CDMA技术及调制方式

CDMA码分多址是在数字技术的分支扩频通信技术上发展起来的一种无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即把需要传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远远大于信号带宽的高速度为随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并进行发送。接收端使用完全相同的伪随机码对接收的带宽信号进行相关处理，使宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。 [10] 移动通信系统分类方法有多种。例如按信号性质可分为模拟、数字;按调制方式可分为调频、调相、调幅：按多址连接方式可分为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)以及码分多址(CDMA)。中国联通和中国移动所使用的GSM移动电话网就是把FDMA和TDMA两种方式结合进行运用。GSM比模拟移动电话的优势更大，但是它在频谱效率上只有模拟系统的3倍，它的容量有限：在话音质量上比有线电话水平差;TDMA终端接入的最高速率只能达到9.6 Kb/s：TDMA系统没有软切换功能，所以容易掉线，影响通话。

因此，TDMA并不是最佳的无线接入，而CDMA多址技术比较适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等，受，“大运营商和用户的喜爱。 [10] CDMA技术最早起源于第二次世界大战期间，当时因战争的需要研究开发出来的CDMA技术，其主要目的是为了防止敌方干扰对方的通信，在战争期间CDMA主要应用于军事抗干扰通信，后来被美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年，第一个CDMA商用系统正式运行，并且在实践的过程中得到了检验，并且在北美、南美亚洲等进行迅速推广和应用。全球许多国家和地区，包括中国香港、日本、韩国、美国都已经建立了CDMA商用网络。在美国和日本，CDMA被列为国内的主要移动通信技术。CDMA通信系统既不分频道，也不分时隙，传输信息的信道都是靠采用不同的码型来区分的，它具有如下特点：(1)通信容量大。根据理论分析，CDMA数字蜂窝移动通信系统的容量是模拟蜂窝通信统的20倍或GSM数字蜂窝通信系统的4倍。 [11] (2)具有软容量特性。CDMA数字蜂窝移动通信系统的全部用户共享一个无线信道，用户信号的区分只靠所有码型的不同，因此，当蜂窝系统的负荷满负载时，另外增加少数用户，只会引起语音质量的轻微下降(或者信噪比轻微降低)，而不会出现阻塞现象。在FDMA蜂窝通信系统或TDMA蜂窝移动通信系统中，当全部频道或时隙被占满时，哪怕只增加一个用户也没有可能。

CDMA系统的这种特征使系统容量与用户数之间存在一种“软”的关系。 [11] (3)具有软切换功能。CDMA蜂窝移动通信系统内的手机在越区切换的起始阶段，由原小区的基站与新小区的基站同时为越区的移动台服务，直到该移动台与新基站之间建立起可靠的通信后，原基站才中断它和该移动台的联系，CDMA蜂窝移动通信系统的软切换功能可保证移动台越区切换的可靠性。北美开发的第二代蜂窝系统除了IS-136系统以外，还有以CDMA技术为基础的IS-95系统。IS-95系统将一个无线小区中的用户连接到同一频率信道，各自用不同特征的码加以区别。给每个用户分配的伪随机码(或称伪噪声码，因它具有近似白噪声的自相关特性)具有优良的自相关和互相关性能(自相关系数大，互相关系数小)。这些比用户信号速率高得多的码序列，将用户信号变成宽带信号。在发送端，把各用户的信号放在一个公共的频带上传输;在接收端，各用户收到的信号中，除了本用户的有用信号外，还包含有其他用户的信号。这些信号经接收机用与发端相同的该用户的码序列，利用自相关特性，将有用的宽带信号变换成原来的窄带信号，而其他用户的宽带信号由于不相关仍然是宽带信号，经基带滤波后，就能得到具有较高的解扩输出信噪比的有用信号 [5] 。

所用地址码及其调制方式有多种，目前基本的码分多址有三种方式：①伪随机码(PN码)直接多址方式，也称直接序列(DS)方式，它是采用高速率地址码--伪随机码对载波进行移相键控调制，接收时用本地产生的码型与发送端一致的地址码进行解扩调制;②时频码码分多址方式，也称跳频(FH)方式，它是采用地址码对载波进行移频键控调制;③低密度卷积码码分多址方式，也称跳时(TH)方式，它是先将信息码用卷积码对其编码，从而实现低密度比，然后用PN码作地址码与低密度化了的信息码序列相加，之后进行脉幅调制，即“1”时发载波，“0”时不发，从而形成跳时。 [12] 除这三种基本的码分多址方式外，还可以用这三种基本方式的组合的码分多址方式。