首頁 > 技術文章 > CDMA > CDMA技術及市場應用介紹

CDMA技術及市場應用介紹

52RD.com 2005年12月10日 田宏鵬            評論:9條 查看 我來說兩句
  

□ 田宏鵬

    CDMA是Code Division Multiple Access的英文縮寫,中文翻譯為碼分多址。CDMA是用于數字蜂窩移動通信的一種先進的無線擴頻通信技術,它能滿足近年來運營者對大容量、廉價、高質量的移動通信系統的需求。
    CDMA技術作為一種抗干擾的通信手段,很早就在軍事通信中得到了應用,但是將CDMA技術應用于民用的數字蜂窩移動通信系統,還是80年代末才由美國Qualcomm公司實現的。QCDMA系統中采用了許多先進的技術,保證了系統性能的優勢,其標準稱為IS-95系列,其中包含多個標準。多徑衰落是移動通信系統需要克服的主要問題,CDMA系統采用了多種形式的分集,從而很好地解決了這一問題。CDMA系統采用符號交織、檢錯和糾錯編碼等方法實現了時間分集;CDMA系統的信號帶寬是1.25MHz,起到了頻率分集的作用;基站使用多付接收天線,基站和移動臺都使用了Rake接收機技術,軟切換時,移動臺和基站同時聯系,從中選取最好的信號送給交換機,從而起到了空間分集的作用。
    CDMA系統的容量主要受限于系統移動臺之間的相互干擾,如果每個移動臺的信號在到達基站時都保持所需的最小信噪比,系統容量將達到最大值。CDMA功率控制的目的就是使每個用戶既維持高質量通信又不對占用同一信道的其他用戶產生不應有的干擾。功率控制分為前向功率控制和反向功率控制,而反向功率控制又分為開環和閉環兩部分。反向開環功率控制是在反向閉環功率控制還未形成時,移動臺根據接收功率的變化控制發射功率。CDMA系統的每一個移動臺都一直在計算從基站到移動臺的路徑衰耗。當移動臺接收到從基站來的信號很強時,表明要么離基站很近,要么有一個很好的傳播路徑,這時移動臺將降低它的發射功率。相反,當移動臺接收到的信號很弱時,它就增加發射功率以抵銷損耗。CDMA系統前向、反向信道分別占用不同的頻段,間隔為45MHz,兩個頻道衰減的相關性較弱。這就需要基站根據目前所需信噪比和實際接收的信噪比之差隨時命令移動臺調整發送功率(即閉環調整)。基站所需的信噪比是根據初始設定的誤幀率隨時調整的(即外環調整)。前向信道總功率被按一定比例分配給導頻信道、同步信道、尋呼信道以及所有的前向業務信道。因為不同移動臺可能處在不同的距離和不同的環境,基站到每一個移動臺的傳輸損耗都不一樣,因此基站必須控制發送功率,給每個用戶的前向業務信道都分配以適當的功率。基站這種視具體情況而分配給不同業務信道不同功率的方法就是前向功率控制。CDMA系統的功率控制除了直接提高容量之外,同時也降低了為克服噪聲和干擾所需的發射功率,這就意味著CDMA移動臺有著更長的工作時間。
    目前CDMA系統普遍采用8kbit/s的可變速率聲碼器,聲碼器使用的是QCELP(Qualcomm碼激勵線性預測)語言編碼技術,QCELP算法被認為是到目前為止效率最高的一種算法,可以保證很高的話音質量。此外,系統還采用了話音激活技術,在用戶不講話時數據傳輸速率降低,減輕了對其他用戶的干擾,而CDMA的容量直接與總干擾功率相關,這樣就可以使系統容量增加一倍左右。
    CDMA信號的擾頻方式提供了高度的保密性,使這種數字蜂窩系統在防止串話、盜用等方面具有其他系統不可比擬的優點。CDMA的數字語音信道還可將數據加密標準或其他標準的加密技術直接引入。
    CDMA系統能提供軟切換技術。軟切換就是當移動臺需要跟一個新的基站通信時,并不先中斷與原基站的聯系,移動臺在切換過程中與原小區和新小區同時保持通話,以保持電話的通暢。軟切換只能在具有相同頻率的CDMA信道間進行。它的優點包括三方面:1. 無縫切換保持通話的連續性。2. 減小掉話可能性。3. 處于切換區域的移動臺發送功率降低,減少發送功率是通過分集接收來實現的,降低發送功率有利于增加反向容量。
    在FDMA和TDMA系統中,一個小區中的信道數是固定的,然而在CDMA系統中用戶數和服務級別之間有著更靈活的關系。例如系統經營者可在話務量高峰期將誤幀率稍微提高,從而增加可用信道數。由于CDMA是一個自干擾系統,當相鄰小區負荷較輕時,本小區所受的干擾相應減少,容量就可適當增加。體現軟容量的再一種形式是小區呼吸功能。所謂小區呼吸功能是指各個小區覆蓋大小是動態的。當相鄰兩小區負荷一輕一重時,負荷重的小區通過減小導頻發射功率,使本小區的邊緣用戶由于導頻強度不足,切換到相鄰小區,使負載分擔,即相當于增加了容量。另外,當缺少信道時,還可以通過降低用戶通話質量來保證話路的接通,等目標小區負荷減輕時,再將通話質量恢復正常。
    基于CDMA技術的數字蜂窩移動通信系統的優點很多,最重要的就是系統容量大。根據理論計算和現場實驗表明,CDMA的每小區信道容量是模擬系統10倍左右,而愛爾蘭容量更大。CDMA可變速率聲碼器8K編碼所提供的話音質量與GSM的13K編碼的話音質量接近,而現在提出的13K編碼話音服務已經非常接近有線電話。CDMA的軟切換技術更大大降低了切換掉話的可能性,實現了無縫切換。鑒權、數字格式、寬帶信令和根據受話人制定的通話保護措施,可提供最佳的保密特性,防止手機密碼被盜。CDMA系統的空中接口與模擬系統兼容,使用CDMA雙模手機,手機會自動判別是接入CDMA網還是接入模擬網。
    目前,對移動通信系統中提供高速數據業務的需求越來越迫切,所以CDMA系統IS-95A已經不能滿足運營商和用戶的需要。1998年2月美國Qualcomm公司宣布支持新的TIA/EIA-95B的標準,即IS-95B標準用于CDMA的基礎平臺上。IS-95B可以提高CDMA系統的性能,并增加用戶移動通信設備的數據流量,提高系統的接話率,為向第三代發展奠定基礎。IS-95B的重要特征是可以支持CDMA系統的高碼率14.4kbit/s,最高達到115kbit/s。此碼率是通過將8個業務通道集中的方法得到的,Qualcomm公司的預計目標是前向業務通道達到28.8kbit/s到57.6kbit/s,反向業務通道達到14.4kbit/s的碼速率。
    IS-95B在軟切換方面的改進更加提高了CDMA系統容量,特別適合于高密度環境下的移動通信,在這樣的區域內軟切換率會更高并保持了IS-95A的語音通話質量,但所需的用于軟切換的業務通道減少了。另一條改革是頻帶間的硬切換,CDMA系統使用另外的1.25MHz來增加容量,當移動臺從一個頻帶轉到另一個頻帶時,IS-95B規定CDMA系統能自動進行頻帶的軟切換工作。 Qualcomm計劃將IS-95B產品于1999年初投入基礎設施建設中,同時Qualcomm也致力于將IS-95B的特點包含在用戶產品中。

CDMA IS-95向第三代的演進
     在向第三代移動通信的標準演進中,W-CDMA和CDMA2000和中國的TD-SCDMA是三個主要標準。WCDMA技術方案充分考慮了與第二代GSM移動通信系統的互操作性和對GSM核心網絡的兼容性,CDMA2000的開發策略則是對以IS95標準為藍本的cdmaOne系統的平滑升級;中國提出的TD-SCDMA技術定位INT-2000 CDMAT-DD部分中,為規范第三代無線接口技術發揮了重要作用.
    ITU要求第三代移動通信系統具有反向兼容性。反向兼容性類似于GSM/DCS 1800雙頻段的概念,即第二、三代系統網絡之間,具有通話切換和自動漫游功能,通過用戶使用雙模手機,使得運營商在第二代網絡的基礎上逐步建設和發展第三代網絡,并且繼續使用第二代的網絡和投資設備,可以減小和降低運營商在第三代上的投資風險和技術風險。未來的網絡結構和接口的發展趨勢是朝著分布式和更加開放的方向發展。從長遠看,預計在未來的第三代設備市場上廠商及業務市場上運營商之間及業務提供廠商之間的競爭將比目前的第二代更加激烈。目前,第二代的分級式結構適合于面向話音業務和低速電路交換型數據業務,而未來的平級式結構則適合于包括話音,高速數據等業務在內的多媒體業務。

市場廠商的產品分析
    目前,國內廠商還沒有自己的CDMA蜂窩移動設備。國外提供CDMA系統設備的廠商主要有:NEC、Nortel、Samsung、Lucent和Motorola。
    1. NEC的CDMA設備
    NEC的CDMA設備運行在巴西Telesp,Telefonica前Teleri電信公司的800 MHz蜂窩商用網;另外俄羅斯Kodotel和Mobicom公司800 MHz的WLL系統中也使用了NEC的CDMA設備。
    2. Nortel的CDMA設備
    Nortel在加拿大Alberta省和Calgray有CDMA專門的生產基地,面積3.85萬平方米產品包括800M和1900M的BSCBTS,以及交換機的外圍設備。到目前為止,Norel 已為Sprint PCS、AirTouch、 BC TEL Mobility、Bell Mobility以及中國的133網西安地區提供CDMA設備。
    3. Samsung的CDMA設備
    1993年Samsung電子從美國Qualcomm公司引進了CDMA技術,同EDRI(韓國國家通信部所屬韓國電子研究所)進行CDMA技術的合作開發,共投資5,000萬美元,投入200多名研究人員,開始了艱苦而又富有成效的商用開發工作。一年以后,Samsung電子追加2,500萬美元和30%的研究人員,以驚人的速度開發出韓第一個CDMA PCS核心芯片。1994年7月,SamsungCDMA樣機設備就完成了CDMA呼叫的試驗。1995年,Samsung在韓國建成了世界上第一條大規模CDMA設備生產線,主要生產CDMA系統、基站控制器(BSC)、基站收發信機(BTSC)以及CDMA系統高級測試設備。
    中國133網在上海選用Samsung的CDMA設備組建蜂窩系統, Samsung的CDMA設備小巧玲瓏,性能優異,是目前在中國運行情況最好的設備。
    4. Lucent的CDMA設備
    Lucent自1993年9月在實驗室用原型硬件基站成功的接通了第一個CDMA電話后,經過與數十家移動通信營運者的現場實驗,反復聽取和遵循用戶的意見,對CDMA系統不斷的進行完善,因此在CDMA商業化進程中處于領先地位。1996年3月,Lucent科技公司為Bell Atlantic/NYNEX Mobiles(BSNM)在新澤西州的特倫頓市和賓夕法尼亞州的巴克斯縣提供了具有13kbit/s聲碼器的CDMA商用服務。
    中國133網在廣州地區選用Lucent的Autoplex-1000型CDMA系統設備作為CDMA商用試驗網設備,已取得了很好的效果。
    5. Motorola的CDMA設備
    世界上第一個CDMA商用網——香港和記黃埔800M蜂窩系統于1995年9月開通,現用戶已接近6萬,系統性能有口皆碑,該系統設備由Motorola提供,包括SC9600、SC2450,SC614和SC611基站,集中基站控制器CBSC,無線維護操作中心OMC-R,EMX2500交換平臺,EMX5000交換平臺和NetPlan CDMA模擬工具,這一系統的成功證實了Motorola的實力。世界上第一個1.8G CDMA PCS商用網絡——美國Primeco公司1996年11月12日開通,其中7個城市使用了Motorola設備。到1996年11月底為止,選用Motorola CDMA設備開通的CDMA商用網絡最多,達到11個,分別是香港、洛杉磯、拉斯維加斯、圣地亞哥、芝加哥、密爾沃基、達拉斯、ForWorth、奧斯汀、圣安東尼奧和夏威夷,以上成績自然是靠Motorola在CDMA方面的實力取得的。
     1997年7月,Motorola公司在我國北京開通了CDMA試驗網。該試驗網包括一個EMX2500交換機、一個CBSC、一個OMC-R、二個全向SC2420基站、一個定向SC2420基站。系統工作于TACS第70頻道,占用頻寬1.25MHz,已實現和TACS網的自動漫游,目前可容納用戶2000個,選用韓國Maxon公司制造的雙模手機。

CDMA產品市場狀況
    1. 窄帶CDMA市場現狀
    CDMA大約于3年多以前開始進入市場,問世僅僅3年的時間,全球用戶在1998年底已達2300萬,3個月之后CDMA用戶又激增了30%(700萬用戶)到1999年3月,全球CDMA總用戶已接近3000萬,成為世界上發展最快和最具生命力的移動通信系統。
    CDMA用戶遍及世界各大洲,但主要用戶在亞洲和北美洲(目前全球用戶分布為亞洲64%,北美洲30%,拉丁美洲和世界其它地區為6%)。根據CDG(全球CDMA協會)的統計,自1997年9月到1999年3月的18個月的時間內,北美CDMA用戶增長了9.8倍,亞洲用戶增長了5.4倍,拉丁美洲和其它地區起步較晚,但是自1998年3月到1999年3 月的12個月內,拉美用戶增長了12.4倍,歐州、中東和非洲增長330倍。1997年9月到1999年3月的18個月內,全球CDMA用戶的總增長為6.7倍。根據這一迅猛的發展趨勢,國際上的專家們按較保守的預測,估計到2000年底,CDMA的全球用戶將達到6000萬,到2002年底,總用戶將增至1.06億,獨立咨詢公司(DATACOMM RESEARCH)歷時3年的市場調查預測到2003年 CDMA用戶將增長到1.65億(參見1998年的CDMA SPECTRUM)。
    目前世界上有100多家運營公司在覆蓋各大洲的38個國家運營窄帶CDMA系統,韓國全國統一使用CDMA作為唯一的移動通信系統,在美國和加拿大,CDMA網絡已遍布幾乎所有的城市,通信公司的GSM開發項目紛紛關閉下馬。模擬系統(AMPS)的生產處于收尾階段,CDMA將主導北美移動通信市場已是不爭的事實。
    從目前用戶調查結果看,CDMA系統口碑非常好,主要滿意的方面是優越的語音質量,高可靠性(不掉線),隱私保密性強,安全無害(手機功率極小,對身體無害)以及電池持續時間長等。日本一家獨立調查公司對1400名用戶的調查表明,80%以上的用戶認為CDMA的語音質量優于或等同于有線電話的音質。
    2. 2.5代和3代CDMA的國際市場情況
    第三代(寬帶,5兆帶寬)CDMA系統是目前各大公司正在競相開發的熱門技術,而窄帶(1.25兆)CDMA則是較成熟的技術,窄帶CDMA是開發寬帶CDMA的基礎,兩者可以并存于運營公司管理的同一頻段之中。目前北美各大公司開發的2.5代和3代CDMA均兼容IS-95。
    目前,2.5代CDMA在北美市場已有50億美元的商業定單,產品將于2000年和2001投入市場。3代CDMA預計在2001到2002年左右投放市場。作為過渡,目前研制的2.5代和3代CDMA都兼容IS-95,但是IS-95將在3年左右的時間內被淘汰,原因是2.5代和3代在性能、功能以及價格方面都遠遠優于IS-95,尤其值得注意的是IS-95系統不具有數據傳輸功能,在數據通信高速增長的拉動下,CDMA將很快向2.5代與第三代轉化。在日本,僅僅簡化了的3代CDMA(只有話音功能〕目前就已經有了110~160億美元的商業定單。總之,目前世界上幾乎所有的通信大公司都在開發2.5代和3代的CDMA基站系統或手機,他們必將有力地推動CDMA的市場。歐洲運營商已經決定采用歐洲制的CDMA系統,北美、日本、韓國目前的商業定單幾乎全部為CDMA。CDMA作為世界新一代通信系統的主導地位看來已經確立。速率。

(52RD.com)
讀取...
相關報道
      評 論
      9樓 menmen5756 發表于 2010-12-12 21:04 回復
      電信將很快超過移動
      8樓 52RD網友 58.60.*.* 發表于 2010-10-29 17:19 回復
      任何的產業需要時間鋪墊滴
      7樓 52RD網友 58.60.*.* 發表于 2010-10-29 17:18 回復
      中國電信一直在做啊。做的很好啊。
      6樓 52RD網友 113.91.*.* 發表于 2010-6-2 22:08 回復
      1樓 peggy_xu2002(游客)說:CDMA似乎在全世界流行,但是在中國,聯通CDMA的生意做的可并不是很好呀!
      聯通做的是WCDMA.
      5樓 cheng9941 發表于 2010-3-8 16:34 回復
      沒什么發展的潛力
      4樓 wzl1188 發表于 2009-9-8 12:34 回復
      就看下一步怎樣演進了
      3樓 huangwenming 發表于 2009-8-11 11:29 回復
      就目前CDMA基站建設看,3G時代的普及不會很遠。
      2樓 eden85 發表于 2008-9-28 16:44 回復
      就是啊  怎么回事呢
      1樓 peggy_xu2002(游客) 60.209.*.* 發表于 2006-5-6 21:07 回復
      CDMA似乎在全世界流行,但是在中國,聯通CDMA的生意做的可并不是很好呀!
      共有評論9篇 查看所有評論
      文章導航 Navigation
      精彩評論 Commentmore...
      贊助商鏈接 Support
      特別推薦 Recommend
      湖南幸运赛车奖金表