为了更好地理解,我们会从几个层面来展开：
- 什么是CDMA？ (一个简单的比喻)
- 核心原理：扩频通信 (技术基石)
- 如何实现“复用”？ (解决多用户共享信道的问题)
- CDMA的关键技术 (让它能稳定工作)
- CDMA在3G中的具体应用 (WCDMA和CDMA2000)
什么是CDMA？一个简单的比喻
想象一下在一个非常嘈杂的房间里（共享的无线信道），很多人（多个用户）想同时交谈。
- FDMA (频分多址)：就像把房间分成几个小隔间，每个隔间的人用不同的音量说话，互不干扰，但隔间数量有限。
- TDMA (时分多址)：就像大家约定好，轮流发言，每个人只能在规定的时间段内大声说话，其他时间保持安静，但总有人要等待。
- CDMA (码分多址)：这是最神奇的方式，房间里所有人可以同时、用同样的音量说话，但每个人都使用一种独特的“语言”或“口音”（独特的码片序列），你只专注于听懂你朋友的那套“语言”，就能过滤掉所有其他人的噪音，清晰地听到他的内容。
CDMA的核心思想就是： 给每个用户分配一个独特的“密码”（码序列），所有用户可以在同一时间、同一频率上发射信号，接收端通过使用与发送端完全相同的“密码”来“解码”并识别出特定用户的信号，同时将其他用户的信号视为噪声干扰。
核心原理：扩频通信
CDMA的物理基础是扩频技术，它的工作过程包含两个关键步骤：扩频和解扩。
a. 扩频
在发送端,我们要传输的原始数据（1”或“0”）比特率很低，我们称之为“信息比特”，为了传输它，我们用一个速率高得多的、预先设定好的伪随机序列（称为码片序列 Chip Sequence）去“乘”它。
- 信息比特：
0或1，速率慢，R_b(bps)。 - 码片序列：一串由
+1和-1(或0和1) 组成的、看似随机的序列，速率极快，R_c(chips/s)。R_c远大于R_b。 - 处理增益：
G = R_c / R_b，这个值越大，抗干扰能力越强。
举个例子：
假设我们要发送一个信息比特 +1。
- 使用的码片序列是
(+1, -1, -1, +1)。 - 扩频过程就是将信息比特
+1与码片序列的每一个值相乘。 - 结果得到：
(+1 * +1, +1 * -1, +1 * -1, +1 * +1)=(+1, -1, -1, +1)。 - 如果发送信息比特
-1，结果就是：(-1, +1, +1, -1)。
原来一个比特的时间被拉长成了4个“码片”的时间，信号的频谱被“展宽”了，这就是“扩频”的由来。
b. 解扩
在接收端,这个过程是相反的，接收端需要知道发送端使用了哪个码片序列。
- 接收端收到的是混合了所有用户信号的
(+1, -1, -1, +1)。 - 接收端使用完全相同的码片序列
(+1, -1, -1, +1)去与接收到的信号进行相关运算（即逐位相乘再相加）。 - 运算结果：
(+1*+1) + (-1*-1) + (-1*-1) + (+1*+1) = 1 + 1 + 1 + 1 = +4。 - 因为结果是正数,所以判决为原始信息比特
+1。
如果另一个用户使用了不同的码片序列，(+1, +1, -1, -1)，会发生什么？
接收端用 (+1, -1, -1, +1) 去解这个用户的信号：
(+1*+1) + (-1*+1) + (-1*-1) + (+1*-1) = 1 - 1 + 1 - 1 = 0。
结果接近于0，被视为噪声，被有效滤除了。
这就是CDMA能够区分不同用户的根本原理：自相关性强，互相关性弱，用正确的码可以“提取”出信号，用错误的码则得到的是噪声。
如何实现“复用”？—— 解决多用户问题
在一个小区内,所有用户都使用相同的频率和同时隙，如何保证它们不互相干扰呢？这就要靠正交可变扩频因子码。
- OVSF码：这是一种树形结构的码，具有一个非常重要的特性——码字之间严格正交。
- 扩频因子：就是前面提到的处理增益
G，它代表了码片序列的长度，SF越大，数据传输速率越低，但抗干扰能力越强；SF越小，速率越高，但覆盖范围和抗干扰能力下降。
复用过程：
- 基站分配码字：当用户要打电话或上网时，基站会根据业务需求（比如语音通话需要低速率，视频下载需要高速率）从OVSF码树中分配一个合适的码字给该用户。
- 语音业务 -> 分配一个高SF（如SF=128）的码字 -> 速率低，抗干扰好。
- 数据业务 -> 分配一个低SF（如SF=4）的码字 -> 速率高。
- 用户使用码字扩频：所有用户获得自己独特的码字后，都用它来对自己的数据进行扩频。
- 信号叠加发射：所有扩频后的信号在空中混合，一同被基站接收。
- 基站解调识别：基站也拥有整个OVSF码树，当接收到混合信号后，它会为每个激活的连接分配一个相应的码字进行解扩，由于码字之间的正交性，基站可以完美地分离出每个用户的原始数据，而不会互相干扰。
CDMA的关键技术
要让CDMA系统稳定高效地运行,还需要几项关键技术：
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功率控制：这是CDMA的“命脉”，因为所有用户在同一频段发射，如果一个用户的信号功率过高，它的“噪声”就会淹没掉其他所有用户的信号，导致整个系统瘫痪（称为“远近效应”），CDMA系统需要实时、快速地调整每个用户的发射功率，确保基站接收到的所有信号功率都大致相等，这需要手机和基站之间频繁地交换功率控制指令。
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软切换：这是CDMA相对于2G技术的一大优势，当你的手机从一个基站的覆盖区移动到另一个基站的覆盖区时，它不会先断开与旧基站的连接，再连接到新基站，而是同时与两个（甚至多个）基站保持通信，只有当新基站的信号质量稳定优于旧基站后，才中断与旧基站的连接，这个过程用户完全无感，因此被称为“软切换”，大大提高了通话的连续性和可靠性。
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RAKE接收机：由于无线信号会经过不同路径反射到达接收端（多径效应），在CDMA中，这些不同时延的信号实际上是相关的（因为都来自同一个扩频码），RAKE接收机可以像“梳子”一样，将这些不同时延的信号分量搜索出来，然后对齐、合并，从而将原本的干扰信号变成了有用信号，显著提升了接收信号的质量和增益。
CDMA在3G中的具体应用
3G时代主要有两种基于CDMA的标准：
- WCDMA (Wideband CDMA)：由欧洲和日本提出的3G标准，是GSM的演进路线，它采用了直接序列码分多址技术，其带宽为5MHz，它是全球应用最广泛的3G标准。
- CDMA2000：由美国高通公司提出的3G标准，是窄带CDMA（IS-95，2.5G）的演进，它也采用了DS-CDMA技术，但其主要演进路径（CDMA2000 1xEV-DO）将数据和语音信道分开，数据信道采用更高效率的时分复用。
3G中的CDMA复用技术原理可以概括为：
**通过给每个用户分配一个独特的、正交的OVSF码字，让所有用户能够在同一时间、同一频率上对各自的数据信号进行扩
