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信道宽度 关于CDMA移动通信网的一些事儿(一)——CDMA

更新时间: 编辑:乱空手游网小编 浏览:43

一、什么是CDMA

CDMA最早的标准是高通公司提出的,于1990年7月31日发布。现在主要在韩国、日本、美国等国家使用。灵通移动的部分市话业务也使用CDMA。其中最著名的就是长城手机网,在全国五个城市开通。这是CDMA在中国的商业化试点。

所谓CDMA(码分多址)是一种基于扩频通信的载波调制和多址技术。让我们做一个类比,我们将带宽想象成一个大房子。所有人都会进入这个大房子,如果他们说的是完全不同的语言,他们可以清楚地听到同伴的声音,而不会受到其他人谈话的干扰。在这里,房间里的空气可以想象成一个宽带载体,不同的语言被编码成代码,我们可以不断地添加用户,直到整个背景噪音限制了我们。如果我们可以控制用户的信号强度,我们可以在保持高质量通话的同时容纳更多的用户。这也是CDMA多年后重新回到历史舞台的重要原因。

与FDMA和TDMA相比,CDMA有很多独特的优势,其中一些是扩频通信系统所固有的,还有一些是由软切换和功率控制等技术带来的。 CDMA移动通信网络由扩频、多址、蜂窝组网和频率复用等多种技术组成。它包含频域、时域和码域中三维信号处理的协作。抗干扰性好,抗多径衰落,保密性和安全性高,同一频率可在多个小区复用,所需载干比(C/I)小于1,容量与质量取舍可以制作。 与其他系统相比,这些属性赋予 CDMA 非常重要的优势。对于运营商而言,CDMA系统的大容量、大覆盖不仅可以提高频谱利用率,节省频率资源,还可以减少基站数量,降低建设成本,加快建设进度;向第三代移动通信过渡是更快、更好、更经济地解决本世纪移动通信市场发展容量需求的有效途径。

二、CDMA系统的主要特点:

CDMA技术是通向未来电信网络的最佳频谱路径,已被ITU确定为第三代通信系统(IMT 2000)的主要技术。与目前GSM采用的TDMA技术相比, CDMA具有许多独特的优势,能够更好地适应无线通信的新需求。

1、CDMA频谱利用率高,容量大

CDMA系统固有的码分扩频技术加上先进的功率控制和语音激活技术,容量远大于GSM系统。基于IS-95A/B协议的CDMA One技术可以提供至少三倍于GSM网络目前所能达到的容量。实现 1X RTT 后,可实现的容量将是 GSM 的 6 倍。

频谱利用率高、容量大的直接好处:一是大大节省了宝贵的频谱资源;二是满足城市高交通密度的需求,减少网络拥堵;第三,减少基站数量,让网络扩容更加困难 简单易实现。

2、CDMA覆盖范围大

CDMA的无线链路预算比GSM高3~6dB。正常情况下,一个CDMA小区的半径可达60公里。采用特殊技术手段后,半径可达200​​多公里。目前,的CDMA网络有一个覆盖半径超过200公里的基站。 GSM系统基站的最大半径不得超过35公里。覆盖范围扩大带来的直接好处是基站数量减少,基站选址容易。更重要的是,基站数量的减少将大大减少对机房、供电、传输等网络配套电信设施的投资,加快建设速度。也适用于交通量较小、需要覆盖的区域较广的偏远乡镇和农村地区。

3、CDMA语音质量好,保密性强

由于CDMA采用伪随机序列PN进行扩频/解扩,CDMA 8K EVRC语音编码处理增益达到21dB,语音质量相当好。经测试,其语音质量不仅明显优于GSM、模拟,可与固网语音质量相媲美,而且在强背景噪声环境下也优于固网电话。这在香港和日本的DDI/IDO的商业网站上也得到了证实。而且,CDMA采用的扩频通信技术使得通信具有天然的保密性,其消息在空中信道上被截获的概率。

4、CDMA掉话率低

统计表明信道宽度,切换失败是掉话的主要原因。 CDMA系统中的“掉话”现象明显减少。 CDMA系统采用“先连接后断开”的软切换技术,彻底克服了硬切换容易掉线的缺点。 CDMA软切换技术使得切换成功率远高于模拟和其他硬切换蜂窝系统。

5、数据服务可用

在数据通信方面,CDMA传输的每比特成本低于GSM,因此更适合作为无线高速分组数据(如)业务的接入方式,提供更好的技术条件用于移动/无线和 GSM 的集成。相关统计数据显示,全球移动语音业务增速放缓,移动数据业务快速增长。 IS-95 CDMA正好迎合了这一发展趋势。

6、CDMA手机符合环保要求

CDMA手机发射功率低,低发射功率不仅对人体辐射小,有“绿色手机”的美誉,还能延长手机电池的待机和通话时间。而且随着基站数量的增加,发射功率会越来越小,这方面的优势会越来越明显。

7、CDMA网络成本低

CDMA系统覆盖范围大、基站数量少、容量大、频谱利用率高、频率规划简单等优点,可以大大降低系统的建设成本和运营成本。

三、FDMA、TDMA、CDMA的区别:

频分多址 (FDMA) 是一种使用频率调制的多址技术。业务信道分配给不同频段的不同用户。如:TACS系统、AMPS系统等

时分多址 (TDMA) 是一种使用时分的多址技术。业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如:GSM、DAMPS等

CDMA(码分多址)是一种使用扩频的码分多址技术。所有用户在同一时间、同一频段上,根据不同的编码获得服务信道。

目前数字移动通信网络的主要多址方式是FDMA和TDMA系统(GSM、DAMPS)。频谱效率约为模拟系统的3倍,容量有限;在语音质量方面,/s编码也很难达到有线电话的水平;传入速率受限(最高9.6kbit/s); TDMA系统没有软切换功能,容易掉线,影响服务质量; TDMA系统的国际漫游协议有待进一步完善和发展。因此,TDMA并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入方式,CDMA码分多址技术完全适合现代移动通信网络所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等。 .

四、CDMA的主要技术

下面我们简单介绍一下CDMA在第三代移动通信系统中应用的基本技术,即RAKE接收机、功率控制、软切换。

★ RAKE 接收器

发射机发出的扩频信号在传输过程中被不同的建筑物、山丘等各种障碍物反射和折射。当到达接收器时,每个波束都有不同的延迟,形成一个多径信号。如果不同路径信号的时延超过一定的时延,在接收端就可以区分不同的波束。通过将这些不同的光束通过不同的延迟线,将它们对齐并合并在一起,可以将危害转化为好处,并将原始干扰信号组合成有用的信号。这就是RAKE接收机的基本原理。

★电源控制

在CDMA系统中,由于与基站的距离不同,不同用户发射的信号在到达时具有不同的功率。近距离的信号功率大,远距离的功率小,相互干扰。这种现象称为远近效应。 CDMA系统要求到达基站接收信号的所有用户的平均功率必须等于正常解扩,功率控制就是解决这个问题。它调整每个用户发射机的功率,使到达基站接收机的平均功率相等。功率控制原理有两种:开环控制和闭环控制。

★软开关

如果移动台同时连接到两个基站,这种切换称为软切换。在软切换中,当移动台联系新基站时,它不会立即中断与原基站的联系。软切换是指小区内不同扇区之间的软切换。软切换是CDMA蜂窝系统中独有的切换功能,可以有效提高切换的可靠性,保证通信质量。

★语音编码技术

目前,CDMA系统中语音编码主要有两种,即代码激励线性预测编码(CELP)8kbit/s和/s。 8kbit/s的语音编码达到了GSM系统的/s语音水平甚至更好。 /s的语音编码已达到有线长途语音的水平。

五、CDMA 常用术语

■ 码 (CDMA) 码分多址

一种扩频多址数字通信技术,通过唯一的代码序列建立信道。

■ 寻址渠道

用户站用来与基站通信的逆码分多址信道。接入信道用于交换简短的信令消息,例如呼出、寻呼响应和注册。

■ CDMA 码分多址

在分配的 CDMA 频率分配内,基站和用户站在其上发射的频道。

■ 代码通道

前向码分多址信道的子信道。前向码分多址信道包括64个码道。代码信道号 0 被指定为导频信道。代码信道 1 到 7 可以指定为寻呼信道或业务信道。代码信道号32可以指定为同步信道或业务信道。然后可以将剩余的代码信道指定为业务信道。

■ CDMA前向码分多址

从基站到用户站的码分多址信道。前向码分多址信道由一个或多个在指定的码分多址频率上发射的具有特定导频时间偏移的码分信道组成。这些码道是导频信道、同步信道、寻呼信道和业务信道。

■ 前向流量通道

用于将用户业务和信令信号从基站传输到用户站的代码信道。

■ 切换

将用户站通信从一个基站转移到另一个基站的操作。硬切换的特点是通信信道的短暂中断。软切换的特点是多个基站同时与同一个用户站保持通信。

■ 寻呼频道

前向码分多址信道 用于将控制信息和寻呼信息从基站传输到用户站的代码信道。

■ 页面

当有人呼叫用户站时信道宽度,寻找用户站的动作。

■ 引导频道

每个CDMA基站连续发射的未调制直接序列扩频信号。导频信道使用户站能够获得前向码分多址信道时序,提供相干解调相位参考,并为每个基站提供信号强度比较手段以确定何时切换。

■ CDMA 逆码分多址

从用户站到基站的码分多址信道。从基站的角度来看,反向码分多址信道是某个码分多址频率上所有用户站发射信道的总和。

■ 链路功率反向链路功率控制

确保所有用户信号以其设定的功率到达基站的过程。

■ 反向流量通道

一种逆码分多址信道,将用户流量和信令信号从用户站传输到一个或多个基站。

■ 同步同步频道

前向码分多址信道中的第32个码道向用户传输同步信息。

■ 流量渠道

用户站和基站之间的通信路径用于用户业务和信令信号的传输。流量通道实际上包括成对的正向流量通道和反向流量通道

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