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CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)又称码分多址，是在无线通讯上使用的技术，CDMA允许所有的使用者同时使用全部频带(1.2288Mhz)，并且把其他使用者发出的讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞的问题。第4章CDMA蜂窝移动通信系统ＣＤＭＡ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。1995年，第一个CDMA商用系统（被称为IS-95）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。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及尚未放号的180号段。与GSM手机相比，CDMA手机具有以下优点：①CDMA手机可以说是名副其实的绿色手机，它发射功率极小(2mw)，只是我们现在使用的GSM手机(功率为125mw)的1／60，甚至低于电视屏幕产生的辐射功率；②CDMA手机采用了先进的切换技术——软切换技术(即切换是先接续好后再中断)，使得CDMA手机的通话可以与固定电话媲美，而且没有GSM手机的掉线现象；③使用CDMA网络，运营商的投资相对减少，这就为CDMA手机资费的下调预留了空间；④因采用以扩频通信为基础的一种调制和多址通信方式，其容量比模拟技术高10倍，超过GSM网络约4倍；⑤更为重要的是，基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为可能，从而使手机从只能打电话和发送短信息等狭窄的服务中走向宽带多媒体应用。CDMA蜂窝移动通信系统建立在扩频码分多址技术之上；具有抗人为干扰、抗窄带干扰、抗衰落、抗多径时延扩展和大的系统容量等一系列优越的性能，对移动通信的发展产生了巨大和深远的影响。CDMA系统是一个同频自干扰系统，任何使干扰减少的措施，都是对系统容量的贡献。精确功率控制技术是IS-95CDMA系统能够运行的基本保证。没有功率控制，CDMA系统是不可能实现的。软切换、软容量是CDMA系统独有的技术，TDMA系统是不可能有的。4.1.1双模系统和技术标准双模式移动台：新一代蜂窝系统的移动台既能工作于新系统，也能工作于模拟蜂窝网系统（AMPS系统），这就是双模式移动台的概念。双模式移动台既能以模拟调频方式工作，又能以新系统的方式工作，或者说双模式移动台无论在模拟蜂窝系统中还是在某一种数字蜂窝系统中，均能向其他用户发起呼叫和接收呼叫，两种蜂窝系统也能向双模式移动台发起呼叫和接收呼叫，而且这种呼叫无论在定点上还是在移动漫游过程中都是自动完成的。目前，在美国存在两种双模式移动台：①一种是时分多址（TDMA）数字系统和模拟调频系统（AMPS）的兼用，其标准为IS-54，其系统简称为D-AMPS；②另一种是码分多址（CDMA）数字系统和模拟调频系统的兼用，其主要标准是IS-95。IS-95标准：IS-95公共空中接口是美国TIA（电信工业协会）于1993年公布的双模式（CDMA/AMPS）的标准，简称Q-CDMA标准，主要包括下列几部分：（1）频段：下行：869MHz～894MHz（基站发射，移动台接收）上行：824MHz～849MHz（移动台发射，基站接收）（2）扩频方式：DS（直接序列扩频）4.1.2采用扩频CDMA技术带来的好处和存在的问题1、带来的好处：（1）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，这样降低了平准发射功率。（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高效率的话音编码技术。在保证有较好话音质量的前提下，大大提高了系统的容量。2、存在的问题多址干扰的实质原因是由于多个用户要求同时通信，而又不能完全将他们彼此隔开而引起的干扰。CDMA系统为一干扰受限系统，即干扰的大小直接影响系统容量。除了多址干扰本身直接的影响外，在上行链路中，如果保持小区内所有移动台的发射功率相同，由于小区内移动台用户的随机移动，使得移动台与基站间距离是不同的，接近基站的移动台信号强，远离基站的移动台信号弱，因而会产生以强压弱现象，而设备的非线性就更会加速这一现象的产生，这就是“远近效应”。③在下行链路中，当移动台位于相邻小区的交界处时，收到所属基站的有用信号功率很低，同时还会受到相邻小区基站较强的干扰，这就是“角效应”。④电波传播中由于大型建筑物的阻挡形成“阴影效应”产生慢衰落。这些现象将会导致系统容量下降和实际通信服务范围缩小等。其中，多址干扰、远近效应都是码分多址移动通信中最为重要的问题。3、扩频CDMA数字蜂窝系统的关键技术有：功率控制技术；多径信号的分离与合并技术；多用户干扰分离技术；同步技术；PN地址码的选择；软切换技术；分集接收技术；语音编码技术。为了正确接收直接序列扩频信号，要求到达接收机（一般指基站接收机）输入端的多用户信号为等功率，否则，严重的远近效应将使扩频通信系统不能正常工作。因此功率控制技术是CDMA系统最为关键的技术。4、CDMA相关问答（1）CDMA接通率为什么高？答：上网的人都有经验，找人少的时候上网，这样网塞少，就容易接通。打手机也是同样道理。CDMA源于军用抗干扰系统，有个“处理增益”的参数远远高于其他系统；再加上CDMA的信号占用整个频段，几乎是普通窄带调制效率的7倍，因此综合来看，对于相同的带宽，CDMA系统是GSM系统容量的4～5倍，网塞大大下降，接通率自然就高了。（2）为什么CDMA手机打电话几乎没有杂音？答：CDMA采用了先进的数字话音编码技术，并使用多个接收机同时接收不同方向的信号。好像你听几个人从不同方面讲一件事，综合后，你就了解事情的全貌了，同时也省略了一些无关的内容。（3）为什么不易掉话？答：我们知道，基站是手机通话的保障，当你移动到基站覆盖范围的边缘时，基站就应该自动“切换”来保障你，否则就会掉话。CDMA系统切换时的基站覆盖是“单独覆盖－双覆盖－单独覆盖”，而且是自动切换到相邻较为空闲的基站上，也就是说，在确认手机已移动到另一基站单独覆盖地区时，才与原先的基站断开，这样就保障了手机不会掉话。（4）为什么叫“绿色手机”？答：CDMA系统的发射功率很小，只有0．1～200毫瓦，因此对人体的电磁辐射可以忽略不计，对健康基本没有不良影响；另外，功耗小意味着电池、话机的寿命长了，对环境起到了保护作用，故有人称之为“绿色手机”。（5）窃听通话为何难答：要窃听你的通话，必须要找到你的码址。但你的码址是个伪随机码，而且共有4．4万亿种可能的排列，因此，要破解密码或窃听通话内容是太困难了。（6）有哪些功能？答：六种：三方同时通话；来话号码显示；来话自动转到您事先指定的电话、寻呼机或手机上（无条件呼叫前转）；将你打电话时的来话自动转到您事先指定的电话、寻呼机或手机上（遇忙呼叫前转）；你30秒内不接来话则自动转到您事先指定的电话、寻呼机或手机上（无应答呼叫前转）；分别与来话的两方通话（呼叫等待）。（7）能拨叫哪些电话？答：能拨叫市话、国内长途固定电话、市内GSM、国内GSM手机。（8）CDMA能否通全球？答：通常，模拟手机只能在模拟网覆盖的地区使用，GSM手机只能在GSM网覆盖的地区使用，因而各网都加紧建设，扩大网络覆盖区域，以扩大用户的漫游范围。虽说CDMA双模式手机在CDMA网和模拟网覆盖区域都能使用，但目前也只局限在CDMA网络覆盖较为完善的国家或地区，如美国、加拿大、韩国、香港等，“通全球”仍是个愿望。4.2IS-95CDMA数字蜂窝移动通信系统4.2.1CDMA系统网络结构与组成图4-1CDMA数字蜂窝移动通信系统的网络结构1．网络子系统网络子系统的组成：网络子系统处于市话网与基站控制器之间，它主要由：移动交换中心（MSC）、本地用户位置寄存器（HLR）、访问用户位置寄存器（VLR）、操作管理中心（OMC）以及鉴权中心、设备标志寄存器等设备。各组成实体的功能与GSM系统相同。移动交换中心（MSC）是蜂窝通信网络的核心，其主要功能是对位于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制和管理。移动交换中心（MSC）的其他功能与GSM的移动交换中心的功能是类同的，主要有：①信道的管理和分配；②呼叫的处理和控制；③过区切换与漫游的控制；④用户位置信息的登记与管理；⑤用户号码和移动设备号码的登记与管理；⑥服务类型的控制；⑦对用户实施鉴权；⑧为系统连接别的MSC和为其他公用通信网络，如公用交换电信网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN），提供链路接口。2．基站子系统基站子系统（BSS）包括基站控制器（BSC）和基站收发设备（BTS）。一个基站控制器（BSC）可以控制多个基站，每个基站含有多部收发信机。每个基站的有效覆盖范围为无线小区，简称小区。小区可分为全向小区（采用全向天线）和扇形小区（采用定向天线），常用的小区分为3个扇形区，分别用、和表示。3．移动台IS-95标准规定的双模式移动台，必须与原有的模拟蜂窝系统（AMPS）兼用，以便使CDMA系统的移动台也能用于所有的现有蜂窝系统的覆盖区，从而有利于发展CDMA蜂窝系统。这一点非常有价值，也利于从模拟蜂窝平滑地过渡到数字蜂窝网。4.3IS-95CDMA系统的无线链路1．前向链路的组成前向链路中的逻辑信道由导频信道（PilotChannel）、同步信道（SynchronizingChannel）、寻呼信道（PagingChannel）和前向业务信道（TrafficChannel）等组成。4.3.1前向信道（1）导频信道。基站在此信道发送导频信号供移动台识别基站并引导移动台入网。（2）同步信道。基站在此信道发送同步信息供移动台建立与系统的定时和同步。（3）寻呼信道。基站在此信道寻呼移动台，发送有关寻呼、指令及业务信道指配信息。（4）前向业务信道。供基站到移动台之间进行通信，用于传送用户业务数据，同时也传送信令信息。逻辑信道、传输信道、物理信道的区别：①逻辑信道表示承载的内容是什么，分为两大类：控制信道和业务信道。②传输信道表示承载的内容怎么传,以什么格式传,分为两大类:专用传输信道和公用传输信道.③物理信道表示空中接口上的传输形式.无线数字信道有物理信道和逻辑信道。4.3.2反向信道反向链路中的逻辑信道由反向接入信道和反向业务信道等组成。接入信道是一个随机接入信道，网内移动台可随机占用此信道发起呼叫及传送应答信息。反向业务信道供移动台到基站之间通信，它与前向业