E.5 应用：指南针与地图的配合使用 ...................................................................................... 75
E.5.1 利用指南针探知现在所在位置的步骤....................................................................... 76 E.5.2 用指南针探知前进的方向 ........................................................................................ 76 E.6 指南针使用的注意事项 .................................................................................................... 76 E.7 密位的概念 ...................................................................................................................... 77
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第1章 CDMA原理
? 知识点
? 介绍扩频通信基本原理 ? 介绍CDMA的关键技术
? 介绍CDMA常用频段及频点计算公式
1.1 扩频通信基本原理
扩频通信技术，即扩展频谱通信（Spread Spectrum Communication），它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。
1.1.1 扩频通信的理论基础
扩频通信的基本思想和理论依据是香农（Shannon）公式。 香农在信息论的研究中得出了信道容量的公式：
C?B?log2(1?SN)
C：信道容量，单位bit/s；B：信号频带宽度，单位Hz；S：信号平均功率，单位W；N：噪声平均功率，单位W。
这个公式指出：如果信道容量C不变，则信号带宽B和信噪比S/N是可以互换的。只要增加信号带宽，就可以在较低的信噪比的情况下，以相同的信息速率来可靠地传输信息。甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要相应地增加信号带宽，仍然能保持可靠的通信。也就是说，可以用扩频方法以宽带传输信息来换取信噪比上的好处。
1.1.2 扩频与解扩频过程
扩频通信技术是一种信息传输方式：在发送端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必需的带宽；在接收端采用相同的扩频码进行相干解调来恢复所传信息数据。
下图表明了整个扩频与解扩频过程。
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发送端S(f)S(f)信号信号f0B1扩频前的信号频谱S(f)ff0B2扩频后的信号频谱f接收端S(f)干扰噪声信号干扰噪声信号f0B2解扩频前的信号频谱ff0B1解扩频后的信号频谱f
图1.1-1 扩频与解扩频过程
1． 信息数据经过常规的数据调制，变成窄带信号（假定带宽为B1）。 2． 窄带信号经扩频编码发生器产生的伪随机编码（PN码：Pseudo Noise Code）
扩频调制，形成功率谱密度极低的宽带扩频信号（假定带宽为B2，B2远大于B1）。窄带信号以PN码所规定的规律分散到宽带上后，被发射出去。 3． 在信号传输过程中会产生一些干扰噪声（窄带噪声、宽带噪声）。 4． 在接收端，宽带信号经与发射时相同的伪随机编码扩频解调，恢复成常规
的窄带信号。即依照PN码的规律从宽带中提取与发射对应的成份积分起来，形成普通的窄带信号。再用常规的通信处理方式将窄带信号解调成信息数据。干扰噪声则被解扩成跟信号不相关的宽带信号。
1.1.3 处理增益与抗干扰容限
扩频通信系统有两个重要的概念：处理增益、抗干扰容限。
处理增益表明扩频通信系统信噪比改善的程度，是系统抗干扰的一个性能指标。
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第1章 CDMA原理
一般把扩频信号带宽W与信息带宽?F之比称为处理增益Gp，即：
Gp?W?F.
理论分析表明，各种扩频通信系统的抗干扰性能与信息频谱扩展前后的扩频信号带宽比例有关。
仅仅知道了扩频通信系统的处理增益，还不能充分说明系统在干扰环境下的工作性能。因为系统的正常工作还需要：在扣除系统其他一些损耗之后，保证输出端有一定的信噪比。所以我们引入抗干扰容限MJ，其定义如下：
MJ?Gp?[(SN)o?Ls]
式中（
SN)o=输出端的信噪比
Ls=系统损耗
1.1.4 扩频通信技术特点
扩频通信技术具有以下特点： 1． 抗干扰能力强
在扩频通信技术中，在发送端信号被扩展到很宽的频带上发送，在接收端扩频信号带宽被压缩，恢复成窄带信号。干扰信号与扩频伪随机码不相关，被扩展到很宽的频带上后，进入与有用信号同频带内的干扰功率大大降低，从而增加了输出信号/干扰比，因此具有很强的抗干扰能力。抗干扰能力与频带的扩展倍数成正比，频谱扩展得越宽，抗干扰的能力越强。 2． 可进行多址通信
CDMA扩频通信系统虽然占用了很宽的频带，但由于各网在同一时刻共用同一频段，其频谱利用率高，因此可支持多址通信。 3． 保密性好
扩频通信系统将传送的信息扩展到很宽的频带上去，其功率密度随频谱的展宽而降低，甚至可以将信号淹没在噪声中，因此，其保密性很强。要截获、窃听或侦察这样的信号是非常困难的。除非采用与发送端所用的扩频码且与之同步后进行相关检测，否则对扩频信号的截获、窃听或侦察无能为力。
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4． 抗多径干扰
在移动通信、室内通信等通信环境下，多径干扰非常严重。系统必须具有很强的抗干扰能力，才能保证通信的畅通。扩频通信技术利用扩频所用的扩频码的相关特性来达到抗多径干扰，甚至可利用多径能量来提高系统的性能。
当然，扩频通信还有很多其他优点。例如：精确地定时和测距、抗噪音、功率谱密度低、可任意选址等。
1.2 CDMA关键技术
本节介绍了CDMA的关键技术，包括统一频率复用、功率控制、软切换和分集接收技术。
1.2.1 统一频率复用
传统的频率复用方式（FDMA和TDMA制式的复用方式）如图1.2-1所示。
f2f7f1f6f2f7f1f6f5f4f3f5f4f3 图1.2-1 传统的频率复用方式
传统的方法是将无线管理部门所分配的频带划分为7个子频带（图中用f1，f2，f3，f4，f5，f6，f7表示），供不同的小区使用。每个小区被表示成一个六边形。相邻小区不重复使用相同的频率。
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