基礎(chǔ)知識CDMA與OFDM比較

什么是CDMA技術(shù)CDMA直譯為碼分多址，是在數(shù)字通信技術(shù)的分支擴頻通信的根底上開展起來的一種技術(shù)。所謂擴頻，簡潔地說就是把頻譜擴展。CDMA技術(shù)采納的是干脆序列擴頻方式，就是用具有噪聲特性的載波以及比簡潔點到幾點通信所需帶寬寬得多的頻帶去傳輸一樣的數(shù)據(jù)。同調(diào)頻、調(diào)幅技術(shù)一樣，干脆序列擴頻是一種調(diào)制技術(shù)，它采納一個碼序列〔高速〕去調(diào)制原始數(shù)據(jù)信息〔低速〕，這樣調(diào)制后的信息就能以高速傳輸。CDMA技術(shù)的起源

擴頻技術(shù)的起源要追溯到二戰(zhàn)時期，這種思想的初衷是防止敵方對己方通訊的干擾。我們知道，由于窄帶通訊采納的帶寬只有幾十kHz，只須要運用一個具有一樣放射頻率及足夠大功率的放射機就可以特別簡潔地干擾對方的通信。因為無論調(diào)幅、調(diào)頻技術(shù)都很難從惡劣的信噪比環(huán)境中復(fù)原原始信息。

CDMA這種新頻的想法就是通過特別的碼型處理，把信號能量擴散到一個很寬的頻帶上，湮沒在噪聲里，在接收端只有通過一樣的碼型才能把信號復(fù)原出來〔整個過程就像加密、解密一樣〕，我們稱之為干脆序列擴頻。由于信號湮沒在噪聲里，故很難被敵方偵測到。因此，這種技術(shù)在軍事領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。CDMA的軟容量是指什么

按上面對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的距離都有親密的關(guān)系。這里我們又引入了幾處新類比：房間的大小對于CDMA系統(tǒng)來說就是單載波的容量；而交談?wù)咧g的音量則相當(dāng)于CDMA系統(tǒng)中手機的放射功率；音量限制即對應(yīng)著CDMA中一個特別重要的技術(shù)---功率限制；交談?wù)叩木嚯x即對應(yīng)手機與基站的距離。通過這個例子，我們可以總結(jié)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"；因此功率限制在CDMA系統(tǒng)中起著重要作用，它干脆影響著系統(tǒng)容量。OFDMOFDM——OFDM〔OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing〕即正交頻分復(fù)用技術(shù)，事實上OFDM是MCMMulti-CarrierModulation，多載波調(diào)制的一種。其主要思想是：將信道分成假設(shè)干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進(jìn)展傳輸。正交信號可以通過在接收端采納相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以削減子信道之間的相互干擾ICI。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消退符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小局部，信道均衡變得相對簡潔。在向B3G/4G演進(jìn)的過程中，OFDM是關(guān)鍵的技術(shù)之一，可以結(jié)合分集，時空編碼，干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術(shù)，最大限度的提高了系統(tǒng)性能。包括以下類型：V-OFDM，W-OFDM，F(xiàn)-OFDM，MIMO-OFDM，多帶-OFDM。CDMA與OFDM之技術(shù)比擬

頻譜利用率、支持高速率多媒體效勞、系統(tǒng)容量、抗多徑信道干擾等因素是目前大多數(shù)固定寬帶無線接入設(shè)備商在選擇CDMA〔碼分多址〕或OFDM〔正交頻分復(fù)用〕作為點到多點〔PMP〕的關(guān)鍵技術(shù)時的主要動身點。而這兩種技術(shù)在這些方面都各有所長，因此設(shè)備商須要依據(jù)實際狀況權(quán)衡利弊，進(jìn)展綜合分析，從而做出最正確選擇。

CDMA技術(shù)是基于擴頻通信理論的調(diào)制和多址連接技術(shù)。OFDM技術(shù)屬于多載波調(diào)制技術(shù)，它的根本思想是將信道分成很多正交子信道，在每個子信道上運用一個子載波進(jìn)展調(diào)制，并且各個子載波并行傳輸。OFDM和CDMA技術(shù)各有利弊。CDMA具有眾所周知的優(yōu)點，而采納多種新技術(shù)的OFDM也表現(xiàn)出了良好的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造可擴展性、更高的頻譜利用率、更敏捷的調(diào)制方式和抗多徑干擾實力。下面主要從調(diào)制技術(shù)、峰均功率比、抗窄帶干擾實力等角度分析這兩種技術(shù)在性能上的詳細(xì)差異。

——調(diào)制技術(shù)一般來說，無線系統(tǒng)中頻譜效率可以通過采納16QAM〔正交幅度調(diào)制〕、64QAM乃至更高階的調(diào)制方式得到提高，而且一個好的通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在頻譜效率和誤碼率之間獲得最正確平衡。

在CDMA系統(tǒng)中，下行鏈路可支持多種調(diào)制，但每條鏈路的符號調(diào)制方式必需一樣，而上行鏈路卻不支持多種調(diào)制，這就使得CDMA系統(tǒng)丟失了一定的敏捷性。并且，在這種非正交的鏈路中，采納高階調(diào)制方式的用戶必將會對采納低階調(diào)制的用戶產(chǎn)生很大的噪聲干擾。

在OFDM系統(tǒng)中，每條鏈路都可以獨立調(diào)制，因而該系統(tǒng)不管在上行還是在下行鏈路上都可以簡潔地同時容納多種混合調(diào)制方式。這就可以引入“自適應(yīng)調(diào)制〞的概念。它增加了系統(tǒng)的敏捷性，例如，在信道好的條件下終端可以采納較高階的如64QAM調(diào)制以獲得最大頻譜效率，而在信道條件變差時可以選擇QPSK〔四相移相鍵控〕調(diào)制等低階調(diào)制來確保信噪比。這樣，系統(tǒng)就可以在頻譜利用率和誤碼率之間取得最正確平衡。此外，雖然信道間干擾限制了某條特定鏈路的調(diào)制方式，但這一點可以通過網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃和無線資源管理等手段來解決。

——峰均功率比〔PAPR〕這也是設(shè)備商們應(yīng)當(dāng)考慮的一個重要因素。因為PAPR過高會使得發(fā)送端對功率放大器的線性要求很高，這就意味著要供應(yīng)額外功率、電池備份和擴大設(shè)備的尺寸，進(jìn)而增加基站和用戶設(shè)備的本錢。

CDMA系統(tǒng)的PAPR一般在5～11dB，并會隨著數(shù)據(jù)速率和運用碼數(shù)的增加而增加。目前已有很多技術(shù)可以降低CDMA的PAPR。

在OFDM系統(tǒng)中，由于信號包絡(luò)的不恒定性，使得該系統(tǒng)對非線性很敏感。假如沒有改善非線性敏感性的措施，OFDM技術(shù)將不能用于運用電池的傳輸系統(tǒng)和手機等。目前有很多技術(shù)可以降低OFDM的PAPR。

——抗窄帶干擾實力CDMA的最大優(yōu)勢就表現(xiàn)在其抗窄帶干擾實力方面。因為干擾只影響整個擴頻信號的一小局部；而OFDM中窄帶干擾也只影響其頻段的一小局部，而且系統(tǒng)可以不運用受到干擾的局部頻段，或者采納前向糾錯和運用較低階調(diào)制等手段來解決。

——抗多徑干擾實力在無線信道中，多徑傳播效應(yīng)造成接收信號相互重疊，產(chǎn)生信號波形間的相互干擾，使接收端推斷錯誤。這會嚴(yán)峻地影響信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。

為了抵消這種信號自干擾，CDMA接收機采納了RAKE分集接收技術(shù)來區(qū)分和綁定多路信號能量。為了削減干擾源，RAKE接收機供應(yīng)一些分集增益。然而由于多路信號能量不相等，試驗證明，假如路徑數(shù)超過7或8條，這種信號能量的分散將使得信道估計精確度降低，RAKE的接收性能下降就會很快。

OFDM技術(shù)與RAKE接收的思路不同，它是將待發(fā)送的信息碼元通過串并變換，降低速率，從而增大碼元周期，以減弱多徑干擾的影響。同時它運用循環(huán)前綴〔CP〕作為愛護(hù)間隔，大大削減甚至消退了碼間干擾，并且保證了各信道間的正交性，從而大大削減了信道間干擾。當(dāng)然，這樣做也付出了帶寬的代價，并帶來了能量損失：CP越長，能量損失就越大。

——功率限制技術(shù)在CDMA系統(tǒng)中，功率限制技術(shù)是解決遠(yuǎn)近效應(yīng)的重要方法，而且功率限制的有效性確定了網(wǎng)絡(luò)的容量。相對來說功率限制不是OFDM系統(tǒng)的根本需求。OFDM系統(tǒng)引入功率限制的目的是最小化信道間干擾。

——網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃由于CDMA本身的技術(shù)特性，CDMA系統(tǒng)的頻率規(guī)劃問題不很突出，但卻面臨著碼的設(shè)計規(guī)劃問題。OFDM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的最根本目的是削減信道間的干擾。由于這種規(guī)劃是基于頻率安排的，設(shè)計者只要預(yù)留些頻段就可以解決小區(qū)分裂的問題。

——均衡技術(shù)均衡技術(shù)可以補償時分信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的ISI。在CDMA系統(tǒng)中，信道帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信道的平坦衰落帶寬。由于擴頻碼自身良好的自相關(guān)性，使得在無線信道傳