码分多址CDMA技术及原理

码分多址CDMA技术也称扩频多址（Spread Spectrum Multiple Access，SSMA）技术，是指将原信号的频带扩宽，再经调制后发送出去；接收端接收到经扩频的宽带信号后，做相关处理，再将其解扩为原始数据信号。码分多址技术也是一种共享信道的方法，每个用户可在同一时间使用同样的频带进行通信，但使用的是基于码型的分割信道的方法，即每个用户分配一个地址码，各个码型互不重叠，通信各方之间不会相互干扰。CDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输，它在信道与时间资源上均为共享，因此，信道的效率高，系统的容量大。

CDMA的原理：任何一个发送方都要把自己发送的0、1代码串中的每一位分成m个更短的时隙或称芯片（Chip），通常m取64片或128片，也就是将原先要发送的信号速率或带宽提高了64倍或128倍。另外，这种芯片序列是双极型表示的，即0用−1表示，1用＋1表示。

假定每个站点都有自己唯一的芯片序列，用符号S来表示站点S的m维芯片序列，S表示它的补码（也是一个m维芯片序列），且所有芯片序列都是两两正交的。即，若S和T是两个不同的芯片序列，用S·T表示两者之间的“点积”，其中，所谓“点积”就是指对双极型芯片序列中的m位相乘之和，再除以m的结果。则每个芯片序列和其自身的点积结果为＋1（如：S·S=+1），其补码的点积结果为－1（如：S·S=−1），而一个芯片序列与不同的芯片序列的点积结果为0（如：S·T=0）。

例如：假定 S=(−1,−1,−1,−1),T=(+1,−1,+1,−1)，则有：

S·S=(−1,−1,−1,−1)·(−1,−1,−1,−1)=[(−1)*(−1)+(−1)*(−1)+(−1)*

(−1)+(−1)*(−1)]/4=+1

S·S=(−1,−1,−1,−1)·(+1,+1,+1,+1)=[(−1)*(+1)+(−1)*(+1)+(−1)*

(+1)+(−1)*(+1)]/4=−1

S·T=(−1,−1,−1,−1)·(+1,−1,+1,−1)=[(−1)*(+1)+(−1)*(−1)+(−1)*

(+1)+(−1)*(−1)]/4=0

S·T=(−1,−1,−1,−1)·(−1,+1,−1,+1)=[(−1)*(−1)+(−1)*(+1)+(−1)*

(−1)+(−1)*(+1)]/4=0

上述这种芯片序列所具有的特性称为正交性，而构造满足正交性的芯片序列的编码则称为 Walsh码，Walsh码可以从一个二进制Walsh矩阵导出。

依据上述芯片序列的正交特性，若一个站点要发送数字1时，就发送其芯片序列本身；要发送数字0时，就发送其芯片序列的补码。

当有多个终端同时发送信号时，则信号将会在空中进行叠加。例如：假定站点A、B的芯片序列分别为（−1，−1，−1，−1）和（+1，−1，+1，−1），如果站点A、B所发送的数字均为1（即站点A、B均发送其芯片序列本身），则空中的信号叠加之后将变成（0，−2，0，−2）。接收方如果希望接收A站点的信息，则只需要计算该站点所对应的芯片序列和空中信号的点积（−1，−1，−1，−1）·（0，−2，0，−2）=+1。如果站点A、B所发送的数字均是0，则空中的信号叠加之后将变成（0，+2，0，+2），而点积（−1，−1，−1，−1）·（0，+2，0，+2）= −1。