什么是直接序列擴(kuò)頻傳輸(DS-CDMA)

直接序列擴(kuò)頻（DS）是將信號(hào)頻譜在頻率域擴(kuò)寬，從而降低空中傳輸信號(hào)的功率譜密度，使敵方對(duì)抗設(shè)備難以檢測(cè)通信信號(hào)而實(shí)現(xiàn)其抗干擾的目的。

直接序列擴(kuò)頻（簡(jiǎn)稱直擴(kuò)或DS）通信系統(tǒng)的發(fā)送信號(hào)是一個(gè)將窄帶信息源經(jīng)偽噪聲碼展寬后的寬帶低功率譜密度信號(hào)，接收機(jī)在取得與發(fā)端的同步后，便可用與發(fā)端相同的偽噪聲碼與之進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)，恢復(fù)出窄帶信息。

直擴(kuò)系統(tǒng)的抗干擾能力是由接收機(jī)對(duì)干擾的抑制產(chǎn)生的，如果干擾信號(hào)的帶寬與信息帶寬相同（即窄帶），此干擾信號(hào)經(jīng)過接收機(jī)偽噪聲碼調(diào)制后將展寬為與發(fā)送信號(hào)相同的帶寬，而其譜密度卻降低了若干倍。相反，直擴(kuò)信號(hào)經(jīng)偽噪聲碼解擴(kuò)后變成了窄帶信息，從而使增益提高了若干倍。此增益我們稱為直擴(kuò)處理增益GDS，也就是直擴(kuò)系統(tǒng)的抗干擾能力，其定義式如下：　　

GDS＝10 lg（Rc／Rb）（2）其中：Rc為直擴(kuò)碼速率；Rb為信息碼速率，其比率即為擴(kuò)頻碼長(zhǎng)度，也稱擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬擴(kuò)展因子。

直接序列擴(kuò)頻在實(shí)際應(yīng)用中往往會(huì)遇到以下幾個(gè)問題：

（1）當(dāng)采用跳頻／擴(kuò)頻體制時(shí)，為獲得足夠大的處理增益，系統(tǒng)占用帶寬太大，這就減少了可供跳頻的信道數(shù)。

（2）系統(tǒng)帶寬太大，進(jìn)入接收機(jī)前端的干擾信號(hào)增多。

（3）要得到有效的抗多徑和利用多徑的能力，擴(kuò)頻碼片必須足夠窄，信息比特必須足夠?qū)挘笳哂窒拗屏诵畔鬏斔俾实奶岣摺?

為了解決系統(tǒng)占用頻帶過寬、外部干擾增多和傳輸速率受限的矛盾，當(dāng)前各國(guó)大多采用多進(jìn)制擴(kuò)頻技術(shù)，相對(duì)有效的解決這些問題。

FDMA、TDMA和DS－CDMA的比較

相對(duì)于FDMA、TDMA，DS－CDMA的第一優(yōu)點(diǎn)是它容忍一定程度的干擾信號(hào)。由于CDMA對(duì)干擾容忍的原因，頻帶分配和小區(qū)干擾等問題變得簡(jiǎn)單了。并且，它對(duì)其它系統(tǒng)的干擾不是個(gè)問題，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的適應(yīng)性得到極大的改善。換一句話說，F(xiàn)DMA和TDMA的無線系統(tǒng)必須精心地分配頻率或時(shí)隙以保證它與其它的類似系統(tǒng)無干擾。因此對(duì)FDMA和TDMA，復(fù)雜的濾波器和保護(hù)帶的保護(hù)是很需要的。在雙向通話時(shí)，話音活動(dòng)模式使CDMA系統(tǒng)容量得到改善，而這種模式引入到FDMA和TDMA中是無效的。因此，對(duì)于相同的頻帶，CDMA比FDMA和TDMA系統(tǒng)能容納更多的移動(dòng)用戶。

對(duì)于DS－CDMA，相鄰小區(qū)可以共享相同的頻率，而由于干擾FDMA/TDMA的相鄰小區(qū)不能共享相同頻率。更多的容量增益可以用方向性天線技術(shù)來獲得，它將小區(qū)分為幾個(gè)扇區(qū)。

DS－CDMA系統(tǒng)的容量

DS－CDMA系統(tǒng)的容量依賴于處理增益（Bw/R），每個(gè)比特能量對(duì)于干擾的比（ ），話音負(fù)荷周期，全向頻率再用效率hf 和扇區(qū)數(shù)G。

在小區(qū)中從移動(dòng)臺(tái)接收的信號(hào)功率是 S＝R′Eb。

信號(hào)干擾比：在一個(gè)小區(qū)有Nu個(gè)移動(dòng)用戶，由于采用了自動(dòng)功率控制（APC），無論用戶分布在什么地方，每個(gè)用戶受到Nu－1個(gè)用戶的干擾。APC可以降低功耗，減少對(duì)其它用戶的干擾，有利于克服衰落。

對(duì)正六角形小區(qū)，S/I為：這里 Nu為帶寬為Bw的移動(dòng)用戶數(shù)，ki , i=1,2,3…為周圍其它小區(qū)終端的干擾貢獻(xiàn)因子1，2，

3 為外圍圈數(shù)。

如果我們定義頻率再用效率hf為實(shí)驗(yàn)表明在雙工雙向?qū)υ捴校骄糠降脑捯粽加脮r(shí)間小于40％。因此剩余的時(shí)間的干擾可以被消除。由于CDMA中所有用戶共享同一頻帶，其它干擾信道的靜止間隙可對(duì)期望的信道的干擾減少，而對(duì)FDMA和TDMA由于在話音間隙時(shí)再分配信道有時(shí)延，因此是無效的。我們定義nf為話音活動(dòng)因子，則另外再考慮自動(dòng)功率控制的不完善和小區(qū)的扇區(qū)天線數(shù)，上式修正為：這里hf 為頻率再用效率；

hb為帶寬效率因子；

Cd為APC不完善造成的容量下降因子；

nf為話音活動(dòng)因子；

Bw為單方向帶寬；

R為帶信息頭的信息比特率；

Eb為每個(gè)比特的能量；

G為小區(qū)天線的扇區(qū)數(shù)。

對(duì)于數(shù)字語(yǔ)音傳輸，Eb/I0為低于10－3比特誤碼率所需要的值，hf 依賴于微觀分集的質(zhì)量。在樂觀的假設(shè)下hf <0.5。話音活動(dòng)因子通常假定為小于或等于0.5。對(duì)于10－3比特誤碼率，如果無編碼Eb/I0為63（18dB），若使用強(qiáng)有效的編碼方法Eb/I0可以低到5（7dB）。容量衰減因子Cd總小于1。