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其抗干擾的目的。

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

直擴系統的抗干擾能力是由接收機對干擾的抑制產生的，如果干擾信號的帶寬與信息帶寬相同（即窄帶），此干擾信號經過接收機偽噪聲碼調制后將展寬為與發送信號相同的帶寬，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，系統占用帶寬太大，這就減少了可供跳頻的信道數。

（2）系統帶寬太大，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，信息比特必須足夠寬，而后者又限制了信息傳輸速率的提高。

為了解決系統占用頻帶過寬、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，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，頻帶分配和小區干擾等問題變得簡單了。并且，它對其它系統的干擾不是個問題，因此系統設計和實施的適應性得到極大的改善。換一句話說，FDMA和TDMA的無線系統必須精心地分配頻率或時隙以保證它與其它的類似系統無干擾。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系統能容納更多的移動用戶。

對于DS－CDMA，相鄰小區可以共享相同的頻率，而由于干擾FDMA/TDMA的相鄰小區不能共享相同頻率。更多的容量增益可以用方向性天線技術來獲得，它將小區分為幾個扇區。

DS－CDMA系統的容量

DS－CDMA系統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 和扇區數G。

在小區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，S/I為：這里 Nu為帶寬為Bw的移動用戶數，ki , i=1,2,3…為周圍其它小區終端的干擾貢獻因子1，2，

3 為外圍圈數。

如果我們定義頻率再用效率hf為實驗表明在雙工雙向對話中，平均每方的話音占用時間小于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的扇區天線數，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為小區天線的扇區數。

對于數字語音傳輸，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。