通信原理——CDMA

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（一）CDMA的概念

  CDMA（Code Division Multiple Access）碼分多址，就是利用碼來區分不同的信號。

1.1 多址技術的概念

  多址技術：多個獨立用戶同時使用傳輸介質而互不影響。
  圖片來自CDMA基本原理

  採用多址技術，可以增加系統的容量，爲更多的用戶提供服務，降低系統成本，降低單用戶的費用。
  前面講過FDMA技術，該技術與CDMA都是多址方式。區別在於：

FDMA：
  1. 每個用戶使用不同的頻率。
  2. 一個信道對應一個頻率。
CDMA：
  1. 一個信道對應一種獨特的碼序列。
  2. 每個用戶使用相同的頻率，但採用不同的碼序列。

1.2 擴頻通信

  擴展頻譜(SS:Spread Spectrum)通信簡稱擴頻通信。
  在發端採用擴頻碼調製，使信號所佔的頻道寬度遠大於所傳信息必須的帶寬，在收端採用相同的擴頻碼進行相關解調來解擴以恢復所傳信息數據的技術稱爲擴頻通信技術。
  擴頻通信技術可分爲以下幾種：

1. 直接序列擴頻（DSSS,Direct Sequence Spread Spectrum)
2. 調頻（FH,Frequency Hopping)
3. 跳時（TH,Time Hopping)
4. 寬帶線性調頻（Chirp Modulation)

注意要點：
  採用的擴頻碼序列與所傳信息數據是無關的。擴頻碼序列僅僅起擴展信號頻譜的作用，絲毫不影響信息傳輸的透明性。

圖片來自CDMA基本原理

擴頻通信的理論基礎

  擴頻通信的理論基礎是香農公式：$C=Blog_2(1+\frac{S}{N})$
  其中，$C$是信道容量，$B$是信號頻帶寬度，$S$是信號平均功率，$N$是噪聲平均功率。

處理增益和抗干擾容限

  處理增益：$G_p=\frac{W}{\Delta F}$
  抗干擾容限：$M_j=G_p-[(\frac{S}{N})_o+L_s]$

$G_p$:處理增益
$W$：擴頻信號的帶寬
$\Delta F$：信息帶寬
$M_j$：抗干擾容限
$(\frac{S}{N})_o$：輸出端的信噪比
$L_s$：系統損耗

  在擴頻通信系統中，接收機作擴頻解調後，只提取僞隨機編碼相關處理後的帶寬爲$\Delta F$的信息，而排除掉寬頻帶$W$中的外部干擾、噪音和其他用戶的通信影響。因此，處理增益$G$反映了擴頻通信系統信噪比改善的程度。

（二）CDMA中使用的擴頻碼

擴頻碼的使用是擴頻通信的關鍵點。
擴頻碼：前向爲Walsh碼和PN短碼，反向爲PN長碼。

  CDMA中，用64階Walsh函數進行前向擴頻，區分扇區內前向碼分信道，反向做正交調製。
  僞隨機序列（PN碼）：具有類似噪聲序列的性質，是一種貌似隨機但實際上有規律的週期性二進制序列。