談CDMA的重要特點

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上談CDMA的重要特點摘要： 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)字蜂窩移動通信的一種先進的無線擴頻通信技術，它能滿足近年來運營者對大容量、廉價、高質量的移動通信系統(tǒng)的需求。其主要優(yōu)點有：大容量，軟容量，軟切換，采用多種分集技術，保密性強，低發(fā)射功率，大覆蓋范圍等優(yōu)點。其中大容量的前提條件是進行功率控制，所以進行功率控制是最大化系統(tǒng)容量的主要方法，同時也是CDMA移動通信系統(tǒng)能夠正常工作的先決條件之一，本文將在后面重點介紹此技術，并在文章中介紹CDMA的重要特點和發(fā)展前景，在文章的末尾也會提

2、到CDMA的局限性。1. 對CDMA的簡單理解與認識 1.1對CDMA概念的形象理解 CDMA系統(tǒng)是一個自擾系統(tǒng)，所有移動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唯一的碼序列（擴頻碼），并用它對承載信息的信號進行編碼。知道該碼序列用戶的接收機對收到的信號進行解碼，并恢復出原始數(shù)據(jù)，這是因為該用戶碼序列與其它用戶碼序列的互相關是很小的。我們打個比方，我們將帶寬想象成一個大房子。所有的人將進入唯一的大房子。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。在這里，屋里的空氣可以被想象成寬帶的載波,而不同的語言即被當作編碼,我們可以不斷地增加用戶直

3、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。1.2 CDMA的發(fā)展歷程 1 CDMA技術初衷是防止敵方對己方通信的干擾，第二次世界大戰(zhàn)期間因戰(zhàn)爭的需要而研究發(fā)出CDMA的技術在戰(zhàn)爭期間廣泛應用于軍事抗干擾保密通信，后來由美國高通公司發(fā)展成為商用蜂窩電信技術。 2 1989年，高通向太平洋電話公司提供了CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)并進行了小規(guī)模試驗。 3 1995年，香港和記電訊開通了全球第一個CDMA商用系統(tǒng)，CDMA技術理論上的諸多優(yōu)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。 4 全球許多國家和地區(qū)，包

4、括中國香港、韓國、日本、美國都已建有CDMA商用網(wǎng)絡。在美國，10個移動通信運營公司中有7家選用CDMA。韓國有60%的人口是CDMA移動用戶。 5 1995年中國總參與郵電部決定采用軍隊專用的800兆頻率，建立CDMA實驗網(wǎng)，并選定北京、上海、西安、廣州四個城市建網(wǎng)。2001聯(lián)通開始建設CDMA 800M網(wǎng)絡建設。2. CDMA的特點2.1 軟切換移動臺利用Rake接收機的多個接收支路，開始與一個新的基站聯(lián)系時，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低于一個門限值時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)點包括三方面：1、無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)域的移動臺發(fā)送功率降低，減少發(fā)送功率是通過分集接收來實現(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)和服務級別之間有著更靈活的關系。例如系統(tǒng)經(jīng)營者可在話務量高峰期將誤幀率稍微提高，從而增加可用信道數(shù)。同時，軟切換還提供分集，在軟切換中，由于各個小區(qū)采用同一頻帶，因而移動臺可同

6、時與小區(qū)A和鄰近小區(qū)B同時進行通信。在反向信道，兩基站分別接收來自移動臺的有用信號，以幀為單位譯碼分別傳給移動交換中心，移動交換中心內的聲碼器/選擇器（Vocoder/Selector）也以幀為單位，通過對每一幀數(shù)據(jù)后面的CRC校驗碼來分別校驗這兩幀的好壞，如果只有一幀為好幀，則聲碼器就選擇這一好幀進行聲碼變換；如果兩幀都為好幀，則聲碼器就任選一幀進行聲碼變換；如果兩幀都為壞幀，則聲碼器放棄當前幀，取出前面的一個好幀進行聲碼變換。這樣就保證了基站最佳的接收結果。在前向信道，兩個小區(qū)的基站同時向移動臺發(fā)射有用信號，移動臺把其中一個基站來的有用信號實際作為多徑信號進行分集接收。這樣在軟切換中，由于

7、采用了空間分集技術，大大提高了移動臺在小區(qū)邊緣的通信質量，增加了系統(tǒng)的容量。從反向鏈路來說，移動臺根據(jù)傳播狀況好的基站情況來調整發(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，當小區(qū)服務的用戶數(shù)達到最大信道數(shù)，已滿載的系統(tǒng)再無法增添一個信號，此時若有新的呼叫，該用戶只能聽到忙音。而在CDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)目和服務質量之間可以相互折中，靈活確定。例如系統(tǒng)運營者可以在話務量高峰期將某些參數(shù)進行調整，例如可以將目標誤幀率稍稍提高，從而增加可用信道數(shù)。同時，在相鄰小區(qū)的負荷較輕時，本小區(qū)受到的干擾較小，容量就可以適當增加。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小區(qū)的覆蓋大小是動態(tài)的。當相鄰兩個小區(qū)負荷一輕一重時，負荷重的小區(qū)通過減小導頻發(fā)射功率，使本小區(qū)的邊緣用戶由于導頻強度不夠，切換到相鄰的小區(qū)，使負荷分擔，即相當于增加了容量。這項功能可以避免在切換過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，或者在切換時中斷。但是在CDMA中，建議可以適當提高用戶的可接受的誤比特率直到另外一個呼叫結束。按上面對CDMA系統(tǒng)的類比，房間里可能不斷有新的交談者進入。當然交談者總數(shù)有一定限度，這與房間大小、人的音量、交談者之間的距離都有密切的關系。這里我們又引

9、入了幾處新類比：房間的大小對于CDMA系統(tǒng)來說就是單載波的容量；而交談者之間的音量則相當于CDMA系統(tǒng)中手機的發(fā)射功率；音量控制即對應著CDMA中一個非常重要的技術-功率控制；交談者的距離即對應手機與基站的距離。通過這個例子，我們可以總結出CDMA系統(tǒng)的一些特點：CDMA系統(tǒng)是一個自干擾系統(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技術本身帶來的，是GSM中所沒有的。雖然CDMA在鏈

10、路預算中還要考慮自干擾對覆蓋范圍的影響（加入了干擾余量因子）以及CDMA手機最大發(fā)射功率低于GSM手機的最大發(fā)射功率，但是從總體來說，CDMA的鏈路預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（對于覆蓋受限的區(qū)域這一點意義重大）；另外的好處是，對于相同的覆蓋半徑，CDMA所需要的發(fā)射功率更低。2.3保密性強 CDMA信號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。CDMA的超強保密性能是以擴頻技術為基礎的。在通信過程中，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的數(shù)據(jù)，對非相關用戶來說是一種。目前CDMA所使用的是長碼（2421），任何人無法竊取系統(tǒng)隨機分配給用戶的，且此碼在每次通話后更換。CDMA確實創(chuàng)造了一個奇跡，使用者再也不必擔心手機變成別人窺探自己秘密的工具了。無論是軍隊官兵，還是黨政領導，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不僅僅引導了手機時尚，更改變了無線通訊的歷史，為千千萬萬的使用者創(chuàng)造了一個無比美好的生活！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、語音

12、激活等技術。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參與的開環(huán)控制和手機、基站同時參與的閉環(huán)功率控制。反向開環(huán)功率控制由手機獨立完成，手機根據(jù)它本身在小區(qū)中所接收功率的變化，迅速調節(jié)手機發(fā)射功率。正是由于這些精確的功率控制，才使CDMA手機能保持適當?shù)陌l(fā)射功率。從手機發(fā)射功率限制的角度來比較：目前普遍使用的GSM手機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），同時規(guī)范要求，對于GSM900和1800頻段，通信過程中手機最小發(fā)射功率分別不能低于5dBm和0dBm。CDMA IS-95A規(guī)范對手

13、機最大發(fā)射功率要求為0.2W1W（23dBm30dBm），實際上目前網(wǎng)絡上允許手機的最大發(fā)射功率為23dBm (0.2W)，規(guī)范對CDMA手機最小發(fā)射功率沒有要求。在實際通信過程中，在某個時刻某個地點，手機的實際發(fā)射功率取決于環(huán)境，系統(tǒng)對通信質量的要求,語音激活等諸多因素, 實際上就是取決于系統(tǒng)的鏈路預算。在通常的網(wǎng)絡設計和規(guī)劃中, 對于基本相同的誤幀率要求, GSM系統(tǒng)要求到達基站的手機信號的載干比通常為9dB左右，由于CDMA系統(tǒng)采用擴頻技術, 擴頻增益對全速率編碼的增益為21dB, (對其他低速率編碼的增益更大), 所以對解擴前信號的等效載干比的要求為 -14dB! (CDMA系統(tǒng)通常要

14、解擴后信號的值為7dB左右)。從手機發(fā)射功率的初始值的取定及功率控制機制的角度來進行比較：手機與系統(tǒng)的通信可分為兩個階段，一是接入階段，二是通話階段。對于GSM系統(tǒng)，手機在隨機接入階段沒有進入專用模式以前，是沒有功率控制的，為保證接入成功，手機以系統(tǒng)能允許的最大功率發(fā)射 (通常是手機的最大發(fā)射功率)。在分配專用信道（SDCCH或TCH）后，手機會根據(jù)基站的指令調整手機的發(fā)射功率，調整的步長通常為2dB。調整的頻率為60ms一次。對于CDMA系統(tǒng)，在隨機接入狀態(tài)下，手機會根據(jù)接收到的基站信號電平估計一個較小的值作為手機的初始發(fā)射功率, 發(fā)送第一個接入試探，如果在規(guī)定的時間內沒有得到基站的應答信息

15、，手機會加大發(fā)射功率，發(fā)送第二個接入試探，如果在規(guī)定時間內還沒有得到基站的應答信息，手機會再加大發(fā)射功率。這個過程重復下去，直到收到基站的應答或者到達設定的最多嘗試次數(shù)為止。在通話狀態(tài)下，每1.25ms 基站會向手機發(fā)送一個功率控制命令信息，命令手機增大或減少發(fā)射功率, 步長通常為1dB。由上面的比較可以看出，總體而言,考慮到CDMA系統(tǒng)其他獨有的技術, 如軟切換, RAKE接收機對多徑的分集作用，強有力的前向糾錯算法對對上行鏈路預算的改善, CDMA系統(tǒng)對手機的發(fā)射功率的要求比GSM系統(tǒng)對手機發(fā)射功的要求要小得多. 而且GSM手機在接入過程中以最大的功率發(fā)射，在通話過程中功率控制速度較慢，所

16、以手機以大功率發(fā)射的機率較大；而CDMA手機獨特的隨機接入機制和快速的反向功率控制，可以使手機平均發(fā)射功率維持在一個較低的水平。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)內產生干擾，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)內干擾符號間干擾（ISI）和多址干擾（MAI）：這些干擾在單小區(qū)內限制了用戶數(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

17、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：1M2Mbps（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