过程中自动更换码片，可以使干扰者很难破解信号的内容，从而更好地确保通信的安全性和稳定性。
4. 卫星导航领域：码分多址技术在卫星导航中的应用主要体现在全球卫星导航系统（GNSS）中。GNSS采用码分多址技术将导航信号分给多个用户进行传输，通过各种信号处理技术，将全球范围内的信号转化为可用于用户的位置、速度和时间等信息。
三、 码分多址技术的优点
1. 分布式传输：码分多址技术可以在不同的传输信道中分配频带资源，使所有用户都可以使用频带资源，从而实现更高效的分布式传输。
码分多址的正交原理
码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）是一种用于无线通信系统中的多址接入技术，它采用了正交原理，可以实现在相同的频率和时间资源中同时传输多个用户的数据。
在传统的时分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）和频分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA）中，用户间的数据传输是通过在时间或者频域上进行划分来实现的。而在CDMA中，每个用户使用唯一的伪随机码（PN码）来调制自己的数据，使得不同用户之间的信号可以在频域上重叠，但经过解调后仍可以被正确恢复。这种频域上的重叠是通过码分的方式来实现的，也称为码分多址。
CDMA的正交原理可以用一个简单的例子来说明。假设有两个用户A和B，分别要传输数据bit序列1011和1100。首先，将数据bit序列转换为具有+1和-1的BPSK（Binary Phase-Shift Keying）信号序列，即A：+1 -1 +1 +1、B：+1 +1 -1 -1。
然后，为每个用户分配一个唯一的PN码。PN码是一个伪随机二进制码序列，长度与数据序列相同。假设用户A的PN码是+1 +1 +1 -1，用户B的PN码是+1 -1 +1 -1。
接下来，将用户的数据信号与PN码相乘，即将用户A的数据信号与用户A的PN码相乘，将用户B的数据信号与用户B的PN码相乘。这样得到的两个信号是在码分维度上正交的，在频域上叠加在一起。对于用户A，得到的码分多址信号是：+1 -1 +1 -1；对于用户B，得到的码分多址信号是：+1 -1 -1 +1。
最后，将两个码分多址信号相加，得到总的传输信号：+2 -2 0 0。这个信号可以被发送到接收端进行接收和解调，由于用户A和用户B的数据信号已经在码分维度上正交，所以接收端可以正确地恢复出用户A和用户B的原始数据。
