完全解讀寬帶CDMA技術

　現(xiàn)在人們的通信要求越來越高，而要滿足這些日益增長的要求，只有不斷通過開發(fā)和研制新的通信技術，來提高無線通信的能力來實現(xiàn)。寬帶CDMA技術就是在這種要求下應運而生了，為了能幫助大家詳細了解寬帶CDMA通信技術，本文下面的內容將針對這種技術的概念、特點以及實現(xiàn)方案來談談自己的一些見解。
　　一、什么是寬帶CDMA
　　由于現(xiàn)在使用移動終端的用戶數(shù)量不斷增長，而現(xiàn)有的GSM通信系統(tǒng)已經(jīng)很難維持這么多通信用戶的正常工作了，常常表現(xiàn)出語音失真度大、終端通信時容易掉線串線以及無線數(shù)據(jù)傳輸速度緩慢等故障，為此人們不得不尋求一種更新的通信網(wǎng)絡系統(tǒng)來代替陳舊的通信系統(tǒng)，于是人們就將注意力集中到了正由國際電信聯(lián)盟ITU（國際電氣通信協(xié)會）制定標準之中的第三代移動通信系統(tǒng)IMT-2000上，這是為提供全球服務操作而設計的第三代移動通信系統(tǒng)，而寬帶CDMA技術正是發(fā)展IMT-2000最具潛力的新技術之一。而目前的寬帶CDMA是根據(jù)美國標準而設計的數(shù)字移動通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)的頻率在900～1800MHz之間，這種技術并不給每一個通話者分配一個確定的頻率，而是讓每一個頻道使用所能提供的全部頻譜。該技術的業(yè)務能力和性能大大增加，并支持提供個人移動性的通用個人通信，系統(tǒng)設計全球通用，且兼容現(xiàn)有設備，能提供高清晰話音、高速數(shù)據(jù)、多媒體、漫游等多項業(yè)務，可支持大范圍的可變速率信息傳送，提供更高速的分組數(shù)據(jù)通信能力。寬帶CDMA進一步拓展了標準的CDMA概念，進一步減少多徑衰減，在多蜂窩環(huán)境下提供更大的容量和更高的話音質量。更寬的帶寬還使諸如ISDN和按需提供帶寬等業(yè)務得以實現(xiàn)，寬帶CDMA是唯一有潛力提供具有有線線路功能的"透明"本地環(huán)路無線技術。寬帶CDMA技術對每一組通話采用隨機數(shù)字序列進行編碼。是在一個比其它蜂窩技術相對更寬的頻帶上擴展信號的，從而減少由多徑和衰減帶來的傳播問題。
　　由于寬帶CDMA系統(tǒng)比傳統(tǒng)通信系統(tǒng)能提供容量更大的帶寬，因此用戶使用該通信網(wǎng)絡系統(tǒng)可以擺脫傳統(tǒng)通信帶寬有限的束縛，來實現(xiàn)其他各種增值服務，例如通過移動終端舉行視訊會議，接收電子郵件，進行網(wǎng)上購物、游戲、與公司局域網(wǎng)連接并查詢相關信息等；而收費機制將以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為基礎，不再以接入的時間計費，從而能夠有效促進移動通信業(yè)務的蓬勃發(fā)展，并且與互聯(lián)網(wǎng)服務商、IT軟硬件制造商以及其它傳統(tǒng)行業(yè)形成良好的互動。
　　二、寬帶CDMA有什么技術優(yōu)勢
　　寬帶CDMA技術可以說是移動通信領域的后起之秀，它使用的是頻分編碼技術，與基于時分復用機制的GSM相比具有明顯的優(yōu)勢：
　　1、向下保持平滑兼容。為了保證運營商的投資，為未來通信運營提供良好的技術基礎，寬帶CDMA能夠實現(xiàn)從現(xiàn)存的通信系統(tǒng)到下一代移動通信系統(tǒng)的平滑過渡。支持現(xiàn)存的覆蓋結構，信令協(xié)議可以后向兼容，網(wǎng)絡不再需要引入新的呼叫模式。這種分層和模塊化的結構也可以容易地綜合TIA或ITU定義的新功能。
　　2、可伸縮性強。寬帶CDMA技術在其他方面也表現(xiàn)了較強的功能伸縮性，它可以支持先進的天線技術；它可以通過增加小區(qū)的覆蓋范圍從而減少了基站數(shù)目；它的所有帶寬的信道都能支持高速數(shù)據(jù)業(yè)務；它還可以經(jīng)濟地在各種環(huán)境里使用，如：室外大小區(qū)（半徑大于35km），室外宏小區(qū)（半徑在1-35km），室內／室外微小區(qū)（最大1km半徑），室內／室外微微蜂窩（半徑小于50m）。它可以支持各種模式下的工作，如WLL，車載，辦公室環(huán)境，符合不同的移動要求。
3、操作更加便利。寬帶CDMA系統(tǒng)支持連續(xù)導頻技術，也能夠支持高速移動終端；同時支持非平衡頻帶下采用時分雙工的模式，采用單信元頻率復用；支持自適應天線陣技術與多用戶檢測的技術；還支持基站間的異步操作以及支持智能網(wǎng)等，這些功能的應用將會使通信操作變得更加簡便。
　　4、支持與傳統(tǒng)系統(tǒng)間的切換功能。寬帶CDMA技術支持多載波直接擴頻系統(tǒng)，可以再利用現(xiàn)有的框架設備，小區(qū)規(guī)劃，操作系統(tǒng)，帳單系統(tǒng)等。在所有環(huán)境下支持對稱或不對稱的數(shù)據(jù)速率。
　　5、信號抗衰落能力強。寬帶CDMA具有更大的抗衰落能力，這就意味著在相同的輸出功率下能提供范圍更廣泛的性能,或者在同樣的覆蓋范圍下可降低功率要求。另外，附加的帶寬意味著有更大的能力支持更高帶寬業(yè)務和提供更靈活的多種混合業(yè)務。
　　6、工作頻段將大大拓寬。目前，無線通信技術的主要工作頻段就是在CDMA IS-95版本下的800MHz頻段,新的寬帶CDMA將對該頻段進行了大幅度的提升，寬帶版本將適用于下列三個頻段:
　　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、抗外界干擾能力強。寬帶CDMA技術在寬廣的無線頻譜上支持多路同步通話或數(shù)據(jù)傳輸。對每路話音、傳真、數(shù)據(jù)或視像傳輸都分配一個網(wǎng)絡的發(fā)送端和接收端都能識別一特定代碼,以便傳輸?shù)男畔⒖稍诮邮斩酥匦陆M合。寬帶CDMA的寬廣頻譜使它對于市區(qū)環(huán)境中干擾和多徑傳播環(huán)境具有更高的抗干擾能力。寬帶CDMA對干擾的抵抗力使之成為多址接入系統(tǒng)的理想選擇。
　　8、通信性能大幅提升。根據(jù)GSM通信系統(tǒng)存在的容量不足、語音失真度大、易掉線串線等缺點，寬帶CDMA引用了許多技術來解決和克服了這些缺點；目前寬帶CDMA不僅可以實現(xiàn)模擬網(wǎng)和GSM網(wǎng)均不能做到的提供圖像、視頻和多媒體業(yè)務，還能提供通用個人通信，提供高清晰話音、高速數(shù)據(jù)、多媒體、漫游等多項業(yè)務，可甚至寬帶CDMA的數(shù)字控制信道還能支持諸如衛(wèi)星通信、多方通話、語音信箱等功能。
　　9、擴展性靈活。傳統(tǒng)的窄帶CDMA技術使得通信系統(tǒng)中的每個通信點，在各個通信方向上的帶寬進行了限定，只能在固定的1.25MHz帶寬范圍內進行有效通信，這樣在很大程度上就制約了CDMA的進一步擴展和發(fā)展。而現(xiàn)在的寬帶CDMA根據(jù)這樣的缺陷，進行全面的設計，現(xiàn)在的寬帶CDMA技術對每個通信點的帶寬進行了特殊定制，它運行通信終端根據(jù)使用要求，來選擇不同的帶寬，可以選擇的帶寬為7MHz、10MHz、10.5MHz、14MHz及15MHz。
　　10、具有成本低形成的價格優(yōu)勢。由于頻率利用率高，且網(wǎng)絡設計施工和擴容較為簡便，意味著運營商可以大大降低網(wǎng)絡建設與運營成本，從而帶來更具吸引力的價格優(yōu)勢。
　　三、寬帶CDMA有哪些標準
　　寬帶CDMA技術是未來通信的發(fā)展方向和潮流，為了迎合這種通信潮流，各大電信公司紛紛向國際通信聯(lián)盟提交了各種各樣的實施方案，在這些方案中尤以歐洲的W-CDMA標準、北美的CDMA2000標準、以及中國的TD-CDMA標準影響最大。
　　1、W-CDMA
　　該標準的全稱為Wideband CDMA，也叫CDMADirectSpread，它所代表的的含義為寬頻分碼多重存取，這種標準是按照國際電氣通信協(xié)會制定的IMT-2000規(guī)格之一“IMT-DS”開發(fā)出來的新技術。W-CDMA標準的最初提出者是歐洲電信聯(lián)盟協(xié)會，它是基于現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡發(fā)展得來的，它與日本提出的寬帶CDMA技術基本相同，目前正在進一步融合，其支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商，日本公司也或多或少參與其中，包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日本的NTT、富士通、夏普等廠商。這套系統(tǒng)能夠架設在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡上，對于系統(tǒng)提供商而言可以較輕易地過渡，而GSM系統(tǒng)相當普及的亞洲對這套新技術的接受度預料會相當高。因此W-CDMA具有先天的市場優(yōu)勢。W-CDMA系統(tǒng)的空中連接采用5MHz、10MHz或20MHz的無線信道，盡管一些運營商將在只有5MHz的較窄的頻譜寬度上提供3G業(yè)務，大多數(shù)的運營商將分配更寬的頻譜:10、15、20MHz。W-CDMA與CDMA2000這兩類寬帶CDMA技術都屬于FDD（頻分數(shù)字雙工）制式，大多數(shù)關鍵技術非常接近，性能上也基本沒有太大差別。
　　2、CDMA2000
　　CDMA2000作為寬帶CDMA的一個重要實施標準，是IS-95體制移動通信系統(tǒng)的發(fā)展，其第一階段CDMA2000 1X在技術上已經(jīng)成熟，可同時提供話音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務，物理層最大速率可達307.2kbps。CDMA2000 1X目前已經(jīng)在韓國開始商用，這為IS-95體制的第二代通信系統(tǒng)向第三代通信系統(tǒng)的過渡跨出了穩(wěn)健的一步，而CDMA2000的理想發(fā)展模式為從最初的窄帶CDMA技術向CDMA20001X技術發(fā)展，然后向CDMA20003X（3G）方向過渡。CDMA2000技術提供了多種帶寬范圍的選擇來支持從與TIA／ EIA-95-B兼容的9.6Kbps到大于2Mbps的數(shù)據(jù)業(yè)務（包括電路和分組數(shù)據(jù)業(yè)務），允許運營商在很多方面實現(xiàn)最大的靈活性。CDMA2000的信令既支持TIA／EIA-95-B的信令和呼叫模式，也支持擴展的CDMA2000上層結構支持的寬范圍的先進業(yè)務。該系統(tǒng)可以提供綜合的業(yè)務，并伴有一套完善的多業(yè)務同時操作的模式。新一代CDMA2000技術提供了業(yè)內最高水平的無線頻譜利用率，可以在現(xiàn)有CDMA數(shù)字無線網(wǎng)絡上有效地翻番語音容量，并為用戶提供高速‘永不斷線’的互聯(lián)網(wǎng)連接。
　　3、TD-SCDMA
　　該標準是中國電信技術研究院所提出的，作為具有中國獨立知識產(chǎn)權的新技術，將成為在中國地區(qū)和WCDMA同時采用的3G標準。該方案的主要技術集中在大唐公司手中，它的設計參照了TDD(時分雙工)在不成對的頻帶上的時域模式。TD―SCDMA的無線傳輸方案靈活地綜合了FDMA，TDMA和CDMA等基本傳輸方法。通過與聯(lián)合檢測相結合，它在傳輸容量方面表現(xiàn)非凡。通過引進智能天線，容量還可以進一步提高。智能天線憑借其定向性降低了小區(qū)間頻率復用所產(chǎn)生的干擾，并通過更高的頻率復用率來提供更高的話務量?；诟叨鹊臉I(yè)務靈活性，TD―SCDMA無線網(wǎng)絡可以通過無線網(wǎng)絡控制器（RNC）連接到交換網(wǎng)絡，如同三代移動通信中對電路和包交換業(yè)務所定義的那樣。在最終的版本里，計劃讓TD―SCDMA無線網(wǎng)絡與INTERNET直接相連。TD－SCDMA所呈現(xiàn)的先進的移動無線系統(tǒng)是針對所有無線環(huán)境下對稱和非對稱的3G業(yè)務所設計的，它運行在不成對的射頻頻譜上。TD－SCDMA傳輸方向的時域自適應資源分配可取得獨立于對稱業(yè)務負載關系的頻譜分配的最佳利用率。因此，TD－SCDMA通過最佳自適應資源的分配和最佳頻譜效率，可支持速率從8kbps到2Mbps的語音、互聯(lián)網(wǎng)等所有的3G業(yè)務。
　　相比WCDMA和CDMA2000來說，TD－SCDMA的進展還稍顯緩慢，無論是在系統(tǒng)容量、系統(tǒng)覆蓋、資源分配、功率控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫?，都無法和WCDMA和CDMA2000這兩種標準相比。從技術的風險性角度來看，W-CDMA和CDMA2000的基本技術沿用了傳統(tǒng)的窄帶CDMA技術，而窄帶CDMA技術的實用性早已被世界所廣泛接受，也經(jīng)受了實踐的檢驗，因此從某種意義上來說WCOMA和CDMA2000目前仍是3G標準的主流，TD-CDMA標準比較適合運用于目前在GSM上已有較大投入的國家來發(fā)展第三代移動通信系統(tǒng)。
　　四、寬帶CDMA的發(fā)展前途怎樣
　　伴隨著移動通信技術的日新月異，第二代通信的產(chǎn)業(yè)化和標準化工作已經(jīng)完成了很久，其最初的目的也只是為了提高語音通信的能力。然而在人們對通信能力要求不斷提高的同時，寬帶CDMA的發(fā)展就被提到議事日程上來了。寬帶CDMA憑借其靈活強大的功能現(xiàn)已經(jīng)成為目前通信最重要的技術之一了。通過寬帶CDMA通信系統(tǒng)，運營商們可以對網(wǎng)絡進行升級，滿足市場需求。無論某個市場需要第三代功能，還是僅僅需要擴容、延長通話時間，寬帶CDMA可以提供相應的解決方案。在市中心人口密集的地帶，用戶需要先進的語音和數(shù)據(jù)功能，這些用戶樂于接受高速無線互聯(lián)網(wǎng)接入服務。寬帶CDMA為上述地區(qū)的運營商提供解決方案，可以最低成本完成系統(tǒng)升級。寬帶CDMA也可在人口密集的市區(qū)提供經(jīng)濟高效的市場解決方案，目前市場對于帶寬要求不高，但在不遠的將來會需要先進的數(shù)據(jù)服務以及更大的語音容量。在最近10年間，寬帶CDMA通信技術的身影將隨處可見，它將主要在城市無線本地環(huán)路系統(tǒng)中、農(nóng)村無線本地環(huán)路系統(tǒng)中、全球衛(wèi)星移動個人通信系統(tǒng)中以及個人通信系統(tǒng)中，寬帶CDMA在這些系統(tǒng)中主要解決用戶本地化無線話音和數(shù)據(jù)業(yè)務的需求；此外，在提供數(shù)據(jù)業(yè)務方面（特別是各種因特網(wǎng)接入服務），寬帶CDMA將是一種更經(jīng)濟靈活的方式。因此，筆者認為在全球一體化的進程迫切需要下，寬帶CDMA有望實現(xiàn)一個全球統(tǒng)一的移動通信系統(tǒng)。