(3.5)--5 信道复用技术CDM计算机网络.ppt

计算机网络（第7版）

物理层

第2章

码分复用CDM

码分复用CDM(CodeDivisionMultiplexing)

常用的名词是码分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。

CDMA技术起源于1942年好莱坞明星海蒂.拉玛和她的丈夫钢琴家乔治安塞尔受钢琴声音的启发，提出了利用扩频技术避免干扰的方法，并获得了秘密通信发明专利。

CDMA、蓝牙、WiF技术基于此专利方法。

CDMA

CDMA广泛应用于3G网络，进入4G时代，一些运营商开始关闭了CDMA，2007年澳大利亚第一个关闭了CDMA网络。

自2008年起，日本、韩国、新西兰、泰国、加拿大等国家也相继关闭了CDMA网络。

2018年5月29日，中国电信总裁刘爱丽在股东大会上表示CDMA达到了寿命周期，2018年底-2019年初将CDMA退网，以减低运营成本和资本开支。

CDMA的时代结束。

码片序列(chipsequence)

在CDMA中，每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片(chip)。

每个站被指派一个唯一的mbit码片序列。

如发送比特1，则发送自己的mbit码片序列。

如发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。

例如，S站的8bit码片序列是

发送比特1时，就发送序列

发送比特0时，就发送序列

S站的码片序列：(–1–1–1+1+1–1+1+1)

码片序列实现了扩频

假定S站要发送信息的数据率为bbit/s。由于每一个比特要转换成m个比特的码片，因此S站实际上发送的数据率提高到mbbit/s，同时S站所占用的频带宽度也提高到原来数值的m倍。

这种通信方式是扩频(spreadspectrum)通信中的一种。

扩频通信通常有两大类：

一种是直接序列扩频DSSS(DirectSequenceSpreadSpectrum)，如上面讲的使用码片序列就是这一类。

另一种是跳频扩频FHSS(FrequencyHoppingSpreadSpectrum)。

CDMA的重要特点

每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。

在实用的系统中是使用伪随机码序列。

码片序列的正交关系

令向量S表示站S的码片向量，令T表示其他任何站的码片向量。

两个不同站的码片序列正交，就是向量S和T的规格化内积(innerproduct)等于0：

例如：S为(–1–1–1+1+1–1+1+1)，T为(–1–1+1-1+1+1+1-1)，可知这两个码片是正交的。

正交关系的另一个重要特性

任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1。

一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是–1。

CDMA的工作原理

假定有个X站要接收S站发送的数据，X站必须知道S站的码片序列。X站使用得到的码片向量S与接收到的未知信号进行求内积的计算。X站接收到的未知信号是各个站发送的码片序列之和。

根据上述两个公式，在根据叠加的原理，求内积得到的结果是：

所有其他站的信号都被过滤掉，而只剩下S站发送的信号，

当S站发送比特1时，在X站计算内积的结果是+1；

当S站发送比特0时，内积结果为-1；

S站不发送数据时，内积结果是0。

CDMA的工作原理

S站的码片序列S

1

1

0

t

t

t

t

t

t

m个码片

t

S站发送的信号Sx

T站发送的信号Tx

总的发送信号Sx+Tx

规格化内积SSx

规格化内积STx

数据码元比特

发

送

端

接

收

端

工作原理举例：共有4个站进行码分多址CDMA通信，4个站的码片序列为：

A:(-1-1-1+1+1-1+1+1)B:(-1-1+1-1+1+1+1-1)

C：（-1+1-1+1+1+1-1-1）D:(-1+1-1-1-1-1+1-1)

现收到的码片序列为:(-1+1-3+1-1-3+1+1)

问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的是1还是0？

解析：此题考查的是如何从接收到的码片序列推算出发送站是否发送及发送的数据内容。

计算方法：各站码片序列与接收站码片序列的规格化内积

结果判断：计算结果为0说明该站没有发送数据；计算机结果为1说明该站发送的是1；计算结果为-1说明该站发送的是0.

CDMA的工作原理举例

解答：

接收到的码片序列M=-1+1-3+1-1-3+1+1

根据公