移動(dòng)技術(shù)新一代——第三代移動(dòng)通信及其關(guān)鍵技術(shù)——CDMA

移動(dòng)技術(shù)新一代——第三代移動(dòng)通信及其關(guān)鍵技術(shù)——CDMA（陳幼松）
    3月15日，朱總理在記者招待會(huì)上談到，今后我國(guó)在移動(dòng)通信中將采用CDMA技術(shù)。
那么，什么是CDMA？它又有什么優(yōu)點(diǎn)呢？這就要從第三代移動(dòng)通信談起。移動(dòng)通信的
發(fā)展
    迄今為止，移動(dòng)通信已經(jīng)歷了兩代發(fā)展，正向第三代挺進(jìn)。第一代為模擬移動(dòng)通
信，它使用模擬調(diào)制和頻分多址技術(shù)，采用模擬信令（為了自動(dòng)完成通話用戶(hù)的連接
和轉(zhuǎn)接所需要的一套完整的控制信號(hào)便是信令），可提供區(qū)域性話音業(yè)務(wù)，其業(yè)務(wù)種
類(lèi)單一、頻譜利用率低、用戶(hù)移動(dòng)范圍有限。我國(guó)1987年開(kāi)始引入模移動(dòng)通信，現(xiàn)在
已基本完成向數(shù)字移動(dòng)通信轉(zhuǎn)移。
    第二代為數(shù)字移動(dòng)通信，出現(xiàn)于 80年代中期，它使用數(shù)字調(diào)制和時(shí)分多址（TD
MA）／頻分多址（FDMA）技術(shù)，或碼分多址（CDMA）／額分多址技術(shù)，采用數(shù)字信令，
可提供廣域話音業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，頻率利用率較高，在一定條件下用戶(hù)具有全球
范圍的移動(dòng)性。
    但是第二代的數(shù)字移動(dòng)通信沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。全世界存在三種標(biāo)準(zhǔn)，一是西
歐16個(gè)國(guó)家共同制定的CSM，二是北美標(biāo)準(zhǔn)，三是日本標(biāo)準(zhǔn)。以GSM應(yīng)用最為廣泛，我
國(guó)也采用 GSM 標(biāo)準(zhǔn)。
    進(jìn)入90年代，全球移動(dòng)通信以每年平均超過(guò)100％的增長(zhǎng)率發(fā)展。預(yù)計(jì)2000年全
球移動(dòng)通信用戶(hù)將超過(guò)4億，我國(guó)用戶(hù)也已超過(guò)4000萬(wàn)，到2010年移動(dòng)電話將超過(guò)固
定電話。但目前三足鼎立的第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)彼此互不兼容，在實(shí)現(xiàn)全球聯(lián)網(wǎng)漫游
方面給用戶(hù)帶來(lái)很多不便。因此，需要開(kāi)發(fā)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。
    ITU（國(guó)際電話聯(lián)合會(huì)）提出的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)IMT-2000的主要特點(diǎn)為：全
球漫游、接口開(kāi)放．能同不同的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，終端多樣化以及能從第二代平穩(wěn)過(guò)渡等。
1999年3月19日．歷時(shí)兩周的ITU-RTG8／1會(huì)議在巴西結(jié)束，確定第三代移動(dòng)通信技術(shù)
大格局。接著，第三代移動(dòng)通信競(jìng)爭(zhēng)最激烈的兩個(gè)對(duì)手，也就是WCDMA陣營(yíng)盟主愛(ài)立
信公司和CDMA 2000陣營(yíng)盟主高通公司，宣布它們已達(dá)成一系列協(xié)議，解決了有關(guān)CD
MA技術(shù)爭(zhēng)議，并相互許可使用有關(guān)CDMA技術(shù)的專(zhuān)利，使得在實(shí)現(xiàn)第三代移動(dòng)通信的道
路上又邁進(jìn)了一大步。
    當(dāng)前，移動(dòng)通信同因特網(wǎng)多媒體通信相結(jié)合，是通信發(fā)展的重要?jiǎng)酉�。在移�?dòng)環(huán)
境下共因特網(wǎng)服務(wù)，換句話講把因特網(wǎng)服務(wù)擴(kuò)展到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，正是第三代移動(dòng)通信的
業(yè)務(wù)特征。
    ITU描繪的第三代移動(dòng)通信激動(dòng)人心的目標(biāo)之一是：第三代除了能提供窄帶業(yè)務(wù)
（如話音業(yè)務(wù)）外，還能提供最高速率達(dá)2MbPS（比特／秒）的多媒體業(yè)務(wù)和多種用
戶(hù)速率通信、VOD（視頻點(diǎn)播）帶寬的能力以及根據(jù)不同業(yè)務(wù)對(duì)質(zhì)量要求提供不服務(wù)
等級(jí)的能力。使用第三代移動(dòng)通信的終端，用戶(hù)能方便地在移動(dòng)環(huán)境下上網(wǎng)漫游、收
發(fā)電子郵件、收看交互式新聞、查閱股市行情和交通信息等各種信息，并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)環(huán)
境下的虛擬辦公室等等。
CDMA的優(yōu)點(diǎn)
    實(shí)現(xiàn)第三代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)是CDMA。因?yàn)殡S著移動(dòng)通信的飛速發(fā)展，因頻域
擁擠而引起的矛盾也日益突出。如何使有限的頻率能分配給更多用戶(hù)使用，已成為當(dāng)
前發(fā)展移動(dòng)通信的首要課題，而CDMA已成為解決這～問(wèn)題的首選技術(shù)，何況CDMA還有
一些其他優(yōu)點(diǎn)。
    在使用移動(dòng)電話時(shí)，為了解決移動(dòng)電話發(fā)射功率小而要求傳輸距離遠(yuǎn)的矛盾，人
們采用了接力傳輸?shù)姆绞�。把通話覆蓋的區(qū)域劃為許多單元，每一單元設(shè)一基地局。
移動(dòng)電話機(jī)先同所在單元的基地局連接，再由該基地局向周?chē)�基地局一站一站地傳�?br />去，直到找到對(duì)方所在的單元，把通話雙方連接上為止。這樣，由許多單元構(gòu)成的結(jié)
構(gòu)，像蜂窩一樣，所以這樣的移動(dòng)電話需把要傳輸?shù)男畔ⅲㄔ捯簦┖涂刂朴玫男畔?br />（信令），搭載在頻率很高的載波上進(jìn)行無(wú)線傳輸。多址連接（一個(gè)系統(tǒng)供多個(gè)用戶(hù)
使用）便是在有限頻率內(nèi)設(shè)定許多載波，使多個(gè)用戶(hù)共享各個(gè)載波。
    最早使用的是FDMA（頻分多址），它把有限頻域細(xì)分為許多載波，例如在800MHz
－810MHz頻域按10MHz的間隔進(jìn)行劃分，可得800，005MHz、800.015MHz、800.025MHz
……等約1000個(gè)載波。每一載波只供一個(gè)用戶(hù)使用。
    所以出現(xiàn)了TDMA（時(shí)分多址），它把第～載波再按時(shí)間間隔細(xì)分，提供給多個(gè)用
戶(hù)輪流使用。例如，某一頻率的載波可以用40ps的間隔為單位，供6個(gè)用戶(hù)輪流使用。
這樣，每一用戶(hù)在24ps內(nèi)便有一次使用該載波的機(jī)會(huì)，因而，同樣頻域可被更多用戶(hù)
所使用。由于傳輸速率足夠快，就像計(jì)算機(jī)分時(shí)使用一樣，用戶(hù)并不感覺(jué)自己是和別
人共用～個(gè)載波。
    最后才出現(xiàn)CDMA（碼分多址）。CDMA的特點(diǎn)是對(duì)已經(jīng)調(diào)制后的要傳輸信息的數(shù)字
信號(hào)，再用擴(kuò)頻碼（即偽碼PN）對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，使同一頻率的載波可同時(shí)為多個(gè)用
戶(hù)使用。CDMA所用的載彼帶寬較寬，例如可達(dá)1.25MHz，而TDMA用的也不過(guò)50MHZ。因
為CDMA用PN代碼調(diào)制，使得載波可同時(shí)為多個(gè)用戶(hù)所用，所以被稱(chēng)為“碼分多地’，
PN代碼是隨機(jī)產(chǎn)生的，其值為+1或-1的矩形波。一個(gè)矩形波稱(chēng)為一個(gè)片，它的變化用
片速率（單位為片／秒）表示。把PN代碼加在載波上，當(dāng)PN為+1時(shí)，該處的載波仍保
持原有相位，當(dāng)PN為-1時(shí)，該處載波的相位要改變108度（即把波形倒過(guò)來(lái)），所以
這是～種相位調(diào)制方式。由于每一用戶(hù)獲得的PN代碼不一樣，所以雖然都使用同樣頻
率的載波，但不會(huì)互相干擾。受話方收到對(duì)方發(fā)來(lái)的電波后，用原有的PN代碼再次進(jìn)
行同樣的相位調(diào)制，便可以使載波恢復(fù)原有的相讓?zhuān)úㄐ危�，這就是解調(diào)。解調(diào)后便
可得到所需要的信息。
    通過(guò)這樣調(diào)制、解調(diào)，可以使不需要的所有載波功率密度（單位為瓦／米2）之
和遠(yuǎn)低于所希望載波的功率密度，因而多余載波不會(huì)妨礙所希望載波的通信。這也正
是眾多用戶(hù)可以使用同一頻率載波的奧秘。
    除了可由更多用戶(hù)使用外，CDMA的通話質(zhì)量也比TDMA等高。這也是它受青睞的原
因。造成移動(dòng)電話通話質(zhì)量下降的主要原因有三：一是噪音干擾，二是城市中心建筑
物反射，三是在單元間轉(zhuǎn)移時(shí)兩個(gè)基地局交接而引起的不平穩(wěn)過(guò)渡。
    對(duì)于噪音干擾，可通過(guò)解調(diào)時(shí)使其功率密度降低而消除其影響。對(duì)于建筑物反射，
因距離不同使反射波到達(dá)時(shí)間不一樣、而造成像山谷中回音那樣的干擾，利用電話上
使用多個(gè)接收電路分別接收，然后根據(jù)延時(shí)大小給予不同的補(bǔ)償，使其在時(shí)間上和直
接收到的波同步，最后再把這些同步的波同直接收到的波合成在一起。這樣，不僅去
掉了干擾還加強(qiáng)了有效信息。至于基地局交接時(shí)引起的不穩(wěn)，也是通過(guò)電話使用多個(gè)
接收電路解決，因?yàn)楫?dāng)靠近單元邊界時(shí)，因存在多個(gè)接收電路故也可兩個(gè)基地局同時(shí)
通信，這樣便不會(huì)發(fā)生從一個(gè)基地局切換到另一個(gè)基地局時(shí)所發(fā)生的不平穩(wěn)過(guò)渡。
    用戶(hù)使用移動(dòng)電話往往是邊移動(dòng)邊講話，因此，離基地局距離不同會(huì)使話音大小
有不同的差異。CDMA對(duì)這一問(wèn)題使用“閉環(huán)反饋”方法解決�；�地局收到話機(jī)的信號(hào)
時(shí)，測(cè)定其電波功率密度，然后反饋給話機(jī)似控制信號(hào)，又可避免因發(fā)射信號(hào)不必要
的增大而造成電能的浪費(fèi)。
    正是由于CDMA的種種優(yōu)點(diǎn)，使它正成為第三代移動(dòng)通信使用的技術(shù)。