CDMA（码分多址）是一种广泛应用于移动通信系统的多址接入技术，其核心在于通过独特的编码方式区分不同用户信号，实现多用户在同一频段上的并行通信，与传统的频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）等技术相比，CDMA具有频谱效率高、抗干扰能力强、软容量等优势，其技术实现依赖于多个关键技术的协同作用，包括直接序列扩频、正交可变扩频因子技术、功率控制技术、软切换技术以及RAKE接收机技术等。
直接序列扩频技术
直接序列扩频（DSSS）是CDMA的基础技术，其核心思想是将待传输的窄带信号与一个高速率的伪随机噪声（PN）码相乘，从而将信号的频谱扩展到更宽的频带上，在接收端，使用相同的PN码进行相关解扩，将扩频后的信号还原为原始窄带信号，同时抑制其他干扰信号，PN码的选择对系统性能至关重要，CDMA系统中常用的PN码包括m序列、Gold序列等，这些序列具有自相关性好、互相关性弱的特点，能够有效区分不同用户的信号，在IS-95标准中，前向链路使用长度为64的Walsh码区分信道，反向链路则使用长度为42的m序列进行扩频，扩频后的信号带宽远大于原始信号带宽，扩频增益（定义为扩频后带宽与原始带宽的比值）直接决定了系统的抗干扰能力，扩频增益越高，系统抑制窄带干扰和多径效应的能力越强。
正交可变扩频因子技术
正交可变扩频因子（OVSF）技术是CDMA2000系统中引入的关键技术，主要用于支持多速率业务，在传统的CDMA系统中，所有用户使用相同的扩频因子，难以灵活适配不同速率的业务需求，OVSF技术通过树形结构的码字分配，允许不同用户使用不同长度的扩频因子，从而实现变速率传输，扩频因子为4的码字可以支持384kbps的业务，而扩频因子为128的码字则支持12kbps的业务，OVSF码的正交性确保了不同速率用户之间的干扰最小化，但码字的分配需满足树形约束，即一旦分配了某个码字，其父节点和子节点码字将无法再分配，这增加了码资源管理的复杂性，下表展示了OVSF码树的部分结构及其对应的扩频因子和业务速率示例：
| 码树层级 | 扩频因子 (SF) | 业务速率示例 (kbps) | 码字用途 |
|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 1536 | 高速数据信道 |
| 1 | 2 | 768 | 中高速数据信道 |
| 2 | 4 | 384 | 视频业务信道 |
| 3 | 8 | 192 | 高速语音信道 |
| 4 | 16 | 96 | 普通语音信道 |
| 5 | 32 | 48 | 低速数据信道 |
| 6 | 64 | 24 | 控制信道 |
| 7 | 128 | 12 | 信令信道 |
功率控制技术
功率控制是CDMA系统实现多用户共存的核心技术,由于CDMA采用同频传输，所有用户信号在接收端均以噪声的形式存在，远近效应（即近处强信号对远处弱信号的压制）会严重影响系统性能，CDMA系统采用开环功率控制与闭环功率控制相结合的方式：开环功率控制用于移动台初始接入时根据接收信号强度调整发射功率，闭环功率控制则通过基站不断发送功率控制指令（PCbit），动态调整移动台的发射功率，IS-95系统中，反向链路的功率控制速率为800次/秒，而前向链路为50次/秒，快速功率控制有效补偿了多径衰落和阴影效应，确保所有用户信号到达基站的功率大致相等，从而降低多址干扰，提高系统容量，研究表明，精确的功率控制可以将CDMA系统的容量提升3-5倍，是CDMA技术实用化的关键。
软切换技术
软切换是CDMA系统独有的切换技术,指移动台在切换过程中与多个基站同时保持通信连接，直到与新基站的通信链路稳定后，才断开与原基站的连接，与硬切换（先断开原连接，再建立新连接）相比，软切换可以避免通信中断，减少掉话率，同时通过合并来自多个基站的信号，提高接收信噪比，IS-95和CDMA2000系统中，软切换的触发条件基于移动台对多个基站信号强度的测量，当某个基站的导频信号强度超过预设门限时，移动台将该基站加入活动集，形成“宏分集”效应，软切换虽然增加了基站的硬件和信令开销，但显著提升了系统边缘用户的通信质量，是CDMA系统实现无缝覆盖的重要保障。
RAKE接收机技术
由于CDMA信号在无线传播中存在多径效应,不同路径的信号到达接收端时会产生时延扩展，RAKE接收机通过利用多径分量提高信号质量，其核心结构包括多个相关器（指 rake finger），每个相关器接收一路多径信号，通过PN码同步后进行解调，再将各路信号合并输出，IS-95标准中，RAKE接收机通常支持3-4径接收，能够有效分辨时延大于一个码片间隔（如1.2288Mcps系统中，码片间隔约为0.813μs）的多径信号，最大比合并（MRC）是常用的合并方式，即对各支路的信号进行加权求和，权重与信号强度成正比，从而最大化输出信噪比，RAKE接收机的应用使CDMA系统在多径环境中仍能保持良好的性能，是CDMA技术抗多径衰落的关键。
CDMA技术的实现依赖于多种先进技术的有机结合：直接序列扩频奠定了信号传输的基础，OVSF技术支持多速率业务，功率控制解决了远近效应问题，软切换提升了切换可靠性，RAKE接收机利用多径效应增强信号质量，这些技术的协同作用使CDMA系统在频谱效率、容量和抗干扰能力上具有显著优势，成为3G时代的主流技术之一，并为后续的LTE、5G等系统提供了重要的技术参考。
相关问答FAQs
Q1: CDMA与GSM的主要技术区别是什么？
A1: CDMA与GSM在多址接入方式、频谱利用和技术特性上有本质区别，GSM采用频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）结合的方式，将频段划分为200kHz的物理信道，每个信道再分为8个时隙供不同用户使用；而CDMA采用码分多址，所有用户在同一频段上使用不同的伪随机码区分信号，CDMA的功率控制更精细（800次/秒），支持软切换和RAKE接收，抗多径干扰能力更强；GSM则采用硬切换，频谱效率相对较低，在容量方面，CDMA系统容量约为GSM的3-5倍，但GSM在全球覆盖范围更广。
Q2: CDMA技术的未来发展趋势如何？
A2: 尽管CDMA技术在4G时代逐渐被OFDMA取代，但其核心思想仍对现代通信系统产生影响，CDMA相关技术可能向两个方向发展：一是与5G NR（新空口）融合，例如在物联网（IoT）低功耗场景中，借鉴CDMA的码分复用特性简化接入机制；二是卫星通信领域，CDMA的抗干扰和多径利用特性适用于复杂的空间信道环境，CDMA的功率控制算法和软切换理念也为6G分布式网络设计提供了参考，但大规模应用将取决于新场景下的技术适配性和成本效益。
