子模块二 码分多址技术基本原理
多址技术讲稿
7 多址技术现代通信新技术，陈显治第8 章7．1 引言传输技术中很重要的一点是有效性问题，也就是如何充分利用信道的问题。
信道可以是有形的线路，也可以是无形的空间。
充分利用信道就是要同时传送多个信号。
在两点之间的信道同时传送互不干扰的多个信号是信道的“复用”问题，在多点之间实现相互间不干扰的多边通信称为多元连接或“多址通信”。
它们有共同的理论基础，就是信号分割理论，赋予各个信号不同的特征，也就是打上不同的“地址”，然后根据各个信号特征之间的差异来区分，按“地址”分发，实现互不干扰的通信。
在多点之间实现双边通信和“点到点”的通信在技术上有所不同。
着社会的发展和技术的进步，通信已由点到点通信发展到多边通信和网络通信，多元连接或多址通信技术也由此迅速发展。
信号分割有两方面的要求：一是在采用各种手段（如调制、编码、变换等）赋予各个信号不回的特征时，要能忠实地还原各个原始信号，即这些手段应当是可逆的；二是要能分得清，要能有效地分割各个信号。
所谓“有效”，就是在分割时，各个信号之间互不干扰，这就要求赋予特征回合的各个信号相互正交。
若两个信号f1(X)和f2(X)满足下面的关系式，称f1(X)和f2(X)在（X l，X2）区间正交：（7－1）若一组信号的自相关为1，互相关为0，则称这一组信号为正交信号组，或称为正交信号集合。
回正交信号组表示如下：（7－2）复用或多址技术的关键是设计具有正交性的信号集合，使各信号相互无关，能分得“清”。
在实际工作中，要做到完全正交和不相关是比较困难的，一般采用准正交，即互相关很小，允许各信号之间存在一定干扰，设法将干扰控制在允许范围内。
如所周知，常用的复用方式有频分复用（FDM）、时分复用（T DM）和码分复用（CDM）等。
多址接人的方式有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等，还有利用不同地域区分用户的空分方式（SD M及SDMA），利用正交极化区分的极化方式等。
现代无线通信原理：第四章 多址技术(2018)
带宽的比值来近似估算系统的扩频处理增益，
GP =
B F
4.1.1 扩频通信理论基础
iHale Waihona Puke 例2 有一个扩展频谱通信系统，信号扩频后带宽为20MHz， 原始基带信号带宽为20KHz，则系统的扩频处理增益为GP?
Gp＝10 lg[20 106(20 103)]=30 (dB)。
4.1.2 扩频通信方法
◼ 目前，最基本的展宽频谱的方法有三种
2
e
1.44
令x = S/(N0B)，代入上式得
lim C
B→
=
S N0
lim
B→
N0B S
log2 (1+
S )
N0 B
=
S N0
log2
e
= 1.44
S 极限值
N0
◼上式表明，保持S／N0一定，即使增加信号带宽B→ ，信 道容量C也是有限的。原因是当信号带宽B→ 时，噪声功率 N也趋于无穷大。
4.1.1 扩频通信理论基础
S )
N0 B
4.1.1 扩频通信理论基础
由香农定理可以得到如下结论：
1) 增大信号功率S可以增加信道容量，从而增加了信息传输
的极限速率Ri。若信号功率趋于无穷大，则信道容量也趋于无
穷大，即
lim
S→
C
=
lim
S→
B log2 (1+
S )
N0B
→
2) 减小噪声功率N（或减小噪声功率谱密度N0）可以增加信 道容量，若噪声功率趋于0（或噪声功率谱密度N0趋于0），则 信道容量趋于无穷大，即
4.1.3 跳频系统（4）
◼ 接收端必须以同样的伪码置定本地频率合成器，使 其与发端的频率作相同的改变，即收发跳频必须同 步，这样，才能保证通信的建立。解决同步及定时 是实际跳频系统的一个关键问题。
码分复用原理
码分复用原理码分复用原理（Code Division Multiple Access，CDMA）是一种数字通信技术，其基本思路是将多个用户的通信信息以不同的编码方式分别传送到目的地，然后再通过相应的解码方式将这些信息还原成源信息。
显然，这种编码和解码的方式需要满足一定的要求，才能保证信息的可靠性和保密性。
码分复用原理的主要思想是：通过对每个用户的信号进行独立的编码，使得不同用户的信号在传输中不发生干扰。
这种编码方式是将用户的信号与特定的码序列进行乘积运算，得到一个新的编码后的信号，然后将这个信号传输到接收端，接收端再将其与相应的码序列进行相关运算，得到源信号。
具体来说，在码分复用原理中，每个用户都拥有一个独特的随机码序列，这个序列通过所有用户都知道的方式广播出去。
当一个用户要发送信息时，他的原始数据按照与其独特的随机码序列相乘运算的方式进行编码，编码后的信号被传输到接收端。
接收端接收到所有用户的信号后，将所有信号与相应的随机码序列进行相关运算，就能得到原始数据。
由于不同用户的随机码序列不同，因此在接收端，只有对应用户的随机码序列才能使信号还原成源数据，其他用户的信号与该序列进行相关运算后，结果将不是原始数据。
码分复用原理的优点是可以克服时分复用时难以避免的时隙冲突问题，因此网络的容量大大提高。
由于每个用户的随机码序列是保密的，因此可以实现信息的保密传输。
码分复用原理是一种高效的数字通信技术，它通过独特的编码方式，实现了多个用户之间的信息分离传输和保密传输。
它在现代通信系统中得到广泛应用。
码分复用原理的应用广泛，其中最为常见的就是CDMA移动通信系统。
CDMA移动通信系统是一种基于码分复用原理的数字通信系统，它采用的是数字无线通信技术，能够实现移动电话、数据传输、短信和互联网接入等多种功能。
CDMA移动通信系统的优点是多方面的。
与传统的时分复用和频分复用相比，CDMA移动通信系统能够提供更高的通信容量和更好的语音质量。
多址接入方式的基本原理
多址接入方式的基本原理
多址接入方式是指在一个网络中，所有的用户（或称用户节点）均能够通过物理层信道（PCH）上的不同信道来传递信息。
其基本思想是在网络中任何两个节点间都允许存在多个独立的信道，当其中一个节点向另一个节点发送信息时，只需要在这个独立的信道上发送信息即可。
多址接入方式一般有两种形式：频分多址和时分多址。
所谓频分多址，就是将通信系统的某一频率分成若干个子频带，而不是把频率分成若干个频段。
在一个频分多址系统中，每个用户都可以在某一段时间内通过其专用信道来传递信息，而不必占用全网的频率资源。
因此，频分多址系统中的每一个用户都可以同时共享全网的频率资源。
其优点是：（1）利用了不同频段上不同频率之间的正交性，消除了相邻信道间的干扰；（2）每一用户所占用的信道不受其它用户干扰；（3）各用户占用同一频段，能满足用户对信道带宽的需求。
但是，它也有缺点：（1）频分多址系统必须由一套硬件设备来实现信道接入，所需硬件设备数量较多。
—— 1 —1 —。
码分多址(CDMA)移动通信系统(二) 详解
UTRAN的结构如图9-2中的虚线框所示。
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
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图9-2 UTRAN的结构
c2 (2k) c2 (2k 1) c2(2k)
k=0， 1， 2， …
(9-2) (9-3)
(9-4)
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
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图9-8 产生正交可变扩频因子码的码树
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
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图9-9 上行链路短扰码生成器
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
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图9-10 下行DPCH的帧结构
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
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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。
对线空中接口指用户设备(UE)和网络之间的U接口， 它分为 控制平面和用户平面。 控制平面由物理层、 媒体接入控制
层（MAC）、 无线链路控制层（RLC）和无线资源控制 （RRC）等子层组成。 在用户平面的RLC子层之上有分组 数据汇聚协议（PDCP）和广播/组播控制（BMC）。 整个 无线接口的协议结构如图9-1所示。
第9章 码分多址(CDMA)移动通信系统（二）
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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。
第4章_多址技术
根据是否使用基带信号复用，可分为多路单 载波(MCPC)和单路单载波(SCPC)方式。
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4.2.1 MCPC和SCPC
多路单载波-频分多址(MCPC-FDMA)方式 每个地球站分配一个专用载波，首先把所有
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帧同步包括两方面的内容 其一是指在地球站开始发射数据时，如何使
其进入指定的时隙，而不会对其他分帧构成 干扰，这就是分帧的初始捕获。 其二是指如何使进入指定时隙的分帧信号处 于稳定的工作状态，即使该分帧与其他分帧 维持正确的时间关系，不致出现相互重叠的 现象，这就是子帧同步技术。
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要发射的基带信号复用在一起，然后调制、 上变频，将频率变换到指定频率 ，最后再以 FDMA方式发射和接收。因此，经卫星转发 的每个载波所传送的是多路信号。 一般采用预分配方式。
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单路单载波-频分多址 (SCPC-FDMA)方式
在一路载波上只传送一路话音或数据。
特点：
可采用“话音激活”技术
4.3.3 数字话音内插
统计结果表明，在话音通信系统中，每条通 信线路上实际传送的话音信号只占总线路时 间的40%左右。利用话路的空闲时间传输其 他路的话音信号就可以提高信道利用率。
数字话音内插(DSI)就是利用话音通信的这个
特点，将路数较多的话音信号压缩到路数较
少的信道上进行传输的技术。在TDMA系统
• 时分复用（TDM）：利用时间的正交性，即以时间作为 信号分割的参量，使各路信号在时间轴上互不重叠，它利 用不同时隙来传送各路不同信号。在TDM系统中，每个 信号占据着不同的时间区间，但每个信号均占有相同的频 域，各路信号在频域中混叠在一起，在时域中可分辨。
多址技术和扩频通信简介
第三章 多址技术和扩频通信部分移动通信的两个核心问题是如何克服信道和用户带来的两重动态特性，这两个问题是通过多址技术和扩频通信来解决的。
3、1多址技术的基本概念移动通信用户要建立通信，首先线实现动态寻址，同时多个地址间要满足相互正交的特性，以避免地址间的相互干扰。
一、多址技术的原理多址技术是利用信号的正交特性来实现的。
在发送端：)()()(111t x t x t x ni i i n i i n i i i ∑∑∑===+∆==λλλ其中)(t x i 为第i 个用户的信号；i λ为第i 个用户的正交参量。
i λ∆为第i 个用户的保护区间。
i λ和jλ满足正交性。
⎩⎨⎧≠==时时j i j i j i ,0,1λλ在接收端可以利用正交识别器接收。
)()(**)()(1t x t x t x t x i ni i i i i i ===∑=λλλ二、典型的多址技术 1、FDMA(i i F =λ)典型应用：北美800MHz 的AMPS ；欧洲和我国的900MHz 的TACS 2、TDMA(i i T =λ)典型应用：北美的D-AMPS ；欧洲和我国的GSM-900、DCS －1800；日本的PDC 3、CDMA(i i C =λ)有两种形式DS-CDMA 和调频。
典型应用：IS-95、CDMA2000、WCDMA 。
4、SDMA(i i S =λ)典型应用：ALOHA 三、FDMA以TACS 为例讨论FDMA 。
TACS 总可用频段：上行890MHz-915MHz ；下行935MHz-960MHz 。
采用频率双向双工，收发间隔45MHz 。
每个语音占25KHz 。
支持信道数1000个。
不同用户频点不同，需要采用不同收发设备。
TACS频率配置为：信道号001：发射频率890.025MHz 、接收频率935.025MHz ； 信道号002：发射频率890.050MHz 、接收频率935.050MHz ； ……信道编号23~43为控制信道，其余为语音信道。
码分复用知识点总结
码分复用知识点总结CDMA技术的实现依赖于一些重要的知识点，包括扩频技术、多址技术、信道编码、误码率等。
本文将对这些知识点进行总结，并介绍CDMA技术的原理和应用。
一、扩频技术1.1 扩频信号的生成原理扩频技术是CDMA系统的核心之一。
它通过在发送端利用特定的编码序列来扩大信号的带宽，从而使多个用户的信号可以在同一频段内共存。
扩频信号的生成原理是利用编码序列与原始信号进行乘法运算，从而实现信号的扩展。
1.2 编码序列的选择在CDMA系统中，编码序列的选择至关重要。
为了实现多个用户之间信号的区分，需要使用一组互不相关的编码序列。
这些编码序列通常是伪随机序列，具有良好的互相关性和自相关性，能够有效地消除干扰。
1.3 扩频信号的性能分析扩频信号具有较高的抗干扰能力和较好的隐蔽性，能够有效地抵抗窃听和干扰。
此外，扩频技术还可以提高系统的频谱利用效率，增加通信系统的容量。
二、多址技术2.1 FDMA、TDMA和CDMA技术的比较在无线通信系统中，常见的多址技术包括频分多址（Frequency-Division Multiple Access, FDMA）、时分多址（Time-Division Multiple Access, TDMA）和码分多址（Code-Division Multiple Access, CDMA）。
FDMA技术将频段划分为不同的子信道，每个用户占用一个子信道进行通信；TDMA技术将时间划分为时隙，不同用户在不同时隙内进行通信；而CDMA技术则通过编码序列将多个用户的信号混合在一起进行传输。
与FDMA和TDMA技术相比，CDMA技术具有更高的频谱利用效率和更好的抗干扰能力。
2.2 多址干扰和抑制技术在多址通信系统中，由于多个用户同时共享同一频段或时间段，可能会产生多址干扰。
为了抑制多址干扰，需要采用合适的信号处理技术，如接收滤波、信号检测、误码率检测等。
此外，CDMA系统还可以通过动态功率控制、软手术等技术来减少多址干扰。
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址码相同（
）。
4、并且用此地址码与解调输出R端的波形相乘，再送入积分
电路，然后经过采样判决电路得到相应的信息数据。如果本地产
生的地址码与用户2的地址码相同（即
），经过相乘和积
分后，产生的波形 如图6-8所示，即：
，
，，
（6-9）
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子模块二 码分多址技术基本原理
码分多址通信系统的基本原理 码分多址通信系统的波形分析
，
（6-8）
与式（6-7）和式（6-8）相应的波形如图6-8所示。
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图6-4 码分多址原理波形示意图
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二、码分多址通信系统的波形分析
3、与各自对应的地址码相乘后的波形 由图6-4中给出。
在接收端，当系统处于同步状态和忽略噪声的影响时，在接
收机中解调输出R端的波形是 的叠加，如果欲接收某一用户
（例如用户2）的信息数据，本地产生的地址码应与该用户的地
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模块六 扩频通信与码分多址技术模块
子模块一 扩频通信技术基础 ✓ 子模块二 码分多址技术基本原理 子模块三 CDMA码序列 子模块四 扩频通信技术的应用 子模块五 实训项目： CDMA扩频与解扩实验
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子模块二 码分多址技术基本原理
码分多址通信系统的基本原理
码分多址通信系统的波形分析 设计实用码分多址通信系统的三点要求
设计实用码分多址通信系统的三点要求
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三、设计实用码分多址通信系统的三点要求
图6-7只是一个简单的例子，用来简述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没有这样简单，而是要复杂得多。 在设计实用码分多址通信系统时，我们要注意以下三个方面：
1、要有足够多、足够好的地址码： 要达到多路多用户的目的就要有足够多的地址码，且这些地址码又 要有良好的自相关特性和互相关特性，以保证数量和质量的要求。 2、产生与发端完全一致的本地地址码： 在码分多址通信系统中的各接收端，必须产生本地地址码（简称本 地码），该地址码在码型结构和相位上必须与发送端完全一致。这样才 能用本地码对收到的全部信号进行检测，从中选出所需要的信号。
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子模块二小结
掌握码分多址通信系统的基本原理； 了解码分多址通信系统的波形分析； 理解设计实用码分多址通信系统的三点要通信系统的三点要求
3、与扩频技术相结合： 由码分多址通信系统的特点，即网内所有用户使用同一载波，各个 用户可以同时发送或接收信号。这样，在接收机的输入信号干扰比将远 小于1（负若干dB），这是传统的调制解调方式无能为力的。 为了把各用户之间的相互干扰降到最低限度，并且使各个用户的信 号占用相同的带宽，码分系统必须与扩展频谱技术相结合，使在信道传 输的信号所占频带极大地展宽（一般达百倍以上），为接收端分离信号 完成实际性的准备。
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一、码分多址通信系统的基本原理
一、码分多址通信系统的基本原理 1、在发送端： 利用自相关很强而互相关值为0或很小的周期性码序列作为地 址码，与用户信息数据相乘（或模2加），然后送到相应的无线 信道进行传输，如图6-3；
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一、码分多址通信系统的基本原理
2、在接收端： 经过相应的信道传输后的混合信号，以本地产生的已知地址 码为参考，根据相关性的差异对收到的所有信号进行鉴别，从中 将地址码与本地地址码一致的信号选出，把不一致的信号除掉（ 称之为相关检测）。
现代移动通信技术基础
移动通信系 张敏
课程目录
模块一 基础知识模块 模块二 天线与无线电波传播模块 模块三 无线组网技术模块 模块四 信源编码与信道编码模块 模块五 数字调制技术模块 ➢ 模块六 扩频通信与码分多址技术模块 模块七 移动通信特有的交换技术模块 模块八 抗干扰和衰落通信模块
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子模块二 码分多址技术基本原理
码分多址通信系统的基本原理
码分多址通信系统的波形分析
设计实用码分多址通信系统的三点要求
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二、码分多址通信系统的波形分析
图6-7中， ～ 分别是N个用户的信息数据，其对应的地址 码分别为 ～ 。
1、假定系统有4个用户（即N=4）,各自的地址码为：
，
（6-7）
2、假设在某一时刻用户信息数据分别为：