完全解讀寬帶CDMA技術(shù)

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(shù)，來提高無線通信的能力來實(shí)現(xiàn)。寬帶CDMA技術(shù)就是在這種要求下應(yīng)運(yùn)而生了，為了能幫助大家詳細(xì)了解寬帶CDMA通信技術(shù)，本文下面的內(nèi)容將針對這種技術(shù)的概念、特點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)方案來談?wù)勛约旱囊恍┮娊狻?
　　一、什么是寬帶CDMA
　　由于現(xiàn)在使用移動(dòng)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(shí)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(luò)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(biāo)準(zhǔn)之中的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)IMT-2000上，這是為提供全球服務(wù)操作而設(shè)計(jì)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，而寬帶CDMA技術(shù)正是發(fā)展IMT-2000最具潛力的新技術(shù)之一。而目前的寬帶CDMA是根據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)的頻率在900～1800MHz之間，這種技術(shù)并不給每一個(gè)通話者分配一個(gè)確定的頻率，而是讓每一個(gè)頻道使用所能提供的全部頻譜。該技術(shù)的業(yè)務(wù)能力和性能大大增加，并支持提供個(gè)人移動(dòng)性的通用個(gè)人通信，系統(tǒng)設(shè)計(jì)全球通用，且兼容現(xiàn)有設(shè)備，能提供高清晰話音、高速數(shù)據(jù)、多媒體、漫游等多項(xiàng)業(yè)務(wù)，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(jìn)一步拓展了標(biāo)準(zhǔn)的CDMA概念，進(jìn)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(zhì)量。更寬的帶寬還使諸如ISDN和按需提供帶寬等業(yè)務(wù)得以實(shí)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(shù)。寬帶CDMA技術(shù)對每一組通話采用隨機(jī)數(shù)字序列進(jìn)行編碼。是在一個(gè)比其它蜂窩技術(shù)相對更寬的頻帶上擴(kuò)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(luò)系統(tǒng)可以擺脫傳統(tǒng)通信帶寬有限的束縛，來實(shí)現(xiàn)其他各種增值服務(wù)，例如通過移動(dòng)終端舉行視訊會議，接收電子郵件，進(jìn)行網(wǎng)上購物、游戲、與公司局域網(wǎng)連接并查詢相關(guān)信息等；而收費(fèi)機(jī)制將以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為基礎(chǔ)，不再以接入的時(shí)間計(jì)費(fèi)，從而能夠有效促進(jìn)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，并且與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)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(dòng)。
　　二、寬帶CDMA有什么技術(shù)優(yōu)勢
　　寬帶CDMA技術(shù)可以說是移動(dòng)通信領(lǐng)域的后起之秀，它使用的是頻分編碼技術(shù)，與基于時(shí)分復(fù)用機(jī)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(yùn)營商的投資，為未來通信運(yùn)營提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)，寬帶CDMA能夠?qū)崿F(xiàn)從現(xiàn)存的通信系統(tǒng)到下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的平滑過渡。支持現(xiàn)存的覆蓋結(jié)構(gòu)，信令協(xié)議可以后向兼容，網(wǎng)絡(luò)不再需要引入新的呼叫模式。這種分層和模塊化的結(jié)構(gòu)也可以容易地綜合TIA或ITU定義的新功能。
　　2、可伸縮性強(qiáng)。寬帶CDMA技術(shù)在其他方面也表現(xiàn)了較強(qiáng)的功能伸縮性，它可以支持先進(jìn)的天線技術(shù)；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(wù)；它還可以經(jīng)濟(jì)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(nèi)／室外微小區(qū)（最大1km半徑），室內(nèi)／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(dòng)要求。
3、操作更加便利。寬帶CDMA系統(tǒng)支持連續(xù)導(dǎo)頻技術(shù)，也能夠支持高速移動(dòng)終端；同時(shí)支持非平衡頻帶下采用時(shí)分雙工的模式，采用單信元頻率復(fù)用；支持自適應(yīng)天線陣技術(shù)與多用戶檢測的技術(shù)；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(yīng)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(shù)支持多載波直接擴(kuò)頻系統(tǒng)，可以再利用現(xiàn)有的框架設(shè)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(qiáng)。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(wù)和提供更靈活的多種混合業(yè)務(wù)。
　　6、工作頻段將大大拓寬。目前，無線通信技術(shù)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(jìn)行了大幅度的提升，寬帶版本將適用于下列三個(gè)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(qiáng)。寬帶CDMA技術(shù)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(gè)網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)，寬帶CDMA引用了許多技術(shù)來解決和克服了這些缺點(diǎn)；目前寬帶CDMA不僅可以實(shí)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(wù)，還能提供通用個(gè)人通信，提供高清晰話音、高速數(shù)據(jù)、多媒體、漫游等多項(xiàng)業(yè)務(wù)，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(kuò)展性靈活。傳統(tǒng)的窄帶CDMA技術(shù)使得通信系統(tǒng)中的每個(gè)通信點(diǎn)，在各個(gè)通信方向上的帶寬進(jìn)行了限定，只能在固定的1.25MHz帶寬范圍內(nèi)進(jìn)行有效通信，這樣在很大程度上就制約了CDMA的進(jìn)一步擴(kuò)展和發(fā)展。而現(xiàn)在的寬帶CDMA根據(jù)這樣的缺陷，進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在的寬帶CDMA技術(shù)對每個(gè)通信點(diǎn)的帶寬進(jìn)行了特殊定制，它運(yùn)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(jià)格優(yōu)勢。由于頻率利用率高，且網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)施工和擴(kuò)容較為簡便，意味著運(yùn)營商可以大大降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營成本，從而帶來更具吸引力的價(jià)格優(yōu)勢。
　　三、寬帶CDMA有哪些標(biāo)準(zhǔn)
　　寬帶CDMA技術(shù)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(shí)施方案，在這些方案中尤以歐洲的W-CDMA標(biāo)準(zhǔn)、北美的CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)、以及中國的TD-CDMA標(biāo)準(zhǔn)影響最大。
　　1、W-CDMA
　　該標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)。W-CDMA標(biāo)準(zhǔn)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(luò)發(fā)展得來的，它與日本提出的寬帶CDMA技術(shù)基本相同，目前正在進(jìn)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(shè)在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)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(dāng)普及的亞洲對這套新技術(shù)的接受度預(yù)料會相當(dāng)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(yùn)營商將在只有5MHz的較窄的頻譜寬度上提供3G業(yè)務(wù)，大多數(shù)的運(yùn)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(shù)都屬于FDD（頻分?jǐn)?shù)字雙工）制式，大多數(shù)關(guān)鍵技術(shù)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(gè)重要實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，是IS-95體制移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展，其第一階段CDMA2000 1X在技術(shù)上已經(jīng)成熟，可同時(shí)提供話音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，物理層最大速率可達(dá)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(shù)向CDMA20001X技術(shù)發(fā)展，然后向CDMA20003X（3G）方向過渡。CDMA2000技術(shù)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(wù)（包括電路和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)），允許運(yùn)營商在很多方面實(shí)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?jǐn)U展的CDMA2000上層結(jié)構(gòu)支持的寬范圍的先進(jìn)業(yè)務(wù)。該系統(tǒng)可以提供綜合的業(yè)務(wù)，并伴有一套完善的多業(yè)務(wù)同時(shí)操作的模式。新一代CDMA2000技術(shù)提供了業(yè)內(nèi)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(luò)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(biāo)準(zhǔn)是中國電信技術(shù)研究院所提出的，作為具有中國獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，將成為在中國地區(qū)和WCDMA同時(shí)采用的3G標(biāo)準(zhǔn)。該方案的主要技術(shù)集中在大唐公司手中，它的設(shè)計(jì)參照了TDD(時(shí)分雙工)在不成對的頻帶上的時(shí)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(jié)合，它在傳輸容量方面表現(xiàn)非凡。通過引進(jìn)智能天線，容量還可以進(jìn)一步提高。智能天線憑借其定向性降低了小區(qū)間頻率復(fù)用所產(chǎn)生的干擾，并通過更高的頻率復(fù)用率來提供更高的話務(wù)量。基于高度的業(yè)務(wù)靈活性，TD―SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)可以通過無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）連接到交換網(wǎng)絡(luò)，如同三代移動(dòng)通信中對電路和包交換業(yè)務(wù)所定義的那樣。在最終的版本里，計(jì)劃讓TD―SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)與INTERNET直接相連。TD－SCDMA所呈現(xiàn)的先進(jìn)的移動(dòng)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(wù)所設(shè)計(jì)的，它運(yùn)行在不成對的射頻頻譜上。TD－SCDMA傳輸方向的時(shí)域自適應(yīng)資源分配可取得獨(dú)立于對稱業(yè)務(wù)負(fù)載關(guān)系的頻譜分配的最佳利用率。因此，TD－SCDMA通過最佳自適應(yīng)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(wù)。
　　相比WCDMA和CDMA2000來說，TD－SCDMA的進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)相比。從技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)性角度來看，W-CDMA和CDMA2000的基本技術(shù)沿用了傳統(tǒng)的窄帶CDMA技術(shù)，而窄帶CDMA技術(shù)的實(shí)用性早已被世界所廣泛接受，也經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，因此從某種意義上來說WCOMA和CDMA2000目前仍是3G標(biāo)準(zhǔn)的主流，TD-CDMA標(biāo)準(zhǔn)比較適合運(yùn)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(dòng)通信系統(tǒng)。
　　四、寬帶CDMA的發(fā)展前途怎樣
　　伴隨著移動(dòng)通信技術(shù)的日新月異，第二代通信的產(chǎn)業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，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(qiáng)大的功能現(xiàn)已經(jīng)成為目前通信最重要的技術(shù)之一了。通過寬帶CDMA通信系統(tǒng)，運(yùn)營商們可以對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級，滿足市場需求。無論某個(gè)市場需要第三代功能，還是僅僅需要擴(kuò)容、延長通話時(shí)間，寬帶CDMA可以提供相應(yīng)的解決方案。在市中心人口密集的地帶，用戶需要先進(jìn)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(wù)。寬帶CDMA為上述地區(qū)的運(yùn)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(jì)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(yuǎn)的將來會需要先進(jìn)的數(shù)據(jù)服務(wù)以及更大的語音容量。在最近10年間，寬帶CDMA通信技術(shù)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(dòng)個(gè)人通信系統(tǒng)中以及個(gè)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(wù)的需求；此外，在提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面（特別是各種因特網(wǎng)接入服務(wù)），寬帶CDMA將是一種更經(jīng)濟(jì)靈活的方式。因此，筆者認(rèn)為在全球一體化的進(jìn)程迫切需要下，寬帶CDMA有望實(shí)現(xiàn)一個(gè)全球統(tǒng)一的移動(dòng)通信系統(tǒng)。