CDMA

　　1、技术背景

　　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。

　　女演员海蒂拉玛和她的作曲家丈夫定义Spectrum(频谱)的概念早在1942年，该专利提出了一个重要的概念“扩展频谱技术”。50年代，纽约州的Sylvania公司（台积电老板张忠谋在美国的第一份工作，就是在这家半导体公司）开始以海蒂和乔治的专利为出发点作相关的研发。后来在60年代，相关的扩频（Spread Spectrum）技术出现了，美国军方也开始在军事通讯系统中使用扩频技术。80年代冷战结束后，美国军方解除了对扩频技术的管制，允许其商业化。然后在1985年，高通在加州成立，以扩频技术为基础，研发出CDMA（Code Division Multiple Access）系统。

　　2、技术标准

　　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)、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。以前，中国联通拥有CDMA业务。但是从2008年十月一日开始联通的CDMA业务已经转由中国电信经营。

　　CDMA技术的标准化经历了几个阶段。IS-95是cdmaONE系列标准中最先发布的标准，真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS-95A，这一标准支持8K编码话音服务。其后又分别出版了13K话音编码器的TSB74标准，支持1.9GHz的CDMA PCS系统的STD-008标准，其中13K编码话音服务质量已非常接近有线电话的话音质量。随着移动通信对数据业务需求的增长，1998年2月，美国高通公司宣布将IS-95B标准用于CDMA基础平台上。IS-95B可提供CDMA系统性能，并增加用户移动通信设备的数据流量，提供对64kbps数据业务的支持。其后，cdma2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。cdma2000在标准研究的前期，提出了1X和3X的发展策略，但随后的研究表明，1X和3X增强型技术代表了未来发展方向。

　　3、应用规模

　　1995年，第一个CDMA商用系统（被称为IS-95A）被美国高通公司运行之后，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，包括中国大陆、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2006年4月，韩国有60%的人口成为CDMA用户。在澳大利亚主办的第27届奥运会中，CDMA技术更是发挥了重要作用。

　　CDMA技术的标准化，推进了这项技术在世界范围的应用。目前，在美国、韩国、日本等国家，CDMA技术已获得了较大规模的应用。在一些欧洲国家，一些运营商也建起了CDMA网络。据CDG(世界CDMA发展集团)统计，1996年底CDMA用户仅为100万；到1998年3月已迅速增长到1000万；截至1999年9月，用户数量已超过4000万。2000年初全球CDMA移动电话用户的总数已突破5000万，在一年内用户数量增长率达到118%。CDG表示，目前亚洲已经成为CDMA市场增长的主要动力，亚洲地区CDMA用户数量比一年前增长88%，达到2800万。美国地区的增长率更是高达143%，达到1650万，但用户绝对数量要低于亚洲，在亚太地区，中国香港、日本、韩国、澳大利亚、泰国、印度、菲律宾、新西兰、孟加拉国等许多国家和地区都已建有CDMA商用网络，用户数量已超过2100万户。增长率位于第三的是中美洲和南美洲，CDMA用户数量达到500万。

　　中国联通于2002年1月8日正式开通了CDMA网络并投入商用，2008年10月1日后转由中国电信经营，手机号段为133、153、189、180及181号段。

　　2011年3月30日，中国电信移动用户突破了1亿，成为全球最大的CDMA运营商，同时也是第一家突破1亿用户大关的CDMA运营商，2011年10月28日，中国电信公布其移动用户数达到1.17亿户，其中3G移动用户数达到2843万户。

　　4、系统原理

　　CDMA系统是基于码分技术（扩频技术）和多址技术的通信系统，系统为每个用户分配各自特定地址码。地址码之间具有相互准正交性，从而在时间、空间和频率上都可以重叠；将需传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的伪随机码进行调制，使原有的数据信号的带宽被扩展，接收端进行相反的过程，进行解扩，增强了抗干扰的能力。

　　CDMA系统属于自干扰系统。

　　CDMA系统只接收地址码一样的部分，其他部分变成噪音。

　　5、优势

　　手机定位

　　在电信通信网络中，通常有以下几种定位技术：

　　一是基于Cell ID的定位技术，它由网络侧获取用户当前所在的基站Cell信息以获取用户当前位置，其精度取决于移动基站的分布及覆盖范围的大小；

　　二是基于AFLT的定位技术，AFLT（Advanced Forward Link Trilateration）是CDMA独有的技术，在定位操作时，手机/终端同时监听多个基站的导频信息，利用码片时延来确定到附近基站的距离，最后用三角定位法算出具体位置。

　　CDMA手机

　　三是基于AGPS（无线网络辅助GPS定位技术）的定位技术，AGPS将终端的工作简化，由网络侧的定位服务器与终端相互配合完成定位工作，就是将卫星扫描及定位运算等最为繁重的工作从终端一侧转移到网络一侧的定位服务器完成。借助定位服务器强大的运算能力，可以采用复杂的定位算法以降低接收信号弱等不利因素的影响从而提高定位精度和灵敏度。定位平台将经纬度信息送到应用服务平台，或者通过无线网络送回终端满足定位应用。

　　四是基于GPSOne定位技术，将Cell ID、CDMA三角定位和AGPS综合应用的电信独特的定位技术，实现定位精度高、范围广。

　　CDMA定位技术是基于位置业务开发的定位技术，采用Client/Server方式。它将无线辅助AGPS和高级前向链路AFLT三角定位法两种定位技术有机结合，实现高精度、高可用性和较高速度定位。在这两种定位技术均无法使用的环境中，CDMA定位技术会自动切换到Cell ID扇区定位方式，确保定位成功率.

　　CDMA定位技术结合了无线网络辅助GPS定位和CDMA三角运算定位，改善了室内定位效果。CDMA三角运算定位弥补无卫星信号下也能完成定位，其他蜂窝电话网络如GSM/GPRS也有类似自定位技术，但由于CDMA是惟一全网同步（通过GPS）网络，因此定位精度更高。但CDMA连续定位中，处于同一位置的连续定位偏差往往很大。

　　CDMA手机定位技术2011年已实现突破，只要手机信号覆盖区域都能实现GPS定位。

　　系统容量大

　　理论上，在使用相同频率资源的情况下，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。

　　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，将宽带想像成一个大房子，所有的人将进入惟一的大房子。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。

　　通话质量更佳

　　TDMA的信道结构最多只能支持4Kb的语音编码器，它不能支持8Kb以上的语音编码器。而CDMA的结构可以支持13kb的语音编码器。因此可以提供更好的通话质量。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，TDMA采用一种硬移交的方式，用户可以明显地感觉到通话的间断，在用户密集、基站密集的城市中，这种间断就尤为明显，因为在这样的地区每分钟会发生2至4次移交的情形。而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。

　　频率规划简单

　　用户按不同的序列码区分，所以，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。

　　虽然CDMA系统频率规划简单，但CDMA系统存在着PN短码的规划，并且PN短码的规划相较频率规划并不一定更简单。

　　总体来说CDMA的规划并不简单。相反，较之GSM系统要更为复杂。

　　建网成本低

　　CDMA系统有着容量大、工作频点较GSM低，因此，在CDMA规划中，CDMA的站间距一般较GSM稀疏。因此可以更好的节约建网成本。

　　低功率谱密度

　　由于CDMA的关键技术为扩频技术，所以它的功率谱被扩展的很宽，从而功率很低，好处有二：

　　1防止其它信道的干扰

　　2防止干扰其它信道。

　　6、技术特点

　　1．CDMA是扩频通信的一种，它具有扩频通信的以下特点：

　　（1）抗干扰能力强。这是扩频通信的基本特点，是所有通信方式无法

　　CDMA手机宣传海报

　　比拟的。

　　（2）宽带传输，抗衰落能力强。

　　（3）由于采用宽带传输，在信道中传输的有用信号的功率比干扰信号的功率低得多，因此信号好像隐蔽在噪声中；即功率话密度比较低，有利于信号隐蔽。

　　（4）利用扩频码的相关性来获取用户的信息，抗截获的能力强。

　　（5）多个用户同时接收，同时发送。

　　2．在扩频CDMA通信系统中，由于采用了新的关键技术而具有一些新的特点：

　　（1）采用了多种分集方式。除了传统的空间分集外。由于是宽带传输起到了频率分集的作用，同时在基站和移动台采用了RAKE接收机技术，相当于时间分集的作用。

　　（2）采用了话音激活技术和扇区化技术。因为CDMA系统的容量直接与所受的干扰有关，采用话音激活和扇区化技术可以减少干扰，可以使整个系统的容量增大。

　　（3）采用了移动台辅助的软切换。通过它可以实现无缝切换，保证了通话的连续性，减少了掉话的可能性。处于切换区域的移动台通过分集接收多个基站的信号，可以减低自身的发射功率，从而减少了对周围基站的干扰，这样有利于提高反向联路的容量和覆盖范围。

　　（4）采用了功率控制技术，这样降低了平均发射功率。

　　（5）具有软容量特性。可以在话务量高峰期通过提高误帧率来增加可以用的信道数。当相邻小区的负荷一轻一重时，负荷重的小区可以通过减少导频的发射功率，使本小区的边缘用户由于导频强度的不足而切换到相临小区，使负担分担。

　　（6）兼容性好。由于CDMA的带宽很大，功率分布在广阔的频谱上，功率话密度低，对窄带模拟系统的干扰小，因此两者可以共存。即兼容性好。

　　（7）CDMA的频率利用率高，不需频率规划，这也是CDMA的特点之一。

　　（8）CDMA高效率的QCELP话音编码。话音编码技术是数字通信中的一个重要课题。QCELP是利用码表矢量量化差值的信号，并根据语音激活的程度产生一个输出速率可变的信号。这种编码方式被认为是目前效率最高的编码技术，在保证有较好话音质量的前提下，大大提高了系统的容量。这种声码器具有8kbit/s和13kbit/s两种速率的序列。8kbit/s序列从1.2kbit/s到9.6kbit/s可变，13kbit/s序列则从1.8kbit/s到14.4kbit/s可变。最近，又有一种8kbit/sEVRC型编码器问世，也具有8kbit/s声码器容量大的特点，话音质量也有了明显的提高。