移动通信中常见的码分多址技术

在移动通信中，最典型的码分多址方式有：第二代的窄带CDMA IS-95体制；第三代的cdma2000体制；第三代的WCDMA体制。

码分多址（CDMA）指通信资源的共享通过给用户分配不同的码字来完成，是一种以扩频技术为基础的多址接入技术。如图4-16所示，它是在发送端用各不相同的、相互（准）正交的地址码，也称为伪随机序列（PN码）来调制其所发生的信号；在接收端利用码型的（准）正交性，通过地址识别（相关检测）从混合信号中选出相应的信号。

图4-16 CDMA信道划分示意图

举例

我们可以这样理解码分多址技术：首先将带宽想象成一间大房子，所有的人将进入这间大房子。如果他们分别使用英语、汉语、德语等，他们就可以清楚地听到同伴的声音而只受到一些来自别人谈话的干扰。在这里，屋里的空气可以被想象成带宽的载波，而不同的语言即被当做扩频码字，理论上讲，若不同语言的特性完全不同（扩频码完全正交），允许容纳的用户数为无穷多。但由于实际情况中，两种语言之间也有一些相似，如法语和英语同属拉丁语言，相互之间有干扰（多址干扰），因此，随着用户数增加，干扰也会增加也会对系统容量有限制。

CDMA与FDMA和TDMA的划分形式不一样，FDMA与TDMA属于一维（频域或时域）划分，CDMA则属于二维（时、频域）划分。CDMA所有用户占有同一时隙、同一频段，区分用户的特征是用户地址码的相关特性。

在CDMA通信系统中，由于多个用户发射的信号在频域和时域是相互重叠的，所以用传统的滤波器或选通门是不能分离信号的，对某一个用户发送的信号只能采用与其相匹配的接收机通过相关检测才能正确接收，也就是说靠用各自编码序列的不同，或者信号的波形不同来区分。

CDMA通信系统中，区分不同用户信息不是按照频率不同（FDMA方式）或者占用时隙的不同（TDMA方式），而是用不同的编码序列来区分不同用户，它是利用若干不同的互相正交的码序列实现多址通信。CDMA通信的关键是能够找到足够多的不同正交地址码来实现多用户对同一频带的共用，由于扩频通信技术中使用的扩频码序列是一组丰富的地址资源，这样就可以充分选取其中具有良好自相关性和互相关性的扩频码序列，把这些序列码作为不同用户的地址码，在收信端再利用相关检测技术进行解扩处理，依照不同码形恢复出与该地址码对应的信号，因此就可以在同一宽频带上通过采用精确的功率控制技术，实现许多用户同时通信而不互相干扰，这就是CDMA的基本通信原理。

扩频通信有多种工作方式，CDMA移动通信采用的是直接序列扩频系统，即DS-CDMA系统。它是直接利用具有高码率的扩频码序列，在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解码，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法，其频谱扩展和解扩过程如图4-17所示。

下面通过一个例子来说明CDMA利用直接扩频区分用户。设待传输的基带信号为a（t），伪随机序列（PN码）为p（t），p（t）的码率要比a（t）的码率高得多。p（t）的一个符号也称为码片。我们知道，矩形信号的频带宽度与其脉冲宽度成反比，因此p（t）的带宽要比a（t）的带宽宽得多，若p（t）和a（t）均为双极性脉冲，则通过乘法器，可实现p（t）对a（t）的扩频，即

c（t）=a（t）p（t） （4-4） 式中，c（t）为扩频后的信号。各信号的波形如图4-17a所示。

在接收端解扩时，需要一个与发射端完全相同的PN序列p（t），通过乘法器得到的解扩信号r（t）与原信号a（t）完全相同，即

r（t）=c（t）p（t） （4-5）(www.xing528.com)

上式各信号波形图如图4-17b所示。

图4-17 DS-CDMA系统扩频和解扩波形

在CDMA系统中，基站到移动台的下行链路常用正交Walsh序列作为地址码，使用正交序列时，要求各序列之间必须完全同步，在接收端采用的是相干解调。在移动台至基站的上行链路中，通常采用m序列作为地址码，并且是异步的，在接收端解调采用的是非相干解调。

在cdma2000网络中用到了三种码：①短码，可以用来区分不同的小区；②沃尔什码，用于区分不同的前向信道和反向信道；③长码，用来区分不同的移动台。

在IS-95CDMA中也用到了三种码：①短码，用来区分不同的小区；②沃尔什码，用来区分不同的前向信道；③长码，用来区分不同的移动台。

这两种系统的区别就是在IS-95CDMA系统中反向信道没有用沃尔什码。

CDMA系统具有以下特点：

1）CDMA系统的抗干扰能力强，通信容量大，通信质量好。

2）CDMA是自干扰限制性系统，干扰主要来自系统内部的多址干扰，任何干扰的减少都直接转化为系统容量的提高。

3）CDMA具有软切换和软容量的特性。

4）在CDMA系统中，信号数据速率很高，码片时长很短，通常比信道的时延扩展小得多。

5）CDMA系统的许多用户共享同一频率，无需频率规划和分配，基站和移动台的发射功率较低。