CDMA

CDMA

CDMA是碼分多址的英文縮寫(CodeDivisionMultipleAccess),它是在數位技術的分支--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頻寬信息數據,用一個頻寬遠大於信號頻寬的高速偽隨機碼進行調製,使原數據信號的頻寬被擴展,再經載波調製並傳送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼,與接收的頻寬信號作相關處理,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。

基本信息

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定。CDMA是一種多路方式,多路信號只占用一條信道,極大提高頻寬使用率,套用於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).輸入音頻首先數位化為二進制元。傳輸信號頻率按指定類型編碼,因此只有頻率回響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,儘量減少手機通話中信號中斷。數字和擴頻技術的結合套用使得單位頻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;按多址連線方式分,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FDMATDMA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。

通信原理

碼分多址(CDMA)通信系統中,不同用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或時隙不同來區分,而是用各自不同的編碼序列來區分CDMA,或者說,靠信號的不同波形來區分。如果從頻域或時域來觀察,多個CDMA信號是互相重疊的。接收機用相關器可以在多個CDMA信號中選出其中使用預定碼型的信號。其它使用不同碼型的信號因為和接收機本地產生的碼型不同而不能被解調。它們的存在類似於在信道中引入了噪聲和干擾,通常稱之為多址干擾。
在CDMA蜂窩通信系統中,用戶之間的信息傳輸是由基站進行轉發和控制的。為了實現雙工通信,正向傳輸和反向傳輸各使用一個頻率,即通常所謂的頻分雙工。無論正向傳輸或反向傳輸,除去傳輸業務信息外,還必須傳送相應的控制信息。為了傳送不同的信息,需要設定相應的信道。但是,CDMA通信系統既不分頻道又不分時隙,無論傳送何種信息的信道都靠採用不同的碼型來區分。類似的信道屬於邏輯信道,這些邏輯信道無論從頻域或者時域來看都是相互重疊的,或者說它們均占用相同的頻段和時間。
更為詳細的、更為系統的介紹
CDMA是碼分多址(Code-DivisionMultipleAccess)技術的縮寫,是近年來在數字移動通信進程中出現的一種先進的無線擴頻通信技術,它能夠滿足市場對移動通信容量和品質的高要求,具有頻譜利用率高、話音質量好、保密性強、掉話率低、電磁輻射小、容量大、覆蓋廣等特點,可以大量減少投資和降低運營成本。
CDMA最早由美國高通公司推出,近幾年由於技術和市場等多種因素作用得以迅速發展。截至2009年第二季度末,全球共有5.02億用戶使用CDMA系列技術,其中包含CDMA2000和EV-DO寬頻用戶。我國也在全國範圍內(除個別偏遠地區)開通了CDMA電話網。

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的頻寬可以擴展較大,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,在戰爭期間廣泛套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套用。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。

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,在戰爭期間廣泛套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,從而在北美南美亞洲等地得到了迅速推廣和套用。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套用的第一個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套用。在美國韓國日本等國家,CDMA技術已獲得了較大規模的套用。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。

相關問題

⑴在小區的規劃問題上,雖然CDMA無需頻率規劃,但它的小區規劃卻並非十分容易。由於所有的基站都使用同一個頻率,相互之間是存在干擾的,如果小區規劃做得不好,將直接影響話音質量和使系統容量打折扣,因而在進行站距、天線高度等方面的設計時應當小心謹慎。
⑵其次,在標準的問題上,CDMA的標準並不十分完善。許多標準都仍在研究才試製定之中。如A接口,目前各廠家有的提供IS一634版本0,有的支持Is-634版本。還有的使用Is-634/TSB-80。因此對於系統運營商來說,選擇統一的A接口是比較困難的。
⑶由於功率控制的誤差所導致的系統容量的減少。

技術標準

第三代移動通信系統(簡稱3G)的技術發展和商用進程是近年來全球移動通信產業領域最為關注的熱點問題之一。目前,國際上最具代表性的3G技術標準有三種,分別是TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000。其中TD-SCDMA屬於時分雙工(TDD)模式,是由中國提出的3G技術標準;而WCDMA和CDMA2000屬於頻分雙工(FDD)模式,WCDMA技術標準由歐洲和日本提出,CDMA2000技術標準由美國提出。

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),它是在數位技術的分支——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頻寬信息數據,用一個頻寬遠大於信號頻寬的高速偽隨機碼進行調製,使原數據信號的頻寬被擴展,再經載波調製並傳送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼,與接收的頻寬信號作相關處理,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。

優勢

CDMACDMA無線網卡
CDMA移動通信網是由擴頻、多址接入蜂窩組網頻率復用等幾種技術結合而成,含有頻域時域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噪聲的增加,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,所有移動用戶都占用相同頻寬和頻率,打個比方,將頻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的信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,“先連線再斷開”,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。

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,許多用戶共用一個信道,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占用的載頻上行(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 信道號 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

系統知識

1.CDMA系統概念
CDMA系統是基於碼分技術(擴頻技術)和多址技術的通信系統,系統為每個用戶分配各自特定地址碼。地址碼之間具有相互準正交性,從而在時間、空間和頻率上都可以重疊;將需傳送的具有一定信號頻寬的信息數據,用一個頻寬遠大於信號頻寬的偽隨機碼進行調製,使原有的數據信號的頻寬被擴展,接收端進行向反的過程,進行解擴,增強了抗干擾的能力。
CDMA系統屬於子干擾系統。
2.CDMA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。
3.CDMA系統缺點
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,許多用戶共用一個信道,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---近”效應。
4.中國CDMA系統頻率使用規劃
聯通新時空CDMA占用的載頻上行(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
載頻號信道號上行(MHz)下行(MHz)
7283833.49878.49
6242832.26877.26
5201831.03876.03
4160829.80874.80
3119828.57873.57
278827.34872.34
137826.11871.11
CDMA網路運營商更換
2008年6月3日中國聯通與中國電信就c網出售達成框架協定,雙方將共同保障用戶的服務和權益不受影響。
2008年國慶節後,cdma將成為中國電信大家庭中一員,在移動通信領域與聯通和移動兩家運營商並駕齊驅。
中國聯通的CDMA網路業務與技術從2008年10月1日起正式轉交給中國電信。

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