什么是直接序列擴頻傳輸(DS-CDMA)

直接序列擴頻（DS）是將信號頻譜在頻率域擴寬，從而降低空中傳輸信號的功率譜密度，使敵方對抗設備難以檢測通信信號而實現(xiàn)其抗干擾的目的。

直接序列擴頻（簡稱直擴或DS）通信系統(tǒng)的發(fā)送信號是一個將窄帶信息源經(jīng)偽噪聲碼展寬后的寬帶低功率譜密度信號，接收機在取得與發(fā)端的同步后，便可用與發(fā)端相同的偽噪聲碼與之進行相關(guān)解擴，恢復出窄帶信息。

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

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

直接序列擴頻在實際應用中往往會遇到以下幾個問題：

（1）當采用跳頻／擴頻體制時，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，進入接收機前端的干擾信號增多。

（3）要得到有效的抗多徑和利用多徑的能力，擴頻碼片必須足夠窄，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，當前各國大多采用多進制擴頻技術(shù)，相對有效的解決這些問題。

FDMA、TDMA和DS－CDMA的比較

相對于FDMA、TDMA，DS－CDMA的第一優(yōu)點是它容忍一定程度的干擾信號。由于CDMA對干擾容忍的原因，頻帶分配和小區(qū)干擾等問題變得簡單了。并且，它對其它系統(tǒng)的干擾不是個問題，因此系統(tǒng)設計和實施的適應性得到極大的改善。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隙以保證它與其它的類似系統(tǒng)無干擾。因此對FDMA和TDMA，復雜的濾波器和保護帶的保護是很需要的。在雙向通話時，話音活動模式使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，對于相同的頻帶，CDMA比FDMA和TDMA系統(tǒng)能容納更多的移動用戶。

對于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），每個比特能量對于干擾的比（ ），話音負荷周期，全向頻率再用效率hf 和扇區(qū)數(shù)G。

在小區(qū)中從移動臺接收的信號功率是 S＝R′Eb。

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

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

3 為外圍圈數(shù)。

如果我們定義頻率再用效率hf為實驗表明在雙工雙向?qū)υ捴校骄糠降脑捯粽加脮r間小于40％。因此剩余的時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期望的信道的干擾減少，而對FDMA和TDMA由于在話音間隙時再分配信道有時延，因此是無效的。我們定義nf為話音活動因子，則另外再考慮自動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為每個比特的能量；

G為小區(qū)天線的扇區(qū)數(shù)。

對于數(shù)字語音傳輸，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。在樂觀的假設下hf <0.5。話音活動因子通常假定為小于或等于0.5。對于10－3比特誤碼率，如果無編碼Eb/I0為63（18dB），若使用強有效的編碼方法Eb/I0可以低到5（7dB）。容量衰減因子Cd總小于1。