移动通信第9章码分多址移动通信系统精品文档
码分多址(CDMA)移动通信
码分多址（CDMA）移动通信由于第三代移动通信的空中接口的标准大多是基于cdma技术的，本文详细的介绍了一下CDMA技术的发展历程，它的主要特点以及当前占主流地位的两种宽带cdma技术的主要异同。
以及WCDMA与第二代技术相比所具有的优点。
一、CDMA技术的发展历程CDMA即码分多址，起源于扩频技术。
由于扩频技术具有抗干扰能力强、保密性能好的特点，80年代就在军事通信领域获得了广泛的应用。
为了提高频率利用率，在扩频的基础上，人们又提出了码分多址的概念，即在同一频带内，利用不同的地址码来区分无线信道。
尽管人们已经看到这种技术的诸多优越性，但实现起来的难度较大。
1990年。
美国的Qualcomm公司在曼哈顿区进行了小型实验，虽然只有三个基站和两个原始的移动台，但已证明许多性能都是成功的，1990年7月将“CDMA数字空中接口标准窝双模式移动台一基站兼容标准”第一草案提交给有关的厂家。
1993年，美国通信工业协会（TIA）正式通过CDMA的空中接口标准--TA IS－95，Qualcomm公司已经设计开发了用于CDMA系统的超大规模集成电路芯片作为系统用户设备和基站的元件，并于1995年生产出CDMA的基础设备和配套设备。
目前，CDMA作为新兴的蜂窝移动通信技术，已被众多的通信设备制造商和移动通信运营商看好。
可提供CDMA设备的厂商已有MOTOROLA LUCENT NORTFIQUALCOMM、三星电子等四十多家。
同时，CDMA也在世界各地加快了商用化的进程。
例如，在香港世界上第一个CDMA商用网已于1995年9月向公众提供服务。
其后，韩国、美国、俄罗斯、巴西等国家也相继开通了CDMA商用网。
在中国也利用800MHZ 频段，组建了 CDMA移动通信网--一中国电信长城网"，在北京、广州、上海、西安等地开通。
1998年 3月，中国联通公司的第一个CDMA试验网在天津首次开通，在上海和广州的试验网也正在建设之中。
码分多址移动通信系统
码分多址移动通信系统在当今信息高速传递的时代，移动通信成为了人们生活中不可或缺的一部分。
而码分多址（Code Division Multiple Access，简称 CDMA）移动通信系统则是其中一项关键技术，为我们的通信带来了巨大的便利和变革。
要理解码分多址移动通信系统，首先得知道什么是多址技术。
简单来说，多址技术就是要解决多个用户如何在同一通信信道中实现同时通信且互不干扰的问题。
就好像在一个大会议室里，许多人同时发言，但每个人的声音都能被清晰地听到，不会相互混淆。
传统的多址技术主要有频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）。
频分多址是将通信信道按照频率划分给不同的用户，就像不同的电台在不同的频率上广播；时分多址则是把时间分割成时隙，每个用户在规定的时隙内进行通信。
而码分多址则有着独特的工作原理。
它不是依靠频率或时间来区分用户，而是通过不同的编码序列。
每个用户都被分配了一个独特的编码序列，就像是每个人都有一个专属的“密码”。
当用户发送信息时，会用自己的编码序列对信息进行调制。
在接收端，只有知道对应的编码序列，才能正确地解调出有用的信息。
这种独特的方式带来了许多优势。
首先，它具有良好的抗干扰能力。
因为不同用户的编码序列相互正交，即使在同一频段同时传输，也能有效地减少相互干扰。
这就好比在一个嘈杂的市场里，即使周围有很多声音，但只要你能听懂特定的“语言”，就能获取到你想要的信息。
其次，码分多址系统的容量较大。
相比于频分多址和时分多址，它能够在相同的频段内支持更多的用户同时通信。
这是因为它的频谱利用率更高，不是简单地划分频段或时隙，而是通过编码序列的巧妙运用，充分挖掘了频谱资源的潜力。
再者，码分多址还具有软容量的特点。
在其他多址技术中，系统的容量是固定的，一旦达到上限，新用户就无法接入。
但在码分多址系统中，增加新用户只会导致系统的噪声略有上升，只要噪声在可接受的范围内，就可以继续接入新用户。
这使得系统能够更灵活地适应用户数量的变化。
第9章数字蜂窝移动通信系统介绍
④ 移动交换中心与访问位置寄存器之间的接口(B);
⑤ 移动交换中心与原籍位置寄存器之间的接口(C)
⑥ 原籍位置寄存器与访问位置寄存器之间的接口(D)
⑦ 移动交换中心之间的接口(E);
⑧ 移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口(F);
⑨ 访问位置寄存器之间的接口(G) 。
第 9 章 现代数字通信系统介绍
每 个 载 频 有 8 个 时 隙 ， 因 此 GSM 系 统 总 共 有 124×8=992 个物理信道，有的书籍中简称GSM系统有1 000个物理信道。
第 9 章 现代数字通信系统介绍
3. 调制方式 GSM的调制方式是高斯型最小移频键控(GMSK)方 式。矩形脉冲在调制器之前先通过一个高斯滤波器。这 一调制方案由于改善了频谱特性，从而能满足CCIR提出 的邻信道功率电平小于-60 dBW的要求。高斯滤波器的 归一化带宽 BT=0.3。基于200 kHz的载频间隔及 270.833 kb/s的信道传输速率，其频谱利用率为 1.35 b/s/Hz。
第 9 章 现代数字通信系统介绍
数字蜂窝移动通信系统介绍
第 9 章 现代数字通信系统介绍
移动通信的主要特点
1. 移动通信必须利用无线电波进行信息传输 2. 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的 3. 移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移 动通信业务量的需求却与日俱增 4. 移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理 和控制必须有效 5. 移动通信设备(主要是移动台)必须适于在移动 环境中使用
(3) 访问用户位置寄存器。访问用户位置寄存器，简称 VLR。它存储进入其控制区域内来访移动用户的有关数据， 这些数据是从该移动用户的原籍位置寄存器获取并进行暂存 的，一旦移动用户离开该VLR的控制区域， 则临时存储的该 移动用户的数据就会被消除。 因此， VLR可看作是一个动 态用户的数据库。
(信息与通信)第九章时分多址TDMA
移动通信系统中的TDMA技术
移动通信系统概述
移动通信系统是利用无线电波传输信息的通信方式，广泛应用于手机、车载电话等移动终 端。
TDMA在移动通信系统中的应用
TDMA是一种时分复用技术，它将一个信道分为多个时隙，通过时隙的分配实现对多个用 户的同时服务。在移动通信系统中，TDMA技术主要用于数字蜂窝移动通信系统，如欧洲 的GSM系统。
案例分析
以GSM系统为例，TDMA技术通过将时间轴划分为多个时隙，实现了对语音和数据业务 的复用，提高了频谱利用率和系统容量。
卫星通信系统中的TDMA技术
01
卫星通信系统概述
卫星通信系统是利用人造地球卫星作为中继站实现地球站之间通信的通
信方式。
02 03
TDMA在卫星通信系统中的应用
在卫星通信系统中，TDMA技术主要用于多址接入，允许多个地球站共 享卫星信道。通过分配不同的时隙给不同的地球站，可以实现多个地球 站同时通信。
信道分配可以根据业务需求动态调整， 以满足不同用户的数据传输需求。通 过合理的信道分配，可以提高TDMA 系统的频谱利用率和数据传输效率。
03 TDMA系统的关键技术
定时与同步
定时同步
TDMA系统中的定时同步是确保 各用户信号在时间上对齐的关键 技术，通过提取时间基准信号， 使各用户信号在时间上保持一致 。
TDMA与其他多址技术的结合
TDMA与CDMA结合
将TDMA和CDMA技术相结合，实现更灵活和 高效的多址接入。
TDMA与OFDMA结合
将TDMA和OFDMA技术相结合，实现频谱资源 的更灵活分配和高效利用。
TDMA与MIMO结合
将TDMA和MIMO技术相结合，提高信号传输的可靠性和传输速率。
第九章 码分多址(CDMA)移动通信系统
，1xTREME 的调制最高阶采用了64QAM ；具体物理层结构参数也有不少差别。
经过评估融合，最终3GPP2在2002年5月通过了DV规范，该规范是在IS-
WCDMA简介（2）
支持不同的信道编码
对于不同QoS需求的业务采用不同的信道编码 标准业务仅采用卷积编码；
高质量业务在卷积编码的基础上增加RS编码或者采用Turbo编码。
而对于特定的业务完全由高层来进行差错控制。
•
功率控制技术
WCDMA的上下行链路都支持开环结合快速的闭环功率控制技术
第九章 码分多址(CDMA)移动通信 系统(二)
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主要内容
第三代移动通信系统（3G）概述 WCDMA系统
2
3G产生的背景
1990年代数字蜂窝移动通信系统（2G）的极大成功 对数据业务和多媒体移动通信需求 2G系统技术局限性和业务承载能力有限 2G只解决地区间漫游，未达到全球统一标准 有的国家由于没采用国际标准，技术产品无法向世界推广，急于 从新开始 因特网技术发展，给电信系统发展以鼓励 技术进步使3G系统建设成为可能 按ITU计划，10年一代的基本规律，时间节点到达（1998） …
在TDD模式只使用一个5 MHz载波，这个载波在上下行链路之间时分共享。
支持异步基站操作
WCDMA系统不像同步的IS-95系统那样需要使用一个全局时间参考量，不需要使 用GPS接收机，使得基站的复杂度有所降低，室内小区和微小区基站的布臵变得更 简单。
•
支持基于导频信号的相干检测
下行链路可以使用公共导频，或者使用用户专用的时分复用导频信号，实现相干解 调 使用专用导频信号使得在下行链路使用自适应天线成为可能 WCDMA在上行链路也采用时分复用的导频信号，从而在上行链路实现相干解调，提 升反向链路的性能 15
码分多址蜂窝移动通信系统.
4.扩频通信系统的特点 (1)抗干扰能力强 扩频通信系统扩展频谱越宽,处理增益 越高,抗干扰能力就越强。对于处理增益为 33dB、抗干扰容限为20dB的直接序列扩 频通信系统来说,理论上它可以在噪声强度 比信号强度大近100倍的情况下正常工作。 对于单频或多频载波信号的干扰,其他伪随 机调制信号的干扰,以及脉冲正弦信号的干 扰等,它都有抑制干扰、提高输出信噪比的 能力。抗干扰能力强是扩频通信的最
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设有N个用户的信息数据,其对应的地址 码分别为W1～WN,为了简明起见,假定系统 有4个用户(即N=4),各自的地址码为 W1={1,1,1,1};W2={1,-1,1,-1}; W3={1,1,-1,-1};W4={1,-1,-1,1} 对应的波形如下图中所示。假设在某一时 刻用户信息数据分别为 d1={1};d2={-1};d3={1};d4={-1}
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因此,采用传统的滤波器或选通门是不能分 离信号的,对某用户发送的信号,只有与其相 匹配的接收机通过相关检测才可能正确接 收。 在CDMA移动通信系统中,不同的移动 用户传输信息所用的信号不是靠频率不同 或时隙不同来区分的,而是用各自不同的编 码序列来区分,或者说靠信号的不同波形来 区分。从频域或时域上来看,多个CDMA信 号是互相重叠的。接收机用相关器从多个 CDMA信号中选出其中使用预定码型的
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码分多址原理波形示意图
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是0,对信号的采样、判决没有影响。采样、 判决电路的输出信号是r3={-1},是用户3所 发送的信息数据。 如果要接收用户1,4的信息数据,其工作 机理与上述相同。 以上是通过一个简单例子,简要地叙述 了码分多址通信系统的工作原理。实际上, 码分多址移动通信系统并不是这样简单,要 复杂得多。
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电信行业码分多址移动通信系统
电信行业码分多址移动通信系统在当今高度信息化的社会，移动通信成为了人们生活中不可或缺的一部分。
而码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）移动通信系统作为其中的重要技术之一，为我们的通信带来了诸多便利和变革。
码分多址技术是一种扩频多址数字式通信技术。
它的基本原理是通过独特的码序列来区分不同的用户信号，从而实现多个用户在同一频段上同时进行通信。
这种技术与传统的时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）技术有着显著的区别。
在CDMA 系统中，每个用户被分配了一个特定的、唯一的码序列，这个码序列的速率远远高于用户实际的数据速率。
当用户发送信息时，数据信号会与分配的码序列进行相乘，从而将信号的频谱扩展到一个很宽的频段上。
在接收端，只有使用相同的码序列进行解扩，才能恢复出原始的数据信号。
由于不同用户的码序列之间具有良好的正交性，所以即使多个用户的信号在同一频段上同时传输，也能够通过解扩过程有效地分离出各个用户的信号，而不会相互干扰。
CDMA 移动通信系统具有许多显著的优点。
首先，它具有较高的频谱利用率。
由于多个用户可以共享同一频段，相比时分多址和频分多址技术，CDMA 能够在有限的频谱资源下容纳更多的用户，这对于频谱资源日益紧张的现代通信来说具有重要意义。
其次，CDMA 系统具有良好的抗干扰性能。
由于信号被扩展到宽频带上，使得信号的功率谱密度降低，从而降低了对其他通信系统的干扰。
同时，CDMA 系统对于其他类型的干扰，如多径干扰和窄带干扰，也具有较强的抵抗能力。
再者，CDMA 系统能够提供更好的语音和数据传输质量。
由于采用了软切换技术，即在切换过程中，手机可以同时与多个基站进行通信，从而避免了信号的中断和掉话，提高了通信的连续性和稳定性。
另外，CDMA 系统还具有保密性好的特点。
由于用户信号是通过特定的码序列进行扩频传输的，只有知道正确码序列的接收端才能解扩恢复出原始信号，这在一定程度上增加了通信的保密性。
2011_移动通信_第9章_3G
cdma2000空中接口的分层结构
cdma2000空中接口的重点是物理层、 媒体接入 控制（MAC）子层和链路接入控制（LAC）子层。 链路接入控制（LAC）和媒体接入控制（MAC）子 层设计的目的是为了满足： 提供在宽性能范围 (1.2 kb／s到大于2 Mb／s)工作的高效、 低延时 的各种数据业务的需要； 提供先进的支持多个可 变QoS要求的并发的话音、 分组数据、 电路数据 的多媒体业务的需要。
AAA: 鉴权,认证,计费服务器
CDMA2000的演进
64kbps
IS-95B
CDMA IS-95A
14.4 kbps
CDMA2000 1xEV-DO/DV: Speeds to 2Mbps +,
1xEV-DO 1xRTT
CDMA2000 1xRTT: single carrier RTT Release 0 - max 144 kbps Release A – max 384 kbps Same core network as IS-95
图8-41 IS-95和cdma2000前向物理信道的比较
新增信道 反向物理信道 IS -95与 cdma2000 相同的信道
导频信道
R-ACH或 R-CCCH
业务信道 RS1&RS2
业务信道 RS3到 RS6
R-FCH
R-FCH
R-SCH
图8-42 IS-95和cdma2000反向物理信道的比较
全速 172 bit
添加 12 bit CRC 添加 8 bit CRC 添加 6 bit CRC 添加 6 bit CRC
添 加 8 bit k＝ 9 编码尾 r＝ 1/2 192 编 码 器 比特 bit 添 加 8 bit k＝ 9 编码尾 r＝ 1/2 96 编 码 器 比特 bit 添 加 8 bit k＝ 9 编码尾 r＝ 1/2 54 编 码 器 比特 bit 添 加 8 bit k＝ 9 编码尾 r＝ 1/2 30 编 码 器 比特 bit k＝ 9 r＝ 1/2 编码器
移动通信中的码分多址技术
移动通信中的码分多址技术在当今高度互联的世界中，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从简单的语音通话到高速的数据传输，从短信交流到丰富多彩的多媒体应用，移动通信技术的不断发展给我们带来了前所未有的便利和体验。
而在众多的移动通信技术中，码分多址（Code Division Multiple Access，简称 CDMA）技术无疑是一项具有重要意义的创新。
要理解码分多址技术，首先我们得从移动通信的基本需求说起。
在一个移动通信网络中，有众多的用户需要同时进行通信。
如何让这些用户的信号能够互不干扰地在有限的频谱资源中传输，是移动通信技术需要解决的核心问题。
传统的时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）技术通过将时间或频率分割成不同的时隙或频段，分配给不同的用户来实现多址接入。
然而，这些方法存在着频谱利用率不高、容量有限等问题。
相比之下，码分多址技术采用了一种全新的思路。
它不是通过分割时间或频率，而是通过分配不同的编码来区分不同的用户。
简单来说，每个用户都被分配了一个独特的编码，这个编码就像是用户的“身份证号码”。
当用户发送信号时，会用自己的编码对信号进行调制。
在接收端，只有使用相同编码进行解调，才能正确地恢复出原始信号。
由于不同用户的编码是相互正交的，所以即使多个用户的信号在同一时间、同一频段上传输，也能够通过编码的差异将它们区分开来。
那么，码分多址技术是如何实现这种神奇的功能的呢？这就涉及到一些复杂的数学原理和信号处理技术。
首先，我们需要了解“扩频”的概念。
在 CDMA 系统中，发送的信号会被扩展到一个比原始信号带宽宽得多的频段上。
这种扩频操作可以通过使用一个高速的伪随机码序列来实现。
这个伪随机码序列的速率远远高于原始信号的速率，从而将信号的频谱展宽。
当多个用户的扩频信号同时在信道中传输时，它们会相互叠加。
但由于每个用户的编码是正交的，接收端可以通过与发送端相同的编码进行相关运算，将期望用户的信号从叠加的信号中提取出来。
移动通信中的码分多址技术
移动通信中的码分多址技术20世纪70年代末，第一代移动通信系统面世。
从此以后，移动通信产业以惊人的速度迅猛发展。
而19世纪70年代末，国际上出现的蜂窝汽车电话标志着公众移动通信又开启了一个新的阶段。
随着各种蜂窝系统在各国的应用，制式五花八门，不能兼容互通，于是开发人员开发了GSM数字蜂窝系统。
其中码分多址技术以其容量大、频谱利用率高等诸多优点，显示出强大的生命力，引起人们的广泛关注，成为第三代移动通信的核心技术。
码分多址技术是当今通信界关注的大热点，是当前公认的一种国际标准技术。
它为解决频率资源紧缺这一当前移动通信技术发展中最关键的问题提供了理想途径，为移动通信提供了质量最高,成本效益最好的方案。
码分多址技术适用于各种移动通信，是当今最先进和最具市场潜力的通信技术，已被公认为是移动通信的发展方向。
一．多址技术简介多址技术是指把处于不同地点的多个用户接入一个公共传输媒质，实现各用户之间通信的技术。
多址技术多用于无线通信，又称为“多址连接”技术。
多址技术分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）、空分多址(SDMA)。
频分多址是以不同的频率信道实现通信的，如TACS模拟通信采用的是频分复用技术；时分多址是以不同时隙实现通信的，如GSM数字通信采用的是频分复用和时分复用相结合的多址技术；码分多址是以不同的代码序列来实现通信的，如CDMA采用码分多址技术；空分多址则是以不同方位信息实现多址通信的。
二．多址技术的特点1．频分多址（FDMA）技术频分多址技术是让不同的地球通信站占用不同频率的信道进行通信。
各个用户使用着不同频率的信道，所以相互没有干扰。
早期的移动通信就是采用这个技术。
其特点为：1)以频道区分用户地址，一个频道可传输一路模拟或数字话路。
2)技术成熟，易于模拟系统兼容，对信号功率控制要求不严格。
3)频率规划复杂，在系统设计中需要严格的频率规划，是频率受限和干扰受限系统。
移动通信的基本技术之多址技术
为了确保用户之间的通信不受干 扰，需要精确地分配时隙，这增 加了系统的复杂性。
02
对同步要求高
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难以支持突发业务
TDMA技术要求各用户之间的时 间同步，否则会导致通信中断或 干扰。
对于突发性的数据业务，TDMA 技术可能无法充分利用带宽。
TDMA技术的应用场景
数字移动通信系统
如全球移动通信系统（GSM），采用 TDMA技术实现了大容量和高效的数据传输 。
卫星通信系统
在卫星通信系统中，由于频谱资源的宝贵，TDMA 技术广泛应用于多路复用和多址接入。
专业无线通信领域
如公共安全、交通运输和公用事业等， TDMA技术提供了可靠和高效的通信服务。
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CATALOGUE
CDMA（码分多址）技术
CDMA技术原理
01
码分多址（CDMA）是一种通信技术，它允许多个用户在 同一个频段上同时进行通信，而不会互相干扰。CDMA系 统使用不同的码序列对用户信号进行扩频，并在接收端通 过相关解调技术将这些信号解调出来。
在FDMA系统中，每个用户被分配一个特定的 频带，该频带在整个通信过程中保持不变。
用户之间的信号通过不同的频带进行传输，从 而实现多址通信。
FDMA技术的优缺点
优点
FDMA技术相对简单，易于实现，且 具有较强的抗干扰能力。
缺点
由于频带资源有限，随着用户数量的 增加，可用的频带会变得越来越少， 导致系统容量受限。
由于多个子载波的叠加，信号的峰均比通常较高，需要采用相应的功率放大技 术以降低峰均比。
OFDMA技术的应用场景
无线局域网（WLAN）
例如WiFi，采用OFDMA技术进行用户数 据传输。
码分多址蜂窝移动通信系统
配和管理都很简单。 在CDMA蜂窝移动通信系统中,具有相同CDMA频道的各小区使用同一频率,移动台在小区之间移动时不需要像频分或时分系统那样重新
分配频率或时隙,这使得软切换成为可能。 在一个蜂窝小区内,基站不断地向所有通信中的移动台发送信号,形成各用户之间的多址干扰,影响了系统的容量。
以上是码分数字移动通信系统的主要 可用信道数(ch/cell/MHz)对蜂窝移动通信系统的容量进行度量更适宜一些。
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降低,但也是模拟FDMA系统的10倍以上,是 数字GSM系统的3倍以上。由此可以看出, 在移动通信事业迅猛发展的今天,移动用户 量日益猛增,而频率资源日趋紧张,采用码分 数字蜂窝移动通信系统是势在必行。 4.软容量
在模拟频分系统和数字时分系统中,通 信信道是以频带或时隙的不同来划分的,每 个蜂窝小区提供的信道数一旦固定,很难改 变。当没有空闲信道时,系统会出现忙音,移 动用户不可能再呼叫其他用户或接收其他
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7.与窄带系统(模拟系统)共存 当码分系统与窄带系统(例如模拟
FDMA系统)工作于同一频段时,由于在 CDMA系统中采用了宽带传输方式,并且发 射功率较低,平均落到每个窄带系统中的带 宽内的干扰信号功率很小。尤其是宽带 CDMA系统,其对窄带系统的影响可以忽略 不计,窄带系统对CDMA系统的影响可以等 效为“人为干扰”,由于CDMA系统特有的 抗干扰能力,把这个干扰降低到了最低限度。
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用户的呼叫。当移动用户在越区切换时,也 很容易出现通话中断现象。在码分系统中, 信道划分是靠不同的码型来划分的,其标准 的信道数是以一定的输入、输出信噪比为 条件的,当系统中增加一个通话用户时,所有 用户输入、输出信噪比都有所下降,但不会 出现因没有信道而不能通话的现象。例如 对一个标准信道数为40的扇区来说,当第41 个用户呼叫时,对所有移动用户的影响是接 收机的输入信噪比下降10lg(41/40)=0.1dB,
通信技术中的码分多址技术使用方法
通信技术中的码分多址技术使用方法通信技术的快速发展使得人们可以更加便捷地进行通信。
在过去的几十年里，通信技术取得了长足的进步，并且应用于各个领域。
码分多址技术（Code Division Multiple Access，CDMA）作为一种重要的通信技术，在移动通信领域得到广泛应用。
本文将详细介绍码分多址技术的使用方法。
1. 码分多址技术概述码分多址技术是一种基于直接序列扩频通信原理的通信技术，通过将数据进行扩展，使不同用户的数据在频域上具有独立的码序列。
它具有以下几个特点：1) 高容量性：码分多址技术能够将多个用户的数据同时传输，提高通信系统的容量。
2) 抗干扰性强：码分多址技术可以使不同用户的数据通过采用不同的码序列进行区分，从而提高系统的抗干扰性能。
3) 隐私性强：每个用户都有自己的码序列，其他用户无法解译其数据，保证用户的通信隐私。
2. 码分多址技术的使用方法码分多址技术的使用方法主要包括以下几个方面：2.1 扩频序列生成在码分多址技术中，每个用户的数据需要使用独立的扩频序列进行编码和解码。
扩频序列由伪随机数发生器生成，并且具有高度随机性和唯一性。
在通信系统中，通常使用的扩频序列有Gold序列、Kasami序列和Walsh序列等。
生成扩频序列时，需要确保序列的长度足够长，以降低交叉干扰的概率，同时还需要保证不同用户的扩频序列之间相互正交，从而实现多用户的同时传输。
2.2 编码与解码码分多址技术中，用户数据需要经过编码和解码来实现正常的通信。
编码时，用户的数据与扩频序列进行点乘运算，得到扩展后的数据。
解码时，接收端将接收到的信号与自身的扩频序列进行点乘运算，然后再将点乘结果相加，得到原始数据。
编码和解码的过程需要保证用户之间的扩频序列相互正交，以避免相互之间的干扰。
2.3 多用户的同时传输码分多址技术的核心是实现多用户的同时传输。
为了实现多用户的同时传输，每个用户的数据在传输过程中都要使用独立的扩频序列进行编码和解码。
移动通信第9章码分多址移动通信系统
图9-6 上行DPDCH／DPCCH的扩频与调制
图9-7 PRACH消息部分的扩频和调制
在上行DPDCH/DPCCH的扩频与调制中,1个DPCCH 和最多6个并行的DPDCH可以同时发送。所有的物理 信道数据先被信道码cd,n或cc扩频,再被乘以不同的增 益β(βd代表业务信道增益,βc代表控制信道增益),合并 后分别调制到两个正交支路I和Q上,最后还是经过复 数扰码。PRACH消息部分的扩频和调制与上行 DPDCH/DPCCH的扩频和调制相似。
在WCDMA无线接口中，传输的数据速率、信道 数、发送功率等参数都是可变的。为了使接收机能 够正确解调，必须将这些参数在物理层控制信息中 通知接收机。
物理层控制信息由为相干检测提供信道估计的导频比 特、 发送功率控制(TPC)命令、 反馈信息(FBI)、 可 选的传输格式组合指示(TFCI)等组成。
公共导频信道有两类：基本CPICH和辅助CPICH， 它们的用途不同，物理特征上也有所不同。
(3) 基本公共控制物理信道（PCCPCH）:
基本CCPCH为固定速率(SF=256)的下行物理信道， 用于携带BCH。 在每个时隙的前256个码片不发送 CCPCH的任何信息（Tx off）， 因而可携带18比特 的数据。
1) 上行物理信道
上行物理信道分为专用上行物理信道和公共上行物 理信道。 (1) 专用上行物理信道。
专用上行物理信道有两类，即专用上行物理数据信道 ( 上 行 DPDCH) 和 专 用 上 行 物 理 控 制 信 道 ( 上 行 DPCCH)。 DPDCH用于传送专用传输信道(DCH)。在每个无线链 路中，可能有0、1或若干个上行DPDCH。DPCCH用 于传输物理层产生的控制信息。
动通信系统。UE与UTRAN 之间的接口称为Uu接口（无
码分多址
码分多址通信系统中各用户发射的信号共同使用整个频带，发射时间又是任意的，各用户的发射信号在时间 上、频率上都可能互相重叠。因此，采用传统的滤波器或选通门是不能分离信号的，这样对某用户发送的信号， 只有与其相匹配的接收机，通过相关检测器才可能正确接收。
如图1所示。
扩频原理
扩频原理如下图2所示。由图2可见，发射端是将待传输的信息码经编码后，先对伪随机码进行扩频调制，然 后再对射频进行调制，得到输出信号为：
CDMA最初是用于军事通信，因为这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌 人发现。
随着技术的进步，CDMA设备的价格和体积都大幅度下降，因而现在已广泛使用在民用的移动通信中，特别是 在无线局域中。采用CDMA可提高通信的话音质量和数据传输的可靠性，减少干扰对通信的影响，增大通信系统的 容量（是使用GSM的系统容量的4-5倍），降低手机的平均发射功率等优点。
混合
混合码分多址的形式有多种多样，如FDMA与DS．CDMA混合，TDMA与DS-CDMA混合（TD/DMA），TDMA与跳频混 台（TDMA/FH），FH-CDMA与DS-CDMA混合（DS/FH—CDMA）等。
在FDMA和DS．CDMA混合的系统K中，将一个宽带CDMA信道划分为若干个窄带的DS。CDMA信道。窄带DS．CDMA 的处理增益率低于宽带DS-CDMA的处理增益。在该系统中，所分配的窄带CDMA的频带个一定要连续，各个用户可 以使用不同的频带。每个用户也可以同时占用多个窄带DS—CDMA的频带。
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物理层将通过信道化码（码道）、频率、正交调制 的同相（I）和正交（Q）分支等基本的物理资源来 实现物理信道， 并完成与上述传输信道的映射。
与传输信道相对应， 物理信道也分为专用物理信道 和公共物理信道。 一般的物理信道包括3层结构： 超帧、 帧和时隙。超 帧长度为720 ms，包括72个帧；每帧长为10 ms，对应 的码片数为38 400 chip；每帧由15个时隙组成,一个时 隙的长度为2560 chip；每时隙的比特数取决于物理信 道的信息传输速率。
与PRACH类似,消息有两个部分—高层用户数据部分 和物理层控制信息部分。数据部分采用和DPDCH一 样的扩频因子:4、8、16、32、64、128和 256;控制部 分的扩频因子是256。
(3) 上行信道的扩频与调制。
上行专用物 理信道和上 行公共物理 信道的扩频 和调制分别 如 图 9-6 和 97所示。
其控制部分的扩频比与专用信道的相同,但其导频比 特仅有8bit一种形式,导频比特图案与专用信道中 Npilot=8的情况完全相同。
在10ms的消息格式中,随机接入消息中的TFCI的总比 特数也为15×2=30bit。无线帧中TFCI的值对应于当 前随机接入信道部分的传输格式。在使用20ms消息格 式的情况下,TFCI在第二个无线帧重复。
随机接入的发送格式示于图9-4。
图9-4 随机接入的发送格式
它由一个或几个长度为4096 chip的前置序列和10
ms或20 ms的消息部分组成。随机接入突发前置部
分中,长为4096 chip由长度为16的扩频(特征)序列
的256次重复组成占两个物理时隙进行传输。
随机接入消息部分的物理传输结构与上行专用信道 的相同,但扩频比仅有256、128、64和32几种形式,占 用15或30个时隙,每个时隙内可以传送10/20/40/80个 比特。
此时,物理层的控
制信息仅放在第
一个下行DPCH上,
其他附加的DPCH
相应的控制信息
的传输时间不发
送任何信息, 即采
用不连续发射
(DTX),如图9-11所
示。
图9-11 多码传输时下行链路的时隙格式
(2) 公共下行导频信道（CPICH）: CPICH是固定速率(30 kb／s， SF=256)的下行物理 信道， 携带预知的20比特(10个符号)导频序列（且 没有任何物理控制信息）。
在WCDMA无线接口中，传输的数据速率、信道 数、发送功率等参数都是可变的。为了使接收机能 够正确解调，必须将这些参数在物理层控制信息中 通知接收机。
物理层控制信息由为相干检测提供信道估计的导频比 特、 发送功率控制(TPC)命令、 反馈信息(FBI)、 可 选的传输格式组合指示(TFCI)等组成。
其中无线接入网络处理所有与无线有关的功能，而CN 处理UMTS系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实 现与外部网络的交换和路由功能。CN从逻辑上分为电 路 交 换 (CS ， Circuit Switched) 域 和 分 组 交 换 (PS ， Packet Switched)域。
用户设备(UE)+UTRAN+CN构成一个完整的WCDMA移
基本CCPCH与下行DPCH的不同是没有TPC命令、 TFCI和导频比特。在每一时隙的前256个码片,即基 本CCPCH不发送的期间,发送基本SCH和辅助SCH( 见图9-13)
图9-13 同步信道(SCH)结构
(4) 辅助公共控制物理信道（SCCPCH）:
辅助CCPCH用于携带FACH和PCH。 有两类辅助 CCPCH ： 包 括 TFCI 的 和 不 包 括 TFCI 的 ， 由 UTRAN决定是否发送TFCI。 辅助CCPCH可能的 速率集和下行DPCH相同。 辅助CCPCH的帧结构 如图9-12所示， 扩频系数的范围为4~256。
(1) 下行专用物理信道（DPCH）:
下行DPCH由传输数据部分的DPDCH和传输控制信 息 ( 导 频 比 特 、 TPC 命 令 和 可 选 的 TFCI) 部 分 （DPCCH）组成，以时分复用的方式发送,如图9-10 所示。
图9-10 下行DPCH的帧结构
每个下行DPCH时隙的总比特数由扩频系数SF =512／ 2k决定， 扩频系数的范围由512到4。
c2 用下式给出：
(9-3)
c 2 ( 2 k ) c 2 ( 2 k 1 ) c 2 ( 2 k )
k=0， 1， 2， … (9-4)
图9-9 上行链路短扰码生成器
2) 下行物理信道
下行物理信道分为下行专用物理信道(DPCH)和下行公 共物理信道(包括公共下行导频信道(CPICH) 、基本公 共控制物理信道(PCCPCH) 、辅助公共控制物理信道 (SCCPCH) 、同步信道(SCH) 、捕获指示信道(AICH) 、 寻呼指示信道(PICH) 。
在不同的下行时隙格式中， 下行链路DPCH中Npilot的 比特数为2到16， NTPC为2到8比特， NTFCI为0到8比 特， Ndata1和Ndata2的确切比特数取决于传输速率和 所用的时隙格式。 下行链路使用哪种时隙格式由高层 设定。
下行链路可能采用多码传输， 一个或几个传输信道经 编码复接后， 组成的组合编码传输信道(CCTrCH)使 用几个并行的扩频系数相同的下行DPCH进行传输。
媒体接入控制层屏蔽了物理介质的特征,为高层提供 了使用物理介质的手段。高层以逻辑信道的形式向 MAC 层 传 输 信 息 ,MAC 完 成 传 输 信 息 的 有 关 变 换 ， 通过传输信道将信息发向物理层。
UTRAN的结构如图9-2中的虚线框所示。
图9-2 UTRAN的结构
9.1.2 WCDMA无线接口 1. WCDMA无线接口的物理层 传输信道是物理层提供给高层（MAC）的业务。 根 据其传输方式或所传输数据的特性， 传输信道分为 两类： 专用信道(DCH)和公共信道。 公共传输信道又分为6类：广播信道(BCH)、前向接 入信道(FACH)、 寻呼信 道 (PCH) 、 随 机 接入信道 (RACH) 、 公 共 分 组 信 道 (CPCH) 和 下 行 共 享 信 道 (DSCH)。 其中,RACH、CPCH为上行公共信道,BCH、 FACH、 PCH和DSCH为下行公共信道。
图9-6 上行DPDCH／DPCCH的扩频与调制
图9-7 PRACH消息部分的扩频和调制
在上行DPDCH/DPCCH的扩频与调制中,1个DPCCH 和最多6个并行的DPDCH可以同时发送。所有的物理 信道数据先被信道码cd,n或cc扩频,再被乘以不同的增 益β(βd代表业务信道增益,βc代表控制信道增益),合并 后分别调制到两个正交支路I和Q上,最后还是经过复 数扰码。PRACH消息部分的扩频和调制与上行 DPDCH/DPCCH的扩频和调制相似。
动通信系统。UE与UTRAN 之间的接口称为Uu接口（无
线接口）， UTRAN与CN之间的接口称为Iu接口。
WCDMA是一种直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）
系统。 WCDMA无线接口的基本参数如表9-1所示。
表9-1 WCDMA无线接口基本参数
WCDMA的无线帧长为10 ms，分成15个时隙。信 道的信息速率将根据符号率变化， 而符号率取决于 不同的扩频因子(SF)。
物理公共分组信道(PCPCH)是一条多用户接入信道， 传送CPCH传输信道上的信息。 接入协议基于带冲突 检测的时隙载波侦听多址(CSMA/CD)， 用户可以在 无线帧中的任何一个时隙作为开头开始传输, 其传输 结构如图9-5所示。
图9-5 PCPCH上的传输结构
PCPCH的 格式与PRACH类似,但增加了一个冲突检 测前置码和 一个可选的功率控制前置码,消息部分可 能包括一个或多个10ms长的帧。
在 OVSF的码树中,我们可按一定的规则来选取不同SF 的相互正交的码,如c4,1和c2,2相互正交。
cscr ac m 1(b0jc2 1)(9-1)
其中, w0和w1是码片速率的序列， 定义为
w0={(+1+1)(+1+1)(+1+1)(+1+1)…} (9-2)
w1={(+1-1)(+1-1)(+1-1)(+1-H的一个无线帧内同时 传输的传输信道的瞬时传输格式组合参数。
在每一个无线链路中， 只有一个上行DPCCH。
上行专用物理信道的帧结构如图9-3所示。 每一 长度10 ms的帧分为15个时隙， 每一时隙的长度为 Tslot=2560个码片(chip)， 对应于一个功率控制周期。 DPDCH和DPCCH是并行码分复用传输的。
图9-3 上行专用物理信道的帧结构
(2) 公共上行物理信道:
与上行传输信道相对应，公共上行物理信道也分为 两类。用于承载RACH的物理信道称为物理随机接 入信道(PRACH)，用于承载CPCH的物理信道称为 物理公共分组信道(PCPCH)。
物理随机接入信道(PRACH)用于移动台在发起呼叫等 情况下发送接入请求信息。 PRACH的传输基于时隙 ALOHA协议， 可在一帧中的任一个时隙开始传输。
公共导频信道有两类：基本CPICH和辅助CPICH， 它们的用途不同，物理特征上也有所不同。
(3) 基本公共控制物理信道（PCCPCH）:
基本CCPCH为固定速率(SF=256)的下行物理信道， 用于携带BCH。 在每个时隙的前256个码片不发送 CCPCH的任何信息（Tx off）， 因而可携带18比特 的数据。
在上述扩展过程中,信道码cd(cd,n)或cc扩频因子(OVSF)) 码,它的作用是保证所有用户不同物理信道之间的正交 性。OVSF码可以用图9-8所示的码树来定义。
图9-8 产生正交可变扩频因子码的码树
图中,OVSF码可以描述为cSF,code number,其中的SF代表 了DPDCH的扩展因子,code number是扩展码的编号。 如c4,2表示的是扩展因子为4的第2号码,c4,2=(1,1,-1m-1) 。