田宏鹏
ＣＤＭＡ是Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ的英文缩写，中文翻译为码分多址。ＣＤＭＡ是用于数字蜂窝移动通信的一种先进的无线扩频通信技术，它能满足近年来运营者对大容量、廉价、高质量的移动通信系统的需求。
ＣＤＭＡ技术作为一种抗干扰的通信手段，很早就在军事通信中得到了应用，但是将ＣＤＭＡ技术应用于民用的数字蜂窝移动通信系统，还是８０年代末才由美国Ｑｕａｌｃｏｍｍ公司实现的。ＱＣＤＭＡ系统中采用了许多先进的技术，保证了系统性能的优势，其标准称为ＩＳ－９５系列，其中包含多个标准。多径衰落是移动通信系统需要克服的主要问题，ＣＤＭＡ系统采用了多种形式的分集，从而很好地解决了这一问题。ＣＤＭＡ系统采用符号交织、检错和纠错编码等方法实现了时间分集；ＣＤＭＡ系统的信号带宽是１．２５ＭＨｚ，起到了频率分集的作用；基站使用多付接收天线，基站和移动台都使用了Ｒａｋｅ接收机技术，软切换时，移动台和基站同时联系，从中选取最好的信号送给交换机，从而起到了空间分集的作用。
ＣＤＭＡ系统的容量主要受限于系统移动台之间的相互干扰，如果每个移动台的信号在到达基站时都保持所需的最小信噪比，系统容量将达到最大值。ＣＤＭＡ功率控制的目的就是使每个用户既维持高质量通信又不对占用同一信道的其他用户产生不应有的干扰。功率控制分为前向功率控制和反向功率控制，而反向功率控制又分为开环和闭环两部分。反向开环功率控制是在反向闭环功率控制还未形成时，移动台根据接收功率的变化控制发射功率。ＣＤＭＡ系统的每一个移动台都一直在计算从基站到移动台的路径衰耗。当移动台接收到从基站来的信号很强时，表明要么离基站很近，要么有一个很好的传播路径，这时移动台将降低它的发射功率。相反，当移动台接收到的信号很弱时，它就增加发射功率以抵销损耗。ＣＤＭＡ系统前向、反向信道分别占用不同的频段，间隔为４５ＭＨｚ，两个频道衰减的相关性较弱。这就需要基站根据目前所需信噪比和实际接收的信噪比之差随时命令移动台调整发送功率（即闭环调整）。基站所需的信噪比是根据初始设定的误帧率随时调整的（即外环调整）。前向信道总功率被按一定比例分配给导频信道、同步信道、寻呼信道以及所有的前向业务信道。因为不同移动台可能处在不同的距离和不同的环境，基站到每一个移动台的传输损耗都不一样，因此基站必须控制发送功率，给每个用户的前向业务信道都分配以适当的功率。基站这种视具体情况而分配给不同业务信道不同功率的方法就是前向功率控制。ＣＤＭＡ系统的功率控制除了直接提高容量之外，同时也降低了为克服噪声和干扰所需的发射功率，这就意味着ＣＤＭＡ移动台有着更长的工作时间。
目前ＣＤＭＡ系统普遍采用８ｋｂｉｔ／ｓ的可变速率声码器，声码器使用的是ＱＣＥＬＰ（Ｑｕａｌｃｏｍｍ码激励线性预测）语言编码技术，ＱＣＥＬＰ算法被认为是到目前为止效率最高的一种算法，可以保证很高的话音质量。此外，系统还采用了话音激活技术，在用户不讲话时数据传输速率降低，减轻了对其他用户的干扰，而ＣＤＭＡ的容量直接与总干扰功率相关，这样就可以使系统容量增加一倍左右。
ＣＤＭＡ信号的扰频方式提供了高度的保密性，使这种数字蜂窝系统在防止串话、盗用等方面具有其他系统不可比拟的优点。ＣＤＭＡ的数字语音信道还可将数据加密标准或其他标准的加密技术直接引入。
ＣＤＭＡ系统能提供软切换技术。软切换就是当移动台需要跟一个新的基站通信时，并不先中断与原基站的联系，移动台在切换过程中与原小区和新小区同时保持通话，以保持电话的通畅。软切换只能在具有相同频率的ＣＤＭＡ信道间进行。它的优点包括三方面：１． 无缝切换保持通话的连续性。２． 减小掉话可能性。３． 处于切换区域的移动台发送功率降低，减少发送功率是通过分集接收来实现的，降低发送功率有利于增加反向容量。
在ＦＤＭＡ和ＴＤＭＡ系统中，一个小区中的信道数是固定的，然而在ＣＤＭＡ系统中用户数和服务级别之间有着更灵活的关系。例如系统经营者可在话务量高峰期将误帧率稍微提高，从而增加可用信道数。由于ＣＤＭＡ是一个自干扰系统，当相邻小区负荷较轻时，本小区所受的干扰相应减少，容量就可适当增加。体现软容量的再一种形式是小区呼吸功能。所谓小区呼吸功能是指各个小区覆盖大小是动态的。当相邻两小区负荷一轻一重时，负荷重的小区通过减小导频发射功率，使本小区的边缘用户由于导频强度不足，切换到相邻小区，使负载分担，即相当于增加了容量。另外，当缺少信道时，还可以通过降低用户通话质量来保证话路的接通，等目标小区负荷减轻时，再将通话质量恢复正常。
基于ＣＤＭＡ技术的数字蜂窝移动通信系统的优点很多，最重要的就是系统容量大。根据理论计算和现场实验表明，ＣＤＭＡ的每小区信道容量是模拟系统１０倍左右，而爱尔兰容量更大。ＣＤＭＡ可变速率声码器８Ｋ编码所提供的话音质量与ＧＳＭ的１３Ｋ编码的话音质量接近，而现在提出的１３Ｋ编码话音服务已经非常接近有线电话。ＣＤＭＡ的软切换技术更大大降低了切换掉话的可能性，实现了无缝切换。鉴权、数字格式、宽带信令和根据受话人制定的通话保护措施，可提供最佳的保密特性，防止手机密码被盗。ＣＤＭＡ系统的空中接口与模拟系统兼容，使用ＣＤＭＡ双模手机，手机会自动判别是接入ＣＤＭＡ网还是接入模拟网。
目前，对移动通信系统中提供高速数据业务的需求越来越迫切，所以ＣＤＭＡ系统ＩＳ－９５Ａ已经不能满足运营商和用户的需要。１９９８年２月美国Ｑｕａｌｃｏｍｍ公司宣布支持新的ＴＩＡ／ＥＩＡ－９５Ｂ的标准，即ＩＳ－９５Ｂ标准用于ＣＤＭＡ的基础平台上。ＩＳ－９５Ｂ可以提高ＣＤＭＡ系统的性能，并增加用户移动通信设备的数据流量，提高系统的接话率，为向第三代发展奠定基础。ＩＳ－９５Ｂ的重要特征是可以支持ＣＤＭＡ系统的高码率１４．４ｋｂｉｔ／ｓ，最高达到１１５ｋｂｉｔ／ｓ。此码率是通过将８个业务通道集中的方法得到的，Ｑｕａｌｃｏｍｍ公司的预计目标是前向业务通道达到２８．８ｋｂｉｔ／ｓ到５７．６ｋｂｉｔ／ｓ，反向业务通道达到１４．４ｋｂｉｔ／ｓ的码速率。
ＩＳ－９５Ｂ在软切换方面的改进更加提高了ＣＤＭＡ系统容量，特别适合于高密度环境下的移动通信，在这样的区域内软切换率会更高并保持了ＩＳ－９５Ａ的语音通话质量，但所需的用于软切换的业务通道减少了。另一条改革是频带间的硬切换，ＣＤＭＡ系统使用另外的１．２５ＭＨｚ来增加容量，当移动台从一个频带转到另一个频带时，ＩＳ－９５Ｂ规定ＣＤＭＡ系统能自动进行频带的软切换工作。 Ｑｕａｌｃｏｍｍ计划将ＩＳ－９５Ｂ产品于１９９９年初投入基础设施建设中，同时Ｑｕａｌｃｏｍｍ也致力于将ＩＳ－９５Ｂ的特点包含在用户产品中。
ＣＤＭＡ ＩＳ－９５向第三代的演进
在向第三代移动通信的标准演进中，Ｗ－ＣＤＭＡ和ＣＤＭＡ２０００和中国的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ是三个主要标准。ＷＣＤＭＡ技术方案充分考虑了与第二代ＧＳＭ移动通信系统的互操作性和对ＧＳＭ核心网络的兼容性，ＣＤＭＡ２０００的开发策略则是对以ＩＳ９５标准为蓝本的ｃｄｍａＯｎｅ系统的平滑升级；中国提出的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技术定位ＩＮＴ－２０００ ＣＤＭＡＴ－ＤＤ部分中，为规范第三代无线接口技术发挥了重要作用．
ＩＴＵ要求第三代移动通信系统具有反向兼容性。反向兼容性类似于ＧＳＭ／ＤＣＳ １８００双频段的概念，即第二、三代系统网络之间，具有通话切换和自动漫游功能，通过用户使用双模手机，使得运营商在第二代网络的基础上逐步建设和发展第三代网络，并且继续使用第二代的网络和投资设备，可以减小和降低运营商在第三代上的投资风险和技术风险。未来的网络结构和接口的发展趋势是朝着分布式和更加开放的方向发展。从长远看，预计在未来的第三代设备市场上厂商及业务市场上运营商之间及业务提供厂商之间的竞争将比目前的第二代更加激烈。目前，第二代的分级式结构适合于面向话音业务和低速电路交换型数据业务，而未来的平级式结构则适合于包括话音，高速数据等业务在内的多媒体业务。
ＣＤＭＡ产品市场状况
１． 窄带ＣＤＭＡ市场现状
ＣＤＭＡ大约于３年多以前开始进入市场，问世仅仅３年的时间，全球用户在１９９８年底已达２３００万，３个月之后ＣＤＭＡ用户又激增了３０％（７００万用户）到１９９９年３月，全球ＣＤＭＡ总用户已接近３０００万，成为世界上发展最快和最具生命力的移动通信系统。
ＣＤＭＡ用户遍及世界各大洲，但主要用户在亚洲和北美洲（目前全球用户分布为亚洲６４％，北美洲３０％，拉丁美洲和世界其它地区为６％）。根据ＣＤＧ（全球ＣＤＭＡ协会）的统计，自１９９７年９月到１９９９年３月的１８个月的时间内，北美ＣＤＭＡ用户增长了９．８倍，亚洲用户增长了５．４倍，拉丁美洲和其它地区起步较晚，但是自１９９８年３月到１９９９年３ 月的１２个月内，拉美用户增长了１２．４倍，欧州、中东和非洲增长３３０倍。１９９７年９月到１９９９年３月的１８个月内，全球ＣＤＭＡ用户的总增长为６．７倍。根据这一迅猛的发展趋势，国际上的专家们按较保守的预测，估计到２０００年底，ＣＤＭＡ的全球用户将达到６０００万，到２００２年底，总用户将增至１．０６亿，独立咨询公司（ＤＡＴＡＣＯＭＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ）历时３年的市场调查预测到２００３年 ＣＤＭＡ用户将增长到１．６５亿（参见１９９８年的ＣＤＭＡ ＳＰＥＣＴＲＵＭ）。
目前世界上有１００多家运营公司在覆盖各大洲的３８个国家运营窄带ＣＤＭＡ系统，韩国全国统一使用ＣＤＭＡ作为唯一的移动通信系统，在美国和加拿大，ＣＤＭＡ网络已遍布几乎所有的城市，通信公司的ＧＳＭ开发项目纷纷关闭下马。模拟系统（ＡＭＰＳ）的生产处于收尾阶段，ＣＤＭＡ将主导北美移动通信市场已是不争的事实。
从目前用户调查结果看，ＣＤＭＡ系统口碑非常好，主要满意的方面是优越的语音质量，高可靠性（不掉线），隐私保密性强，安全无害（手机功率极小，对身体无害）以及电池持续时间长等。日本一家独立调查公司对１４００名用户的调查表明，８０％以上的用户认为ＣＤＭＡ的语音质量优于或等同于有线电话的音质。
２． ２．５代和３代ＣＤＭＡ的国际市场情况
第三代（宽带，５兆带宽）ＣＤＭＡ系统是目前各大公司正在竞相开发的热门技术，而窄带（１．２５兆）ＣＤＭＡ则是较成熟的技术，窄带ＣＤＭＡ是开发宽带ＣＤＭＡ的基础，两者可以并存于运营公司管理的同一频段之中。目前北美各大公司开发的２．５代和３代ＣＤＭＡ均兼容ＩＳ－９５。
目前，２．５代ＣＤＭＡ在北美市场已有５０亿美元的商业定单，产品将于２０００年和２００１投入市场。３代ＣＤＭＡ预计在２００１到２００２年左右投放市场。作为过渡，目前研制的２．５代和３代ＣＤＭＡ都兼容ＩＳ－９５，但是ＩＳ－９５将在３年左右的时间内被淘汰，原因是２．５代和３代在性能、功能以及价格方面都远远优于ＩＳ－９５，尤其值得注意的是ＩＳ－９５系统不具有数据传输功能，在数据通信高速增长的拉动下，ＣＤＭＡ将很快向２．５代与第三代转化。在日本，仅仅简化了的３代ＣＤＭＡ（只有话音功能〕目前就已经有了１１０～１６０亿美元的商业定单。总之，目前世界上几乎所有的通信大公司都在开发２．５代和３代的ＣＤＭＡ基站系统或手机，他们必将有力地推动ＣＤＭＡ的市场。欧洲运营商已经决定采用欧洲制的ＣＤＭＡ系统，北美、日本、韩国目前的商业定单几乎全部为ＣＤＭＡ。ＣＤＭＡ作为世界新一代通信系统的主导地位看来已经确立。速率。
----《通信世界》
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