CDMA

　　1、技術(shù)背景

　　CDMA技術(shù)的出現(xiàn)源自于人類對(duì)更高質(zhì)量無(wú)線通信的需求，第二次世界大戰(zhàn)期間因戰(zhàn)爭(zhēng)的需要而研究開發(fā)出CDMA技術(shù)，其思想初衷是防止敵方對(duì)己方通訊的干擾，在戰(zhàn)爭(zhēng)期間廣泛應(yīng)用于軍事抗干擾通信，后來(lái)由美國(guó)高通公司更新成為商用蜂窩電信技術(shù)。

　　女演員海蒂拉瑪和她的作曲家丈夫定義Spectrum(頻譜)的概念早在1942年，該專利提出了一個(gè)重要的概念“擴(kuò)展頻譜技術(shù)”。50年代，紐約州的Sylvania公司（臺(tái)積電老板張忠謀在美國(guó)的第一份工作，就是在這家半導(dǎo)體公司）開始以海蒂和喬治的專利為出發(fā)點(diǎn)作相關(guān)的研發(fā)。后來(lái)在60年代，相關(guān)的擴(kuò)頻（Spread Spectrum）技術(shù)出現(xiàn)了，美國(guó)軍方也開始在軍事通訊系統(tǒng)中使用擴(kuò)頻技術(shù)。80年代冷戰(zhàn)結(jié)束后，美國(guó)軍方解除了對(duì)擴(kuò)頻技術(shù)的管制，允許其商業(yè)化。然后在1985年，高通在加州成立，以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)，研發(fā)出CDMA（Code Division Multiple Access）系統(tǒng)。

　　2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　移動(dòng)通信系統(tǒng)有多種分類方法。例如按信號(hào)性質(zhì)分，可分為模擬、數(shù)字；按調(diào)制方式分，可分為調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅；按多址連接方式分，可分為：頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)。

　　目前中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)移動(dòng)所使用的GSM移動(dòng)電話網(wǎng)采用的便是FDMA和TDMA兩種方式的結(jié)合。以前，中國(guó)聯(lián)通擁有CDMA業(yè)務(wù)。但是從2008年十月一日開始聯(lián)通的CDMA業(yè)務(wù)已經(jīng)轉(zhuǎn)由中國(guó)電信經(jīng)營(yíng)。

　　CDMA技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)歷了幾個(gè)階段。IS-95是cdmaONE系列標(biāo)準(zhǔn)中最先發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，真正在全球得到廣泛應(yīng)用的第一個(gè)CDMA標(biāo)準(zhǔn)是IS-95A，這一標(biāo)準(zhǔn)支持8K編碼話音服務(wù)。其后又分別出版了13K話音編碼器的TSB74標(biāo)準(zhǔn)，支持1.9GHz的CDMA PCS系統(tǒng)的STD-008標(biāo)準(zhǔn)，其中13K編碼話音服務(wù)質(zhì)量已非常接近有線電話的話音質(zhì)量。隨著移動(dòng)通信對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增長(zhǎng)，1998年2月，美國(guó)高通公司宣布將IS-95B標(biāo)準(zhǔn)用于CDMA基礎(chǔ)平臺(tái)上。IS-95B可提供CDMA系統(tǒng)性能，并增加用戶移動(dòng)通信設(shè)備的數(shù)據(jù)流量，提供對(duì)64kbps數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持。其后，cdma2000成為窄帶CDMA系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)過渡的標(biāo)準(zhǔn)。cdma2000在標(biāo)準(zhǔn)研究的前期，提出了1X和3X的發(fā)展策略，但隨后的研究表明，1X和3X增強(qiáng)型技術(shù)代表了未來(lái)發(fā)展方向。

　　3、應(yīng)用規(guī)模

　　1995年，第一個(gè)CDMA商用系統(tǒng)（被稱為IS-95A）被美國(guó)高通公司運(yùn)行之后，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。全球許多國(guó)家和地區(qū)，包括中國(guó)大陸、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)和日本，CDMA成為國(guó)內(nèi)的主要移動(dòng)通信技術(shù)。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。到2006年4月，韓國(guó)有60%的人口成為CDMA用戶。在澳大利亞主辦的第27屆奧運(yùn)會(huì)中，CDMA技術(shù)更是發(fā)揮了重要作用。

　　CDMA技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，推進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)在世界范圍的應(yīng)用。目前，在美國(guó)、韓國(guó)、日本等國(guó)家，CDMA技術(shù)已獲得了較大規(guī)模的應(yīng)用。在一些歐洲國(guó)家，一些運(yùn)營(yíng)商也建起了CDMA網(wǎng)絡(luò)。據(jù)CDG(世界CDMA發(fā)展集團(tuán))統(tǒng)計(jì)，1996年底CDMA用戶僅為100萬(wàn)；到1998年3月已迅速增長(zhǎng)到1000萬(wàn)；截至1999年9月，用戶數(shù)量已超過4000萬(wàn)。2000年初全球CDMA移動(dòng)電話用戶的總數(shù)已突破5000萬(wàn)，在一年內(nèi)用戶數(shù)量增長(zhǎng)率達(dá)到118%。CDG表示，目前亞洲已經(jīng)成為CDMA市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?，亞洲地區(qū)CDMA用戶數(shù)量比一年前增長(zhǎng)88%，達(dá)到2800萬(wàn)。美國(guó)地區(qū)的增長(zhǎng)率更是高達(dá)143%，達(dá)到1650萬(wàn)，但用戶絕對(duì)數(shù)量要低于亞洲，在亞太地區(qū)，中國(guó)香港、日本、韓國(guó)、澳大利亞、泰國(guó)、印度、菲律賓、新西蘭、孟加拉國(guó)等許多國(guó)家和地區(qū)都已建有CDMA商用網(wǎng)絡(luò)，用戶數(shù)量已超過2100萬(wàn)戶。增長(zhǎng)率位于第三的是中美洲和南美洲，CDMA用戶數(shù)量達(dá)到500萬(wàn)。

　　中國(guó)聯(lián)通于2002年1月8日正式開通了CDMA網(wǎng)絡(luò)并投入商用，2008年10月1日后轉(zhuǎn)由中國(guó)電信經(jīng)營(yíng)，手機(jī)號(hào)段為133、153、189、180及181號(hào)段。

　　2011年3月30日，中國(guó)電信移動(dòng)用戶突破了1億，成為全球最大的CDMA運(yùn)營(yíng)商，同時(shí)也是第一家突破1億用戶大關(guān)的CDMA運(yùn)營(yíng)商，2011年10月28日，中國(guó)電信公布其移動(dòng)用戶數(shù)達(dá)到1.17億戶，其中3G移動(dòng)用戶數(shù)達(dá)到2843萬(wàn)戶。

　　4、系統(tǒng)原理

　　CDMA系統(tǒng)是基于碼分技術(shù)（擴(kuò)頻技術(shù)）和多址技術(shù)的通信系統(tǒng)，系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配各自特定地址碼。地址碼之間具有相互準(zhǔn)正交性，從而在時(shí)間、空間和頻率上都可以重疊；將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原有的數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，接收端進(jìn)行相反的過程，進(jìn)行解擴(kuò)，增強(qiáng)了抗干擾的能力。

　　CDMA系統(tǒng)屬于自干擾系統(tǒng)。

　　CDMA系統(tǒng)只接收地址碼一樣的部分，其他部分變成噪音。

　　5、優(yōu)勢(shì)

　　手機(jī)定位

　　在電信通信網(wǎng)絡(luò)中，通常有以下幾種定位技術(shù)：

　　一是基于Cell ID的定位技術(shù)，它由網(wǎng)絡(luò)側(cè)獲取用戶當(dāng)前所在的基站Cell信息以獲取用戶當(dāng)前位置，其精度取決于移動(dòng)基站的分布及覆蓋范圍的大小；

　　二是基于AFLT的定位技術(shù)，AFLT（Advanced Forward Link Trilateration）是CDMA獨(dú)有的技術(shù)，在定位操作時(shí)，手機(jī)/終端同時(shí)監(jiān)聽多個(gè)基站的導(dǎo)頻信息，利用碼片時(shí)延來(lái)確定到附近基站的距離，最后用三角定位法算出具體位置。

　　CDMA手機(jī)

　　三是基于AGPS（無(wú)線網(wǎng)絡(luò)輔助GPS定位技術(shù)）的定位技術(shù)，AGPS將終端的工作簡(jiǎn)化，由網(wǎng)絡(luò)側(cè)的定位服務(wù)器與終端相互配合完成定位工作，就是將衛(wèi)星掃描及定位運(yùn)算等最為繁重的工作從終端一側(cè)轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)一側(cè)的定位服務(wù)器完成。借助定位服務(wù)器強(qiáng)大的運(yùn)算能力，可以采用復(fù)雜的定位算法以降低接收信號(hào)弱等不利因素的影響從而提高定位精度和靈敏度。定位平臺(tái)將經(jīng)緯度信息送到應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，或者通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)送回終端滿足定位應(yīng)用。

　　四是基于GPSOne定位技術(shù)，將Cell ID、CDMA三角定位和AGPS綜合應(yīng)用的電信獨(dú)特的定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)定位精度高、范圍廣。

　　CDMA定位技術(shù)是基于位置業(yè)務(wù)開發(fā)的定位技術(shù)，采用Client/Server方式。它將無(wú)線輔助AGPS和高級(jí)前向鏈路AFLT三角定位法兩種定位技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高精度、高可用性和較高速度定位。在這兩種定位技術(shù)均無(wú)法使用的環(huán)境中，CDMA定位技術(shù)會(huì)自動(dòng)切換到Cell ID扇區(qū)定位方式，確保定位成功率.

　　CDMA定位技術(shù)結(jié)合了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)輔助GPS定位和CDMA三角運(yùn)算定位，改善了室內(nèi)定位效果。CDMA三角運(yùn)算定位彌補(bǔ)無(wú)衛(wèi)星信號(hào)下也能完成定位，其他蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)如GSM/GPRS也有類似自定位技術(shù)，但由于CDMA是惟一全網(wǎng)同步（通過GPS）網(wǎng)絡(luò)，因此定位精度更高。但CDMA連續(xù)定位中，處于同一位置的連續(xù)定位偏差往往很大。

　　CDMA手機(jī)定位技術(shù)2011年已實(shí)現(xiàn)突破，只要手機(jī)信號(hào)覆蓋區(qū)域都能實(shí)現(xiàn)GPS定位。

　　系統(tǒng)容量大

　　理論上，在使用相同頻率資源的情況下，CDMA移動(dòng)網(wǎng)比模擬網(wǎng)容量大20倍，實(shí)際使用中比模擬網(wǎng)大10倍，比GSM要大4-5倍。

　　系統(tǒng)容量的配置靈活

　　在CDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)的增加相當(dāng)于背景噪聲的增加，造成話音質(zhì)量的下降。但對(duì)用戶數(shù)并無(wú)限制，操作者可在容量和話音質(zhì)量之間折衷考慮。另外，多小區(qū)之間可根據(jù)話務(wù)量和干擾情況自動(dòng)均衡。

　　這一特點(diǎn)與CDMA的機(jī)理有關(guān)。CDMA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，打個(gè)比方，將寬帶想像成一個(gè)大房子，所有的人將進(jìn)入惟一的大房子。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像成寬帶的載波，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。

　　通話質(zhì)量更佳

　　TDMA的信道結(jié)構(gòu)最多只能支持4Kb的語(yǔ)音編碼器，它不能支持8Kb以上的語(yǔ)音編碼器。而CDMA的結(jié)構(gòu)可以支持13kb的語(yǔ)音編碼器。因此可以提供更好的通話質(zhì)量。CDMA系統(tǒng)的聲碼器可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率，并根據(jù)適當(dāng)?shù)拈T限值選擇不同的電平級(jí)發(fā)射。同時(shí)門限值根據(jù)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(zhì)量。另外，TDMA采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，這種間斷就尤為明顯，因?yàn)樵谶@樣的地區(qū)每分鐘會(huì)發(fā)生2至4次移交的情形。而CDMA系統(tǒng)“掉話”的現(xiàn)象明顯減少，CDMA系統(tǒng)采用軟切換技術(shù)，“先連接再斷開”，這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點(diǎn)。

　　頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單

　　用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以，相同CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃靈活，擴(kuò)展簡(jiǎn)單。

　　雖然CDMA系統(tǒng)頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單，但CDMA系統(tǒng)存在著PN短碼的規(guī)劃，并且PN短碼的規(guī)劃相較頻率規(guī)劃并不一定更簡(jiǎn)單。

　　總體來(lái)說(shuō)CDMA的規(guī)劃并不簡(jiǎn)單。相反，較之GSM系統(tǒng)要更為復(fù)雜。

　　建網(wǎng)成本低

　　CDMA系統(tǒng)有著容量大、工作頻點(diǎn)較GSM低，因此，在CDMA規(guī)劃中，CDMA的站間距一般較GSM稀疏。因此可以更好的節(jié)約建網(wǎng)成本。

　　低功率譜密度

　　由于CDMA的關(guān)鍵技術(shù)為擴(kuò)頻技術(shù)，所以它的功率譜被擴(kuò)展的很寬，從而功率很低，好處有二：

　　1防止其它信道的干擾

　　2防止干擾其它信道。

　　6、技術(shù)特點(diǎn)

　　1．CDMA是擴(kuò)頻通信的一種，它具有擴(kuò)頻通信的以下特點(diǎn)：

　?。?）抗干擾能力強(qiáng)。這是擴(kuò)頻通信的基本特點(diǎn)，是所有通信方式無(wú)法

　　CDMA手機(jī)宣傳海報(bào)

　　比擬的。

　?。?）寬帶傳輸，抗衰落能力強(qiáng)。

　?。?）由于采用寬帶傳輸，在信道中傳輸?shù)挠杏眯盘?hào)的功率比干擾信號(hào)的功率低得多，因此信號(hào)好像隱蔽在噪聲中；即功率話密度比較低，有利于信號(hào)隱蔽。

　?。?）利用擴(kuò)頻碼的相關(guān)性來(lái)獲取用戶的信息，抗截獲的能力強(qiáng)。

　?。?）多個(gè)用戶同時(shí)接收，同時(shí)發(fā)送。

　　2．在擴(kuò)頻CDMA通信系統(tǒng)中，由于采用了新的關(guān)鍵技術(shù)而具有一些新的特點(diǎn)：

　?。?）采用了多種分集方式。除了傳統(tǒng)的空間分集外。由于是寬帶傳輸起到了頻率分集的作用，同時(shí)在基站和移動(dòng)臺(tái)采用了RAKE接收機(jī)技術(shù)，相當(dāng)于時(shí)間分集的作用。

　?。?）采用了話音激活技術(shù)和扇區(qū)化技術(shù)。因?yàn)镃DMA系統(tǒng)的容量直接與所受的干擾有關(guān)，采用話音激活和扇區(qū)化技術(shù)可以減少干擾，可以使整個(gè)系統(tǒng)的容量增大。

　?。?）采用了移動(dòng)臺(tái)輔助的軟切換。通過它可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換，保證了通話的連續(xù)性，減少了掉話的可能性。處于切換區(qū)域的移動(dòng)臺(tái)通過分集接收多個(gè)基站的信號(hào)，可以減低自身的發(fā)射功率，從而減少了對(duì)周圍基站的干擾，這樣有利于提高反向聯(lián)路的容量和覆蓋范圍。

　?。?）采用了功率控制技術(shù)，這樣降低了平均發(fā)射功率。

　　（5）具有軟容量特性?？梢栽谠拕?wù)量高峰期通過提高誤幀率來(lái)增加可以用的信道數(shù)。當(dāng)相鄰小區(qū)的負(fù)荷一輕一重時(shí)，負(fù)荷重的小區(qū)可以通過減少導(dǎo)頻的發(fā)射功率，使本小區(qū)的邊緣用戶由于導(dǎo)頻強(qiáng)度的不足而切換到相臨小區(qū)，使負(fù)擔(dān)分擔(dān)。

　?。?）兼容性好。由于CDMA的帶寬很大，功率分布在廣闊的頻譜上，功率話密度低，對(duì)窄帶模擬系統(tǒng)的干擾小，因此兩者可以共存。即兼容性好。

　?。?）CDMA的頻率利用率高，不需頻率規(guī)劃，這也是CDMA的特點(diǎn)之一。

　?。?）CDMA高效率的QCELP話音編碼。話音編碼技術(shù)是數(shù)字通信中的一個(gè)重要課題。QCELP是利用碼表矢量量化差值的信號(hào)，并根據(jù)語(yǔ)音激活的程度產(chǎn)生一個(gè)輸出速率可變的信號(hào)。這種編碼方式被認(rèn)為是目前效率最高的編碼技術(shù)，在保證有較好話音質(zhì)量的前提下，大大提高了系統(tǒng)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1.8kbit/s到14.4kbit/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(diǎn)，話音質(zhì)量也有了明顯的提高。