CDMA 概述

CDMA 概述





背景提示 : 模擬系統(tǒng)采用FDMA技術(shù)（頻分多址）， GSM采用的是TDMA技術(shù)（時(shí)分多址），CDMA
又稱(chēng)為碼分多址。最先由美國(guó)高通公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的。CDMA是為現(xiàn)代移動(dòng)通信網(wǎng)所要求的大容量、
高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)、軟切換、國(guó)際漫游等要求而設(shè)計(jì)的一種移動(dòng)通訊技術(shù)。



CDMA的原理 ：CDMA是基于擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大
于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接
收端由使用完全相同的偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號(hào)作相關(guān)處理，把寬帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄
帶信號(hào)即解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)信息通信。



一、CDMA蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的特點(diǎn)



與FDMA和TDMA相比，CDMA具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其中一部分是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)所固有的，另一
部分則是由軟切換和功率控制等技術(shù)所帶來(lái)的。CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)是由擴(kuò)頻、多址接入、蜂窩組網(wǎng)
和頻率再用等幾種技術(shù)結(jié)合而成，含有頻域、時(shí)域和碼域三維信號(hào)處理的一種協(xié)作，因此它具有抗
干擾性好，抗多徑衰落，保密安全性高，同頻率可在多個(gè)小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，所要求的載干比
(C／I)小于1，容量和質(zhì)量之間可做權(quán)衡取舍等屬性。這些屬性使CDMA比其它系統(tǒng)有非常重要的優(yōu)
勢(shì)。



系統(tǒng)容量大理論上CDMA移動(dòng)網(wǎng)比模擬網(wǎng)大20倍。實(shí)際要比模擬網(wǎng)大10倍，比GSM要大4-5倍。




系統(tǒng)容量的靈活配置：這與CDMA的機(jī)理有關(guān)。CDMA是一個(gè)自擾系統(tǒng)，所有移動(dòng)用戶(hù)都占用相
同帶寬和頻率，我們打個(gè)比方，我們將帶寬想象成一個(gè)大房子。所有的人將進(jìn)入唯一的大房子.如
果他們使用完全不同的語(yǔ)言,他們就可以清楚地聽(tīng)到同伴的聲音而只受到一些來(lái)自別人談話(huà)的干擾.
在這里,屋里的空氣可以被想象成寬帶的載波,而不同的語(yǔ)言即被當(dāng)作編碼,我們可以不斷地增加用
戶(hù)直到整個(gè)背景噪音限制住了我們.如果能控制住用戶(hù)的信號(hào)強(qiáng)度,在保持高質(zhì)量通話(huà)的同時(shí),我們
就可以容納更多的用戶(hù)。



通話(huà)質(zhì)量好：CDMA系統(tǒng)話(huà)音質(zhì)量很高，聲碼器可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率，并根據(jù)適當(dāng)?shù)?br />門(mén)限值選擇不同的電平級(jí)發(fā)射。同時(shí)門(mén)限值根據(jù)背景噪聲的改變而變，這樣即使在背景噪聲較大的
情況下，也可以得到較好的通話(huà)質(zhì)量。另外CDMA系統(tǒng)采用軟切換技術(shù)，“先連接再斷開(kāi)”，這樣
完全克服了硬切換容易掉話(huà)的缺點(diǎn)。



頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單用戶(hù)按不同的序列碼區(qū)分，所以不相同CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，網(wǎng)絡(luò)
規(guī)劃靈活，擴(kuò)展簡(jiǎn)單。 延長(zhǎng)手機(jī)電池壽命采用功率控制和可變速率聲碼器，手機(jī)電池使用壽命延
長(zhǎng)。



建網(wǎng)成本下降。



二、CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)



1．功率控制技術(shù)



功率控制技術(shù)是CDMA系統(tǒng)的核心技術(shù)。CDMA系統(tǒng)是一個(gè)自擾系統(tǒng)，所有移動(dòng)用戶(hù)都占用相同
帶寬和頻率，“遠(yuǎn)近效用”問(wèn)題特別突出。CDMA功率控制的目的就是克服“遠(yuǎn)近效用”，使系統(tǒng)
既能維護(hù)高質(zhì)量通信，又不對(duì)其他用戶(hù)產(chǎn)生干擾。功率控制分為前向功率控制和反向功率控制，反
向功率控制又可分為僅由移動(dòng)臺(tái)參與的開(kāi)環(huán)功率控制和移動(dòng)臺(tái)、基站同時(shí)參與的閉環(huán)功率控制。




(l)反向開(kāi)環(huán)功率控制。它是移動(dòng)臺(tái)根據(jù)在小區(qū)中接受功率的變化，調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率以達(dá)到所
有移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的信號(hào)在基站時(shí)都有相同的功率。它主要是為了補(bǔ)償陰影、拐彎等效應(yīng)，所以它有一
個(gè)很大的動(dòng)態(tài)范圍，根據(jù)IS—95標(biāo)準(zhǔn)，它至少應(yīng)該達(dá)到正負(fù)32dB的動(dòng)態(tài)范圍。



(2)反向閉環(huán)功率控制。閉環(huán)功率控制的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使基站對(duì)移動(dòng)臺(tái)的開(kāi)環(huán)功率估計(jì)迅速做出糾
正，以使移動(dòng)臺(tái)保持最理想的發(fā)射功率。



(3)前向功率控制。在前向功率控制中，基站根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率，其目的是
對(duì)路徑衰落小的移動(dòng)臺(tái)分派較小的前向鏈路功率，而對(duì)那些遠(yuǎn)離基站的和誤碼率高的移動(dòng)臺(tái)分派較
大的前向鏈路功率。



2．PN碼技術(shù)



PN碼的選擇直接影響到CDMA系統(tǒng)的容量、抗干擾能力、接入和切換速度等性能。CDMA信道的
區(qū)分是靠PN碼來(lái)進(jìn)行的，因而要求PN碼自相關(guān)性要好，互相關(guān)性要弱，實(shí)現(xiàn)和編碼方案簡(jiǎn)單等。
目前的CDMA系統(tǒng)就是采用一種基本的PN序列——m序列作為地址碼，利用它的不同相位來(lái)區(qū)分不同
用戶(hù)。



3．RAKE接收技術(shù)



移動(dòng)通信信道是一種多徑衰落信道，RAKE接收技術(shù)就是分別接收每一路的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，然
后疊加輸出達(dá)到增強(qiáng)接收效果的目的，這里多徑信號(hào)不僅不是一個(gè)不利因素，而且在CDMA系統(tǒng)變
成一個(gè)可供利用的有利因素。



4．軟切換技術(shù)



先連接，再斷開(kāi)稱(chēng)之為軟切換。CDMA系統(tǒng)工作在相同的頻率和帶寬上，因而軟切換技術(shù)實(shí)現(xiàn)
起來(lái)比TDMA系統(tǒng)要方便容易得多；



5．話(huà)音編碼技術(shù)



目前CDMA系統(tǒng)的話(huà)音編碼主要有兩種，即碼激勵(lì)線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼(CELP)8kbit/s和13bit/s。
8kbit/s的話(huà)音編碼達(dá)到GSM系統(tǒng)的13bit/s的話(huà)音水平甚至更好。13bit/s的話(huà)音編碼已達(dá)到有線(xiàn)
長(zhǎng)途話(huà)音水平。CELP采用與脈沖激勵(lì)線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼相同的原理，只是將脈沖位置和幅度用一個(gè)矢
量碼表代替。



三、國(guó)內(nèi)外的CDMA技術(shù)應(yīng)用



盡管GSM取得了巨大的商業(yè)成功，但其技術(shù)上的局限性使其容量受到了限制，從而使其系統(tǒng)成
本上，在今后和CDMA系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)中必將處于不利地位。應(yīng)該看到，GSM的成功，很大程度上是由于
當(dāng)時(shí)CDMA產(chǎn)品不成熟，在關(guān)鍵技術(shù)（比如遠(yuǎn)近效應(yīng)、功率控制等）上存在障礙，加之歐洲在標(biāo)準(zhǔn)
化工作上的成功決策，才使GSM生逢其時(shí)，成為９０年代中前期模擬蜂窩電話(huà)系統(tǒng)升級(jí)的惟一選
擇，獲得了全球的迅速推廣。



但自1993年TIA批準(zhǔn)CDMA為擴(kuò)頻率數(shù)字蜂窩系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，CDMA技術(shù)在國(guó)外得到迅速發(fā)展，
已呈后來(lái)居上之勢(shì)。尤其在GSM的大本營(yíng)歐洲，ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)）審議G3（第三代移動(dòng)
通信）標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論采用Nokia、Ericsson還是Motorola、Siemens原型，都將采用CDMA作為空中
接口標(biāo)準(zhǔn)，這也進(jìn)一步確立了CDMA為商業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng)的主流方向。



在美國(guó)10大蜂窩公司中有7家選用CDMA。在亞洲，CDMA技術(shù)商業(yè)化趨勢(shì)更強(qiáng)，1995年，韓國(guó)
LGIC公司推出世界上首批商用CDMA交換系統(tǒng)。1995年9月，世界上第一個(gè)商用CDMA移動(dòng)網(wǎng)在香港
地區(qū)開(kāi)通，1996年在韓國(guó)漢城附近開(kāi)通世界上最大的商用的CDMA網(wǎng)，新加坡的CDMA個(gè)人通信網(wǎng)于
1997年開(kāi)通，這也是亞洲第一個(gè)CDMA個(gè)人通信網(wǎng)。所有這些跡象表明，CDMA正在成為一項(xiàng)全球性
的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。

　　

目前的世界移動(dòng)通訊領(lǐng)域在模擬系統(tǒng)和GSM等數(shù)字系統(tǒng)之后，備受人們關(guān)注的無(wú)疑是CDMA系
統(tǒng)。除了技術(shù)本身的優(yōu)勢(shì)之外，重要的是ITU（國(guó)際電信聯(lián)盟）組織已將CDMA（寬帶）訂為未來(lái)世
界移動(dòng)電話(huà)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)），以實(shí)現(xiàn)一機(jī)一號(hào)走遍世界個(gè)人自由移動(dòng)通訊的理想。
也就是說(shuō)，在進(jìn)入二十一世紀(jì)之后，世界各國(guó)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)都將遵守“IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)”（CDMA），
屆時(shí)人們手中拿著CDMA手機(jī)，走遍世界各國(guó)而通訊毫無(wú)阻礙。

　　

從我國(guó)的情況來(lái)看，走過(guò)模擬和GSM之后，CDMA已經(jīng)開(kāi)始在我國(guó)投入使用。1997年成立了以推
動(dòng)CDMA網(wǎng)絡(luò)商用為宗旨的電信長(zhǎng)城公司，在北京、上海、西安、廣州四城市開(kāi)通使用。



四、CDMA能否成為手機(jī)家族黑馬

　

CDMA系統(tǒng)采用編碼技術(shù)，其編碼有4.4億種數(shù)字排列，每部手機(jī)的編碼還隨時(shí)變化，使盜碼只
能成為理論上的可能，一部CDMA手機(jī)與其它手機(jī)并機(jī)的可能性是“二百年一遇”。

　　

CDMA系統(tǒng)的發(fā)射功率非常小，最大只有200毫瓦，正常通話(huà)時(shí)僅需0.1毫瓦，即使與一只普通
燈泡相比，也僅相當(dāng)于十萬(wàn)分之一以下。在人們風(fēng)傳蜂窩電話(huà)電磁波對(duì)人體有害的情況下，使用
CDMA手機(jī)確是理想的選擇，甚而有人稱(chēng)之為“綠色手機(jī)”。

　　

CDMA話(huà)音更清晰，不掉話(huà)。手機(jī)用戶(hù)最關(guān)心的是話(huà)音質(zhì)量，CDMA宣稱(chēng)自己是“無(wú)線(xiàn)通信，有
線(xiàn)音質(zhì)”，這是有其“多徑接收”的高技術(shù)作保障的�！岸鄰浇邮铡本褪窃谑謾C(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)多個(gè)接收
機(jī)，同時(shí)接收信號(hào)，然后將接收到的信號(hào)綜合疊加，把噪音信號(hào)過(guò)濾，話(huà)音信號(hào)自然就突出出來(lái)，
當(dāng)然清晰悅耳。

　　

有了以上卓越的先進(jìn)功能，那么CDMA會(huì)不會(huì)很快取代GSM，成為市場(chǎng)上主導(dǎo)性手機(jī)呢？應(yīng)該相
信GSM系統(tǒng)仍會(huì)保持相當(dāng)?shù)幕盍�。首先是網(wǎng)絡(luò)覆蓋的優(yōu)勢(shì)，GSM在國(guó)際漫游和國(guó)內(nèi)漫游上會(huì)有很長(zhǎng)
一段時(shí)間的明顯優(yōu)勢(shì)；其次是維護(hù)水平的優(yōu)勢(shì)，大量有經(jīng)驗(yàn)的經(jīng)過(guò)系統(tǒng)培訓(xùn)的廠(chǎng)家和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員
的存在，有效地降低了網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)成本和系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)；第三是品牌優(yōu)勢(shì)，GSM已廣為人知，所以CDMA
不可能很快取代GSM，此為其一。其二，CDMA目前僅在我國(guó)少數(shù)幾個(gè)城市進(jìn)行試驗(yàn)性商用，而手機(jī)
要真正在市場(chǎng)上走俏需要建立龐大的網(wǎng)絡(luò)，便于實(shí)現(xiàn)各地之間的漫游，因此CDMA要想成為手機(jī)家
族的一匹“黑馬”尚需經(jīng)歷一段較長(zhǎng)的時(shí)間。當(dāng)然，CDMA運(yùn)營(yíng)商和手機(jī)供應(yīng)商眼光盯住的不是眼
前，而是下個(gè)世紀(jì)。



目前，市場(chǎng)上銷(xiāo)售的機(jī)型主要有美國(guó)高通、摩托羅拉以及韓國(guó)三星等品種，其中由于高通公
司是CDMA的創(chuàng)始者，在技術(shù)及質(zhì)量方面都具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。



21世紀(jì)中國(guó)通信網(wǎng)