碼分多址原理及方式

碼分多址是指以不同的偽隨機(jī)碼來區(qū)別基站。各基站使用同一頻率并在同一時(shí)間進(jìn)行信息傳輸?shù)募夹g(shù)。由于發(fā)送信號(hào)時(shí)疊加了偽隨機(jī)碼。使信號(hào)的頻譜大大加寬。采用這種技術(shù)的通信系統(tǒng)也稱為擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。它是近年來在數(shù)字移動(dòng)通信進(jìn)程中出現(xiàn)的一種先進(jìn)的無線擴(kuò)頻通信技術(shù)。能夠滿足市場對(duì)移動(dòng)通信容量和品質(zhì)的高要求。具有頻譜利用率高。話音質(zhì)量好、保密性強(qiáng)、掉話率低、電磁輻射小、容量大、覆蓋廣等特點(diǎn)。

碼分多址是各發(fā)送端用各不相同的、相互正交的地址碼調(diào)制其所發(fā)送的信號(hào)。在接收端利用碼型的正交性，通過地址識(shí)別(相關(guān)檢測)，從混合信號(hào)中選出相應(yīng)的信號(hào)。碼分多址的特點(diǎn)是：網(wǎng)內(nèi)所有用戶使用同一載波、占用相同的帶寬、各個(gè)用戶可以同時(shí)發(fā)送或接收信號(hào)。碼分多址通信系統(tǒng)中各用戶發(fā)射的信號(hào)共同使用整個(gè)頻帶，發(fā)射時(shí)間又是任意的，各用戶的發(fā)射信號(hào)在時(shí)間上、頻率上都可能互相重疊。因此，采用傳統(tǒng)的濾波器或選通門是不能分離信號(hào)的，這樣對(duì)某用戶發(fā)送的信號(hào)，只有與其相匹配的接收機(jī)，通過相關(guān)檢測器才可能正確接收。CDMA的技術(shù)原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬的信息數(shù)據(jù)用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼序列(PN)進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去;接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼，對(duì)接收的寬帶信號(hào)做相關(guān)處理，把寬帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)，即解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)信息通信。CDMA碼分多址技術(shù)完全滿足現(xiàn)代移動(dòng)通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)、軟切換等要求，正受到越來越多的運(yùn)營商和用戶青睞。擴(kuò)頻技術(shù)主要有直接序列擴(kuò)頻技術(shù)、跳頻(FH)擴(kuò)頻技術(shù)和跳時(shí)(TH)擴(kuò)頻技術(shù)等幾種基本類型，其中直接序列擴(kuò)頻技術(shù)和跳頻擴(kuò)頻技術(shù)用得比較多，此外由這幾種常用的基本擴(kuò)頻技術(shù)構(gòu)成的混合系統(tǒng)也經(jīng)常被采用 [6] 。

碼分復(fù)用(CDMA，Code division multiplexing access)是另一種共享信道的方法每一個(gè)用戶可以在同樣的時(shí)間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信。在CDMA系統(tǒng)中，發(fā)送端用互不相干、相互正交(準(zhǔn)正交)的地址去調(diào)制所要發(fā)送的信號(hào)，接收端則利用碼型的正交性通過地址從混合的信號(hào)中選出相應(yīng)信號(hào)。 [7] CDMA最初是用于軍事通信，因?yàn)檫@種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，CDMA設(shè)備的價(jià)格和體積都大幅度下降，因而現(xiàn)在已廣泛使用在民用的移動(dòng)通信中，特別是在無線局域網(wǎng)中。采用CDMA可提高通信的話音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，減少干擾對(duì)通信的影響，增大通信系統(tǒng)的容量(是使用GSM的系統(tǒng)容量的4~5倍)，降低手機(jī)的平均發(fā)射功率等優(yōu)點(diǎn)。

混合碼分多址的形式有多種多樣，如FDMA與DS.CDMA混合，TDMA與DS—CDMA混合(TD/DMA)，TDMA與跳頻混臺(tái)(TDMA/FH)，F(xiàn)H-CDMA與DS—CDMA混合(DS/FH—CDMA)等。 [6] 在FDMA和DS.CDMA混合的系統(tǒng)K中，將一個(gè)寬帶CDMA信道劃分為若干個(gè)窄帶的DS。CDMA信道。窄帶DS.CDMA的處理增益率低于寬帶DS-CDMA的處理增益。在該系統(tǒng)中，所分配的窄帶CDMA的頻帶個(gè)一定要連續(xù)，各個(gè)用戶可以使用不同的頻帶。每個(gè)用戶也可以同時(shí)占用多個(gè)窄帶DS—CDMA的頻帶。 [6] 在TD/CDMA系統(tǒng)中，它在TDMA的每個(gè)時(shí)隙內(nèi)，再引入DS—CDMA，使每個(gè)時(shí)隙同時(shí)可傳輸多個(gè)用戶的信息。每個(gè)時(shí)隙的DS.CDMA用戶數(shù)和擴(kuò)頻增益通常大大小于直接采用DS.CDMA的系統(tǒng)。例如，在歐洲移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(GSM)的幀結(jié)構(gòu)上，每個(gè)時(shí)隙擴(kuò)展16倍，同時(shí)傳輸8個(gè)用戶的信息，接收端可采用聯(lián)合檢測法同時(shí)檢測8個(gè)用戶的信息。TD/CDMA的優(yōu)點(diǎn)是減少了多址干擾和降低了接收機(jī)的復(fù)雜性。 [6] 在TDMA/FH系統(tǒng)中，每個(gè)TDMA時(shí)隙的載頻是隨機(jī)跳變的。每一幀改變一次工作頻率。該技術(shù)已應(yīng)用于GSM系統(tǒng)中，它可以有效地克服嚴(yán)重的同道干擾和多徑衰落。 [6] 在DS/FH-CDMA中，DS—CDMA的中心頻率按照PN序列隨機(jī)跳變。由于各個(gè)用戶的中心頻率不同，從而可以克服DS—CDMA中的遠(yuǎn)近效應(yīng)。但基站的跳頻同步相對(duì)較難實(shí)現(xiàn)。

碼分多址系統(tǒng)給每個(gè)用戶分配一個(gè)多址碼。要求這些碼的自相關(guān)特性尖銳，而互相關(guān)特性的峰值盡量小，以便準(zhǔn)確識(shí)別和提取有用信息。同時(shí)各個(gè)用戶問的干擾可減小到最低限度。 [9] 碼分多址系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：①所有用戶可以異步地共享整個(gè)頻帶資源，也就是說，不同用戶碼元發(fā)送信號(hào)的時(shí)間并不要求同步;②系統(tǒng)容量大;③信道數(shù)據(jù)率非常高。 [9] 碼分多址擴(kuò)頻通信方式常用的擴(kuò)頻信號(hào)有兩類：跳頻信號(hào)和直接序列擴(kuò)頻信號(hào)。其對(duì)應(yīng)的多址方式為跳頻碼分多址和直擴(kuò)碼分多址。