CDMA的局限性

　　1996年，第二代CDMA在韓國獲得了成功，這震驚了當時對CDMA抱有抵制態(tài)度的歐洲和日本的無線產(chǎn)業(yè)陣營，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專利；而北美的陣營則提出IS-95CDMA的增強型系統(tǒng)，即cdma2000。于是乎第三代移動通信的標準，也稱IMT-2000或3G，就在這樣的一種歷史背景下被加速地制訂出來。由于當時未能預見到互聯(lián)網(wǎng)的崛起及其迅猛發(fā)展的趨勢，致使3G的性能不能令人滿意，產(chǎn)生標準制式不統(tǒng)一、主流技術(shù)不適應互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求、市場生命周期不樂觀等問題。


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)絡系統(tǒng)中所使用的擴頻地址碼，在多用戶、多途徑傳播環(huán)境中，它們的特性極不理想，會在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生干擾，因此上述系統(tǒng)又稱為自干擾系統(tǒng)，這些干擾分別是：



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


● 相鄰小區(qū)間干擾（ACI）：它不但進一步限制了系統(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，最終導致系統(tǒng)容量低，無線傳輸速率只有：144kbps（車載移動）、384kbps（步行）和2Mbps（固定）。隨著無線互聯(lián)網(wǎng)絡的崛起，用戶要求無線傳輸速率達到：1M～2Mbps（車載移動）、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無線互聯(lián)網(wǎng)絡的需求。
　　其次是WCDMA和cdma2000系統(tǒng)不能有效地在同一載波內(nèi)實現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)同傳，導致網(wǎng)絡覆蓋效率低。全球電信網(wǎng)絡正以不可阻擋之勢朝著在同一網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)話音、多媒體、電子郵件和因特網(wǎng)瀏覽業(yè)務的并存方向發(fā)展，這將最終導致WCDMA和cdma2000嚴重地制約無線互聯(lián)網(wǎng)的應用和發(fā)展。


最后是WCDMA和cdma2000采用頻分雙工（FDD）無線傳輸技術(shù)，它們很不適合互聯(lián)網(wǎng)非對稱的傳輸業(yè)務模式。而時分雙工（pD）無線傳輸技術(shù)不但能滿足互聯(lián)網(wǎng)非對稱模式，而且無需成對頻段，頻譜利用率高。從長遠來看，無需采用成對頻段將是新一代無線互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)的主導方向。



傳統(tǒng)時分雙工（pD）無線傳輸技術(shù)存在的缺陷



　　在制定第三代移動通信標準時，主要運營商不敢將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)時存在以下3個嚴重缺陷：



（1）基站對基站的收發(fā)干擾；


（2）不同小區(qū)手機之間的收發(fā)干擾；


（3）手機高速運動時產(chǎn)生的CDMA所具有的“遠近效應”問題。



　　基站對基站的收發(fā)干擾是任何pD系統(tǒng)進行大區(qū)組網(wǎng)時都會面臨的問題。FDD在組網(wǎng)時使用兩段獨立的頻譜來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、下行之間的保護時隙（GAP）來進行收發(fā)隔離。然而由于電波傳輸延時的原因，當本小區(qū)基站在接收一個弱的移動臺信號時，相鄰小區(qū)基站之間發(fā)來了很強的干擾，因此pD不能進行很好的收發(fā)隔離，因而，運營商僅僅將pD系統(tǒng)作為非組網(wǎng)（指無縫覆蓋方式）系統(tǒng)，包括無線接入或者小區(qū)制系統(tǒng)。經(jīng)驗證明，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)手機之間的收發(fā)干擾是pD用于無線互聯(lián)網(wǎng)絡所面臨的主要問題。


　　手機在小區(qū)內(nèi)高速運動時所產(chǎn)生的“遠近效應”是pD用于CDMA系統(tǒng)所面臨的致命問題。所謂遠近效應就是要求基站所接收到的小區(qū)內(nèi)手機發(fā)來的信號必須相等，否則將導致系統(tǒng)容量的嚴重降低。由于各手機距離基站遠近不一，這就要求手機時刻調(diào)節(jié)它的發(fā)射功率，確�；�站所接收到的信號一致。特別是手機在高速運動的情況下，要求手機的功率調(diào)節(jié)速度達到800次/秒。CDMA采用pD方式時，手機只能在一幀內(nèi)進行一次功率調(diào)節(jié)（因為一幀內(nèi)每一個時隙可能分屬于不同的用戶）。由于手機高速運動時要求功率調(diào)節(jié)速度達到800次/秒，這使得pD幀長只能為1.25毫秒，而這種幀長結(jié)果實際上是不能使用的。



“拆東墻補西墻”帶來的問題



　　由于pD在無線互聯(lián)網(wǎng)應用的優(yōu)點（可以非對稱傳輸、無需成對頻率和價格低廉等），盡管它存在以上3個嚴重的缺陷，系統(tǒng)廠商還是希望以其他方式來彌補這些缺陷，但這是一種俗稱“拆東墻補西墻”的方式，往往是一個問題被解決，新的問題又出現(xiàn)了，一些典型的新問題有：



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


● 在手機出現(xiàn)同時隙收發(fā)干擾時，往往通過更換載頻的方式來解決。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，當手機收發(fā)干擾情況增多時，更換載頻也無能為力。


● 對于“遠近效應”問題，1.25毫秒的幀長結(jié)構(gòu)顯然是不實用的，于是它們被提高到5毫秒或10毫秒，相對應的功率調(diào)節(jié)速度只為200次/秒或100次/秒，這樣，手機在小區(qū)只能是低速運動，否則系統(tǒng)容量嚴重降低。



　　由我國專家發(fā)明的LAS-CDMA，即大區(qū)域碼分多址，便是針對這些問題而設計的，它改變了傳統(tǒng)CDMA的技術(shù)發(fā)展路線，運用了一種創(chuàng)新的擴頻編碼理論，通過建立“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《移動通信在線》