CDMA的几个基本概念

### CDMA基本概念详解 #### 一、CDMA概述 **CDMA**(Code Division Multiple Access)是一种基于直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)技术的多址接入方式，广泛应用于移动通信领域。它允许多个用户在同一频率范围内共享相同的无线资源，通过独特的编码机制来区分不同的用户信号。 **特点：** - **共享频带**：所有用户在同一频段上传输数据。 - **高容量**：相较于传统的频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)，CDMA系统可以提供更高的用户容量。 - **良好话音质量**：由于采用了先进的信号处理技术，CDMA系统通常具有较低的掉话率和较好的通话质量。 - **软切换功能**：支持无缝连接切换，提高了通话质量和系统的稳定性。 - **功率控制**：有效管理用户的发射功率，减少干扰，提高整体系统性能。 - **变速率声码器**：根据实际需求动态调整语音压缩算法的速率，优化资源利用。 #### 二、直扩系统原理 扩频通信系统中，传输带宽远远大于信息带宽，具有显著的抗干扰能力和保密性。**IS-95A**标准下的CDMA移动通信系统采用直接序列扩频技术。 **直扩系统组成：** - **发射端**：信息数据经过扩频处理，增加信号的带宽。 - **接收端**：对接收信号进行解扩，恢复原始信息数据。 **示意图**： - 图2-1展示了直扩系统的发射侧示意图，信息数据经过扩频处理后被发送出去。 - 图2-2展示了直扩系统的接收侧示意图，接收端通过解扩恢复原始信息数据。 **抗干扰能力计算示例**： 假设采用直扩方案，扩频带宽\(W = 1.2288 MHz\)，信息数据速率\(R = 9600 bps\)，要求的Eb/No = 6 dB，系统的抗干扰余量为： \[ Margin = 10\log_{10}\left(\frac{1.2288 \times 10^6}{9600}\right) - 6 = 21.1 - 6 = 15.1 dB \] #### 三、Walsh码的作用 **IS-95A**标准定义的CDMA系统采用64阶Walsh函数。Walsh码在前向链路和反向链路中扮演不同角色。 **前向链路**： - 将前向信道划分为64个码分信道，每个信道对应一个Walsh序列。 - Walsh序列的码速率与PN码相同，均为1.2288 MHz。 - 实现前向多址接入的关键技术。 **反向链路**： - Walsh序列作为调制码使用，实现64阶正交调制。 - 6个编码比特对应一个64位的Walsh序列。 #### 四、PN码的作用 PN码(Pseudo-noise code)在CDMA系统中起着关键作用，包括数据加扰、扩频等功能。 **目的**： - 数据加扰：使信息数据信号“噪声”化，提高安全性。 - 扩频：将低速率的信息比特流转换为高速率的符号流，提高抗干扰能力。 **特点**： - PN序列具有高度随机性，但可以通过可控的方式复制和解调。 #### 五、BPSK与QPSK的比较 **BPSK CDMA**： - 只使用一个PN序列扩展信息码流频谱。 - 用户干扰功率受载波相位影响。 **QPSK CDMA**： - 使用PNI和PNQ两个PN序列扩展信息码流。 - 信道利用率是BPSK的2倍。 - 用户干扰功率不受载波相位变化影响。 - 对于前向链路，采用相干解调；对于反向链路，使用OQPSK。 #### 六、CDMA的特点及其应用 **特点**： - 高频谱效率：在一定带宽内支持更多用户。 - 功率控制：调整移动台信号功率，减少干扰。 - 软切换：无缝连接切换，提高通话质量和系统稳定性。 - 容量规划：合理分配资源，提高系统容量。 **容量规划与运营**： - **反向链路**：移动台的发射功率取决于距离基站的距离以及总的干扰电平。 - **干扰电平**：随着呼叫数量的增加而上升，导致后续移动台需要提高发射功率以维持通信质量。 通过以上分析可以看出，CDMA作为一种高效的多址接入技术，在移动通信领域发挥了重要作用。通过对扩频技术、Walsh码、PN码、调制方式等关键技术的理解，我们可以更好地掌握CDMA系统的运作机制及其优势。