CDMA (Code Division Multiple Access)

CDMA (Code Division Multiple Access) 又稱碼分多址,是在無線通訊上使用的技術,CDMA允許所有使用者同時使用全部頻帶(1.2288Mhz),且把其他使用者發出訊號視爲雜訊,完全不必考慮到訊號碰撞 (collision) 問題。CDMA中所提供語音編碼技術,通話品質比目前GSM好,且可把用戶對話時周圍環境噪音降低,使通話更清晰。就安全性能而言,CDMA不但有良好的認證體制,更因其傳輸特性,用碼來區分用戶,防止被人盜聽的能力大大增強。 Wideband CDMA(WCDMA)寬帶碼分多址傳輸技術,爲IMT-2000的重要基礎技術,將是第三代數字無線通信系統標準之一。

gsm. 全球移動通信系統(Global(全球的) System for Mobile Communications(通訊));政府標準手冊(Government Standards Manual);銷售總經理(General Sales Manager)

目錄

    技術背景
    技術標準
    應用規模
    系統原理
    優勢
    技術特點
    相關對比
    展開

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編輯本段技術背景
  CDMA技術的出現源自於人類對更高質量無線通信的需求。第二次世界大戰期間因戰爭的需要而研究開發出CDMA技術,其思想初衷是防止敵方對己方通訊的干擾,在戰爭期間廣泛應用於軍事抗干擾通信,後來由美國高通公司更新成爲商用蜂窩電信技術。
  女演員海蒂拉瑪和她的作曲家丈夫定義Spectrum(頻譜)的概念早在1942年。該專利提出了一個重要的概念“展布頻譜技術”。50年代,紐約州的Sylvania公司(臺積電老闆張忠謀在美國的第一份工作,就是在這家半導體公司)開始以海蒂和喬治的專利爲出發點作相關的研發。後來在60年代,相關的展頻(Spread Spectrum)技術出現了,美國軍方也開始在軍事通訊系統中使用展頻技術。80年代冷戰結束後,美國軍方解除了對展頻技術的管制,允許其商業化。然後在1985年,高通在加州成立,以展頻技術爲基礎,研發出CDMAJI(Code Division Multiple Access)系統。
編輯本段技術標準
  移動通信系統有多種分類方法。例如按信號性質分,可分爲模擬、數字;按調製方式分,可分爲調頻、調相、調幅;按多址連接方式分,可分爲:頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)。
  目前中國聯通、中國移動所使用的GSM移動電話網採用的便是FDMA和TDMA兩種方式的結合。目前,中國聯通擁有了CDMA業務。但是從2008年十月一日開始聯通的CDMA業務轉由中國電信經營。
  cdma手機

cdma手機
  CDMA技術的標準化經歷了幾個階段。IS-95是cdmaONE系列標準中最先發布的標準,真正在全球得到廣泛應用的第一個CDMA標準是IS-95A,這一標準支持8K編碼話音服務。其後又分別出版了13K話音編碼器的TSB74標準,支持1.9GHz的CDMA PCS系統的STD-008標準,其中13K編碼話音服務質量已非常接近有線電話的話音質量。隨着移動通信對數據業務需求的增長,1998年2月,美國高通公司宣佈將IS-95B標準用於CDMA基礎平臺上。IS-95B可提供CDMA系統性能,並增加用戶移動通信設備的數據流量,提供對64kbps數據業務的支持。其後,cdma2000成爲窄帶CDMA系統向第三代系統過渡的標準。cdma2000在標準研究的前期,提出了1X和3X的發展策略,但隨後的研究表明,1X和1X增強型技術代表了未來發展方向。
編輯本段應用規模
  1995年,第一個CDMA商用系統(被稱爲IS-95A)被美國高通公司運行之後,CDMA技術理論上的諸多優勢在實踐中得到了檢驗,從而在北美、南美和亞洲等地得到了迅速推廣和應用。全球許多國家和地區,包括中國大陸、中國香港、韓國、日本、美國都已建有CDMA商用網絡。在美國和日本,CDMA成爲國內的主要移動通信技術。在美國,10個移動通信運營公司中有7家選用CDMA。到2006年4月,韓國有60%的人口成爲CDMA用戶。在澳大利亞主辦的第27屆奧運會中,CDMA技術更是發揮了重要作用。
  CDMA技術的標準化,推進了這項技術在世界範圍的應用。目前,在美國、韓國、日本等國家,CDMA技術已獲得了較大規模的應用。在一些歐洲國家,一些運營商也建起了CDMA網絡。據CDG(世界CDMA發展集團)統計,1996年底CDMA用戶僅爲100萬;到1998年3月已迅速增長到1000萬;截至1999年9月,用戶數量已超過4000萬。2000年初全球CDMA移動電話用戶的總數已突破5000萬,在一年內用戶數量增長率達到118%。CDG表示,目前亞洲已經成爲CDMA市場增長的主要動力,亞洲地區CDMA用戶數量比一年前增長88%,達到2800萬。美國地區的增長率更是高達143%,達到1650萬,但用戶絕對數量要低於亞洲,在亞太地區,中國香港、日本、韓國、澳大利亞、泰國、印度、菲律賓、新西蘭、孟加拉國等許多國家和地區都已建有CDMA商用網絡,用戶數量已超過2100萬戶。增長率位於第三的是中美洲和南美洲,CDMA用戶數量達到500萬。
  中國聯通於2002年1月8日正式開通了CDMA網絡並投入商用,2008年10月1日後轉由中國電信經營,手機號段爲133、153、189及180號段。
  2011年3月30日,中國電信移動用戶突破了1億,成爲全球最大的CDMA運營商,同時也是第一家突破1億用戶大關的CDMA運營商,2011年10月28日,中國電信公佈其移動用戶數達到1.17億戶,其中3G移動用戶數達到2843萬戶。
編輯本段系統原理
  CDMA系統是基於碼分技術(擴頻技術)和多址技術的通信系統,系統爲每個用戶分配各自特定地址碼。地址碼之間具有相互準正交性,從而在時間、空間和頻率上都可以重疊;將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數據,用一個帶寬遠大於信號帶寬的僞隨機碼進行調製,使原有的數據信號的帶寬被擴展,接收端進行相反的過程,進行解擴,增強了抗干擾的能力。
  CDMA系統屬於自干擾系統。
  CDMA系統只接收地址碼一樣的部分,其他部分變成噪音。
編輯本段優勢
  手機定位
  在電信通信網絡中,通常有以下幾種定位技術:
  一是基於Cell ID的定位技術,它由網絡側獲取用戶當前所在的基站Cell信息以獲取用戶當前位置,其精度取決於移動基站的分佈及覆蓋範圍的大小;
  二是基於AFLT的定位技術,AFLT(Advanced Forward Link Trilateration)是CDMA獨有的技術,在定位操作時,手機/終端同時監聽多個基站的導頻信息,利用碼片時延來確定到附近基站的距離,最後用三角定位法算出具體位置。
  CDMA手機

CDMA手機
  三是基於AGPS(無線網絡輔助GPS定位技術)的定位技術,AGPS將終端的工作簡化,由網絡側的定位服務器與終端相互配合完成定位工作,就是將衛星掃描及定位運算等最爲繁重的工作從終端一側轉移到網絡一側的定位服務器完成。藉助定位服務器強大的運算能力,可以採用複雜的定位算法以降低接收信號弱等不利因素的影響從而提高定位精度和靈敏度。定位平臺將經緯度信息送到應用服務平臺,或者通過無線網絡送回終端滿足定位應用。
  四是基於GPSOne定位技術,將Cell ID、CDMA三角定位和AGPS綜合應用的電信獨特的定位技術,實現定位精度高、範圍廣。
  CDMA定位技術是基於位置業務開發的定位技術,採用Client/Server方式。它將無線輔助AGPS和高級前向鏈路AFLT三角定位法兩種定位技術有機結合,實現高精度、高可用性和較高速度定位。在這兩種定位技術均無法使用的環境中,CDMA定位技術會自動切換到Cell ID扇區定位方式,確保定位成功率.
  CDMA定位技術結合了無線網絡輔助GPS定位和CDMA三角運算定位,改善了室內定位效果。CDMA三角運算定位彌補無衛星信號下也能完成定位,其他蜂窩電話網絡如GSM/GPRS也有類似自定位技術,但由於CDMA是惟一全網同步(通過GPS)網絡,因此定位精度更高。但CDMA連續定位中,處於同一位置的連續定位偏差往往很大。
  CDMA手機定位技術2011年已實現突破,只要手機信號覆蓋區域都能實現GPS定位。
  系統容量大
  理論上,在使用相同頻率資源的情況下,CDMA移動網比模擬網容量大20倍,實際使用中比模擬網大10倍,比GSM要大4-5倍。
  系統容量的配置靈活
  在CDMA系統中,用戶數的增加相當於背景噪聲的增加,造成話音質量的下降。但對用戶數並無限制,操作者可在容量和話音質量之間折衷考慮。另外,多小區之間可根據話務量和干擾情況自動均衡。
  這一特點與CDMA的機理有關。CDMA是一個自擾系統,所有移動用戶都佔用相同帶寬和頻率,打個比方,將寬帶想像成一個大房子,所有的人將進入惟一的大房子。如果他們使用完全不同的語言,他們就可以清楚地聽到同伴的聲音而只受到一些來自別人談話的干擾。在這裏,屋裏的空氣可以被想像成寬帶的載波,而不同的語言即被當作編碼,我們可以不斷地增加用戶直到整個背景噪音限制住了我們。如果能控制住用戶的信號強度,在保持高質量通話的同時,我們就可以容納更多的用戶。
  通話質量更佳
  TDMA的信道結構最多隻能支持4Kb的語音編碼器,它不能支持8Kb以上的語音編碼器。而CDMA的結構可以支持13kb的語音編碼器。因此可以提供更好的通話質量。CDMA系統的聲碼器可以動態地調整數據傳輸速率,並根據適當的門限值選擇不同的電平級發射。同時門限值根據背景噪聲的改變而變,這樣即使在背景噪聲較大的情況下,也可以得到較好的通話質量。另外,TDMA採用一種硬移交的方式,用戶可以明顯地感覺到通話的間斷,在用戶密集、基站密集的城市中,這種間斷就尤爲明顯,因爲在這樣的地區每分鐘會發生2至4次移交的情形。而CDMA系統“掉話”的現象明顯減少,CDMA系統採用軟切換技術,“先連接再斷開”,這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點。
  頻率規劃簡單
  用戶按不同的序列碼區分,所以,相同CDMA載波可在相鄰的小區內使用,網絡規劃靈活,擴展簡單。
  雖然CDMA系統頻率規劃簡單,但CDMA系統存在着PN短碼的規劃,並且PN短碼的規劃相較頻率規劃並不一定更簡單。
  總體來說CDMA的規劃並不簡單。相反,較之GSM系統要更爲複雜。
  建網成本低
  CDMA系統有着容量大、工作頻點較GSM低,因此,在CDMA規劃中,CDMA的站間距一般較GSM稀疏。因此可以更好的節約建網成本。
  低功率譜密度
  由於CDMA的關鍵技術爲擴頻技術,所以它的功率譜被擴展的很寬,從而功率很低,好處有二:
  1防止其它信道的干擾
  2防止干擾其它信道。
編輯本段技術特點
  1.CDMA是擴頻通信的一種,它具有擴頻通信的以下特點:  
  (1)抗干擾能力強。這是擴頻通信的基本特點,是所有通信方式無法
  CDMA手機宣傳海報

CDMA手機宣傳海報
比擬的。
  (2)寬帶傳輸,抗衰落能力強。
  (3)由於採用寬帶傳輸,在信道中傳輸的有用信號的功率比干擾信號的功率低得多,因此信號好像隱蔽在噪聲中;即功率話密度比較低,有利於信號隱蔽。
  (4)利用擴頻碼的相關性來獲取用戶的信息,抗截獲的能力強。
  (5)多個用戶同時接收,同時發送。
  2.在擴頻CDMA通信系統中,由於採用了新的關鍵技術而具有一些新的特點:
  (1)採用了多種分集方式。除了傳統的空間分集外。由於是寬帶傳輸起到了頻率分集的作用,同時在基站和移動臺採用了RAKE接收機技術,相當於時間分集的作用。
  (2)採用了話音激活技術和扇區化技術。因爲CDMA系統的容量直接與所受的干擾有關,採用話音激活和扇區化技術可以減少干擾,可以使整個系統的容量增大。
  (3)採用了移動臺輔助的軟切換。通過它可以實現無縫切換,保證了通話的連續性,減少了掉話的可能性。處於切換區域的移動臺通過分集接收多個基站的信號,可以減低自身的發射功率,從而減少了對周圍基站的干擾,這樣有利於提高反向聯路的容量和覆蓋範圍。
  (4)採用了功率控制技術,這樣降低了平準發射功率。
  (5)具有軟容量特性。可以在話務量高峯期通過提高誤幀率來增加可以用的信道數。當相鄰小區的負荷一輕一重時,負荷重的小區可以通過減少導頻的發射功率,使本小區的邊緣用戶由於導頻強度的不足而切換到相臨小區,使負擔分擔。
  (6)兼容性好。由於CDMA的帶寬很大,功率分佈在廣闊的頻譜上,功率話密度低,對窄帶模擬系統的干擾小,因此兩者可以共存。即兼容性好。
  (7)CDMA的頻率利用率高,不需頻率規劃,這也是CDMA的特點之一。
  (8)CDMA高效率的QCELP話音編碼。話音編碼技術是數字通信中的一個重要課題。QCELP是利用碼錶矢量量化差值的信號,並根據語音激活的程度產生一個輸出速率可變的信號。這種編碼方式被認爲是目前效率最高的編碼技術,在保證有較好話音質量的前提下,大大提高了系統的容量。這種聲碼器具有8kbit/s和13kbit/s兩種速率的序列。8kbit/s序列從1.2kbit/s到9.6kbit/s可變,13kbit/s序列則從1.8kbit/s到14.4kbit/s可變。最近,又有一種8kbit/sEVRC型編碼器問世,也具有8kbit/s聲碼器容量大的特點,話音質量也有了明顯的提高。
編輯本段相關對比
  區別:
  1,技術上,CDMA2000 1X採用擴頻速率爲SR1,即指前向信道和反向信道均用碼片速率1.2288Mbit/s的單載波直接系列擴頻方式。因此它可以方便地與IS-95(A/B)後向兼容,實現平滑過渡。由於CDMA2000 1X採用了反向相干解調、快速前向功控、發送分集、Turbo編碼等新技術,網絡部分引入分組交換,可支持移動IP業務。
  2,容量上,在相同條件下,對普通話音業務而言,容大致爲CDMA(IS-95)系統的兩倍。
  3,速率上,CDMA2000 1X手機上網的傳輸速率可達每秒鐘144Kb,比現有CDMA產品高出10倍。
  4,版本上,CDMA是IS-95,屬於2G技術,CDMA2000 1X是CDMA的升級版本(也是CMDA2000的第一階段),屬於2.5G技術
  CDMA-OFDM與DS-CDMA
  與普通的DS-CDMA相比,CDMA與OFDM相結合的系統具有下述優點:
  1、具有更大的靈活性
  如在OFDM信號中加入保護時間帶來的靈活性,可以使得在不同小區環境中達到最佳的頻譜利用率。
  2、高容量,高性能
  由於頻率交織,系統提供了更多重數的頻率分集,因此,可以應用不同檢測方法充分挖掘這種分集提供的增益。
  3、高抗干擾性
  因兩者抗干擾的優勢結合而有更高的抗干擾性。
  4、不需要均衡
  由於多載波調製的特性,它將高速率信號分割成多個低速率信號,使得信號波形間的干擾得到消除,因此可以不需要均衡。
  由於CDMA與OFDM相結合,克服了CDMA實際傳輸速度低(0.4Mbps)等的缺陷,而使它可以適應高速(>10Mbps)無線網絡視頻通信。因此,CDMA與OFDM相結合的傳輸技術,完全可用於移動視頻監控系統的傳輸,從而將會大大促進移動視頻監控系統的發展,使其獲得最爲廣泛的應用[1]。
編輯本段頻率規劃
  中國電信CDMA佔用的載頻上行(825MHz-835MHz)下行(870MHz-880MHz)
  載頻計算:
  上行:載頻=0.030MHz*載頻號+825.000MHz
  下行:載頻=0.030MHz*載頻號+870.000MHz
  信道號 載頻號 上行(MHz)下行(MHz)
  7 283 833.49 878.49
  6 242 832.26 877.26
  5 201 831.03 876.03
  4 160 829.80 874.80
  3 119 828.57 873.57
  2 78 827.34 872.34
  1 37 826.11 871.11
  CDMA網絡運營商更換
  
  CDMA 在配電網中的應用

CDMA 在配電網中的應用
  CDMA 在配電網中的應用
  配電網線路故障指示器方式爲在開關或刀閘等分段設備處安裝的故障指示器上加裝遙信採集裝置,採集故障指示器是否翻轉的遙信信號,並將該信號傳送至主站。在主站端的微機上繪製線路示意圖,並將故障信號直觀地顯示在圖形中。(舉例如右圖 右圖爲故障指示器方式示意圖。圖中虛線表示CDMA等通信信道,白色方塊表示故障指示器未發生翻轉,灰色方塊表示故障指示器發生翻轉,主站監控機根據這些信息可以判斷出故障發生在開關BW5和BW6之間的區域。



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