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码分复用

来源:计算机网络 / 物理层/码分复用.md

定义

码分复用(Code Division Multiplexing,CDM)让每一个用户使用不同的码片序列来区分信号。

当码分复用信道被多个不同地址的用户共享时,就称为码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)。

每一个用户可以在同样的时间、使用同样的频带进行通信,接收端依靠码片序列的正交性分离出目标用户的数据。

如何发送信息

在 CDMA 中,每一个比特时间划分成 \(m\) 个短的间隔,称为码片(chip)。

使用 CDMA 的每一站被指派一个唯一的 \(m\) bit 码片序列:

  • 如果要发送比特 1,就发送自己的码片序列。
  • 如果要发送比特 0,就发送自己的码片序列反码。
  • 通常把 0 记作 \(-1\),把 1 记作 \(+1\)

由于每发送一个原始比特都要发送 \(m\) 个码片,所以数据率要扩大到原来的 \(m\) 倍,这称为扩频。

正交

给每一站分配的码片序列各不相同,且必须相互正交。

规格化内积

两个不同站的码片序列 \(S\)\(T\) 应满足:

\[ S\cdot T = \frac{1}{m} \sum_{i=1}^m S_iT_i=0 \]

两个性质

  • \(S\) 和其他站码片序列的反码也正交。
  • \(S\) 和自己的规格化内积是 \(1\)
  • \(S\) 和自己的反码的规格化内积是 \(-1\)

如何接收消息

接收端把收到的码片序列与目标站的码片序列做规格化内积:

  • 结果为 \(1\),表示目标站发送了比特 1。
  • 结果为 \(-1\),表示目标站发送了比特 0。
  • 结果为 \(0\),表示收到的信号中没有目标站的信息。

如果多个站同时发送,由于不同站的码片序列正交,接收端仍然可以通过与目标站码片序列相乘并求平均,提取出目标站的数据。

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