CDMA
码分多址(CDMA)是在数字技术的分支-- 扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的 伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的 窄带信号即解扩,以实现信息通信1。CDMA是指一种扩频多址数字式通信技术,通过独特的代码序列建立信道,可用于二代和三代无线通信中的任何一种协议。CDMA是一种多路方式,多路信号只占用一条信道,极大提高带宽使用率,应用于800MHz和1.9GHz的超高频(UHF)移动电话系统。CDMA使用带扩频技术的模-数转换(ADC),输入音频首先数字化为 二进制元。传输信号频率按指定类型编码,因此只有频率响应编码一致的接收机才能拦截信号。
基本信息
- 中文名
码分多址
- 外文名
Code Division Multiple Access(CDMA)
- 专业
通信技术、数学
- 原理
基于扩频技术
- 特点
多路信号只占用一条信道
- 作用
实现信息通信1
- 定义
在数字技术的分支扩频通信技术上的一种成熟的无线通信技术
发展历程
CDMA技术的出现源自于人类对更高质量 无线通信的需求。第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术,其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰,在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信,后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年,第一个CDMA商用系统运行之后,CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验,从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。全球许多国家和地区,包括中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络。在美国和日本,CDMA成为国内的主要移动通信技术。在美国,10个移动通信运营公司中有7家选用CDMA。韩国有60%的人口成为CDMA用户。在澳大利亚主办的第27届奥运会中,CDMA技术更是发挥了重要作用。
CDMA技术的标准化经历了几个阶段。IS-95是cdmaONE系列标准中最先发布的标准,真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS-95A,这一标准支持8K编码话音服务。其后又分别出版了13K话音编码器的TSB74标准,支持1.9GHz的CDMAPCS系统的STD-008标准,其中13K编码话音服务质量已非常接近有线电话的话音质量。随着移动通信对数据业务需求的增长,1998年2月,美国高通公司宣布将IS-95B标准用于CDMA基础平台上。IS-95B可提供CDMA系统性能,并增加用户移动通信设备的数据流量,提供对64kbps数据业务的支持。其后,cdma2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。cdma2000在标准研究的前期,提出了1X和3X的发展策略,但随后的研究表明,1X和1X增强型技术代表了未来发展方向。
CDMA技术的标准化,推进了这项技术在世界范围的应用。在美国、韩国、日本等国家,CDMA技术已获得了较大规模的应用。在一些欧洲国家,一些运营商也建起了CDMA网络。据CDG(世界CDMA发展集团)统计,1996年底CDMA用户仅为100万;到1998年3月已迅速增长到1000万;截至1999年9月,用户数量已超过4000万。2000年初全球CDMA移动电话用户的总数已突破5000万,在一年内用户数量增长率达到118%。CDG表示,亚洲已经成为CDMA市场增长的主要动力,亚洲地区CDMA用户数量比一年前增长88%,达到2800万。美国地区的增长率更是高达143%,达到1650万,但用户绝对数量要低于亚洲,在亚太地区,中国香港、日本、韩国、澳大利亚、泰国、印度、菲律宾、新西兰、孟加拉国等许多国家和地区都已建有CDMA商用网络,用户数量已超过2100万户。增长率位于第三的是中美洲和南美洲,CDMA用户数量达到500万。CDG还表示,今后全球CDMA市场中,中国大陆地区的增长潜力最大,估计2003年中国大陆市场的用户数量可以达到4000万。
主要内容
由于CDMA体制具有抗人为干扰、抗窄带干扰、抗多径干扰、抗多径延迟扩展的能力,同时具有提高蜂窝系统的通信容量和便于模拟与数字体制的共存与过渡等优点,使得CDMA数字蜂窝系统成为 TDMA数字蜂窝系统的强有力的竞争对手。
IS-95 CDMA 和 cdma2000 1x 2 蜂窝系统为两种典型的CDMA系统,其相应的工作频带为
上行(移动台发,基站收)870~894MHz
下行(基站发,移动台收)825~849MHz
双工间隔为45MHz。
应用蜂窝结构的IS-95 CDMA 和cdma 2000-1x系统采用码分多址接入技术,载频间隔为1.23MHz,码片速率为1.2288Mchip/s,每个小区可采用相同的载波频率,即频率复用因子为1.
通信原理
CDMA 3 通信系统中,不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分,而是用各自不同的编码序列来区分,或者说,靠信号的不同波形来区分。如果从频域或时域来观察,多个CDMA信号是互相重叠的。 接收机用相关器可以在多个CDMA信号中选出其中使用预定码型的信号。其它使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。它们的存在类似于在信道中引入了噪声和干扰,通常称之为多址干扰。
在CDMA蜂窝通信系统中,用户之间的信息传输是由基站进行转发和控制的。为了实现双工通信,正向传输和反向传输各使用一个频率,即通常所谓的频分双工。无论正向传输或反向传输,除去传输业务信息外,还必须传送相应的控制信息。为了传送不同的信息,需要设置相应的信道。但是,CDMA通信系统既不分频道又不分时隙,无论传送何种信息的信道都靠采用不同的码型来区分。类似的信道属于逻辑信道,这些逻辑信道无论从频域或者时域来看都是相互重叠的,或者说它们均占用相同的频段和时间。
1.扩频原理
扩频原理框图下图所示。由图可见,发射端是将待传输的信息码a(t)经编码后,先对伪随机码c(t)进行扩频调制,然后再对射频进行调制,得到输出信号为:
s(t)=b(t)c(t)
式中:c(t)的速率(chip/s)为Rc,b(t)的速率(bit/s)为Rb。通常Rc远大于Rb,因而调制后的扩频信号带宽主要取决于c(t)带宽。