2022年CDMA工作原理 .pdf

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1、CDMA 工作原理CDMA（码分多址）是以分组的形式广播您的通话的，但与TDMA（时分多址）不同的是，所有通话均在同一信道上传递，它通过指定给各个对话的特殊代码来区分每个对话。当您使用 CDMA 电话时，它实际上接收了在您所使用的网络上传输的所有电话，但只有那些带有您的特殊代码的通话才会被从分组的数据状态重新转换为语音。单个的CDMA 网络单元在这三种数字协议（TDMA，GSM，CDMA）中是最大的，CDMA 能管理网络单元覆盖的广阔空间，因为它的智能电话在靠近天线时会自动降低功率，而在远离天线时又会加大功率。象 GSM 一样，CDMA 以 13Kbps的速率传输语音，以9600bps 的速率

2、传输数据，但它提供的通话质量在三种数字协议中是最清晰的，而且通话容量是模拟电话的20 倍（请看下方的“CDMA工作原理”）。CDMA 既可以在800MHz 也可以在1900MHz 的频段上工作。Qualcomm，这个最先将CDMA 推向商用的公司，推出了一种双频段电话，被称为 QCP2700它允许您在CDMA 的两个频率之间进行切换。象 TDMA 一样，CDMA 在必需时也可以切换到模拟方式，但请注意，这常常是从数字连接变成一个虽然更可靠但质量却较差的模拟连接。CDMA 工作原理1 拨号:当您拨了一个电话号码,这个号码将与您的电话ID 号一起以无线电广播的形式发射出去2 分组传递:电话对您的语

3、音进行数字化,并把它划分为数据位包,然后使用扩频技术广播这些数据包。CDMA 指定 440 亿个代码中一个代码代表这次对话，并将数据包分散在多个无线电频谱段上，这个代码使您的通话与在同一无线电频段上同时发射的其它通话区分开来。3 接收与连接：距离最近的CDMA 无线捕捉到您的电话的无线电广播，并将它传递到中央交换计算机，这个计算机识别您的电话ID。这样，蜂窝服务电话提供商可以跟踪您的通话并根据空中占用时间进行计费。中央交换计算机将您连到安装在电话公司总局的公用电话交换网上，或连到本系统中的其它蜂窝用户。4 识别：语音信号以数据包的形式到达您的话机。您的电话机首先通过一个通话传来，然后识别标识着

4、您的对话的特殊代码并将相应的数据包还原成语音信号。GSM 协议规定，手机发射功率是可以被基站控制的。每个功率级别差2dB，GSM900 手机最大发射功率级别是5（33dBm），最小发射功率级别是19（5dBm。从以上不难看出当手机远离基站，或者处于无线阴影区时，基站可以命令手机发出较大功率，直至33dBm（GSM900），以克服远距离传输或建筑物遮挡所造成的信号损耗。而 CDMA 的基本技术之一是功率控制。因为限制CDMA 系统容量的因素是总干扰功率，所以控制每个移动台的功率是获得最大容量的关键。在给定条件下，CDMA 移动台的功率被控制到能够保证接收话音质量的最小功率。结果是每个移动台到达基

5、站的信号电平几乎相同。这样，每台移动台对其他移动台的干扰被控制到最小。基站对手机发射的绝对功率并不是很重视，它仅仅是要求手机能根据自己发出的功率上升指令或功率下降指令自动调整输出功率即可，且最好手机能发出无限大或无限小的功率来，但这个要求对手机制造商来说，实在是苛刻，且会无限制的提高手机制造成本，因此折中的方名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 8 页 -案是将手机按发射功率分类，不同类的手机最大功率必须达到各自要求，也就是至少要大于标准规定的最大功率的下限，小于标准规定的最大功率的上限，使其在小区远端或无线阴影中也能较好通讯。同时要求手机必须能够输出小于最小功率的功率

6、值来，也就是在无线环境比较好，且手机与基站很近时，手机能把自己的输出功率降得很低，以确保对其它手机的最小干扰和对电池的最小消耗。CDMA2000 1x规定手机待机功率要小于-61 dBm，这既保证了对外干扰很小，又保证了在待机时间对电池的小消耗，延长了手机的待机时间。这比 GSM 小多了CDMA，英文全写为Code Division Multiple Access，翻译作碼分多址或分碼多工或分碼多重存取，是一种多路复用的无线通信技术。CDMA 原本是美国军方为了通信而开发的，但时至今日，已广泛应用到全球不同的民用通信中。在CDMA 移动通信中，将话音讯号转换为数字信号，给每组数据话音分组增加一

7、个地址，进行扰码处理，并且将它发射到空中。CDMA 最大的优点就是相同的带宽下可以容纳更多的呼叫，而且它还可以随话音传送数据信息。一般信息一般来说（作为复用方法），Code Division Multiple Access（CDMA）是被美国军方通讯采用的某种扩频方案。理论上，数据化的信息使用CDMA 技术进行编码和解码，可以大大提高对无线信道的利用率，增强抗干扰能力。Qualcomm（高通）公司解决了CDMA 中至关重要的功率控制问题，并取得相关的专利。CDMA 制式中，区分各个通道主要不再依靠频率和时隙等方法，因此同一地区不同用户同时使用相同的频率是正常的。除此之外被广泛使用的多路访问技术

8、还有时多分址（TDMA）和频分多址（FDMA）。在这三种方案中，接收方从各种信号中分别通过不同的码字，时隙和频率通道分离出有用信息。CDMA 经常被广泛和不严格地用来称呼使用CDMA 技术实现的无线网络及其制式，比较常见的是由Qualcomm主要支持和最先投入商用的的数字蜂窝电话制式，包括IS-95（CDG为其申请注册商标为cdmaOne）和它的演进版本IS-2000（CDMA2000），其他很少这样使用。由于WCDMA 和 TD-SCDMA也使用了CDMA 技术，这样的称呼可能会造出一些混乱。这里需要注意：CDMA（复用技术）理论被应用于WCDMA 无线接口。WCDMA 无线接口被应用于国际

9、3G 标准 UMTS 和日本 3G 标准 FOMA（由日本电信和沃达丰共同开发）。CDG、TIA 和 3GPP2 等制订的俗称为CDMA 的系列标准族（包括 cdmaOne和 CDMA2000）和 3GPP 的 WCDMA 标准族无论无线信号和核心网都不兼容。部分 CDMA 网络和手机支持个人定位功能，简易的方法是通过BTS 位置数据或者计算手机与相关 BTS 信号传输的时延给出粗糙的数据，但是更加精确的定位一般依赖全球定位系统GPS 的支持。技术细节在所有的CDMA 体制中，接收者都可以使用扩频处理增益来部分衰减非期望的信号。具有名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共

10、8 页 -期望的扩频码的信号能被接受，如果信号对应不同的扩频码（或者相同扩频码但是不同的时间偏移）将在解扩频过程中被当作随机噪声而衰减掉。这项操作的方法是给每一个站点分配一个扩频码或者码片序列。这些码片序列被表示成由1 和 1 组成的序列。每个码片序列和本身点积得到1,(和补码点积得到1),一个码片序列点积不同的码片序列将得到0。这种特性叫做正交性。这些序列叫做Walsh 码，可以从一个二进制Walsh 矩阵导出。一个站点要发送数字1 时就发送其码片序列本身，要发送数字0 时就发送其码片序列的反码。(或者是+1 和-1;0 时不发送)。当多个终端发送多个信号时，信号就会在空中叠加。例如码片序列

11、是(-1,-1,-1,-1)和(+1,-1,+1,-1)，叠加后变成(0,-2,0,-2)。接收方如果希望接收某个站点的信息，则只需要计算该站点对应的码片序列和空中信号的点积。例如(-1,-1,-1,-1).(0,-2,0,-2)=+1。如果发送的数字是-1，则空中的信号将是(+2,0,+2,0)，而点积将是(-1,-1,-1,-1).(+2,0,+2,0)=-1.TDMA 和 FDMA 终端理论上可以过滤其他时隙或者频率通道的任意强信号。这在 CDMA 无法实现，它只能部分过滤干扰信号。如果任一或者全部噪声信号强于有用信号，则有用信号将被淹没。这样在 CDMA 系统中就要求每个终端有一个近似

12、合适的信号功率。在 CDMA 蜂窝网络中，基站使用一个快速闭环功率控制方案来紧密控制每一个移动终端的发送功率。功率控制需求能够巧妙的根据上面的计算推断出来。向前纠错(FEC)编码在任何一种CDMA 方案中都是必须的，它用于减小信噪比的需求，从而使得信道最大限度的可靠。与 TDMA 和 FDMA 相比较，CDMA 的另外一个优势是能够简单的利用话音激活特性。在每一个随机的通话中，用户讲话的时间往往不足整个通话时间的一半，CDMA 技术可以简单在用户讲话时发送信号，不讲话时保持静默，于是当同时通话的用户较多时，总体上可以体现出统计特性，最终能将用户间干扰减少大约一半，从而提高容量。在CDMA 技术

13、中，这种话音激活特性的利用是相对简单的，如果希望在TDMA 或者 FDMA 体制中利用话音激活特性，就需要频繁的建立和拆除有限的时隙或者频率通道。WCDMA（Wide band Code Division Multiple Access 宽带分码多工）是一种 3G 蜂窝网络。WCDMA 使用的部分协议与2G GSM 标准一致。具体一点来说，WCDMA 是一种利用码分多址复用（或者CDMA 通用复用技术，不是指CDMA 标准）方法的宽带扩频3G 移动通信空中接口。历史概要历史上，欧洲电信标准委员会(ETSI)在 GSM 之后就开始研究其3G 标准，其中有几种备选方案是基于直接序列扩频分码多工的，

14、而日本的第三代研究也是使用宽带分码多工技术的，其后，以二者为主导进行融合，在3GPP 组织中发展成了第三代移动通信系统UMTS，并提交给国际电信联盟(ITU)。国际电信联盟最终接受WCDMA 作为 IMT-2000 3G标准的一部分。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 8 页 -误解名字跟 CDMA 很相近，同时 WCDMA 跟 CDMA 关系也很微妙。两者都基于码分多址技术，都使用了美国高通（Qualcomm）的部分专利技术。一般认为WCDMA 的提出是部分厂商为了绕开专利陷阱而开发的，其方案已经尽可能地避开高通专利。在移动电话领域，术语CDMA 可以代指码分多址扩

15、频复用技术，也可以指美国高通（Qualcomm）开发的包括cdmaOne（IS-95）和 CDMA2000（IS-2000）的 CDMA 标准族。在 Qualcomm为 IS-95 协议使用它之前，CDMA 复用技术已经存在了很长时间。然而，由于采用 CDMA 复用方法是IS-95 协议区别于当时的GSM（采用 TDMA）等其它协议的主要特征，现在通常将该协议也称为CDMA。WCDMA 也使用 CDMA 的复用技术而且它跟Qualcomm的标准也很相似。但是WCDMA不仅仅是复用标准。它是一个详细的定义移动电话怎样跟基站通讯，信号怎样调制，数据帧怎么构建等的完整的规范集。总之:术语 CDMA

16、在移动通讯领域通常特指Qualcomm开发的 CDMA 标准族。它们定义了一组移动通讯协议。CDMA 作为复用技术，既用于 WCDMA 空中接口协议，也用于 Qualcomm的 CDMA 协议。WCDMA 专指在 IMT-2000中定义的移动电话协议。WCDMA 协议与 Qualcomm开发的 CDMA 无关。CDMA 标准族(cdmaOne和 CDMA2000)不兼容 WCDMA 标准族。当前状况2001 年，日本NTT DoCoMo公司的 FOMA 是世界上第一个商业运营WCDMA 服务。J-Phone 日本电话(现软件银行)已经继推出基于WCDMA 服务后，声称“沃达丰全球标准”兼容 U

17、MTS(尽管 2004 年时还有争议)。2003 年初，和记黄埔逐步在全球运营他们的UMTS 网络(简称 3)。大多数欧洲GSM 运营商计划未来某个时间推出UMTS 服务，尽管有几个已经把此服务提到日程上来，有一些甚至从2003 年底就开始运营UMTS 网络。沃达丰于2004 年 2 月在欧洲多个UMTS 网络投入运行。沃达丰还打算在其他国家（包括澳大利亚及新西兰）建设UMTS 网络。AT&T 无线(现属于 Cingular Wireless)在一些城市开通了UMTS。尽管因为公司兼并使得网络建设进度被延迟，但Cingular已宣布计划在2005 年与 HSDPA 一起部署 WCDMA。Tel

18、iaSonera于 2004 年 10 月 13 日开始在芬兰提供384kbps 速率的 WCDMA 服务。服务只是在主要城市可用。通讯费率大约2 美元每兆字节。新闻稿更多信息参看UMTS。产品认证GCF(Global Certification Forum)：现时是世界主要的2G 及 3G 认证机构。PTCRB:在北美为GSM 移动设备（ME）类型认证提供框架。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 8 页 -技术WCDMA 可以使用非成对或者成对频段，虽然所有当前WCDMA 设备（例如FOMA and UMTS）使用两个5MHz 频段，一个用于上行一个用于下行。更多信

19、息请参看扩频。与其他标准比较最初 CDMA2000计划使用多个1.25MHz 载波，但后来放弃了，而 WCDMA 则使用单一5MHz带宽载波。在 ITU 的 IMT-2000标准中，WCDMA 被看作 CDMA 直接序列扩频，而CDMA2000被称作多载波 CDMA。WCDMA 标准族(例如 FOMA、UMTS)与 CDMA 标准族(例如 cdmaOne和 CDMA2000)不一致。CDMA2000 是一个 3G 移动通讯标准，国际电信联盟ITU 的 IMT-2000标准认可的无线电接口，也是2G cdmaOne标准的延伸。根本的信令标准是IS-2000。CDMA2000与另一个 3G 标准

20、WCDMA 不兼容。由 3G CDMA2000标准延伸的4G 标准为超行动宽频（UMB）。CDMA2000是美国通讯行业协会(TIA-USA)的注册商标，并不是一个象CDMA 一样的通用术语。TIA 也注册了他们的2G cdmaOne标准(AKA IS-95)对应 CDMA1X。CDMA2000有多个不同的类型。下面按照复杂度排列：CDMA2000 1x CDMA2000 1x 就是众所周知的3G 1X 或者 1xRTT，它是 3G CDMA2000技术的核心。标志1x 习惯上指使用一对1.25MHz 无线电信道的CDMA2000无线技术。日本运行商KDDI 的 CDMA2000 1xEV-D

21、O网络使用商标CDMA 1X WIN，不过这只是用于市场促销罢了。CDMA2000 1xRTT CDMA2000 1xRTT(RTT无线电传输技术)是 CDMA2000一个基础层，支持最高144kbps数据速率，尽管获得3G 技术的官方资格，但是通常被认为是2.5G 或者2.75G 技术，因为它的速率只是其他3G 技术几分之一。另外较之之前的CDMA 网络，它拥有双倍的语音容量。CDMA2000 1xEV CDMA2000 1xEV(Evolution发展)是 CDMA2000 1x附加了高数据速率(HDR)能力。1xEV 一般分成2 个阶段：CDMA2000 1xEV第一阶段，CDMA200

22、0 1xEV-DO(Evolution-Data Only发展只是数据)在一个无线信道传送高速数据报文数据的情况下，支持下行(向前链路)数据速率最高3.1Mbps，上行(反向链路)速率最高到1.8 Mbps。CDMA2000 1xEV第二阶段，CDMA2000 1xEV-DV(Evolution-Data and Voice发展数据和语音)，支持下行(向前链路数据速率最高3.1 Mbps，上行(反相链路)速率最高 1.8 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 8 页 -Mbps。1xEV-DV还能支持1x 语音用户，1xRTT 数据用户和高速1xEV-DV 数据用户使用

23、同一无线信道并行操作。1xEV-DO 已经开始商业化运营。欧洲市场稍微早于美国市场。2004 年夏捷克移动运营商Eurotel 开始运营 sinceCDMA2000 1xEV-DO网络，他们提供的上行速率大约1Mbps。这项服务每月大约花费30 欧元无流量限制。如果使用这项服务，你需要购买一个大约300 欧元的Gtran GPC-6420调制解调器。当前部署情况2004 年 1 月，北美 Verizon Wireless宣布计划在全国范围部署1xEV-DO。尽管有些电信运营商已经完成测试或者有限的试用，但是到 2004 年 7 月还没有一个商业化运营的 1xEV-DV。美国运营商Sprint

24、PCS已经宣布计划在他们已有的CDMA 网络基础上部署 1xEV-DV 网络。由于可用的1xEV-DV 设备延迟交货和来自美国其他正在部署3G 网络的电信运营商的压力，Sprint 宣布，2004 年 6 月计划广泛部署1xEV-DO，但是他们的长期1xEV-DV 计划好像还不确定(尽管他们当前计划2006 年部署 EV-DV)。Qualcomm高通最近由于缺乏运营利润可能已经停止EV-DV 的开发，更可能是因为Sprint和 Verizon 都在使用EV-DO。CDMA2000 3x CDMA2000 3x利用一对3.75 MHz 无线信道(i.e.,3 X 1.25 MHz)来实现高速数据

25、速率。3X版本的 CDMA2000有时被叫做多载波（Multi-Carrier或者 MC），这一版本还没有部署正处在研究开发阶段。各地营运者截止 2008 年年末，全球已经有102 个国家和地区的276 家电信运营商部署了CDMA2000网络。中国大陆：中国电信中国香港：电讯盈科中国澳门：中国电信台湾：亚太电信日本：KDDI 韩国：SK 电讯、KTF、LG 电信美国：Verizon Wireless、Sprint Nextell、US Cellular等TD-SCDMA 技术概要分时-同步分码多工存取（英文：Time Division-Synchronous Code Division Mul

26、tiple Access，缩写为：TD-SCDMA），是ITU 批准的四个3G 标准中的一个，相对于另两个主要 3G 标准(CDMA2000)或(WCDMA)它的起步较晚。第四个 3G 标准是美国的WiMAX 标准。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 8 页 -该标准是由中国大陆制定的3G 标准，1999 年 6 月 29 日，中国原邮电部电信科学技术研究院(现大唐电信科技股份有限公司)向 ITU 提出。该标准将智能天线、同步CDMA 和软件无线电(SDR)等技术融于其中。另外，由于中国的庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可

27、以支持TD-SCDMA标准。TD-SCDMA在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面有独特优势。TD-SCDMA由于采用时分双工，上行和下行信道特性基本一致，因此，基站根据接收信号估计上行和下行信道特性比较容易。因此，TD-SCDMA使用智能天线技术有先天的优势，而智能天线技术的使用又引入了SDMA 的优点，可以减少用户间干扰，从而提高频谱利用率。TD-SCDMA还具有 TDMA 的优点，可以灵活设置上行和下行时隙的比例而调整上行和下行的数据速率的比例，特别适合因特网业务中上行数据少而下行数据多的场合。但是这种上行下行转换点的可变性给同频组网增加了一定的复杂性。TD-SCDM

28、A是时分双工，不需要成对的频带。因此，和另外两种频分双工的3G 标准相比，在频率资源的划分上更加灵活。一般认为，TD-SCDMA由于智能天线和同步CDMA 技术的采用，可以大大简化系统的复杂性，适合采用软件无线电技术，因此，设备造价可望更低。但是，由于时分双工体制自身的缺点，TD-SCDMA被认为在终端允许移动速度和小区覆盖半径等方面落后于频分双工体制。网络试验和商用概况2006 年，罗马尼亚建成了TD-SCDMA试验网。2007 年，韩国最大的移动通信运营商SK 电讯在韩国首都首尔建成了TD-SCDMA试验网。同年，欧洲第二大电信运营商法国电信建成了TD-SCDMA试验网。2007 年 10

29、 月，日本电信运营商IP Mobile 计划建设并运营TD-SCDMA网络，但公司最终受限于资金困境而破产。2008 年 1 月，中國移動通信集團公司在中国北京、上海、天津、沈阳、广州、深圳、厦门、秦皇岛市建成了TD-SCDMA试验网；中国电信集团公司在中国保定市建成了TD-SCDMA试验网；原中国网络通信集团公司(现中国联合网络通信集团有限公司)在中国青岛市建成了TD-SCDMA试验网。2008 年 4 月 1 日，中國移動通信集團公司在中国北京、上海、天津、沈阳、青岛、广州、深圳、厦门、秦皇岛和保定等10 个城市启动TD SCDMA 社会化业务测试和试商用。截止 2008 年年末，在中国使

30、用TD-SCDMA网络的 3G 手机用户已达到41.9 万人。但是TD-SCDMA手机放号首日即出现诸多问题，如网络建设尚未完善、功能尚未全部开发等，因而不少手机用户仍然持观望态度。2008 年 9 月，意大利的一家通信公司MYWAVE 建设了 TD-SCDMA试验网，该网络于9月 12 日建成并开通；从建设工程仅为11 天推算，应为小型企业网。2009 年 1 月 7 日，中国政府正式向中國移動通信集團公司颁发了TD-SCDMA业务的经营许可，中国移动也已经开始在中国的28 个直辖市、省会城市和计划单列市进行TD-SCDMA名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 8 页 -的二期网络建设，预计于2009 年 6 月建成并投入商业化运营。该公司计划到2011 年，TD-SCDMA网络能够覆盖中国大陆100%的地市。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 8 页 -