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CDMA是碼分多址的英文縮寫(CodeDivisionMultipleAccess),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偽隨機碼進行調製,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偽隨機碼,與接收的帶寬信號作相關處理,把寬頻信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴,以實現信息通信。

1 CDMA -簡介

CDMACDMA無線接入台

CDMA(碼分多址)是指用於二代和三代無線通信中任何一種協議。CDMA是一種多路方式,多路信號只佔用一條通道,極大提高帶寬使用率,應用於800MHz和1.9GHz的超高頻(UHF)行動電話系統。CDMA使用帶擴頻技術的模-數轉換(ADC).輸入音頻首先數字化為二進位元。傳輸信號頻率按指定類型編碼,因此只有頻率響應編碼一致的接收機才能攔截信號.由於有無數種頻率順序編碼,因此很難出現重複,增強了保密性。CDMA通道寬度名義上1.23MHz,網路中使用軟切換方案,盡量減少手機通話中信號中斷。數字和擴頻技術的結合應用使得單位帶寬信號數量比模擬方式下成倍增加,CDMA與其他蜂窩技術兼容,實現全國漫遊.最初僅用於美國蜂窩電話中CMDAOne標準只提供單通道14.4Kbps和八通道115Kbps的傳輸速度.CDMA2000和寬頻CDMA速度已經成倍提高。

CDMACDMA
移動通信系統有多種分類方法。例如按信號性質分,可分為模擬、數字;按調製方式分,可分為調頻、調相、調幅;按多址連接方式分,可分為頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)。中國聯通、中國移動所使用的GSM行動電話網採用的便是FDMA和TDMA兩種方式的結合。GSM比模擬行動電話有很大的優勢,但是,在頻譜效率上僅是模擬系統的3倍,容量有限;在話音質量上也很難達到有線電話水平;TDMA終端接入速率最高也只能達到9.6kbit/s;TDMA系統無軟切換功能,因而容易掉話,影響服務質量。因此, TDMA並不是現代蜂窩移動通信的最佳無線接入,而CDMA多址技術完全適合現代移動通信網所要求的大容量、高質量、綜合業務、軟切換等,正受到越來越多的運營商和用戶的青睞。

2 CDMA -技術背景


CDMA,就是利用展頻的通訊技術,因而可以減少手機之間的干擾,並且可以增加用戶的容量,而且手機的功率還可以做的比較低,不但可以使使用時間更長,更重要的是可以降低電磁波輻射對人的傷害。CDMA的帶寬可以擴展較大,還可以傳輸影像,這是第三代手機為什麼選用CDMA的原因。   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于軍事抗干擾通信,後來由美國高通公司更新成為商用蜂窩電信技術。1995年,第一個CDMA商用系統(被稱為IS-95A)被美國高通公司運行之後,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,包括中國大陸、中國香港、韓國、日本、美國都已建有CDMA商用網路。在美國和日本,CDMA成為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2006年4月,韓國有60%的人口成為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。

3 CDMA -發展階段

CDMACDMA電話
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于軍事抗干擾通信,後來由美國高通公司更新成為商用蜂窩電信技術。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商用網路。在美國和日本,CDMA成為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。韓國有60%的人口成為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技術的標準化經歷了幾個階段。IS-95是cdmaONE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。隨著移動通信對數據業務需求的增長,1998年2月,美國高通公司宣布將IS-95B標準用於CDMA基礎平台上。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成為窄帶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。

CDMACDMA手機
CDMA技術的標準化,推進了這項技術在世界範圍的應用。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網路。據CDG(世界CDMA發展集團)統計,1996年底CDMA用戶僅為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行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,亞洲已經成為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、紐西蘭、孟加拉國等許多國家和地區都已建有CDMA商用網路,用戶數量已超過2100萬戶。增長率位於第三的是中美洲和南美洲,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。

4 CDMA -發展方向

CDMACDMA電話
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 1X向CDMA2000 3X過渡比GPRS向WCDMA過渡更為平滑。

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。CDMA是為現代移動通信網所要求的大容量、高質量、綜合業務、軟切換、國際漫遊等要求而設計的一種移動通訊技術。

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偽隨機碼進行調製,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偽隨機碼,與接收的帶寬信號作相關處理,把寬頻信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴,以實現信息通信。

5 CDMA -優勢

CDMACDMA無線網卡
CDMA移動通信網是由擴頻、多址接入、蜂窩組網和頻率復用等幾種技術結合而成,含有頻域、時域和碼域三維信號處理的一種協作,因此它具有抗干擾性好,抗多徑衰落,保密安全性高,同頻率可在多個小區內重複使用,容量和質量之間可做權衡取捨等屬性。這些屬性使CDMA比其它系統有很大的優勢。

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雜訊的增加,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。在這裡,屋裡的空氣可以被想像成寬頻的載波,而不同的語言即被當作編碼,可以不斷地增加用戶直到整個背景噪音就限制住了。如果能控制住用戶的信號強度,在保持高質量通話的同時,就可以容納更多的用戶。

3、通話質量更佳

CDMACDMA接收器
TDMA的通道結構最多只能支持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雜訊的改變而變,這樣即使在背景雜訊較大的情況下,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,這種間斷就尤為明顯,因為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,網路規劃靈活,擴展簡單。

5、建網成本低

CDMA技術通過在每個蜂窩的每個部分使用相同的頻率,簡化了整個系統的規劃,在不降低話務量的情況下減少所需站點的數量從而降低部署和操作成本。CDMA網路覆蓋範圍大,系統容量高,所需基站少,降低了建網成本。

CDMA數字移動技術與現在眾所周知的GSM數字移動系統不同。模擬技術被稱為第一代行動電話技術,GSM是第二代,CDMA是屬於移動通訊第二代半技術,比GSM更先進。

6 CDMA -特點

系統時間

系統零時:定義1980年1月6日0時整為系統起始時間。偏置為零的長碼和短碼此時同時處於初始狀態。所有基站將在GPS時間的每個偶秒起始時刻(或在此之後80ms整數倍處)作為0偏置PN碼(周期為80/3 ms)的初態,即在此之前恰好輸出了1個「1」和連續15個「0」這樣的PN碼片。所有基站需將1980年1月6日零時(GPS起始時間)作為m序列長碼的初態(在此之前恰好輸出了一個「1」碼片和41個連續的「0」碼片)

使用GPS定時的好處:切換快,同步簡單。

缺點

來自非同步CDMA網中不同的用戶的擴頻序列不完全正交,從而引起多址干擾;由於使用相同的載頻,許多用戶共用一個通道,強信號對弱信號有著明顯的抑制作用,從而產生「遠--近」效應,影響用戶通話。CDMA系統中採用功率控制技術解決「遠---進」效應

中國CDMA系統頻率使用規劃

聯通新時空CDMA佔用的載頻上行(825MHz-835MHz)下行(870MHz-880MHz)  

載頻計算:
  上行:載頻=0.030MHz*載頻號+825.000MHz
  下行:載頻=0.030MHz*載頻號+870.000MHz
  載頻號 通道號 上行(MHz) 下行(MHz)
  7 283 833.49 878.49
  6 242 832.26 877.26
  5 201 831.03 876.03
  4 160 829.80 874.80
  3 119 828.57 873.57
  2 78 827.34 872.34
  1 37 826.11 871.11

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