扩频码分多址通信的关键技术

扩频码分多址通信的关键技术


扩频码分多址（ＤＳ／ＣＤＭＡ）是一种把许多用户的通信地址和信息组合在
有限的频带内，在单一频率点上形成一点对多点的通信方式。由于采用扩频技术，
因此其还具有一定的抗干扰能力。
码分多址采用扩频技术，携带信息的扩频信号的主要特征是它们的频带宽度Ｗ
比信息速度Ｒ 大得多。扩频信息含有大量的频带冗余，用于克服在无线信道传输
中所遇到的干扰，其中包括多址干扰。
码分多址利用宽带进行传输，功率谱密度低，允许多用户同时在同一宽带信道
传输信息。它可以看作在同时同频带内进行频率复用的方式，它们有以下主要特征
。
（１）宽带传输，抗多径衰落性强。它的信号频带大于信道的相干带宽，多径
分量可以分离，因而可利用多径分集接收技术。
（２）低功率谱密度传输和按地址码选取信息，抗干扰性能和保密性强。（３
）容量具有软性限制。在频分和时分多址中，系统的容量是设计所规定的，不能改
变，额外用户不可能获得电路。在码分多址中，电路容量的确定决定于允许的信噪
比。因此，增加用户只是减少信噪比，降低通信质量。
为实现完善扩频码分多址通信，我们还须了解和掌握码分多址的关键技术和难
点，以利于在使用和解决在码分多址通信中所遇到的有关难题。涉及到码分多址性
能的关键技术有扩频序列与调制、信道编码与分离多径接收、多用户接收与功率控
制，同步捕捉与跟踪等等。
一、扩频序列与调制
扩频序列要求是互相正交的，因而从其他用户来的干扰功率是相加的。在许多
扩频序列之间有良好的正交性是不容易达到的。在码分多址中，扩频序列用作地址
码，它的选择直接影响系统容量、抗干扰能力、保密性、接入和切换速率等性能。
扩频通信系统的频谱扩展是借助于扩频序列而来实现的。扩频序列的特性对于扩频
通信非常重要，对于扩频通信系统的性能具有决定性的作用。扩频序列编码是扩频
通信系统的核心。在扩频通信中，抗干扰、抗多径、抗截获、保密、多址通信、实
现同步等都与所采用的扩频序列密切相关，即对扩频序列提出了各种要求，其中最
基本的要求是扩频序列应具有随机序列，具有类似于随机信号的一些统计特性，且
是有规律的，容易产生、复制。其实，扩频通信中也把扩频序列称为伪随机序列。
作为最大长度线性移位寄存器序列（简称ｍ序列）是一类重要的伪随机序列，
它最早用于扩频通信，也是目前研究最多的伪随机序列。近几十年来，研究者们又

提出了许多扩频序列。１９６７年Ｒ·Ｇｏｌｄ提出了Ｇｏｌｄ序列，它具有良好
的相关特性，序列数远远多于ｍ序列，便于扩频多址通信。近年来，利用非线性动
态系统混沌现象产生的类似随机特性产生了混沌扩频序列，正交序列在同步码分多
址系统中得到了应用。
二、信道编码与分离多径接收
信道编码的作用在扩频系统中是通过提供编码增益表现的。为了提高编码增益
，就要减小编码率以增加码字间的距离，为了抗突发性干扰，采用交织编码是有效
的。
所谓信道编码，就是按一定的规则给待传送的数字序列增加一些多余的码元，
称之为监督码元，使不具有规律性的信息序列变为具有规律性的数字序列，称为码
序列。经变换后得到的码序列中，信息序列的诸码元与多余码之间是相关的，接收
端的译码器则根据这种相关性来检测和纠正传输过程中产生的差错。
在码分多址（ＣＤＭＡ）数字通信系统中，信号传输的环境是很恶劣的，传输
过程中，除了受到传输特性不理想及噪声的影响外，还有很多特殊的方面。
为了抗多径干扰，宽带采用分离多径接收技术（ＲＡＫＥ）。如果有足够多的
可分离的多径数，则支路相等的最大比值合并ＲＡＫＥ接收机的性能好于等增益合
并的ＲＡＫＥ接收机。但是当只有一路较强的直达信号（无直达信号的情况下为一
路较强的多径信号）或大部分多径信号的时延位于一个扩频码元的宽度Ｔ ｃ之内
时，即出现信道冲激响应，等增益合并ＲＡＫＥ接收机的性能下降，可能不如选择
分集（即选择一路最强的多径信号作为接收信号）的直接序列扩频接收机。这是因
为，此时的等增益合并ＲＡＫＥ接收机只有一条支路接收到较强的信号，而且它只
接收到很少的信号能量，降低了等增益合并ＲＡＫＥ接收机的信噪比。
三、多用户接收与功率控制
在中心站，其接收面向许多外围用户发来的信号，它的主要功能就是最佳地分
辨出各用户的信号。
根据不同的环境和需求，中心站与用户（外围站）之间的距离远近不一，便会
带来信号强度的不同，使多址干扰加大，因此采用适时功率控制非常重要。
四、同步捕捉与跟踪
为了完善的解扩，接收机中的ＰＮ序列必须与扩频信号同步。扩频系统中接收
机要从接收信号中恢复所传输的数据信号，首先要做的就是解除发送时对数据的扩
频调制（即解扩）。解扩的实现依靠本地产生一个与发送端一样的扩频序列，并要
求与本地扩频接收信号的扩频序列同步。
由于收、发时钟的不稳定性，扩频

序列的启动时差，电波传输时延等因素，所
以在接收端不能确定接收信号中扩频序列的起始相位。使本地扩频序列与发送序列
相位对齐，这一步称为捕捉。同步过程的第二步便是跟踪，它使两个序列自动地保
持这种高精度的相位对齐状态。
没有扩频序列的同步，接收的解调就无从谈起。因而，扩频序列的同步捕捉与
跟踪是扩频接收的一项很关键的技术。