CDMA

CDMA專業定義

  CDMA是碼分多址的英文縮寫(Code Division Multiple Access),它是在數字技術的分支--擴頻通信技術上發展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術。CDMA技術的原理是基於擴頻技術,即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數據,用一個帶寬遠大於信號帶寬的高速僞隨機碼進行調製,使原數據信號的帶寬被擴展,再經載波調製併發送出去。接收端使用完全相同的僞隨機碼,與接收的帶寬信號作相關處理,把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴,以實現信息通信。

CDMA技術背景

  CDMA技術的出現源自於人類對更高質量無線通信的需求。第二次世界大戰期間因戰爭的需要而研究開發出CDMA技術,其思想初衷是防止敵方對己方通訊的干擾,在戰爭期間廣泛應用於軍事抗干擾通信,後來由美國高通公司更新成爲商用蜂窩電信技術。1995年,第一個CDMA商用系統運行之後,CDMA技術理論上的諸多優勢在實踐中得到了檢驗,從而在北美、南美和亞洲等地得到了迅速推廣和應用。全球許多國家和地區,包括中國香港、韓國、日本、美國都已建有CDMA商用網絡。在美國和日本,CDMA成爲國內的主要移動通信技術。在美國,10個移動通信運營公司中有7家選用CDMA。到今年4月,韓國有60%的人口成爲CDMA用戶。在澳大利亞主辦的第27屆奧運會中,CDMA技術更是發揮了重要作用。

CDMA技術標準

  CDMA技術的標準化經歷了幾個階段。IS-95cdmaONE系列標準中最先發布的標準,真正在全球得到廣泛應用的第一個CDMA標準是IS-95A,這一標準支持8K編碼話音服務。其後又分別出版了13K話音編碼器的TSB74標準,支持1.9GHz的CDMA PCS系統的STD-008標準,其中13K編碼話音服務質量已非常接近有線電話的話音質量。隨着移動通信對數據業務需求的增長,1998年2月,美國高通公司宣佈將IS-95B標準用於CDMA基礎平臺上。IS-95B可提供CDMA系統性能,並增加用戶移動通信設備的數據流量,提供對64kbps數據業務的支持。其後,cdma2000成爲窄帶CDMA系統向第三代系統過渡的標準。cdma2000在標準研究的前期,提出了1X和3X的發展策略,但隨後的研究表明,1X和1X增強型技術代表了未來發展方向。
  CDMA技術的標準化,推進了這項技術在世界範圍的應用。目前,在美國、韓國、日本等國家,CDMA技術已獲得了較大規模的應用。在一些歐洲國家,一些運營商也建起了CDMA網絡。據CDG(世界CDMA發展集團)統計,1996年底CDMA用戶僅爲100萬;到1998年3月已迅速增長到1000萬;截至1999年9月,用戶數量已超過4000萬。2000年初全球CDMA移動電話用戶的總數已突破5000萬,在一年內用戶數量增長率達到118%。CDG表示,目前亞洲已經成爲CDMA市場增長的主要動力,亞洲地區CDMA用戶數量比一年前增長88%,達到2800萬。美國地區的增長率更是高達143%,達到1650萬,但用戶絕對數量要低於亞洲,在亞太地區,中國香港、日本、韓國、澳大利亞、泰國印度菲律賓、新西蘭、孟加拉國等許多國家和地區都已建有CDMA商用網絡,用戶數量已超過2100萬戶。增長率位於第三的是中美洲南美洲,CDMA用戶數量達到500萬。CDG還表示,今後全球CDMA市場中,中國大陸地區的增長潛力最大,估計2003年中國大陸市場的用戶數量可以達到4000萬。
  CDMA是移動通信技術的發展方向。在2G階段,CDMA增強型IS95A與GSM在技術體制上處於同一代產品,提供大致相同的業務。但CDMA技術有其獨到之處,在通話質量好、掉話少、低輻射、健康環保等方面具有顯著特色。在2.5G階段,CDMA2000 1X RTT 與GPRS在技術上已有明顯不同,在傳輸速率上1X RTT高於GPRS,在新業務承載上1X RTT比GPRS成熟,可提供更多的中高速率的新業務。從2.5G向3G技術體制過渡上, CDMA2000 1.X向CDMA20003.X過渡比GPRS向WCDMA過渡更爲平滑。

CDMA所具優勢

  (1) 系統容量大
  理論上,在使用相同頻率資源的情況下,CDMA移動網比模擬網容量大20倍,實際使用中比模擬網大10倍,比GSM要大4-5倍。
  (2) 系統容量的配置靈活
  在CDMA系統中,用戶數的增加相當於背景噪聲的增加,造成話音質量的下降。但對用戶數並無限制,操作者可在容量和話音質量之間折衷考慮。另外,多小區之間可根據話務量和干擾情況自動均衡。
  這一特點與CDMA的機理有關。CDMA是一個自擾系統,所有移動用戶都佔用相同帶寬和頻率,打個比方,將帶寬想像成一個大房子,所有的人將進入惟一的大房子。如果他們使用完全不同的語言,他們就可以清楚地聽到同伴的聲音而只受到一些來自別人談話的干擾。在這裏,屋裏的空氣可以被想像成寬帶的載波,而不同的語言即被當作編碼,我們可以不斷地增加用戶直到整個背景噪音限制住了我們。如果能控制住用戶的信號強度,在保持高質量通話的同時,我們就可以容納更多的用戶。
  (3) 通話質量更佳
  TDMA的信道結構最多隻能支持4Kb的語音編碼器,它不能支持8Kb以上的語音編碼器。而CDMA的結構可以支持13kb的語音編碼器。因此可以提供更好的通話質量。CDMA系統的聲碼器可以動態地調整數據傳輸速率,並根據適當的門限值選擇不同的電平級發射。同時門限值根據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質量。另外,TDMA採用一種硬移交的方式,用戶可以明顯地感覺到通話的間斷,在用戶密集、基站密集的城市中,這種間斷就尤爲明顯,因爲在這樣的地區每分鐘會發生2至4次移交的情形。而CDMA系統“掉話”的現象明顯減少,CDMA系統採用軟切換技術,“先連接再斷開”,這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點。
  (4) 頻率規劃簡單
  用戶按不同的序列碼區分,所以不相同CDMA載波可在相鄰的小區內使用,網絡規劃靈活,擴展簡單。
  雖然CDMA系統頻率規劃簡單,但CDMA系統存在着PN短碼的規劃,並且PN短碼的規劃相較頻率規劃並不一定更簡單。
  總體來說CDMA的規劃並不簡單。相反,較之GSM系統要更爲複雜。
  (5)建網成本低
  CDMA系統有着容量大、工作頻點較GSM低,因此,在CDMA規劃中,CDMA的站間距一般較GSM稀疏。因此可以更好的節約建網成本。
  (6)網絡綠色環保
  技術體制 平均發射功率 最大發射功率
  GSM 125毫瓦 2瓦
  CDMA 2毫瓦 200毫瓦
  從以上數據可以看到CDMA手機是GSM手機平均發射功率的2/125
  CDMA手機更加綠色環保。

CDMA技術持點

  1.CDMA是擴頻通信的一種,他具有擴頻通信的以下特點:
  
  (1)抗干擾能力強。這是擴頻通信的基本特點,是所有通信方式無法比擬的。
  (2)寬帶傳輸,抗衰落能力強。
  (3)由於採用寬帶傳輸,在信道中傳輸的有用信號的功率比干擾信號的功率低得多,因此信號好像隱蔽在噪聲中;即功率話密度比較低,有利於信號隱蔽。
  (4)利用擴頻碼的相關性來獲取用戶的信息,抗截獲的能力強。
  (5)多個用戶同時接收,同時發送.
  2.在擴頻CDMA通信系統中,由於採用了新的關鍵技術而具有一些新的特點:
  (1)採用了多種分集方式。除了傳統的空間分集外。由於是寬帶傳輸起到了頻率分集的作用,同時在基站和移動臺採用了RAKE接收機技術,相當於時間分集的作用。
  (2)採用了話音激活技術和扇區化技術。因爲CDMA系統的容量直接與所受的干擾有關,採用話音激活和扇區化技術可以減少干擾,可以使整個系統的容量增大。
  (3)採用了移動臺輔助的軟切換。通過它可以實現無縫切換,保證了通話的連續性,減少了掉話的可能性。處於切換區域的移動臺通過分集接收多個基站的信號,可以減低自身的發射功率,從而減少了對周圍基站的干擾,這樣有利於提高反向聯路的容量和覆蓋範圍。
  (4)採用了功率控制技術,這樣降低了平準發射功率。
  (5)具有軟容量特性。可以在話務量高峯期通過提高誤幀率來增加可以用的信道數。當相鄰小區的負荷一輕一重時,負荷重的小區可以通過減少導頻的發射功率,使本小區的邊緣用戶由於導頻強度的不足而切換到相臨小區,使負擔分擔。
  (6)兼容性好。由於CDMA的帶寬很大,功率分佈在廣闊的頻譜上,功率話密度低,對窄帶模擬系統的干擾小,因此兩者可以共存。即兼容性好。
  (7)CDMA的頻率利用率高,不需頻率規劃,這也是CDMA的特點之一。
  (8)CDMA高效率的OCELP話音編碼。話音編碼技術是數字通信中的一個重要課題。OCELP是利用碼錶矢量量化差值的信號,並根據語音激活的程度產生一個輸出速率可變的信號。這種編五馬方式被認爲是目前效率最高的編碼技術,在保證有較好話音質量的前提下,大大提高了系統的容量。這種聲碼器具有8kbit/S和13kbit/S兩種速率的序列。8kbit/S序列從1.2kbit/s到9.6kbit/s可變,13kbit/S序列則從1.8kbt/s到14.4kbt/S可變。最近,又有一種8kbit/sEVRC型編碼器問世,也具有8kbit/s聲碼器容量大的特點,話音質量也有了明顯的提高。
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