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CDMA技术
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下一篇 2008-02-28 14:33:29
/ 个人分类:无线通信
CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Muitiple Access),它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽信息数据,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,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩,以实现信息通信。
移动通信系统有多种分类方法。例如按信号性质分,可分为模拟、数字;按调制方式分,可分为调频、调相、调幅;按多址连接方式分,可分为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。目前中国联通、中国移动所使用的GSM移动电话网采用的便是FDMA和TDMA两种方式的结合。GSM比模拟移动电话有很大的优势,但是,在频谱效率上仅是模拟系统的3倍,容量有限;在话音质量上也很难达到有线电话水平;TDMA终端接入速率最高也只能达到9.6kbit/s;TDMA系统无软切换功能,因而容易掉话,影响服务质量。因此,TDMA并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入,而CDMA多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等,正受到越来越多的运营商和用户的青睐。
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,在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信,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。在美国和日本,CDMA成为国内的主要移动通信技术。在美国,10个移动通信运营公司中有7家选用CDMA。到今年4月,韩国有60%的人口成为CDMA用户。在澳大利亚主办的第28届奥运会中,CDMA技术更是发挥了重要作用。
与FDMA和TDMA相比,CDMA具有许多独特的优点,其中一部分是扩频通信系统所固有的,另一部分则是由软切换和功率控制等技术所带来的。CDMA移动通信是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率复用等几种技术结合而成,含有频域、时域和码域三维信号处理的一种协作,因此它具有抗干扰性好,抗多径衰落,保密安全性高,同频率可在多个小区内重复使用,容量和质量之间可做权衡取舍等属性。这些属性使CDMA比其它系统有非常重要的优势。
1、 系统容量大。理论上使用相同频率资深的情况下,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,多小区之间可根据话务量和干扰情况自动均衡。
这一特点与CDMA的机理有关。CDMA是一个自扰系统,所有移动用户都占用相同带宽和频率,打个比方,将带宽想像成一个大房子,所有的人将进入唯一的大房子。如果他们使用完全不同的语言,他们就可以清楚地听到同伴的声音而只受到一些来自别人谈话的干扰。在这里,屋里的空气可以被想像成宽带的载波,而不同的语言即被当作编码,我们可以不断地增加用户直到整个背景噪音限制住了我们。如果能控制住用户的信号强度,在保持高质量通话的同时,我们就可以容纳更多的用户。
3、 通话质量更佳。CDMA系统的声码器可以动态地调整数据传输速率,并根据适当的门限值选择不同的电平级发射。同时门限值根据背景噪声的改变而变,这样即使在背景噪声较大的情况下,也可以得到较好的通话质量。另外,CDMA系统"掉话"的现象明显减少,CDMA系统采用软切换技术,"先连接再断开",这样完全克服了硬切换容易掉话的缺点。
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、 延长手机电池寿命。采用功率控制和可变速率声码器,手机电池使用寿命延长。
6、 建网成本低。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。
由于CDMA网络的上述优势,使得使用CDMA手机成为一种新的时尚,与其他手机相比,CDMA手机的
独特魅力在于:
1、 接通率高。上网的人都有经验,找人少的时候上网,这样网塞少,就容易接通。打手机也是同样道理。CDMA源于军用抗干扰系统,其中"处理增益"的参数远远高于其他系统;再加上CDMA的信号占用整个频段,几乎是普通窄带调制效率的7倍,因此综合来看,对于相同的带宽,CDMA系统是GSM系统容量的4~5倍,网塞大大下降,接通率自然就高了。
2、 打电话时几乎没有杂音。CDMA采用了先进的数字话音编码技术,并使用多个接收机同时接收不同方向的信号。好像你听几个人从不同方面讲一件事,综合后,你就了解事情的全貌了,同时也省略了一些无关的内容。
3、 不易掉话。基站是手机通话的保障,当用户移动到基站覆盖范围的边缘时,基站就应该自动"切换"来保障你,否则就会掉话。CDMA系统切换时的基站覆盖是"单独覆盖-双覆盖-单独覆盖",而且是自动切换到相邻较为空闲的基站上,也就是说,在确认手机已移动到另一基站单独覆盖地区时,才与原先的基站断开,这样就保障了手机不会掉话。
4、 "绿色手机"。普通的手机(GSM和模拟手机)功率一般能控制在600毫瓦以下,而CDMA手机的问世,给人们带来了"绿色"手机的曙光,因为与GSM手机相比,CDMA手机的发射功率尚不足其一个小小的零头。CDMA系统发射功率最高只有200毫瓦,普通通话功率可控制在零点几毫瓦,其辐射作用可以忽略不计,对健康没有不良影响。基站和手机发射功率的降低,将大大延长手机的通话时间,意味着电池、话机的寿命长了,对环境起到了保护作用,故称之为"绿色手机"。
5、 通话不会被窃听。要窃听通话,必须要找到码址。但CDMA码址是个伪随机码,而且共有4.4万亿种可能的排列,因此,要******密码或窃听通话内容是太困难了。
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