CDMA的发展背景

1CDMA手机基本教程TrainingCourseaboutCDMAHandsetPreparedByMichaelJiaAugust2001目录CDMA的发展背景CDMA国际标准的发展历程中国CDMA标准的发展CDMA系统提供的电信业务CDMA存在的问题窄带CDMA系统的基本原理CDMA的基本概念扩频通信基础CDMA蜂窝移动通信网的特点IS-95空中接口参数CDMA系统采用的技术CDMA信道结构CDMA信号的发射和接收CDMA呼叫流程CDMA手机CDMA手机的主要RF指标CDMA移动台的性能CDMA移动台测试附录：名词术语CDMA的发展背景CDMA是Code-DivisionMultipleAccess的缩写。CDMA直译为码分多址，是一种采用扩频（spread-spectrum）的数字蜂窝技术。所谓扩频，简单地说就是把频谱扩展。CDMA技术采用的是直接序列扩频方式，就是用具有噪声特性的载波以及比简单点到点通信所需带宽宽得多的频带去传输相同的数据。（同调频、调幅技术一样，直接序列扩频是一种调制技术，它采用一个码序列（高速）去调制原始数据信息（低速），这样调制后的信息就能以高速传输）扩频技术的起源要追溯到二战时期，这种思想的初衷是防止敌方对己方通讯的干扰。我们知道，由于窄带通讯采用的带宽只有几十kHz，只需要使用一个具有相同发射频率及足够大功率的发射机就可以非常容易地干扰对方的通信。因为无论调幅、调频技术都很难从恶劣的信噪比环境中恢复原始信息。2CDMA这种新频的想法就是通过特殊的码型处理，把信号能量扩散到一个很宽的频带上，湮没在噪声里，在接收端只有通过相同的码型才能把信号恢复出来（整个过程就像加密、解密一样），我们称之为直接序列扩频。由于信号湮没在噪声里，故很难敌方侦测到。因此，这种技术在军事领域中有着广泛的应用。在蜂窝移动通信中，与其使用time-divisionmultiplexing(TDM)的竞争对手(如GSM)不同，CDMA并不给每一个通话者分配一个确定的频率，而是让每一个频道使用所能提供的全部频谱。1989年11月，Qualcomm在美国的现场试验证明CDMA用于蜂窝移动通信的容量大，并经理论推导其为AMPS容量的20倍。这一振奋人心的结果很快使CDMA成为全球的热门课题。95年香港和美国的CDMA公用网开始投入商用。96年韩国用自己的CDMA系统开展大规模商用，头12个月发展了150万用户。1998年全球CDMA用户已达500多万，CDMA的研究和商业进入高潮，有人说1997年是CDMA年。美国已拍卖的22995588个个PPCCSS经经营营许许可可证证中中,,选择CCDDMMAA占占5511%%,,DD--AAMMPPSS占占2200%%,,GGSSMM占占2288%%。。窄带ＣＤＭＡ（码分多址）遵循的标准为ＩＳ－９５Ａ／Ｂ，它已经在全球获得了广泛的应用，目前在全球用户超过５０００万，其中约７０％的用户在韩国、北美等地。中国CDMA的发展并不迟，也有长期军用研究的技术积累，93年国家863计划已开展CDMA蜂窝技术研究。94年Qualcomm首先在天津建技术试验网。从１９９６年开始，中国引入ＩＳ－９５Ａ系统，原中国电信长城网在西安、上海、北京、广州４个城市进行８００ＭＨｚＣＤＭＡ的商用试验。２０００年，河北、天津又相继开通运行，目前总用户数达到七十多万。韩国CDMA数字蜂窝移动通信在政府的强有力的组织下，得到了迅猛的发展。CDMA网络运营仅一年多便发展到400万用户，其用户密度远高于我国用户密度最大的珠江三角洲地区。韩国三星电子在韩国推出极具传奇色彩的“Anycall”产品市场推广战略，并取得极大成功。目前，总人口仅为4700万的韩国已经拥有了2700万CDMA用户，成为全球最大的CDMA市场。与此同时，韩国的CDMA系统和终端机产业也出现了飞速发展。韩国企业不仅占据着国内90％的CDMA系统市场，而且大踏步地进军海外市场。韩国CDMA的运营情况，充分证明了CDMA技术是成熟的，其系统容量和话音质量较目前其它蜂窝系统（GSM、TDMA、PDC、TACS、AMPS）是最优的。据预测，未来的几年CDMA将以超过100%的增长速度发展，远快于GSM40%的发展速度。韩国CDMA运营仅一年，即超过模拟网AMPS的200万用户；美国CDMA将会在2002年达到4200万，超过AMPS的3600万、D-AMPS的2200万和GSM的1100万，成为全美的最大蜂窝系统。到2002年全世界的CDMA将由目前仅占蜂窝系统2%的比例提高到18%，成为第二大蜂窝系统；占第一位的是GSM。无线通信在未来的通信中起越来越重要的作用，CDMA将成为21世纪主要的无线接入技术。W-CDMA较W-TDMA有更多优越性，W-CDMA将成为目前各种第二代移动通信系统（GSM、IS-95、PDC等）的交汇点，发展成第三代系统，但未来的统一将要经过一个艰苦的过程。目前欧美都在进行GSM与CDMA的兼容试验，用GSM的网络以CDMA的空中接口，其网络试验在英国进行，Qualcomm已研制出GSM/CDMA双模手机样机。未来的第三代多模式蜂窝移动通信系统将以ATM为平台，它不仅兼容第三代的W-CDMA、UMTS和cdmaOne，而且还兼容目前第二代的GSM和IS-95。韩国SKT和日本NTTDoCoMo正紧密合作发展采用W-CDMA的IMT-2000，并积极准备在韩国和日本开展试验网，其目标在2002年日韩世界杯提3供智能化的、宽带的多媒体移动通信服务。返回目录CDMA国际标准的发展历程目前，国际通用的CDMA标准主要是由美国国家标准委员会ANSITIA开发颁布的。ANSI（AmericanNationalStandardInstitute）作为美国国家标准制订单位，负责授权其它美国标准制订实体，其中包括电信工业解决方案联盟ATIS、电子工业委员会EIA以及电信工业委员会TIA。TIA主要开发IS（InterimStandards,暂定标准）系列标准，如CDMA系列标准IS95、IS634、IS41等。IS系列标准之所以被列为暂定标准是因为它的时限性，最初定义的标准有效期限是5年，现在是3年。除了IS系列标准之外，TIA还颁布其它类型的规范，如电信系统公告TSB（TelecommunicationsServiceBulletin）文件。TSB不是标准，但可以提供与现存标准相关的信息或对工业界非常重要的其它事宜。TIA开发出的标准在经ANSI所有成员同意之后即可成为ANSI的正式标准。TIA目前由9个TR委员会组成，即TR8、TR14、TR29、TR30、TR32、TR34、TR41、TR45、TR46，其中与CDMA标准关系最为密切的是TR45（移动和个人通信公用标准），它的下面包括7个子委员会，分别负责不同接口标准的制订，如TR45.2负责网络部分，TR45.4负责A接口部分，TR45.5负责空中接口等。除了ANSITIA之外，其他一些标准化组织和生产厂商对CDMA标准的制订也起到积极作用。如CDG（CDMA发展小组）和3GPP2（负责第三代CDMA移动通信标准的制订），先后推出了有关A接口的IOS系列标准，涉及的内容包括从窄带的CDMA到第三代移动通信――宽带CDMA。一批知名的通信公司如MOTOROLA、LUCENT、NORTEL、QUALCOMM等首先提出了有关CDMA标准的方案和建议，经过多次协商讨论，最终修改成为目前被普遍接受的通用标准。Um接口标准的发展CDMA在蜂窝系统中的应用几乎是和GSM同时被提出来的，但一直没有得到重视，其中的主要原因在于CDMA的蜂窝系统必须具有高速、精确的功率控制要求，否则整个系统难以理想地工作甚至出现系统崩溃。功率控制技术在当时的条件下还难以攻破，直到QUALCOMM公司解决了这一难题后这一状况才有所变化。该解决方案主要是通过测量移动台和基站的接收功率，利用开环和闭环相结合的功率控制方式，命令移动台调整发射功率，使移动台输出的功率电平在维持适当性能的情况下达到最小。一方面减轻了对其他用户的干扰，同时有助于克服衰落，使得CDMA码分多址技术应用于蜂窝移动通信成为可能，并由此拉开了CDMA数字蜂窝移动通信系统蓬勃发展的序幕。QUALCOMM公司于1990年7月公布了最早的CDMA标准，经过许多移动通信运营商和制造厂家的协商讨论，于1990年9月发布了建议标准的修订版本，并于1990年10月公布了暂行规定，成为此后一段时间内被广泛认可的主要规范。1993年7月，美国ANSITIA再次征集各方面的建议，经会议讨论后正式将其确认为IS95标准，即“双模式宽带扩频蜂窝系统的移动台－基站兼容标准”。IS95标准由此成为CDMA移动通信的核心标准，世界上许多国家以此为蓝本生产和建设码分多址数字移动通信系统。经过多年的开发修订，以IS95为代表的窄带CDMA系列标准已经日趋完善。IS95系列标准的发展先后经历了IS95、IS95A、TSB74、IS95B（ANSI95）、IS2000、IS2000A等多种标准。需要补充说明的是TSB74是与IS95A有关的TSB文件，是在IS95A的基础上增加了414.4kb/s速率组、指配或切换到PCS频段、MIN/IMSI共存等内容。作为第三代移动通信标准之一的IS2000及IS2000A完全兼容IS95标准，也就是说现有的IS95系统可以平滑过渡到第三代移动通信。A接口标准的发展作为基站子系统和网络子系统之间的接口，A接口标准的规范性和透明度至关重要，它决定着CDMA设备制造厂家能否独立地开发基站设备或网络设备。对于CDMA系统的运营商来说，他们同样要求开放的系统结构，开放的A接口为CDMA系统提供了竞争环境。CDMAA接口标准的形成过程与其它标准最大的不同点在于，它是在各厂家已经开发出商用产品之后，通过谈判协商而形成的，经历了一个相当复杂的过程。各标准制订组织和生产厂家为A接口标准的制订做了大量细致的工作。现在支持开放的CDMAA接口的标准有两个，即IS634系列和IOS系列。1991年，Motorola公司提出了一个A＋接口，并提交给美国国家标准委员会ANSI审议，该接口为支持CDMA和其它空中接口起到很大的促进作用。但由于当时的A＋接口只是GSM系统A接口的一个简单翻版，错误甚多，几乎没有什么可操作性。而且由于当时没有其它公司愿意开放该接口，因此A＋接口一直被放置在美国国家标准委员会中。直至1995年7月，由于一批大的运营商强烈要求开放A接口，美国标准委员会通过了基于MotorolaA+建议的IS634RevO。虽然该标准的可操作性不强，但毕竟是在许多厂家共同协商后才达成的，从此当时的几个主要的CDMA设备生产厂家走向共同开发A接口的道路。由于IS-634Rev.0存在许多逻辑错误和缺陷，1995年12月对其修正后成为TSB-80。该接口支持基站中的多种语音编码器并以电路中继模式和SS7消息传送MSC和BSS间的语音和信令。IS634A版本于1998年6月完成并出版，1998年10月ANSI投票并最终于1999年3月以ANSI/EIA-634B的名义出版。IS634A具有A、B两种结构，其中A结构中引入了A3和A7接口，用于支持不同BSC之间的软切换。IS634A版本所涉及的范围相当广泛，它不仅支持CDMA，而且支持AMPS、NAMPS和TDMA。因此该标准不可避免的包含了许多不适合CDMA运作的多种选项、消息和参数。事实上只有CDMA运营者才关心并有计划地实施IS634A。但另一方面，就CDMA应用而言，IS634A有点过于“松散”而难以实施。为了定义一个仅为CDMA应用，更实际并更具有可操作性的A接口规范，1997年由美国SprintPCS牵头，联合CDMA工业界的LUCENT、Motorola、NORTEL及QUALCOMM等公司，在吸收TSB80的基础上，制订了SprintPCSIOSV2.0a。这一IOS互操作规范属于内部文件，SprintPCS于199