完全解读宽带CDMA技术

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现在人们的通信要求越来越高，而要满足这些日益增长的要求，只有不断通过开发和研制新的通信技术，来提高无线通信的能力来实现。宽带CDMA技术就是在这种要求下应运而生了，为了能帮助大家详细了解宽带CDMA通信技术，本文下面的内容将针对这种技术的概念、特点以及实现方案来谈谈自己的一些见解。
　　一、什么是宽带CDMA
　　由于现在使用移动终端的用户数量不断增长，而现有的GSM通信系统已经很难维持这么多通信用户的正常工作了，常常表现出语音失真度大、终端通信时容易掉线串线以及无线数据传输速度缓慢等故障，为此人们不得不寻求一种更新的通信网络系统来代替陈旧的通信系统，于是人们就将注意力集中到了正由国际电信联盟ITU（国际电气通信协会）制定标准之中的第三代移动通信系统IMT-2000上，这是为提供全球服务操作而设计的第三代移动通信系统，而宽带CDMA技术正是发展IMT-2000最具潜力的新技术之一。而目前的宽带CDMA是根据美国标准而设计的数字移动通信系统，该通信系统的频率在900～1800MHz之间，这种技术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。该技术的业务能力和性能增加，并支撑提供个人移动性的通用个人通信，系统设计全球通用，且兼容现有设备，能提供高清晰话音、高速数据、多媒体、漫游等多项业务，可支撑大范围的可变速率信息传送，提供更高速的分组数据通信能力。宽带CDMA进一步拓展了标准的CDMA概念，进一步减少多径衰减，在多蜂窝环境下提供更大的容量和更高的话音质量。更宽的带宽还使诸如ISDN和按需提供带宽等业务得以实现，宽带CDMA是唯一有潜力提供具有有线线路功能的"透明"本地环路无线技术。宽带CDMA技术对每一组通话采用随机数字序列进行编码。是在一个比其它蜂窝技术相对更宽的频带上扩展信号的，从而减少由多径和衰减带来的传播问题。
　　由于宽带CDMA系统比传统通信系统能提供容量更大的带宽，因此用户使用该通信网络系统可以摆脱传统通信带宽有限的束缚，来实现其他各种增值服务，例如通过移动终端举行视讯会议，接收电子邮件，进行网上购物、游戏、与企业局域网连接并查询相关信息等；而收费机制将以传输的数据量为基础，不再以接入的时间计费，从而能够有效促进移动通信业务的蓬勃发展，并且与互联网服务商、IT软硬件制造商以及其它传统行业形成良好的互动。
　　二、宽带CDMA有什么技术优势
　　宽带CDMA技术可以说是移动通信领域的后起之秀，它使用的是频分编码技术，与基于时分复用机制的GSM相比具有明显的优势：
　　1、向下保持平滑兼容。为了保证运营商的投资，为未来通信运营提供良好的技术基础，宽带CDMA能够实现从现存的通信系统到下一代移动通信系统的平滑过渡。支撑现存的覆盖结构，信令协议可以后向兼容，网络不再需要引入新的呼叫模式。这种分层和模块化的结构也可以容易地综合TIA或ITU定义的新功能。
　　2、可伸缩性强。宽带CDMA技术在其他方面也表现了较强的功能伸缩性，它可以支撑先进的天线技术；它可以通过增加小区的覆盖范围从而减少了基站数目；它的所有带宽的信道都能支撑高速数据业务；它还可以经济地在各种环境里使用，如：室外大小区（半径大于35km），室外宏小区（半径在1-35km），室内／室外微小区（最大1km半径），室内／室外微微蜂窝（半径小于50m）。它可以支撑各种模式下的工作，如WLL，车载，办公室环境，符合不同的移动要求。
3、操作更加便利。宽带CDMA系统支撑连续导频技术，也能够支撑高速移动终端；同时支撑非平衡频带下采用时分双工的模式，采用单信元频率复用；支撑自适应天线阵技术与多用户检测的技术；还支撑基站间的异步操作以及支撑智能网等，这些功能的应用将会使通信操作变得更加简便。
　　4、支撑与传统系统间的切换功能。宽带CDMA技术支撑多载波直接扩频系统，可以再利用现有的框架设备，小区规划，操作系统，帐单系统等。在所有环境下支撑对称或不对称的数据速率。
　　5、信号抗衰落能力强。宽带CDMA具有更大的抗衰落能力，这就意味着在相同的输出功率下能提供范围更广泛的性能,或者在同样的覆盖范围下可降低功率要求。另外，附加的带宽意味着有更大的能力支撑更高带宽业务和提供更灵活的多种混合业务。
　　6、工作频段将拓宽。目前，无线通信技术的主要工作频段就是在CDMA IS-95版本下的800MHz频段,新的宽带CDMA将对该频段进行了大幅度的提升，宽带版本将适用于下列三个频段:
　　DCS 1800(1.71～1.785GHz及1.805～1.880GHz)、US-PCS(1.85～1.9GHz及1.93～1.99GHz)以及 CEPT(2.0～2.7GHz)。
　　7、抗外界干扰能力强。宽带CDMA技术在宽广的无线频谱上支撑多路同步通话或数据传输。对每路话音、传真、数据或视像传输都分配一个网络的发送端和接收端都能识别一特定代码,以便传输的信息可在接收端重新组合。宽带CDMA的宽广频谱使它对于市区环境中干扰和多径传播环境具有更高的抗干扰能力。宽带CDMA对干扰的抵抗力使之成为多址接入系统的理想选择。
　　8、通信性能大幅提升。根据GSM通信系统存在的容量不足、语音失真度大、易掉线串线等缺点，宽带CDMA引用了许多技术来解决和克服了这些缺点；目前宽带CDMA不仅可以实现模拟网和GSM网均不能做到的提供图像、视频和多媒体业务，还能提供通用个人通信，提供高清晰话音、高速数据、多媒体、漫游等多项业务，可甚至宽带CDMA的数字控制信道还能支撑诸如卫星通信、多方通话、语音信箱等功能。
　　9、扩展性灵活。传统的窄带CDMA技术使得通信系统中的每个通信点，在各个通信方向上的带宽进行了限定，只能在固定的1.25MHz带宽范围内进行有效通信，这样在很大程度上就制约了CDMA的进一步扩展和发展。而现在的宽带CDMA根据这样的缺陷，进行全面的设计，现在的宽带CDMA技术对每个通信点的带宽进行了特殊定制，它运行通信终端根据使用要求，来选择不同的带宽，可以选择的带宽为7MHz、10MHz、10.5MHz、14MHz及15MHz。
　　10、具有成本低形成的价格优势。由于频率利用率高，且网络设计施工和扩容较为简便，意味着运营商可以降低网络建设与运营成本，从而带来更具吸引力的价格优势。
　　三、宽带CDMA有哪些标准
　　宽带CDMA技术是未来通信的发展方向和潮流，为了迎合这种通信潮流，各大电信企业纷纷向国际通信联盟提交了各种各样的实施方案，在这些方案中尤以欧洲的W-CDMA标准、北美的CDMA2000标准、以及中国的TD-CDMA标准影响最大。
　　1、W-CDMA
　　该标准的全称为Wideband CDMA，也叫CDMADirectSpread，它所代表的的含义为宽频分码多重存取，这种标准是按照国际电气通信协会制定的IMT-2000规格之一“IMT-DS”开发出来的新技术。W-CDMA标准的最初提出者是欧洲电信联盟协会，它是基于现有GSM网络发展得来的，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合，其支撑者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本企业也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。W-CDMA系统的空中连接采用5MHz、10MHz或20MHz的无线信道，尽管一些运营商将在只有5MHz的较窄的频谱宽度上提供3G业务，大多数的运营商将分配更宽的频谱:10、15、20MHz。W-CDMA与CDMA2000这两类宽带CDMA技术都属于FDD（频分数字双工）制式，大多数关键技术非常接近，性能上也基本没有太大差别。
　　2、CDMA2000
　　CDMA2000作为宽带CDMA的一个重要实施标准，是IS-95体制移动通信系统的发展，其第一阶段CDMA2000 1X在技术上已经成熟，可同时提供话音和分组数据业务，物理层最大速率可达307.2kbps。CDMA2000 1X目前已经在韩国开始商用，这为IS-95体制的第二代通信系统向第三代通信系统的过渡跨出了稳健的一步，而CDMA2000的理想发展模式为从最初的窄带CDMA技术向CDMA20001X技术发展，然后向CDMA20003X（3G）方向过渡。CDMA2000技术提供了多种带宽范围的选择来支撑从与TIA／ EIA-95-B兼容的9.6Kbps到大于2Mbps的数据业务（包括电路和分组数据业务），允许运营商在很多方面实现最大的灵活性。CDMA2000的信令既支撑TIA／EIA-95-B的信令和呼叫模式，也支撑扩展的CDMA2000上层结构支撑的宽范围的先进业务。该系统可以提供综合的业务，并伴有一套完善的多业务同时操作的模式。新一代CDMA2000技术提供了业内最高水平的无线频谱利用率，可以在现有CDMA数字无线网络上有效地翻番语音容量，并为用户提供高速‘永不断线’的互联网连接。
　　3、TD-SCDMA
　　该标准是中国电信技术研究院所提出的，作为具有中国独立常识产权的新技术，将成为在中国地区和WCDMA同时采用的3G标准。该方案的主要技术集中在大唐企业手中，它的设计参照了TDD(时分双工)在不成对的频带上的时域模式。TD―SCDMA的无线传输方案灵活地综合了FDMA，TDMA和CDMA等基本传输方法。通过与联合检测相结合，它在传输容量方面表现非凡。通过引进智能天线，容量还可以进一步提高。智能天线凭借其定向性降低了小区间频率复用所产生的干扰，并通过更高的频率复用率来提供更高的话务量。基于高度的业务灵活性，TD―SCDMA无线网络可以通过无线网络控制器（RNC）连接到交换网络，如同三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样。在最终的版本里，计划让TD―SCDMA无线网络与INTERNET直接相连。TD－SCDMA所呈现的先进的移动无线系统是针对所有无线环境下对称和非对称的3G业务所设计的，它运行在不成对的射频频谱上。TD－SCDMA传输方向的时域自适应资源分配可取得独立于对称业务负载关系的频谱分配的最佳利用率。因此，TD－SCDMA通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率，可支撑速率从8kbps到2Mbps的语音、互联网等所有的3G业务。
　　相比WCDMA和CDMA2000来说，TD－SCDMA的进展还稍显缓慢，无论是在系统容量、系统覆盖、资源分配、功率控制、数据传输等方面，都无法和WCDMA和CDMA2000这两种标准相比。从技术的风险性角度来看，W-CDMA和CDMA2000的基本技术沿用了传统的窄带CDMA技术，而窄带CDMA技术的实用性早已被世界所广泛接受，也经受了实践的检验，因此从某种意义上来说WCOMA和CDMA2000目前仍是3G标准的主流，TD-CDMA标准比较适合运用于目前在GSM上已有较大投入的国家来发展第三代移动通信系统。
　　四、宽带CDMA的发展前途怎样
　　伴随着移动通信技术的日新月异，第二代通信的产业化和标准化工作已经完成了很久，其最初的目的也只是为了提高语音通信的能力。然而在人们对通信能力要求不断提高的同时，宽带CDMA的发展就被提到议事日程上来了。宽带CDMA凭借其灵活强大的功能现已经成为目前通信最重要的技术之一了。通过宽带CDMA通信系统，运营商们可以对网络进行升级，满足市场需求。无论某个市场需要第三代功能，还是仅仅需要扩容、延长通话时间，宽带CDMA可以提供相应的解决方案。在市中心人口密集的地带，用户需要先进的语音和数据功能，这些用户乐于接受高速无线互联网接入服务。宽带CDMA为上述地区的运营商提供解决方案，可以最低成本完成系统升级。宽带CDMA也可在人口密集的市区提供经济高效的市场解决方案，目前市场对于带宽要求不高，但在不远的将来会需要先进的数据服务以及更大的语音容量。在最近10年间，宽带CDMA通信技术的身影将随处可见，它将主要在城市无线本地环路系统中、农村无线本地环路系统中、全球卫星移动个人通信系统中以及个人通信系统中，宽带CDMA在这些系统中主要解决用户本地化无线话音和数据业务的需求；此外，在提供数据业务方面（特别是各种因特网接入服务），宽带CDMA将是一种更经济灵活的方式。因此，笔者认为在全球一体化的进程迫切需要下，宽带CDMA有望实现一个全球统一的移动通信系统。