CDMA的局限性

　　1996年，第二代CDMA在韓國(guó)獲得了成功，這震驚了當(dāng)時(shí)對(duì)CDMA抱有抵制態(tài)度的歐洲和日本的無(wú)線產(chǎn)業(yè)陣營(yíng)，它們急切地提出所謂寬帶CDMA的概念，即WCDMA，以區(qū)別于北美的IS-95 CDMA，企圖回避高通公司的IS-95專(zhuān)利；而北美的陣營(yíng)則提出IS-95CDMA的增強(qiáng)型系統(tǒng)，即cdma2000。于是乎第三代移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)，也稱(chēng)IMT-2000或3G，就在這樣的一種歷史背景下被加速地制訂出來(lái)。由于當(dāng)時(shí)未能預(yù)見(jiàn)到互聯(lián)網(wǎng)的崛起及其迅猛發(fā)展的趨勢(shì)，致使3G的性能不能令人滿意，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)制式不統(tǒng)一、主流技術(shù)不適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求、市場(chǎng)生命周期不樂(lè)觀等問(wèn)題。


現(xiàn)行WCDMA和cdma2000的技術(shù)局限性



　　首先是WCDMA和cdma2000頻譜效率很低。這主要是由于這兩種CDMA系統(tǒng)在多小區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所使用的擴(kuò)頻地址碼，在多用戶(hù)、多途徑傳播環(huán)境中，它們的特性極不理想，會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生干擾，因此上述系統(tǒng)又稱(chēng)為自干擾系統(tǒng)，這些干擾分別是：



● 小區(qū)內(nèi)干擾——符號(hào)間干擾（ISI）和多址干擾（MAI）：這些干擾在單小區(qū)內(nèi)限制了用戶(hù)數(shù)量；


● 相鄰小區(qū)間干擾（ACI）：它不但進(jìn)一步限制了系統(tǒng)的容量，也限制了基站的覆蓋范圍。



　　這些干擾使頻譜利用率降低，最終導(dǎo)致系統(tǒng)容量低，無(wú)線傳輸速率只有：144kbps（車(chē)載移動(dòng)）、384kbps（步行）和2Mbps（固定）。隨著無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的崛起，用戶(hù)要求無(wú)線傳輸速率達(dá)到：1M～2Mbps（車(chē)載移動(dòng)）、3.6Mbps（步行）和15Mbps（固定）。WCDMA和cdma2000的系統(tǒng)容量顯然滿足不了未來(lái)無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的需求。
　　其次是WCDMA和cdma2000系統(tǒng)不能有效地在同一載波內(nèi)實(shí)現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)同傳，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)覆蓋效率低。全球電信網(wǎng)絡(luò)正以不可阻擋之勢(shì)朝著在同一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)話音、多媒體、電子郵件和因特網(wǎng)瀏覽業(yè)務(wù)的并存方向發(fā)展，這將最終導(dǎo)致WCDMA和cdma2000嚴(yán)重地制約無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展。


最后是WCDMA和cdma2000采用頻分雙工（FDD）無(wú)線傳輸技術(shù)，它們很不適合互聯(lián)網(wǎng)非對(duì)稱(chēng)的傳輸業(yè)務(wù)模式。而時(shí)分雙工（pD）無(wú)線傳輸技術(shù)不但能滿足互聯(lián)網(wǎng)非對(duì)稱(chēng)模式，而且無(wú)需成對(duì)頻段，頻譜利用率高。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，無(wú)需采用成對(duì)頻段將是新一代無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)的主導(dǎo)方向。



傳統(tǒng)時(shí)分雙工（pD）無(wú)線傳輸技術(shù)存在的缺陷



　　在制定第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，主要運(yùn)營(yíng)商不敢將pD作為大區(qū)制組網(wǎng)系統(tǒng)，其主要原因是pD模式在大區(qū)制組網(wǎng)時(shí)存在以下3個(gè)嚴(yán)重缺陷：



（1）基站對(duì)基站的收發(fā)干擾；


（2）不同小區(qū)手機(jī)之間的收發(fā)干擾；


（3）手機(jī)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的CDMA所具有的“遠(yuǎn)近效應(yīng)”問(wèn)題。



　　基站對(duì)基站的收發(fā)干擾是任何pD系統(tǒng)進(jìn)行大區(qū)組網(wǎng)時(shí)都會(huì)面臨的問(wèn)題。FDD在組網(wǎng)時(shí)使用兩段獨(dú)立的頻譜來(lái)隔離上行和下行之間的干擾；在pD中使用同一段頻譜，主要靠上、下行之間的保護(hù)時(shí)隙（GAP）來(lái)進(jìn)行收發(fā)隔離。然而由于電波傳輸延時(shí)的原因，當(dāng)本小區(qū)基站在接收一個(gè)弱的移動(dòng)臺(tái)信號(hào)時(shí)，相鄰小區(qū)基站之間發(fā)來(lái)了很強(qiáng)的干擾，因此pD不能進(jìn)行很好的收發(fā)隔離，因而，運(yùn)營(yíng)商僅僅將pD系統(tǒng)作為非組網(wǎng)（指無(wú)縫覆蓋方式）系統(tǒng)，包括無(wú)線接入或者小區(qū)制系統(tǒng)。經(jīng)驗(yàn)證明，pD系統(tǒng)，例如 DECT、CT-2 和 PHS，都是小區(qū)制系統(tǒng)。


　　不同小區(qū)手機(jī)之間的收發(fā)干擾是pD用于無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)所面臨的主要問(wèn)題。


　　手機(jī)在小區(qū)內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的“遠(yuǎn)近效應(yīng)”是pD用于CDMA系統(tǒng)所面臨的致命問(wèn)題。所謂遠(yuǎn)近效應(yīng)就是要求基站所接收到的小區(qū)內(nèi)手機(jī)發(fā)來(lái)的信號(hào)必須相等，否則將導(dǎo)致系統(tǒng)容量的嚴(yán)重降低。由于各手機(jī)距離基站遠(yuǎn)近不一，這就要求手機(jī)時(shí)刻調(diào)節(jié)它的發(fā)射功率，確�；�站所接收到的信號(hào)一致。特別是手機(jī)在高速運(yùn)動(dòng)的情況下，要求手機(jī)的功率調(diào)節(jié)速度達(dá)到800次/秒。CDMA采用pD方式時(shí)，手機(jī)只能在一幀內(nèi)進(jìn)行一次功率調(diào)節(jié)（因?yàn)橐粠瑑?nèi)每一個(gè)時(shí)隙可能分屬于不同的用戶(hù)）。由于手機(jī)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)要求功率調(diào)節(jié)速度達(dá)到800次/秒，這使得pD幀長(zhǎng)只能為1.25毫秒，而這種幀長(zhǎng)結(jié)果實(shí)際上是不能使用的。



“拆東墻補(bǔ)西墻”帶來(lái)的問(wèn)題



　　由于pD在無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)（可以非對(duì)稱(chēng)傳輸、無(wú)需成對(duì)頻率和價(jià)格低廉等），盡管它存在以上3個(gè)嚴(yán)重的缺陷，系統(tǒng)廠商還是希望以其他方式來(lái)彌補(bǔ)這些缺陷，但這是一種俗稱(chēng)“拆東墻補(bǔ)西墻”的方式，往往是一個(gè)問(wèn)題被解決，新的問(wèn)題又出現(xiàn)了，一些典型的新問(wèn)題有：



● 一般上、下行之間的保護(hù)時(shí)隙為幾十微妙，為了隔離收發(fā)干擾，提高小區(qū)的覆蓋半徑，一個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙被轉(zhuǎn)換作為保護(hù)時(shí)隙，使保護(hù)時(shí)隙的時(shí)長(zhǎng)提高到幾百微妙，但是這使得pD系統(tǒng)在每1幀中非業(yè)務(wù)時(shí)隙所占比例高達(dá)20%，降低了系統(tǒng)資源的使用效率。


● 在手機(jī)出現(xiàn)同時(shí)隙收發(fā)干擾時(shí)，往往通過(guò)更換載頻的方式來(lái)解決。但是這種方式將大大降低頻譜效率，而且不是根本的解決手段，當(dāng)手機(jī)收發(fā)干擾情況增多時(shí)，更換載頻也無(wú)能為力。


● 對(duì)于“遠(yuǎn)近效應(yīng)”問(wèn)題，1.25毫秒的幀長(zhǎng)結(jié)構(gòu)顯然是不實(shí)用的，于是它們被提高到5毫秒或10毫秒，相對(duì)應(yīng)的功率調(diào)節(jié)速度只為200次/秒或100次/秒，這樣，手機(jī)在小區(qū)只能是低速運(yùn)動(dòng)，否則系統(tǒng)容量嚴(yán)重降低。



　　由我國(guó)專(zhuān)家發(fā)明的LAS-CDMA，即大區(qū)域碼分多址，便是針對(duì)這些問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，它改變了傳統(tǒng)CDMA的技術(shù)發(fā)展路線，運(yùn)用了一種創(chuàng)新的擴(kuò)頻編碼理論，通過(guò)建立“零干擾窗口”將傳統(tǒng)的CDMA干擾減至理想的程度，使系統(tǒng)容量、頻譜效率和傳輸速率大大提高。


摘自《移動(dòng)通信在線》