CDMA通信系統(tǒng)概念

CDMA系統(tǒng)借助全球定位系統(tǒng)（GPS）提供精確同步，在當前的技術(shù)手段下，GPS是保證其達到預期頻譜效率 ?的最后的同步手段。

CDMA是一種擴頻技術(shù)，它將包含有用信息的信號擴展成較大的寬帶，通過接收端的解調(diào)壓縮來獲取極大的信號增益和較高的信噪比。

CDMA系統(tǒng)能夠使移動臺同時與兩個或多個基站通信以實現(xiàn)小區(qū)間無縫切換，話音信道為先接后斷，大大減少了掉話率。只有Lucent真正做到交換機之間，交換機之內(nèi)所有基站實現(xiàn)全程軟切換。

CDMA保持設定的話音質(zhì)量，誤幀率，同時獲得最大頻譜效率手段。設定和控制反向Eb/No以控制誤幀數(shù)量；盡量減低手機發(fā)射功率（反向）；盡量減低基站發(fā)射功率（前向）；提供方法使運營者可以平衡系統(tǒng)容量與話音質(zhì)量的需要。

CDMA追求更高的頻譜效率和更好的通信質(zhì)量，是推動一切無線蜂窩技術(shù)前進的根本之內(nèi)在驅(qū)動力，從FDMA到TDMA，再到CDMA，直至要實現(xiàn)的第三代系統(tǒng)——寬帶CDMA。

（1）采用了多種分集方式。除了傳統(tǒng)的空間分集外。由于是寬帶傳輸起到了頻率分集的作用，同時在基站和移動臺采用了RAKE接收機技術(shù)，相當于時間分集的作用。

（2）采用了話音激活技術(shù)和扇區(qū)化技術(shù)。因為CDMA系統(tǒng)的容量直接與所受的干擾有關(guān)，采用話音激活和扇區(qū)化技術(shù)可以減少干擾，可以使整個系統(tǒng)的容量增大。

（3）采用了移動臺輔助的軟切換。通過它可以實現(xiàn)無縫切換，保證了通話的連續(xù)性，減少了掉話的可能性。處于切換區(qū)域的移動臺通過分集接收多個基站的信號，可以減低自身的發(fā)射功率，從而減少了對周圍基站的干擾，這樣有利于提高反向聯(lián)路的容量和覆蓋范圍。

（4）采用了功率控制技術(shù)，這樣降低了平準發(fā)射功率。

（5）具有軟容量特性?？梢栽谠拕樟扛叻迤谕ㄟ^提高誤幀率來增加可以用的信道數(shù)。當相鄰小區(qū)的負荷一輕一重時，負荷重的小區(qū)可以通過減少導頻的發(fā)射功率，使本小區(qū)的邊緣用戶由于導頻強度的不足而切換到相臨小區(qū)，使負擔分擔。

（6）兼容性好。由于CDMA的帶寬很大，功率分布在廣闊的頻譜上，功率話密度低，對窄帶模擬系統(tǒng)的干擾小，因此兩者可以共存。即兼容性好。

（7）CDMA的頻率利用率高，不需頻率規(guī)劃，這也是CDMA的特點之一。

（8）CDMA高效率的OCELP話音編碼。話音編碼技術(shù)是數(shù)字通信中的一個重要課題。OCELP是利用碼表矢量量化差值的信號，并根據(jù)語音激活的程度產(chǎn)生一個輸出速率可變的信號。這種編五馬方式被認為是目前效率最高的編碼技術(shù)，在保證有較好話音質(zhì)量的前提下，大大提高了系統(tǒng)的容量。這種聲碼器具有8kbit/s和13kbit/s兩種速率的序列。8kbit/s序列從1.2kbit/s到9.6kbit/s可變，13kbit/s序列則從1.8kbit/s到14.4kbit/s可變。最近，又有一種8kbit/sEVRC型編碼器問世，也具有8kbit/s聲碼器容量大的特點，話音質(zhì)量也有了明顯的提高。

理論上，在使用相同頻率資源的情況下，CDMA移動網(wǎng)比模擬網(wǎng)容量大20倍，實際使用中比模擬網(wǎng)大10倍，比GSM要大4-5倍。

在CDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)的增加相當于背景噪聲的增加，造成話音質(zhì)量的下降。但對用戶數(shù)并無限制，操作者可在容量和話音質(zhì)量之間折衷考慮。另外，多小區(qū)之間可根據(jù)話務量和干擾情況自動均衡。

這一特點與CDMA的機理有關(guān)。CDMA是一個自擾系統(tǒng)，所有移動用戶都占用相同帶寬和頻率，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。在這里，屋里的空氣可以被想像成寬帶的載波，而不同的語言即被當作編碼，我們可以不斷地增加用戶直到整個背景噪音限制住了我們。如果能控制住用戶的信號強度，在保持高質(zhì)量通話的同時，我們就可以容納更多的用戶。

TDMA的信道結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)可以支持13kb的語音編碼器。因此可以提供更好的通話質(zhì)量。CDMA系統(tǒng)的聲碼器可以動態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率，并根據(jù)適當?shù)拈T限值選擇不同的電平級發(fā)射。同時門限值根據(jù)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(zhì)量。另外，TDMA采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(qū)每分鐘會發(fā)生2至4次移交的情形。而CDMA系統(tǒng)“掉話”的現(xiàn)象明顯減少，CDMA系統(tǒng)采用軟切換技術(shù)，“先連接再斷開”，這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點。

用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以，相同CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，網(wǎng)絡規(guī)劃靈活，擴展簡單。

雖然CDMA系統(tǒng)頻率規(guī)劃簡單，但CDMA系統(tǒng)存在著PN短碼的規(guī)劃，并且PN短碼的規(guī)劃相較頻率規(guī)劃并不一定更簡單。

總體來說CDMA的規(guī)劃并不簡單。相反，較之GSM系統(tǒng)要更為復雜。

CDMA系統(tǒng)有著容量大、工作頻點較GSM低，因此，在CDMA規(guī)劃中，CDMA的站間距一般較GSM稀疏。因此可以更好的節(jié)約建網(wǎng)成本。

技術(shù)體制 平均發(fā)射功率 最大發(fā)射功率

GSM 125毫瓦 2瓦

CDMA 2毫瓦 200毫瓦

從以上數(shù)據(jù)可以看到CDMA手機是GSM手機平均發(fā)射功率的2/125

CDMA手機更加綠色環(huán)保。

由于CDMA的關(guān)鍵技術(shù)為擴頻技術(shù)，所以它的功率譜被擴展的很寬，從而功率很低，好處有二：

1防止其它信道的干擾；

2防止干擾其它信道。

CDMA系統(tǒng)是基于碼分技術(shù)（擴頻技術(shù)）和多址技術(shù)的通信系統(tǒng)，系統(tǒng)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帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠大于信號帶寬的偽隨機碼進行調(diào)制，使原有的數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，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(tǒng)屬于自干擾系統(tǒng)。

系統(tǒng)零時：定義1980年6月1日12:00:00時整為系統(tǒng)起始時間。偏置為零的長碼和短碼此時同時處于初始狀態(tài)

所有基站將在GPS時間的每個偶秒起始時刻（或在此之后80ms整數(shù)倍處）作為0偏置PN碼（周期為80/3 ms）的初態(tài)，即在此之前恰好輸出了1個“1”和連續(xù)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(tài)（在此之前恰好輸出了一個“1”碼片和41個連續(xù)的“0”碼片）

使用GPS定時的好處：切換快，同步簡單.

來自非同步CDMA網(wǎng)中不同的用戶的擴頻序列不完全正交，從而引起多址干擾；

由于使用相同的載頻，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(chǎn)生“遠－－近”效應，影響用戶通話。

CDMA系統(tǒng)中采用功率控制技術(shù)解決“遠---近”效應

一般來說(作為復用方法)，Code Division Multiple Access(CDMA)是被美國軍方通訊采用的某種擴頻方案。理論上，數(shù)據(jù)化的信息使用CDMA技術(shù)進行編碼和解碼，可以大大提高對無線信道的利用率，增強抗干擾能力。Qualcomm(高通)公司解決了CDMA中至關(guān)重要的功率控制問題，并取得相關(guān)的專利。CDMA制式中，區(qū)分各個通道主要不再依靠頻率和時隙等方法，因此同一地區(qū)不同用戶同時使用相同的頻率是正常的。除此之外被廣泛使用的多路訪問技術(shù)還有時多分址(TDMA)和頻分多址(FDMA)。在這三種方案中，接收方從各種信號中分別通過不同的碼字，時隙和頻率通道分離出有用信息。

CDMA經(jīng)常被廣泛和不嚴格地用來稱呼使用CDMA技術(shù)實現(xiàn)的無線網(wǎng)絡及其制式，比較常見的是由Qualcomm主要支持和最先投入商用的的數(shù)字蜂窩電話制式，包括IS-95(CDG為其申請注冊商標為cdmaOne)和它的演進版本IS-2000(CDMA2000)，其他很少這樣使用。由于WCDMA和TD-SCDMA也使用了CDMA技術(shù)，這樣的稱呼可能會造出一些混亂。

這里需要注意:

CDMA(復用技術(shù))理論被應用于WCDMA無線接口。 WCDMA無線接口被應用于國際3G標準UMTS和日本3G標準--FOMA(由日本電信和沃達豐共同開發(fā))。 CDG、TIA和3GPP2等制訂的俗稱為CDMA的系列標準族(包括cdmaOne和CDMA2000)和3GPP的WCDMA標準族無論無線信號和核心網(wǎng)都不兼容。 部分CDMA網(wǎng)絡和手機支持個人定位功能，簡易的方法是通過BTS位置數(shù)據(jù)或者計算手機與相關(guān)BTS信號傳輸?shù)臅r延給出粗糙的數(shù)據(jù)，但是更加精確的定位一般依賴全球定位系統(tǒng)GPS的支持。

目前，CDMA模塊主要應用于移動數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，包括車輛導航監(jiān)控、智能抄表、遠程數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域，尤其是在帶寬要求比較高的多媒體傳輸領(lǐng)域，CDMA具有明顯的帶寬優(yōu)勢。

因為CDMA傳輸速率很高，所以主要用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓I(yè)模塊應用領(lǐng)域，CDMA模塊比GPRS模塊在速率上有明顯優(yōu)勢。但是CDMA模塊在工業(yè)領(lǐng)域的運用要遠遠落后于GPRS模塊的應用。主要原因一方面CDMA網(wǎng)絡的覆蓋和建設不如GSM網(wǎng)絡完善，另一方也是因為CDMA模塊的成本早期遠遠高于GSM模塊至少2-4倍，使得生產(chǎn)成本高很多。相比之下，GPRS模塊以成本低、覆蓋范圍廣受就到了更多用戶的青睞。DTP_S09F 工業(yè)級GPRS模塊可以直接替代RS232\RS485等傳統(tǒng)有線方案，并支持自由串口協(xié)議、Modbus協(xié)議；徹底解決有線方案施工繁瑣、設備后期維護成本高難題。可以直接組態(tài)，與組態(tài)軟件、PLC、觸摸屏及智能儀表連接，無需編程，已經(jīng)成功的應用有：

◆ 電力無功補償監(jiān)測、配電監(jiān)控；

◆ RS485有線網(wǎng)絡改造為無線網(wǎng)絡；

◆ 水資源管理遠程監(jiān)測、水路管網(wǎng)監(jiān)測；

◆ 設備維護如電梯監(jiān)控、空調(diào)監(jiān)控

◆ 西門子PLC無線GPRS通信實例；

◆ PLC的無線通信實例；

◆ 組態(tài)軟件與GPRS無線PLC的通信實例。

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