談CDMA的重要特點(diǎn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上談CDMA的重要特點(diǎn)摘要： CDMA是Code Division Multiple Access的英文縮寫，中文翻譯為碼分多址。CDMA是用于數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信的一種先進(jìn)的無(wú)線擴(kuò)頻通信技術(shù)，它能滿足近年來(lái)運(yùn)營(yíng)者對(duì)大容量、廉價(jià)、高質(zhì)量的移動(dòng)通信系統(tǒng)的需求。其主要優(yōu)點(diǎn)有：大容量，軟容量，軟切換，采用多種分集技術(shù)，保密性強(qiáng)，低發(fā)射功率，大覆蓋范圍等優(yōu)點(diǎn)。其中大容量的前提條件是進(jìn)行功率控制，所以進(jìn)行功率控制是最大化系統(tǒng)容量的主要方法，同時(shí)也是CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)能夠正常工作的先決條件之一，本文將在后面重點(diǎn)介紹此技術(shù)，并在文章中介紹CDMA的重要特點(diǎn)和發(fā)展前景，在文章的末尾也會(huì)提

2、到CDMA的局限性。1. 對(duì)CDMA的簡(jiǎn)單理解與認(rèn)識(shí) 1.1對(duì)CDMA概念的形象理解 CDMA系統(tǒng)是一個(gè)自擾系統(tǒng)，所有移動(dòng)用戶都占用相同帶寬和頻率。這種系統(tǒng)給每一用戶分配一個(gè)唯一的碼序列（擴(kuò)頻碼），并用它對(duì)承載信息的信號(hào)進(jìn)行編碼。知道該碼序列用戶的接收機(jī)對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，并恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)，這是因?yàn)樵撚脩舸a序列與其它用戶碼序列的互相關(guān)是很小的。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直

3、到整個(gè)背景噪音限制住了我們.如果能控制住用戶的信號(hào)強(qiáng)度,在保持高質(zhì)量通話的同時(shí),我們就可以容納更多的用戶。1.2 CDMA的發(fā)展歷程 1 CDMA技術(shù)初衷是防止敵方對(duì)己方通信的干擾，第二次世界大戰(zhàn)期間因戰(zhàn)爭(zhēng)的需要而研究發(fā)出CDMA的技術(shù)在戰(zhàn)爭(zhēng)期間廣泛應(yīng)用于軍事抗干擾保密通信，后來(lái)由美國(guó)高通公司發(fā)展成為商用蜂窩電信技術(shù)。 2 1989年，高通向太平洋電話公司提供了CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)并進(jìn)行了小規(guī)模試驗(yàn)。 3 1995年，香港和記電訊開(kāi)通了全球第一個(gè)CDMA商用系統(tǒng)，CDMA技術(shù)理論上的諸多優(yōu)勢(shì)在實(shí)踐中得到了檢驗(yàn)，從而在北美、南美和亞洲等地得到了迅速推廣和應(yīng)用。 4 全球許多國(guó)家和地區(qū)，包

4、括中國(guó)香港、韓國(guó)、日本、美國(guó)都已建有CDMA商用網(wǎng)絡(luò)。在美國(guó)，10個(gè)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)公司中有7家選用CDMA。韓國(guó)有60%的人口是CDMA移動(dòng)用戶。 5 1995年中國(guó)總參與郵電部決定采用軍隊(duì)專用的800兆頻率，建立CDMA實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，并選定北京、上海、西安、廣州四個(gè)城市建網(wǎng)。2001聯(lián)通開(kāi)始建設(shè)CDMA 800M網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。2. CDMA的特點(diǎn)2.1 軟切換移動(dòng)臺(tái)利用Rake接收機(jī)的多個(gè)接收支路，開(kāi)始與一個(gè)新的基站聯(lián)系時(shí)，并不立即中斷與原基站之間的通信，即先建立與新基站的通信，然后直到接收到原基站信號(hào)低于一個(gè)門限值時(shí)再切斷與原基站的通信，這種切換方式稱為軟切換。軟切換僅僅能運(yùn)用于具有相同頻率的CDMA

5、信道之間，包含不同基站之間的切換和不同 BSC 之間的切換，利用IMR（Inter MSC Router）的MSC之間的切換。軟切換專指同一基站不同扇區(qū)之間的切換。它的優(yōu)點(diǎn)包括三方面：1、無(wú)縫切換保持通話的連續(xù)性。2、減小了掉話可能性。3、處于切換區(qū)域的移動(dòng)臺(tái)發(fā)送功率降低，減少發(fā)送功率是通過(guò)分集接收來(lái)實(shí)現(xiàn)的，降低發(fā)送功率有利于增加反向容量。在FDMA和TDMA系統(tǒng)中，一個(gè)小區(qū)中的信道數(shù)是固定的，然而在CDMA系統(tǒng)中用戶數(shù)和服務(wù)級(jí)別之間有著更靈活的關(guān)系。例如系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)者可在話務(wù)量高峰期將誤幀率稍微提高，從而增加可用信道數(shù)。同時(shí)，軟切換還提供分集，在軟切換中，由于各個(gè)小區(qū)采用同一頻帶，因而移動(dòng)臺(tái)可同

6、時(shí)與小區(qū)A和鄰近小區(qū)B同時(shí)進(jìn)行通信。在反向信道，兩基站分別接收來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的有用信號(hào)，以幀為單位譯碼分別傳給移動(dòng)交換中心，移動(dòng)交換中心內(nèi)的聲碼器/選擇器（Vocoder/Selector）也以幀為單位，通過(guò)對(duì)每一幀數(shù)據(jù)后面的CRC校驗(yàn)碼來(lái)分別校驗(yàn)這兩幀的好壞，如果只有一幀為好幀，則聲碼器就選擇這一好幀進(jìn)行聲碼變換；如果兩幀都為好幀，則聲碼器就任選一幀進(jìn)行聲碼變換；如果兩幀都為壞幀，則聲碼器放棄當(dāng)前幀，取出前面的一個(gè)好幀進(jìn)行聲碼變換。這樣就保證了基站最佳的接收結(jié)果。在前向信道，兩個(gè)小區(qū)的基站同時(shí)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)射有用信號(hào)，移動(dòng)臺(tái)把其中一個(gè)基站來(lái)的有用信號(hào)實(shí)際作為多徑信號(hào)進(jìn)行分集接收。這樣在軟切換中，由于

7、采用了空間分集技術(shù)，大大提高了移動(dòng)臺(tái)在小區(qū)邊緣的通信質(zhì)量，增加了系統(tǒng)的容量。從反向鏈路來(lái)說(shuō)，移動(dòng)臺(tái)根據(jù)傳播狀況好的基站情況來(lái)調(diào)整發(fā)射功率，減少了反向鏈路的干擾，從而增加了反向鏈路的容量。2.2 軟容量在FDMA、TDMA系統(tǒng)中，當(dāng)小區(qū)服務(wù)的用戶數(shù)達(dá)到最大信道數(shù)，已滿載的系統(tǒng)再無(wú)法增添一個(gè)信號(hào)，此時(shí)若有新的呼叫，該用戶只能聽(tīng)到忙音。而在CDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)目和服務(wù)質(zhì)量之間可以相互折中，靈活確定。例如系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者可以在話務(wù)量高峰期將某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，例如可以將目標(biāo)誤幀率稍稍提高，從而增加可用信道數(shù)。同時(shí)，在相鄰小區(qū)的負(fù)荷較輕時(shí)，本小區(qū)受到的干擾較小，容量就可以適當(dāng)增加。體現(xiàn)軟容量的另外一種形式是小

8、區(qū)呼吸功能。所謂小區(qū)呼吸功能就是指各個(gè)小區(qū)的覆蓋大小是動(dòng)態(tài)的。當(dāng)相鄰兩個(gè)小區(qū)負(fù)荷一輕一重時(shí)，負(fù)荷重的小區(qū)通過(guò)減小導(dǎo)頻發(fā)射功率，使本小區(qū)的邊緣用戶由于導(dǎo)頻強(qiáng)度不夠，切換到相鄰的小區(qū)，使負(fù)荷分擔(dān)，即相當(dāng)于增加了容量。這項(xiàng)功能可以避免在切換過(guò)程中由于信道短缺造成的掉話。在模擬系統(tǒng)和數(shù)字TDMA系統(tǒng)中，如果沒(méi)有可用信道，呼叫必須重新被分配到另一條候選信道，或者在切換時(shí)中斷。但是在CDMA中，建議可以適當(dāng)提高用戶的可接受的誤比特率直到另外一個(gè)呼叫結(jié)束。按上面對(duì)CDMA系統(tǒng)的類比，房間里可能不斷有新的交談?wù)哌M(jìn)入。當(dāng)然交談?wù)呖倲?shù)有一定限度，這與房間大小、人的音量、交談?wù)咧g的距離都有密切的關(guān)系。這里我們又引

9、入了幾處新類比：房間的大小對(duì)于CDMA系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就是單載波的容量；而交談?wù)咧g的音量則相當(dāng)于CDMA系統(tǒng)中手機(jī)的發(fā)射功率；音量控制即對(duì)應(yīng)著CDMA中一個(gè)非常重要的技術(shù)-功率控制；交談?wù)叩木嚯x即對(duì)應(yīng)手機(jī)與基站的距離。通過(guò)這個(gè)例子，我們可以總結(jié)出CDMA系統(tǒng)的一些特點(diǎn)：CDMA系統(tǒng)是一個(gè)自干擾系統(tǒng)；CDMA系統(tǒng)單載頻的容量不像FDMA、TDMA那樣是固定的，這也就是我們常提到的軟容量；因此功率控制在CDMA系統(tǒng)中起著重要作用，它直接影響著系統(tǒng)容量。2.2 覆蓋范圍廣 在CDMA的鏈路預(yù)算中包含以下的一些因素：軟切換增益、分集增益等，這些都是CDMA技術(shù)本身帶來(lái)的，是GSM中所沒(méi)有的。雖然CDMA在鏈

10、路預(yù)算中還要考慮自干擾對(duì)覆蓋范圍的影響（加入了干擾余量因子）以及CDMA手機(jī)最大發(fā)射功率低于GSM手機(jī)的最大發(fā)射功率，但是從總體來(lái)說(shuō)，CDMA的鏈路預(yù)算所得出的允許的最大路徑損耗要比GSM大（一般是5-10dB）。這意味著，在相同的發(fā)射功率和相同的天線高度條件下，CDMA有更大的覆蓋半徑，因此需要的基站也更少（對(duì)于覆蓋受限的區(qū)域這一點(diǎn)意義重大）；另外的好處是，對(duì)于相同的覆蓋半徑，CDMA所需要的發(fā)射功率更低。2.3保密性強(qiáng) CDMA信號(hào)的擾頻方式提供了高度的保密性，使這種數(shù)字蜂窩系統(tǒng)在防止串話、盜用等方面具有其他系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。CDMA的超強(qiáng)保密性能是以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)的。在通信過(guò)程中，用戶

11、所使用的（）各不相同，在接收端只有與之完全相同的用戶才能接收到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，對(duì)非相關(guān)用戶來(lái)說(shuō)是一種。目前CDMA所使用的是長(zhǎng)碼（2421），任何人無(wú)法竊取系統(tǒng)隨機(jī)分配給用戶的，且此碼在每次通話后更換。CDMA確實(shí)創(chuàng)造了一個(gè)奇跡，使用者再也不必?fù)?dān)心手機(jī)變成別人窺探自己秘密的工具了。無(wú)論是軍隊(duì)官兵，還是黨政領(lǐng)導(dǎo)，或者是商業(yè)巨頭，還有普通用戶，在擁有一部之后，都可以放心大膽地使用。CDMA不僅僅引導(dǎo)了手機(jī)時(shí)尚，更改變了無(wú)線通訊的歷史，為千千萬(wàn)萬(wàn)的使用者創(chuàng)造了一個(gè)無(wú)比美好的生活！2.4低發(fā)射功率由于CDMA系統(tǒng)有一套精確的功率控制方法。CDMA (IS-95) 系統(tǒng)中采用快速的反向功率控制、軟切換、語(yǔ)音

12、激活等技術(shù)。CDMA系統(tǒng)中的功率控制分為前向功率控制和反向功率控制。反向功率控制又分為僅有手機(jī)參與的開(kāi)環(huán)控制和手機(jī)、基站同時(shí)參與的閉環(huán)功率控制。反向開(kāi)環(huán)功率控制由手機(jī)獨(dú)立完成，手機(jī)根據(jù)它本身在小區(qū)中所接收功率的變化，迅速調(diào)節(jié)手機(jī)發(fā)射功率。正是由于這些精確的功率控制，才使CDMA手機(jī)能保持適當(dāng)?shù)陌l(fā)射功率。從手機(jī)發(fā)射功率限制的角度來(lái)比較：目前普遍使用的GSM手機(jī)900MHz頻段最大發(fā)射功率為2W （33dBm），1800MHz頻段最大發(fā)射功率為1W （30dBm），同時(shí)規(guī)范要求，對(duì)于GSM900和1800頻段，通信過(guò)程中手機(jī)最小發(fā)射功率分別不能低于5dBm和0dBm。CDMA IS-95A規(guī)范對(duì)手

13、機(jī)最大發(fā)射功率要求為0.2W1W（23dBm30dBm），實(shí)際上目前網(wǎng)絡(luò)上允許手機(jī)的最大發(fā)射功率為23dBm (0.2W)，規(guī)范對(duì)CDMA手機(jī)最小發(fā)射功率沒(méi)有要求。在實(shí)際通信過(guò)程中，在某個(gè)時(shí)刻某個(gè)地點(diǎn)，手機(jī)的實(shí)際發(fā)射功率取決于環(huán)境，系統(tǒng)對(duì)通信質(zhì)量的要求,語(yǔ)音激活等諸多因素, 實(shí)際上就是取決于系統(tǒng)的鏈路預(yù)算。在通常的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃中, 對(duì)于基本相同的誤幀率要求, GSM系統(tǒng)要求到達(dá)基站的手機(jī)信號(hào)的載干比通常為9dB左右，由于CDMA系統(tǒng)采用擴(kuò)頻技術(shù), 擴(kuò)頻增益對(duì)全速率編碼的增益為21dB, (對(duì)其他低速率編碼的增益更大), 所以對(duì)解擴(kuò)前信號(hào)的等效載干比的要求為 -14dB! (CDMA系統(tǒng)通常要

14、解擴(kuò)后信號(hào)的值為7dB左右)。從手機(jī)發(fā)射功率的初始值的取定及功率控制機(jī)制的角度來(lái)進(jìn)行比較：手機(jī)與系統(tǒng)的通信可分為兩個(gè)階段，一是接入階段，二是通話階段。對(duì)于GSM系統(tǒng)，手機(jī)在隨機(jī)接入階段沒(méi)有進(jìn)入專用模式以前，是沒(méi)有功率控制的，為保證接入成功，手機(jī)以系統(tǒng)能允許的最大功率發(fā)射 (通常是手機(jī)的最大發(fā)射功率)。在分配專用信道（SDCCH或TCH）后，手機(jī)會(huì)根據(jù)基站的指令調(diào)整手機(jī)的發(fā)射功率，調(diào)整的步長(zhǎng)通常為2dB。調(diào)整的頻率為60ms一次。對(duì)于CDMA系統(tǒng)，在隨機(jī)接入狀態(tài)下，手機(jī)會(huì)根據(jù)接收到的基站信號(hào)電平估計(jì)一個(gè)較小的值作為手機(jī)的初始發(fā)射功率, 發(fā)送第一個(gè)接入試探，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有得到基站的應(yīng)答信息

15、，手機(jī)會(huì)加大發(fā)射功率，發(fā)送第二個(gè)接入試探，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)還沒(méi)有得到基站的應(yīng)答信息，手機(jī)會(huì)再加大發(fā)射功率。這個(gè)過(guò)程重復(fù)下去，直到收到基站的應(yīng)答或者到達(dá)設(shè)定的最多嘗試次數(shù)為止。在通話狀態(tài)下，每1.25ms 基站會(huì)向手機(jī)發(fā)送一個(gè)功率控制命令信息，命令手機(jī)增大或減少發(fā)射功率, 步長(zhǎng)通常為1dB。由上面的比較可以看出，總體而言,考慮到CDMA系統(tǒng)其他獨(dú)有的技術(shù), 如軟切換, RAKE接收機(jī)對(duì)多徑的分集作用，強(qiáng)有力的前向糾錯(cuò)算法對(duì)對(duì)上行鏈路預(yù)算的改善, CDMA系統(tǒng)對(duì)手機(jī)的發(fā)射功率的要求比GSM系統(tǒng)對(duì)手機(jī)發(fā)射功的要求要小得多. 而且GSM手機(jī)在接入過(guò)程中以最大的功率發(fā)射，在通話過(guò)程中功率控制速度較慢，所

16、以手機(jī)以大功率發(fā)射的機(jī)率較大；而CDMA手機(jī)獨(dú)特的隨機(jī)接入機(jī)制和快速的反向功率控制，可以使手機(jī)平均發(fā)射功率維持在一個(gè)較低的水平。3. CDMA的局限性 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、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)

17、線傳輸速率只有：144kbps（車載移動(dòng)）、384kbps（步行）和2Mbps（固定）。隨著無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的崛起，用戶要求無(wú)線傳輸速率達(dá)到：1M2Mbps（車載移動(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