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CDMA与3G技术最新进展

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  自联通CDMA网开通运营以来,CDMA技术成为人们关注的话题,CDMA不仅仅是一种先进技术的代名词,而且是事实上的第3代移动通信数字无线技术接口的标准,无论在移动通信领域还是固定无线接入方面都有极高的经济效益和应用价值。

  CDMA是码分多址技术,靠地址码来区分用户。与以往使用的靠频率区分用户的FDMA(频分多址)和靠时间区分用户的TDMA(时分多址)寻址技术大不相同,其优点显而易见。

  一、抗干扰性能好。CDMA采用直接序列扩频技术,并综合应用时间、空间、频率和路径等多种分集接收技术及自适应均衡技术来克服多径衰落效应对信号质量的不良影响。其中路径分集技术不但缓和了瑞利衰落,还缓和了因物理遮挡所造成的慢衰落,极大提高了通信质量。

  二、采用软切换技术。切换是CDMA中的典型应用。CDMA中所有小区使用相同频带,当移动台跨小区时,首先与新基站建立频率和时隙的稳定联系,然后才中断与原基站的联络,通过这种“先建立后中断”的切换完全克服了误码率高的缺陷,保证了信息传输的连续性和通信质量的可靠性。

  三、系统容量大。功率控制是CDMA系统的技术核心。通过地址码解扩,有用信号的功率大大高于干扰信号的功率。在FDMA和TDMA中若小区的频点或时隙已被分配完,则小区无法接收新的呼叫,容量受到硬性限制。CDMA是干扰受限系统,在指的干扰电平下,即使用户达到限定数目也允许增加个别用户,只是音质有所下降,用户和服务提供者可在话音容量与质量折中。通过这种功率控制技术,软切换技术极大降低了干扰信号的强度并满足了所需最小信噪比的要求,与此同时,系统的容量也达到最大。一般来说,CDMA的信道容量是模拟的10-20倍,是TDMA的4倍以上。

  四、频率利用率高。CDMA系统的各区使用相同频率,它不需要像FDMA和TDMA那样进行频率的配置,其频率的复用率可达到三分之二,极大简化了小区的分裂和引入微蜂窝。同时也为软切换的建立提供了条件。也就是说,软切换只能在相同频率的信道间进行,这就是模拟系统和TDMA系统无法建立软切换的原因。

  五、编码技术优良。CDMA中的编码按功能可大致分为扩频编码、信道编码和信源编码。扩频序列编码有伪随机序列PN码和正交序列Walah码。PN码具有容易产生、规律性强、屏蔽重复码所产生的冗余数据的特点,它在扩频通信中的应用最早。Walah是一种非正弦的完备正交函数短,即较多的码信道资源;数据速率低时用户占用的正交函数长,即较少的码信道资源,这使受到很大限制的空中频谱资源的利用率提高,更灵活。在信道编码中用尽可能少的编码实现较高的纠错功能,从而达到减少误码率的目的。在目前的信道编码中采用的Trubo码是年发展的新型编码技术,它不仅在信噪较低的高噪声环境性能优良,而且有抗衰落、抗干扰能力强的特点,这使它在信道条件较差的移动通信中的应用有很大潜力。CDMA系统的语音编码主要有从线性预测编码技术发展而来的激励线性预测编码QCELP和增强型可变速率编码EVRC。目前13bit/s celp语音编码已达到有线长途的音质水平,我国已正式将CELP编码列入CDMA标准中,总之,CDMA系统中所使用的编码技术是对现有编码技术的有机组合和高效利用。

  六、安全保密性能。CDMA本身就是保密移动通信系统,更可以在此基础上增加一定的加密算法技术,这就可以方便地设置和改变主密钥、副密钥、扩频码表和标准加密算法等。从原理上看,若想截获并破译别人的通信内容几乎不可能。这也是CDMA在消除串音、防止盗用方面独有的优点,是FDMA和TDMA系统无法比拟的。

  七、手机功耗更小。FDMA的平均发射功率为794mW,而CDMA的平均发射功率仅为5mW,CDMA所采用的功率控制技术,使得它在信号衰落期间自动调高发射功率电平,而在非衰落期间则调低发射功率,使平均发射功率减少,增加了系统的容量,从而降低了设备的成本。与基站系统相对应的手机发射功率也可作自动调节,这就使手机电池的使用寿命得到延长。

  八、使用话音激活技术。在FDMA和TDMA系统中,由于存在通话停顿需重新分配信道而发生一定的时延,难以实现话音激活技术。CDMA系统因能使用可变速率声码器,在不讲话时传输的速率低,减弱了对其它用户的干扰,这就是语音激活技术,也是CDMA所特有的技术。

  勿庸置疑,CDMA制式的优良性能已使它成为第三代移动通信接口的标准。

  目前,联通已在北京、上海等7个城市展开了CDMA1X试验,这意味着我国距离第三代移动通信的商用已为期不远。应该说,CDMA 2000 1X是目前最成熟、商用化最快的移动通信技术。在CDMA 1X的应用方面,韩国处于领先地位,它能提供高达153.6kbps的数据接入速度,已出现了图片下载、游戏娱乐、电子邮件、股市、音乐电视、电影欣赏等业务。日本在CDMA 1X上采用平滑演进的叠加网策略、应用软件升级技术后兼容CDMAONE上,使数据的传输速率达到150kbps以上,提供包含互联网浏览、移动视频等多媒体业务。联通在国际漫游,相关技术领域已和这两个国家的运营商开展合作。相信到2002年6月,联通在完成CDMA 1X试验网的3个阶段所有测试后,商业应用就为期不远了。

  在第3代移动通信的自主研发方面,我国取得喜人成绩。到2002年2月3日,由大唐电信科技产业集团在1999年11月代表中国向国际电联提交的第三代移动通信标准TD-SCDMA系统公开演示会在北京举行。结果表明TD-SCDMA技术标准完全符合国际电联的要求,而且还具备了系统设计的正确性、先进性和独立组网支持全国覆盖的能力,经过反复实验验证了TD-SCDMA的终端设备通话语音清晰、图像传输稳定。可以预见,用不了多久移动通信领域将迎来一个崭新的春天。

摘自《四川通信报》2002.7.10

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