原標(biāo)題：CDMA原理

CDMA（Code Division Multiple Access，碼分多址）是一種用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的多址接入技術(shù)，它通過獨(dú)特的編碼方式讓多個(gè)用戶可以在同一頻段同時(shí)通信，以下是其原理的詳細(xì)介紹：

擴(kuò)頻通信基礎(chǔ)

• 原理：CDMA基于擴(kuò)頻通信技術(shù)，將需要傳輸?shù)恼瓗盘?hào)通過一個(gè)高速率的偽隨機(jī)碼（PN碼）進(jìn)行調(diào)制，把信號(hào)的頻譜擴(kuò)展到很寬的頻帶上。在接收端，使用相同的偽隨機(jī)碼對(duì)接收到的寬頻帶信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)，恢復(fù)出原始的窄帶信號(hào)。

• 類比：可以把擴(kuò)頻通信想象成在一個(gè)嘈雜的大房間里說話。原始的窄帶信號(hào)就像是一個(gè)人輕聲說話，聲音很容易被周圍的噪音淹沒。而擴(kuò)頻通信就像是這個(gè)人用一種特殊的、快速變化的語(yǔ)言（偽隨機(jī)碼）來說話，雖然聲音還是那個(gè)聲音，但因?yàn)檎Z(yǔ)言的變化很快，聽起來就像是一串雜亂無章的聲音，不容易被其他人聽懂。在接收端，只有知道這種特殊語(yǔ)言的人（使用相同的偽隨機(jī)碼）才能把雜亂的聲音還原成原來的內(nèi)容。

• 優(yōu)勢(shì)：擴(kuò)頻通信具有抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、多址能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。由于信號(hào)被擴(kuò)展到很寬的頻帶上，單位頻帶內(nèi)的功率降低，使得信號(hào)難以被檢測(cè)和干擾；同時(shí)，偽隨機(jī)碼的使用也增加了信號(hào)的保密性。

編碼與多址接入

• 偽隨機(jī)碼分配：在CDMA系統(tǒng)中，每個(gè)用戶被分配一個(gè)唯一的偽隨機(jī)碼。這些偽隨機(jī)碼具有良好的自相關(guān)性和互相關(guān)性，即一個(gè)偽隨機(jī)碼與自身的延遲版本相關(guān)性很強(qiáng)，而與其他偽隨機(jī)碼的相關(guān)性很弱。

• 信號(hào)編碼與傳輸：當(dāng)用戶發(fā)送信號(hào)時(shí)，首先將原始的數(shù)字信號(hào)與分配給自己的偽隨機(jī)碼進(jìn)行模2加運(yùn)算（相當(dāng)于異或運(yùn)算），得到擴(kuò)頻后的信號(hào)，然后通過天線發(fā)射出去。由于不同用戶使用不同的偽隨機(jī)碼，即使他們?cè)谕活l段同時(shí)發(fā)送信號(hào)，這些信號(hào)在頻譜上也是相互重疊的。

• 多址接入實(shí)現(xiàn)：在接收端，基站使用與每個(gè)用戶對(duì)應(yīng)的偽隨機(jī)碼對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)。由于偽隨機(jī)碼的相關(guān)性特性，只有與發(fā)送信號(hào)使用的偽隨機(jī)碼相匹配的解擴(kuò)操作才能恢復(fù)出原始的信號(hào)，而其他用戶的信號(hào)則被當(dāng)作噪聲濾除。這樣，多個(gè)用戶就可以在同一頻段同時(shí)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了多址接入。

• 舉例：假設(shè)在一個(gè)CDMA通信系統(tǒng)中，有三個(gè)用戶A、B、C，他們分別被分配了偽隨機(jī)碼CA、CB、CC。當(dāng)用戶A發(fā)送信號(hào)SA時(shí)，將SA與CA進(jìn)行模2加運(yùn)算得到擴(kuò)頻信號(hào)SA?exp，然后發(fā)射出去。用戶B和C也按照同樣的方式發(fā)送自己的信號(hào)。在基站接收端，當(dāng)要接收用戶A的信號(hào)時(shí)，使用CA對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)，就可以恢復(fù)出SA，而用戶B和C的信號(hào)則不會(huì)對(duì)用戶A的信號(hào)產(chǎn)生干擾。

功率控制

• 原理：在CDMA系統(tǒng)中，由于所有用戶在同一頻段同時(shí)通信，如果某個(gè)用戶的發(fā)射功率過大，就會(huì)對(duì)其他用戶產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)容量下降和通信質(zhì)量變差。因此，需要進(jìn)行功率控制，使每個(gè)用戶的發(fā)射功率保持在合適的水平。

• 功率控制方式

• 開環(huán)功率控制：移動(dòng)臺(tái)根據(jù)接收到的基站信號(hào)強(qiáng)度來估計(jì)路徑損耗，并相應(yīng)地調(diào)整自己的發(fā)射功率。例如，如果移動(dòng)臺(tái)接收到的基站信號(hào)強(qiáng)度較弱，說明路徑損耗較大，移動(dòng)臺(tái)就會(huì)增加自己的發(fā)射功率；反之，如果接收到的信號(hào)強(qiáng)度較強(qiáng)，移動(dòng)臺(tái)就會(huì)降低發(fā)射功率。

• 閉環(huán)功率控制：基站通過測(cè)量接收到的移動(dòng)臺(tái)信號(hào)強(qiáng)度，向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送功率調(diào)整指令，要求移動(dòng)臺(tái)調(diào)整發(fā)射功率。閉環(huán)功率控制可以更精確地控制移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率，以適應(yīng)信道的變化。

• 重要性：功率控制是CDMA系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它可以有效地減少用戶之間的干擾，提高系統(tǒng)容量和通信質(zhì)量。

軟切換

• 原理：在移動(dòng)通信中，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)小區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)小區(qū)時(shí)，需要進(jìn)行切換操作，以保證通信的連續(xù)性。在CDMA系統(tǒng)中，采用的是軟切換技術(shù)。軟切換是指移動(dòng)臺(tái)在與原基站保持通信的同時(shí)，與新基站建立連接，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)與新基站的連接質(zhì)量達(dá)到一定要求后，才斷開與原基站的連接。

• 切換過程：移動(dòng)臺(tái)會(huì)不斷測(cè)量周圍基站的信號(hào)強(qiáng)度，并將測(cè)量結(jié)果報(bào)告給基站控制器?；究刂破鞲鶕?jù)移動(dòng)臺(tái)的報(bào)告，決定是否啟動(dòng)軟切換。當(dāng)需要軟切換時(shí)，基站控制器會(huì)指示移動(dòng)臺(tái)與新基站建立連接，同時(shí)保持與原基站的連接。在切換過程中，兩個(gè)基站同時(shí)為移動(dòng)臺(tái)提供服務(wù)，信號(hào)通過分集合并的方式進(jìn)行處理，提高了通信的可靠性。

• 優(yōu)勢(shì)：軟切換可以減少切換過程中的掉話率，提高通信質(zhì)量，特別是在小區(qū)邊緣等信號(hào)較弱的區(qū)域，效果更加明顯。