原標題：CDMA原理

CDMA（Code Division Multiple Access，碼分多址）是一種用于移動通信系統的多址接入技術，它通過獨特的編碼方式讓多個用戶可以在同一頻段同時通信，以下是其原理的詳細介紹：

擴頻通信基礎

• 原理：CDMA基于擴頻通信技術，將需要傳輸的窄帶信號通過一個高速率的偽隨機碼（PN碼）進行調制，把信號的頻譜擴展到很寬的頻帶上。在接收端，使用相同的偽隨機碼對接收到的寬頻帶信號進行解擴，恢復出原始的窄帶信號。

• 類比：可以把擴頻通信想象成在一個嘈雜的大房間里說話。原始的窄帶信號就像是一個人輕聲說話，聲音很容易被周圍的噪音淹沒。而擴頻通信就像是這個人用一種特殊的、快速變化的語言（偽隨機碼）來說話，雖然聲音還是那個聲音，但因為語言的變化很快，聽起來就像是一串雜亂無章的聲音，不容易被其他人聽懂。在接收端，只有知道這種特殊語言的人（使用相同的偽隨機碼）才能把雜亂的聲音還原成原來的內容。

• 優勢：擴頻通信具有抗干擾能力強、保密性好、多址能力強等優點。由于信號被擴展到很寬的頻帶上，單位頻帶內的功率降低，使得信號難以被檢測和干擾；同時，偽隨機碼的使用也增加了信號的保密性。

編碼與多址接入

• 偽隨機碼分配：在CDMA系統中，每個用戶被分配一個唯一的偽隨機碼。這些偽隨機碼具有良好的自相關性和互相關性，即一個偽隨機碼與自身的延遲版本相關性很強，而與其他偽隨機碼的相關性很弱。

• 信號編碼與傳輸：當用戶發送信號時，首先將原始的數字信號與分配給自己的偽隨機碼進行模2加運算（相當于異或運算），得到擴頻后的信號，然后通過天線發射出去。由于不同用戶使用不同的偽隨機碼，即使他們在同一頻段同時發送信號，這些信號在頻譜上也是相互重疊的。

• 多址接入實現：在接收端，基站使用與每個用戶對應的偽隨機碼對接收到的信號進行解擴。由于偽隨機碼的相關性特性，只有與發送信號使用的偽隨機碼相匹配的解擴操作才能恢復出原始的信號，而其他用戶的信號則被當作噪聲濾除。這樣，多個用戶就可以在同一頻段同時進行通信，實現了多址接入。

• 舉例：假設在一個CDMA通信系統中，有三個用戶A、B、C，他們分別被分配了偽隨機碼CA、CB、CC。當用戶A發送信號SA時，將SA與CA進行模2加運算得到擴頻信號SA?exp，然后發射出去。用戶B和C也按照同樣的方式發送自己的信號。在基站接收端，當要接收用戶A的信號時，使用CA對接收到的信號進行解擴，就可以恢復出SA，而用戶B和C的信號則不會對用戶A的信號產生干擾。

功率控制

• 原理：在CDMA系統中，由于所有用戶在同一頻段同時通信，如果某個用戶的發射功率過大，就會對其他用戶產生干擾，導致系統容量下降和通信質量變差。因此，需要進行功率控制，使每個用戶的發射功率保持在合適的水平。

• 功率控制方式

• 開環功率控制：移動臺根據接收到的基站信號強度來估計路徑損耗，并相應地調整自己的發射功率。例如，如果移動臺接收到的基站信號強度較弱，說明路徑損耗較大，移動臺就會增加自己的發射功率；反之，如果接收到的信號強度較強，移動臺就會降低發射功率。

• 閉環功率控制：基站通過測量接收到的移動臺信號強度，向移動臺發送功率調整指令，要求移動臺調整發射功率。閉環功率控制可以更精確地控制移動臺的發射功率，以適應信道的變化。

• 重要性：功率控制是CDMA系統中的關鍵技術之一，它可以有效地減少用戶之間的干擾，提高系統容量和通信質量。

軟切換

• 原理：在移動通信中，當移動臺從一個小區移動到另一個小區時，需要進行切換操作，以保證通信的連續性。在CDMA系統中，采用的是軟切換技術。軟切換是指移動臺在與原基站保持通信的同時，與新基站建立連接，當移動臺與新基站的連接質量達到一定要求后，才斷開與原基站的連接。

• 切換過程：移動臺會不斷測量周圍基站的信號強度，并將測量結果報告給基站控制器。基站控制器根據移動臺的報告，決定是否啟動軟切換。當需要軟切換時，基站控制器會指示移動臺與新基站建立連接，同時保持與原基站的連接。在切換過程中，兩個基站同時為移動臺提供服務，信號通過分集合并的方式進行處理，提高了通信的可靠性。

• 優勢：軟切換可以減少切換過程中的掉話率，提高通信質量，特別是在小區邊緣等信號較弱的區域，效果更加明顯。