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[摘要]:CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。1995年,第一个CDMA商用系统运行之后,CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验,从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。本文从CDMA的技术背景、基本原理、技术标准、特点以及其独特的优势给予了简要的概括与总结。
[关键字]:CDMA技术 扩频通信 移动通信技术
中图分类号:TN914.42 文献标识码:TN 文章编号:1009-914X(2012)10- 0096–01
一、 CDMA的技术背景
CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术,其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰,后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年,第一个CDMA商用系统运行之后,CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验,从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。全球许多国家和地区,包括中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络。
二、 CDMA的基本原理
CDMA是在扩频通信的基础上发展起来的。扩频通信,就是将要传送的具有一定信号带宽的信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原始数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码对接收到的信号作相关处理,把宽带信号转换成原始信息数据的窄带信号,以实现信息通信。
三、 CDMA的技术标准
CDMA技术标准化经历了几个阶段。IS-95是CDMA ONE系列标准中最先发布的标准,真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS-95A。其后又出版了13K话音编码器的TSB74标准,支持1.9GHz的CDMA PCS系统的STD-008标准,其中13K编码话音服务质量已非常接近有线电话的话音质量。随着移动通信对数据业务需求的增长,美国高通公司宣布将IS-95B标准用于CDMA基础平台上。IS-95B可提供CDMA系统性能,并增加用户移动通信设备的数据流量,提供对64kbps数据业务的支持。其后,CDMA2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。CDMA2000在标准研究的前期,提出了1X和3X的发展策略,但随后的研究表明,1X和1X增强型技术代表了未来发展方向。
CDMA是移动通信技术的发展方向。在2G阶段,CDMA增强型IS95A与GSM在技术体制上处于同一代产品,提供大致相同的业务。但CDMA技术有其独到之处,在通话质量好、掉话少、低辐射、健康环保等方面具有显著特色。在2.5G阶段,CDMA2000 1X RTT 与GPRS在技术上已有明显不同,在传输速率上1X RTT高于GPRS,在新业务承载上1X RTT比GPRS成熟,可提供更多的中高速率的新业务。从2.5G向3G技术体制过渡上, CDMA2000 1.X向CDMA20003.X过渡比GPRS向WCDMA过渡更为平滑。
四、 CDMA的技术特点
1.CDMA是擴频通信的一种,它具有扩频通信的以下特点:
(1)抗干扰能力强。
(2)宽带传输,抗衰落能力强。
(3)由于采用宽带传输,在信道中传输的有用信号的功率比干扰信号的功率低得多,因此信号好像隐蔽在噪声中;即功率话密度比较低,有利于信号隐蔽。
(4)利用扩频码的相关性来获取用户的信息,抗截获的能力强.
(5)多个用户同时接收,同时发送。
2.在扩频CDMA通信系统中,由于采用了新的关键技术而具有一些新的特点:
(1)采用了多种分集方式。除了传统的空间分集外,还在基站和移动台采用了RAKE接收机技术,相当于时间分集的作用。
(2)采用了话音激活技术和扇区化技术。因为CDMA系统的容量直接与所受的干扰有关,采用话音激活和扇区化技术可以减少干扰,可以使整个系统的容量增大。
(3)采用了移动台辅助的软切换。通过它可以实现无缝切换,保证了通话的连续性,减少了掉话的可能性,有利于提高反向联路的容量和覆盖范围。
(4)采用了功率控制技术,这样降低了平准发射功率。
(5)具有软容量特性。可以在话务量高峰期通过提高误帧率来增加可以用的信道数。
(6)兼容性好。由于CDMA的带宽很大,功率分布在广阔的频谱上,功率话密度低,对窄带模拟系统的干扰小,因此两者可以共存。
(7)COMA的频率利用率高,不需频率规划。
(8)CDMA高效率的OCELP话音编码。话音编码技术是数字通信中的一个重要课题。OCELP是利用码表矢量量化差值的信号,并根据语音激活的程度产生一个输出速率可变的信号。这种方式被认为是目前效率最高的编码技术,在保证有较好话音质量的前提下,大大提高了系统的容量。
五、 CDMA所具有的优势
1.系统容量大
理论上,在使用相同频率资源的情况下,CDMA移动网比模拟网容量大20倍,实际使用中比模拟网大10倍,比GSM要大4-5倍。
2.系统容量的配置灵活
在CDMA系统中,用户数的增加相当于背景噪声的增加,造成话音质量的下降。但对用户数量并无限制,操作者可在容量和话音质量之间折衷考虑。另外,多个小区之间可根据话务量和干扰情况自动均衡。
3.通话质量更佳
TDMA的信道结构最多只能支持4Kb的语音编码器,它不能支持8Kb以上的语音编码器。而CDMA的结构可以支持13kb的语音编码器。因此可以提供更好的通话质量。
4.频率规划简单
用户按不同的序列码区分,所以不相同CDMA载波可在相邻的小区内使用,网络规划灵活,扩展简单。
5.建网成本低
CDMA技术通过在每个蜂窝的每个部分使用相同的频率,简化了整个系统的规划,在不降低话务量的情况下减少所需站点的数量从而降低部署和操作成本。CDMA网络覆盖范围大,系统容量高,所需基站少,降低了建网成本。
参考文献:
[1]许希斌,等, CDMA系统工程手册[M],北京:人民邮电出版社,2002年
[2]冷建华,李萍,王良红, 数字信号处理[M],北京:国防工业出版社,2002年
[3]吴庆,逻辑函数的或/与形式及其在数字电路设计中的应用[J],科技通报,1994年
[关键字]:CDMA技术 扩频通信 移动通信技术
中图分类号:TN914.42 文献标识码:TN 文章编号:1009-914X(2012)10- 0096–01
一、 CDMA的技术背景
CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术,其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰,后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年,第一个CDMA商用系统运行之后,CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验,从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。全球许多国家和地区,包括中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络。
二、 CDMA的基本原理
CDMA是在扩频通信的基础上发展起来的。扩频通信,就是将要传送的具有一定信号带宽的信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原始数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码对接收到的信号作相关处理,把宽带信号转换成原始信息数据的窄带信号,以实现信息通信。
三、 CDMA的技术标准
CDMA技术标准化经历了几个阶段。IS-95是CDMA ONE系列标准中最先发布的标准,真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS-95A。其后又出版了13K话音编码器的TSB74标准,支持1.9GHz的CDMA PCS系统的STD-008标准,其中13K编码话音服务质量已非常接近有线电话的话音质量。随着移动通信对数据业务需求的增长,美国高通公司宣布将IS-95B标准用于CDMA基础平台上。IS-95B可提供CDMA系统性能,并增加用户移动通信设备的数据流量,提供对64kbps数据业务的支持。其后,CDMA2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。CDMA2000在标准研究的前期,提出了1X和3X的发展策略,但随后的研究表明,1X和1X增强型技术代表了未来发展方向。
CDMA是移动通信技术的发展方向。在2G阶段,CDMA增强型IS95A与GSM在技术体制上处于同一代产品,提供大致相同的业务。但CDMA技术有其独到之处,在通话质量好、掉话少、低辐射、健康环保等方面具有显著特色。在2.5G阶段,CDMA2000 1X RTT 与GPRS在技术上已有明显不同,在传输速率上1X RTT高于GPRS,在新业务承载上1X RTT比GPRS成熟,可提供更多的中高速率的新业务。从2.5G向3G技术体制过渡上, CDMA2000 1.X向CDMA20003.X过渡比GPRS向WCDMA过渡更为平滑。
四、 CDMA的技术特点
1.CDMA是擴频通信的一种,它具有扩频通信的以下特点:
(1)抗干扰能力强。
(2)宽带传输,抗衰落能力强。
(3)由于采用宽带传输,在信道中传输的有用信号的功率比干扰信号的功率低得多,因此信号好像隐蔽在噪声中;即功率话密度比较低,有利于信号隐蔽。
(4)利用扩频码的相关性来获取用户的信息,抗截获的能力强.
(5)多个用户同时接收,同时发送。
2.在扩频CDMA通信系统中,由于采用了新的关键技术而具有一些新的特点:
(1)采用了多种分集方式。除了传统的空间分集外,还在基站和移动台采用了RAKE接收机技术,相当于时间分集的作用。
(2)采用了话音激活技术和扇区化技术。因为CDMA系统的容量直接与所受的干扰有关,采用话音激活和扇区化技术可以减少干扰,可以使整个系统的容量增大。
(3)采用了移动台辅助的软切换。通过它可以实现无缝切换,保证了通话的连续性,减少了掉话的可能性,有利于提高反向联路的容量和覆盖范围。
(4)采用了功率控制技术,这样降低了平准发射功率。
(5)具有软容量特性。可以在话务量高峰期通过提高误帧率来增加可以用的信道数。
(6)兼容性好。由于CDMA的带宽很大,功率分布在广阔的频谱上,功率话密度低,对窄带模拟系统的干扰小,因此两者可以共存。
(7)COMA的频率利用率高,不需频率规划。
(8)CDMA高效率的OCELP话音编码。话音编码技术是数字通信中的一个重要课题。OCELP是利用码表矢量量化差值的信号,并根据语音激活的程度产生一个输出速率可变的信号。这种方式被认为是目前效率最高的编码技术,在保证有较好话音质量的前提下,大大提高了系统的容量。
五、 CDMA所具有的优势
1.系统容量大
理论上,在使用相同频率资源的情况下,CDMA移动网比模拟网容量大20倍,实际使用中比模拟网大10倍,比GSM要大4-5倍。
2.系统容量的配置灵活
在CDMA系统中,用户数的增加相当于背景噪声的增加,造成话音质量的下降。但对用户数量并无限制,操作者可在容量和话音质量之间折衷考虑。另外,多个小区之间可根据话务量和干扰情况自动均衡。
3.通话质量更佳
TDMA的信道结构最多只能支持4Kb的语音编码器,它不能支持8Kb以上的语音编码器。而CDMA的结构可以支持13kb的语音编码器。因此可以提供更好的通话质量。
4.频率规划简单
用户按不同的序列码区分,所以不相同CDMA载波可在相邻的小区内使用,网络规划灵活,扩展简单。
5.建网成本低
CDMA技术通过在每个蜂窝的每个部分使用相同的频率,简化了整个系统的规划,在不降低话务量的情况下减少所需站点的数量从而降低部署和操作成本。CDMA网络覆盖范围大,系统容量高,所需基站少,降低了建网成本。
参考文献:
[1]许希斌,等, CDMA系统工程手册[M],北京:人民邮电出版社,2002年
[2]冷建华,李萍,王良红, 数字信号处理[M],北京:国防工业出版社,2002年
[3]吴庆,逻辑函数的或/与形式及其在数字电路设计中的应用[J],科技通报,1994年