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IMT-2000多址方式发展状况分析
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摘要 首先分析作为IMT-2000多址方式主流的CDMA的特点和采用的关键技术，然后对3种主流多址
方式进行比较，并对多址方式的融合演进进行分析。
关键词 IMT-2000 WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA
近年来，各国针对IMT-2000的业务需求，对其空中接口技术，即多址方式进行了广泛深入的研
究。各国相继向ITU递交各自的文本建议，其中宽带CDMA是主流。IMT-2000要求提供具有高速率、
高频谱效率、全球无缝、接口灵活的网络，以支持高达384kb/s中速移动业务、2Mb/s固定或低移
动性业务，并以较高的频谱效率引入新业务。
1 CDMA无线传输技术
1.1 性能比较
与FDMA和TDMA比较，CDMA技术用于蜂窝技术的主要优点如下：
（1）增大容量
CDMA是一种干扰受限系统，话音激活技术提高了容量。在通信中话音激活率为35%，因在静默期对
其它用户没有干扰，因此可提高容量近3倍。FDMA和TDMA为频带受限系统，容量改善不大。CDMA蜂
窝复用因子为1，FDMA和TDMA却大于1。N-CDMA的容量较FDMA增加10倍，较TDMA增加2倍。W-CDMA
的容量较N-CDMA又增加2倍。
（2）无需频率管理
FDMA和TDMA有多个射频频道，需要实施动态频率管理以减少实时干扰，而CDMA只有一个射频信
道，无需实施频率管理。
（3）不用硬过区切换
FDMA和TDMA移动台从一个蜂窝移动到另一蜂窝时，需要从一个频率切换到另一频率。而CDMA每个
蜂窝都采用一个频率，仅有的差别是码序列，移动过去时无需切换频率，可以进行扇区或蜂窝的软
切换。
（4）减少衰落
在移动无线环境下，带宽越宽，衰落越少，有效分集就越高。特别是频率选择性信道，对宽带信号
影响很小。另外，W-CDMA比N-CDMA更有效地利用多径传播，可优化系统性能。
（5）不用均衡器
FDMA和TDMA的传输速率高于10kb/s，需用均衡器减少时延展宽引起的码间干扰。而CDMA只用相关
器，因为相关器比均衡器简单。
1.2 组成部分
CDMA系统的关键组成部分有：RAKE接收机、功率控制、软切换、频间切换和多用户检测（干扰抵
消）。
（1）RAKE接收机
它主要解决多径干扰问题。RAKE接收机主要由一组相关器组成，每个相关器接收单一路径成分或
接收特定时延的信号。当从各种障碍物反射回的信号时延大于一个码片间隔时，就能把它们区分出
来。一般的接收机把这部分当作干扰看待，而RAKE接收机利用了多径成分，从而提高了系统性
能。
（2）功率控制
主要解决远近效应问题。远近效应是由多址干扰引起的，所有用户占有相同的频带。其它用户的信
号对该用户来说就是干扰。因为各用户信号的传输损耗不同，这样用户离基站越近，基站接收的信
号就越强。反之；基站接收的信号就越弱。这样就存在强信号压制弱信号，使基站只能接收到离基
站近的移动台信号。远近效应问题主要存在于反向链路。前向链路不存在该问题，但也必须考虑蜂
窝干扰问题。功率控制主要有开环和闭环两种。开环是指移动站根据接收信号的强弱相应调整发射
信号的功率。闭环是指基站根据接收用户信号强弱，相应控制多移动站发射机功率的大小。
（3）软切换
主要用来降低蜂窝间干扰和提高系统性能。在FDMA和TDMA中，当移动站检测到相邻基站信号强度
超过一定的门限时，切断与原基站的联系，与新的基站建立通信连接，这就是硬切换。所谓软切换
是指，当移动站检测到相邻基站信号强度达到一定门限时，不立即切断与原基站的联系，而是同时
与两个或多个基站建立通信，达到一种宏分集效果。带来的直接好处是，基站发射机的功率可以减
低，从而减小蜂窝间干扰。但也存在一个调和问题，进入软切换的移动站与几个基站同时通信时，
增加了干扰信号的数量，因此要综合考虑。CDMA系统可方便地实现软切换，因为蜂窝复用因子为
1，信号同处一个频段，所不同的是扩频码，所以适合于软切换。所谓的更软切换是指同蜂窝不同
记扇区之间的切换。
（4）频间切换
在第三代移动通信蜂窝网中，可能存在多个频点。在分层的蜂窝网中，宏蜂窝和微蜂窝也可能工作
在不同频段，这就存在不同频段间切换问题。CDMA工作在连续状态，没有空闲去检测其它频段的
信号强度。这里提出两种解决问题的方法：（1）压缩方式，通过降低扩频增益，在帧中压缩出一
段长度，用来检测其它频段的信号；（2）双接收机方式。这两种方式可在不影响当前接收的条件
下，检测其它频段信号，以实现频间切换。
（5）多用户检测
也称联合检测、干扰抵消。上述RAKE接收机只是解决多径效应问题，对其它用户的信号完全看作
干扰，因此RAKE接收机是干扰受限的。随着用户数增多，信号质量下降，也就是说不能解决多址
干扰问题。为了进一步提高系统性能或增加系统容量，引入了多用户检测。其基本原理是利用扩频
码的相关性，在检测有用信号的同时检测其它干扰信号，然后从有用信号中减去干扰信号。干扰抵
消主要是解决多址干扰问题，另一方面也缓解了远近效应。在功率控制不是很理想的情况下也达到
了较好的性能指标。
2 IMT-2000候选多址技术的融合与演进
经多次努力，IMT-2000的新融合取得如下进展：
（1）确定了3种可供选择的运行模式（CDMA的第三代标准）：FDD-DS（频分双工/直接序列单载波
扩频）、FDD-MC（频分双工/多载波运行）和TDD（时分双工）；
（2）基本扫除了W-CDMA-（DS）与cdma 2000-(MC)彼此融合的IPR问题的障碍。
（3）提出FDD-DS-CDMA采用3.84Mc/s码片速率，并支持同步及非同步操作。FDD-MC-CDMA采用
3.6864Mc/s码片速率及支持同步操作，并与cdma One并存，希望TDD-CDMA模式参数尽量与FDD取
得一致，如：码片速率取3.84mC/s，并认为FDD-DS、FDD、MC和TDD 3种模式的CDMA应能支持
GSM-MAP和ANSI-41两种核心网。
（4）通过了第三代移动通信系统无线接口技术规范IMT.RSPC，其中包含6个无线传输技术标准以
及各自的关键参数：中国无线通信标准研究组（CWTS）提出的TD-SCDMA、欧洲标准化组织ETSI提
出的DECT和W-CDMA两个标准、北美电信标准化组织TIA/EIA提出的UWC-136和cdma2000两个标
准，以及移动卫星通信无线传输的技术规范。
达成这一致意见的融合技术规范称之为“Har-monized 3G CDMA standard”，包含了3个CDMA模
式：多载波（MC）、直接序列扩频（DS）和双工（TDD）。融合的关键参数有：基于W-CDMA建议的
直接扩频（DS）标准的融合、基于cdma2000的多载波（MC），以及除码片速率外，暂时未考虑TDD
模式的其它参数融合问题。
（1）基站间同步：DS模式将使用W-CDMA的同步和异步方法，用不同的码字来区分基站。MC模式使
用cdma2000建议的方式。
（2）前向链路导频结构（cdma2000定义了MC模式的前向链路导频结构）如下：
公共导频和公共信道
目标是在现有的W-CDMA信道结构中，引入一个公共码分复用（CDM）导频，特别关注怎样进行导
频、第一公共控制信道（PCCPCH）和同步信道（SCH）比特流的复用。
公共CDM导频
在具有100%占空因数的码分复用信道中，有一公共CDM导频在整个小区或扇区内广播。也有可能广
播另外具有100%占空因数的公共CDM导频信道，这些公共导频信道用于支持传输分集和点波束。
第二公共控制信道结构
引入公共CDM导频时，SCCPCH需要作一些修改。有两种情况要考虑：（1）SCCPCH不是一直需要
TDM导频比特；（2）若前向接入信道（FACH）使用波束成型技术，则需要TDM导频比特。建议在使
用波束成型技术时，可选择插入TDM导频比特。SCCPCH支持0-16导频比特。
专用导频
为了有效支持低速率数据业务，应考虑在专用业务信道上使用编码率为1/3、扩频因子为256的导
频比特。
（3）码片速率
DS的码片速率统一为3.84Mc/s，MC的码片速率统一为3.686Mc/s。采用时分双工模式CDMA方案的
码片速率为3.84Mc/s。
(郝学坤 解放军理工大学通信工程学院卫星实验室助工)
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