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作  家: pony (找不着道的小马) on board 'ECE'
题  目: 跨世纪的移动通信技术—码分多址(CDMA)
来  源: 哈尔滨紫丁香站
日  期: Wed Oct  1 17:24:38 1997
出  处: xmgu@hitcrc.hit.edu.cn

           跨世纪的移动通信技术—码分多址(CDMA)

             福建长城通信发展有限公司王向东

摘要：本文介绍有关CDMA技术的概念，特性及给用户和系统运营者带来的好处。
同时对CDMA、FDMA、TDMA三种多址方式进行比较，并对CDMA五个特性进行阐述。

关键词：码分多址　时分多址　频分多址　移动通信

移动通信是指通信双方至少有一方处于运动状态中的信息交换方式。当今社会

中，诸如公用蜂窝移动电话、无绳电话、无线电寻呼、卫星通信、集群无线电话、

汽车调度通信等均属于移动通信的范畴。

　　移动通信系统的诞生，是以七十年代后期出现的蜂窝移动通信系统为主要标志

的，其代表性的系统是美国贝尔实验室1978年底研制成功的先进移动电话系统

(AMPS——AdvancedffMobileffPhonefffSystem)和英国在1985年开发出的全地址通信系

统(TACS—TotalfffAccessfffCommunicationffSystem)。它们均是采用频分多址(FDMA)和

模拟调制(FM)技术的模拟系统，被称为第一代移动通信系统。该代系统自问世以来，

发展迅速，应用广泛，深受用户普遍欢迎，取得了很大成功，但也暴露出许多问题。

例如：频谱利用率低、话音质量不高、移动设备复杂、费用较高、业务种类受限以

及易被并机等，尤其是模拟移动通信在有限的频带内无法满足移动用户日益增长的

需求，因此必须改进或更新原有移动通信系统以解决上述问题，这就出现了被称之

为第二代移动通信系统的数字蜂窝移动通信系统。目前，数字蜂窝移动通信主要分

成两个派别：一个派别采用时分多址(TDMA)技术，另一个派别采用码分多址

(CDMA)技术。前者代表性系统是欧洲的GSM和美国的D—AMPS，而后者则为窄带

CDMA和宽带CDMA。采用TDMA技术的数字移动通信系统体制标准较为完善，技

术也相应成熟，但容量较小，仅为模拟的两倍左右，且其中的代表性系统GSM与模

拟系统没有兼容性，只能独立组网；采用CDMA技术的系统容量大，约为模拟的八

倍左右，话音质量好，抗干扰能力强，功耗低，能与模拟网互相兼容漫游。虽然其

技术还不如TDMA的成熟，部分标准也不够完善，但其新颖的特性，独到的技术，

必将随着各接口标准的完善统一而成为最有发展前途的跨世纪移动通信系统。

　　本文将以通俗的、非专业性的语言集中介绍有关CDMA技术的概念、特性及它

能给用户和系统运营者带来的主要好处。

一、CDMA的概念

　　码分多址(CDMA)技术是移动通信系统中所采用的多址方式之一。

　　在移动通信系统中，由于许多移动台要同时通过一个基站和其它移动台进行通

信，因此必须对不同的移动台和基站发出的信号赋予不同的特征，以使基站能从众

多的移动台信号中分辨出是哪个移动台发出的信号，同时各个移动台也能识别出基

站发出的多个信号中哪一个是属于自己的，解决该问题的办法称为多址方式。多址

方式的基础是信号特征上的差异。有了差异才能进行识别，能识别了才能进行选择。

一般情况下，信号的这种差异可以体现在某些参数上，如信号的工作频率、信号的

出现时间以及信号所具有的特定波形等。因此就产生了不同用户分配在时隙(出现时

间)相同、工作频率不同的信道上的频分多址(FDMA)技术；不同用户分配在时隙不

同、频率相同的信道上的时分多址(TDMA)技术；以及各个用户分配在时隙和频率

均相同的信道上，以伪随机正交码序列来区分各用户的码分多址(CDMA)技术。图1

形象地说明了这三种不同的多址方式。
　　　　　

              图1　FDMA、TDMA及CDMA不同的多址方式示意图

　　对于移动通信网络而言，由于用户数和通信业务量激增，一个突出的问题是在

频率资源有限的条件下，如何提高通信系统的容量。由于多址方式直接影响到移动

通信系统的容量，所以采用何种多址方式，更有利于提高这种通信系统的容量，一

直是人们非常关心的问题，也是当前研究和开发移动通信的热门课题。经过多年的

理论和实践证明，三种多址方式中：FDMA方式用户容量最小，TDMA方式次之，

而CDMA方式容量最大。随着技术的不断发展和成熟，CDMA将越来越成为人们关

注的焦点，而且必将是移动通信中具有巨大潜力的多址方式。

二、CDMA的特点及相关技术

　　目前，CDMA方式中最突出的性能和相关的关键技术有以下几方面：

　　1、大容量

　　根据理论计算和现场试验表明，CDMA系统的容量是模拟系统的7～10倍，是

采用TDMA方式数字系统的3～5倍。

　　FDMA和TDMA的系统容量主要受带宽的限制，是一个绝对的数量。而CDMA

系统的通信容量只受背景噪声的制约，当系统中增加一个用户时，相当于在有用信

号的背景噪声中加了一点噪声，所以只要能减小这种背景噪声，就可以直接使系统

容量得以提高。CDMA中减少背景噪声的方法有许多种：如话音激活技术。在通话

过程中，总是一方在听，另一方在说话，采用该法可在话音静默期压制或停止传输，

使得背景噪声减小，从而提高系统容量；另外当通信系统采用扇区天线时，因扇区

的空间隔离能减小背景噪声，所以也能达到提高通信系统容量的目的。除了减小背

景噪声以提高系统容量外，CDMA系统中还采用诸如功率控制技术、低Eb/No值，

高冗余度的纠错编码和高效频率复用等技术增加系统的容量。

　　CDMA系统容量中还有一个与众不同的特点：软容量。CDMA系统中全部用户

共享一个无线载频，用户信号的区别只是所用的码型不同而已。所以当系统满负载

时，另增加少数用户，不会出现阻塞现象，而只会使话音质量轻微下降。这种特征

使系统容量与用户数之间存在一个“软”关系。在话务量高峰期，有可能在一定程

度上，稍稍降低系统的误码性能，以适当增多系统的用户量。该现象在FDMA及

TDMA系统中是不存在的，它们在全部频道或时隙被占满之后，那怕只增加一个用

户也是不可能的。因此说CDMA系统中具有“软容量”的特性。

　　2、优质服务

　　使用CDMA的移动通信系统比基于其它技术的系统能提供更高的话音质量和极

少的掉话次数。

　　CDMA空中接口标准中定义了强有力的检错和纠错算法，使得被破坏的话音数

据能被测出并进行校正，从而大大改善了话音质量。

　　目前CDMA系统普遍采用8kbps的可变速率声码器，13kbps的声码器也已开始

使用，这些声码器的重要特点是使用适当的门限值来决定所需的速率。门限值随背

景噪声电平的变化而变化，这样就抑制了背景噪声，使得即使在喧闹的环境下，也

能得到良好的话音质量。f实际中采用可变速率声码器编码所提供的话音质量好过

GSM。有时已非常接近有线电话，甚至有些方面如背景噪声等已超过有线质量。

　　在移动通信中，信号的衰落比较严重，为了减少衰落的影响，通常在基站要采

取分集接收的办法。所谓分集接收即利用接收信号由于在空间、频率、极化……方

面的差异，它们不同时衰落，用几个接收机分别接收，再将所收信号按一定规则合

并而得到较平稳的信号的一种技术。CDMA采用了四种类型的分集：频率分集、空

间分集、路径分集及时间分集，所有这些分集技术均会增强话音质量。

　　以往移动系统中，当一移动台需与一新基站通信时，采用的均是传统的硬切换

方式，即先中断与原基站的联系，再在一指定时间内与新基站取得联系。而CDMA

采用软切换的方式，它先不中断与原基站的联系，而是等与新基站联系好后才断开。

这样大大减少了因切换而引起的掉话现象，真正实现了无缝切换，提高了话音质量。

　　3、高度保密性

　　与其它模拟和数字移动系统相比，CDMA技术增强了保密性，这是CDMA技术

与生俱来的，如果有人想要干扰CDMA信号将是非常困难的。此外，CDMA信号的

扰频方式使系统在防止串话、盗用等方面具有与其它系统不可比拟的优点。若希望

有更高级别的保密性，则CDMA还可以进行数字加密。

　　4、简单的系统设计

　　FDMA和TDMA是把载频和时隙事前分配给用户，在通信过程中其它用户不能

共享这些资源，频率复用受到系统信噪比的限制，它们的复用率约1／7。CDMA的

所有用户共享一个相同的CDMA载频，频率复用率约为2/3，这样开始系统设计时，

工程师们将不再需要进行细致的频率规划，使系统设计简单化了，这在模拟(FDMA)

和数字(TDMA)系统中是必须的。更重要的是，当系统扩充时，也不需要频率的再

协调。

　　5、手机通话时间长

　　由于精确的功率控制和其它的系统特性，CDMA用户设备通常的发射功率仅是

模拟和TDMA手机的一小部分，这将使手机有较长的通话时间和待机时间。

　　除了上述五大特性之外，CDMA还具有向模拟网过渡方便，覆盖面大及可按需

分配带宽等优点，这儿不再一一详述。

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