福州到台湾要多久:[原创连载]通信概念之大白话（12.8更新）

CDMA手机原理之大白话

第一代手机是频分的，即在同一个空间内多个手机同时打电话，只是每个手机所占用的频段不同，基站可以通过用滤波器区分频段的方式，将多个手机信号进行分离。第二代手机是时分的，即在同一个空间内多个手机在同一个频段上打电话，但每部手机只占用固定的时间间隔（术语：时隙），基站可以通过定时摘取的方式来提取出某个特定的话路。第三代手机码分唱主角，在同一个空间内多部手机在同一个频段同时打电话，那基站如何进行信号分离呢？它靠的就是正交码。

为了搞清原理，还要麻烦您将下面的四组编码写在纸上，以便跟着我演算。

A: 00011011    A: -1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1
B: 00101110    B: -1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1
C: 01011100    C: -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1
D: 01000010    D: -1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1

上面的四组序列，右侧是左侧序列的双极性形式，即用+1代表1，用-1代表0。ABCD被称为码片序列（chip squence），A手机在传输10序列时就需要用它的码片序列来代表啦，发“1”时就改发“-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1”，发“0”时就改发A码片的反码，即“+1 +1 +1 -1 -1 +1 -1 -1”，本来发1个码的事，现在变成了发8个码，这不是没事找事吗？当然不是，请往下看。

BCD三部手机也都用其码片代表“1”，用码片的反码来代表“0”啦，假设A和B都发了个1，记作A(1)+B(1)，则两个码片的叠加结果就是“-2 -2 0 0 +2 0 +2 0”，这就是我们在基站收到的信号，若我们想知道A发了什么，就用A的码片跟这个结果进行内积，什么是内积呢？就是逐位相乘，再把逐位相乘的结果相加，A码片的第一位是-1，与-2相乘后等于+2，以次类推，最终的结果是+8。

其实，A与[A(1)+B(1)]的内积，等于A与A(1)的内积再加上A与B(1)的内积。而A与A(1)的内积肯定等于8，而A与B(1)的内积却等于0。您现在发现ABCD四个码片的奥秘了吗，对，任何两个码片（包括其反码）的内积都是0，这四个码片是正交的。

假如A发了1，B发了0，C发了1，D发了1，四个码片叠加起来是[A(1)+B(0)+C(1)+D(1)]，好像很复杂的样子。若我们想接收A，就将这个叠加结果与A内积就可以了，而B反码、C码、D码都与A正交，即[B(0)+C(1)+D(1)]与A内积的结果为0，结果依然只剩下了A与A(1)的内积，我们得到了8这个结果，就知道A发的是1。可见，其它手机同时同频发的信号，在基站被A一内积后就变成了0，只要码片与A正交，再多的手机信号也都变成了浮云。

若基站接收到的叠加信号被A内积后变成了-8，那就是A发的是什么呢？那就说明A发的是0，因为“0”是被A码片的反码“+1 +1 +1 -1 -1 +1 -1 -1”所代表的，与A内积时，每一位都是-1，加起来自然就是-8了。若基站接收到的叠加信号被A内积后是0呢？那就说明A根本就没有发信号，信号是与A正交的其它码片所叠加的。由此可见，无论多少个正交的码片信号在空中叠加，在基站只要用某个手机的码片与之内积，该手机所发送的数据就真相大白了。

可是，本来需要发1位码，用上述的码片来代表后就需要发8位码了，若还要求在相同的时间内发完，相应的带宽就要展宽为之前的8倍了，所以这样方式就叫作扩频。那频带利用率是不是降低到之前的1/8呢，其实只要在扩成8倍的带宽里，可以有8个正交码片，利用率就与之前持平了。需要说明的是，为方便分析而举了一个8位的例子，实际的扩频系统中，码片可以有成百上千位。

您肯定已经看出，各个码片之间的叠加一定要对齐，错位后再内积，即使正交的也不会是0了，所以对于这种扩频系统来说，同步是极为重要的，例如CDMA2000体制的3G系统，就需要GPS的精确授时信号，长时间收不到GPS信号后，整个系统就会崩溃了。

还有一个问题，那就是若各个码片的幅值差别太大，也不利于正交抵消，因此对CDMA手机的功率控制也变得非常重要，基站会实时探询手机信号的功率，若手机信号太弱就会发指令加大手机发射功率，反之就发指令降低功率，从而使基站接收到的手机信号的功率大体相等。

现在，关于码分多址的那个经典说法想必你就能理解了，话说一群人在大厅里交流，若隔成很多小房间，每个房间里有两个人在交流，这就是频分多址FDMA，若都在大厅发言，你一句我一句，大家按次序轮流说，这就是时分多址TDMA，若都在大厅同时发言，有人说汉语，有人说法语，有人说...，而你只懂汉语，法语等其它语言入了你的耳朵后根本就没反应，你只对汉语敏感，这就是码分多址CDMA。