1.CDMA蜂窩系統的特點

CDMA數字蜂窩移動通信系統有以下主要特點。

(1)頻譜利用率高，系統容量較大

以往的FDMA與TDMA系統容量主要受帶寬的限制，為提高頻譜利用率、增大容量，必須進行頻率復用（如7x3,4x3等）。CDMA系統所有小區可采用相同的頻譜，因而頻譜利用率很高，其容量僅受干擾的限制，任何在干擾方面的減少將直接地、線性地轉變為容量的增加。

根據擴頻通信原理，在CDMA數字蜂窩移動通信系統中，由于在同一蜂窩小區中，或在相鄰小區乃至所有蜂窩小區中，所有的用戶在通信過程中都使用同一載波、占用相同的帶寬，即共享同一個無線頻道，所以其中任意一個用戶的通信信號對其他用戶的通信都是一個干擾(稱之為多址千擾)，通話的用戶數越多，相互間的多址干擾越大，解調器輸入端的信噪比就越低?當多址干擾大到一定的限度時，系統將不能正常工作。這就限制了同時通話的用戶數燉，即系統的容《。由此可以看出，在保持系統性能一定的前提下，任何一種消除干擾的方法都可以直接提高系統的容量，這也是CDMA數字蜂窩移動通信系統的優越性之一。在CDMA數字蜂窩移動通信系統中，采用了話音瀲活、功率控制、扇區劃分等技術來減少系統內的干擾，從而提高系統容量。

①話音激活

統計結果表明，人們在通話過程中，只有35%的時間在講話，另外65%的時間處于聽對方話、話句間停頓或其他等待狀態。為此在CDMA數字蜂窩移動通信系統中采用了話音激活技術，使用戶發射機所發射的功率根據用戶話音編碼器的輸出速率來做調整。CDMA系統的話音編碼采用了可變速率聲碼器（0.8?8kbit/s),當用戶講話時聲碼器的輸出速率高，發射機所發射的平均功率就大：當用戶不講話時語音編碼器輸出速率很低，發射機所發射的平均功率就很小。在CDMA蜂窩移動通信系統中，采用語音激活技術可以使各用戶之間的干擾平均減少約65%。也就是當系統容量較大時，采用語音激活技術可以使系統容量增加約3倍，但當系統容量較小時，系統容量的增加值要稍低。

②功率控制

在CDMA數字移動通信系統中，在同一小區（或扇區〉的各用戶使用的是同一頻率，共享一個無線頻道。由于路徑衰耗的原因，距基站近的移動臺所發射的信號有可能將距基站遠(例如處于小區邊緣）的移動臺所發送來的信號完全淹沒，這就是“遠近效應'如果不采取有力的措施，這將使基站無法正常接收遠距離移動臺所發送來的信號。同時，從系統容景的角度考慮，如果每個移動臺的信號到達基站時都能達到最小所需的信噪比.系統內的多址干擾將降到最小，系統容量將達到最大。CDMA系統功率控制的目的就是既要維持每個用戶的高質量通信，而又不對占用同一信道的其他用戶產生不應有的干擾。

功率控制技術是CDMA數字移動通信系統中的最關鍵技術之一,其控制的范圍和精度直接影響到整個系統的性能，如偏差過大，不僅系統容最迅速下降，而且通信質量也急劇下降。.在IS-95系統中反向鏈路采用了控制速率達800次/秒、調整步長精確到ldB的快速閉環功率控制。而在cdma2000系統中，則同時采用了快速前向及反向閉環功率控制，以進一步提高系統容量和通信質量。

③扇區劃分技術

扇區劃分技術是指位于蜂窩小區中心的基站利用天線的定向特性把蜂窩小區分成不同的扇面，常用的方法是利用三付120°扇形覆蓋的定向天線組成的三葉草形基站覆蓋區或利用六付60°扇形覆蓋的定向天線組成的基站覆蓋區。

在頻分多址和時分多址制式中，在每個蜂窩小區中采用分扇區天線通常只能起到減少干擾的作用，不能增加系統容量。而在碼分多址制蜂窩移動通信系統中，利用120°扇形覆蓋的定向天線把一個蜂窩小區劃分成三個扇區時，平均處于每個扇區中的移動用戶是該蜂窩的三分之一，相應的各用戶之間的多址干擾分量也減少為原來的三分之一左右，從而系統的容ft將增加約3倍（實際上，由于鄰扇區之間有重疊，一般能提高至2.55倍)。

由于上述特點，CDMA系統的系統容量比TDMA方式大4~6倍，約為模擬的FM/FDMA方式的20倍。

(2)通話質景好，近似有線電話的語音質量

QualcommCDMA蜂窩系統開發的聲碼器采用碼激勵線性預測（CELP)編碼算法，也稱為QCELP算法,其基本速率是8kbit/s，但是可隨輸入話音的特征而動態地變為8kbit/s、4kbit/s、2kbit/s或0.8kbit/s。現階段又改進采用增強型可變速率聲碼器（EVRC)，這種聲碼器能降低背景噪聲而提高通話質量，特別適合移動環境使用。同時，CDMA系統的特有分集形式也大大提高了系統性能，主要包括：頻率分集和路徑分集。

①頻率分集

在CDMA系統中，由于采用了寬帶傳輸，使它具有了特有的頻率分集特性，即當信道具有選頻特性時，對CDMA系統中信息傳輸影響較小。

②路徑分集

CDMA系統有分離多徑的能力，可以實現路徑分集。由于移動通信環境的復雜和移動臺的不斷運動，接收到的信號往往是多個反射波的疊加，會形成多徑衰落。在模擬FDMA系統和數字TDMA系統中，為了解決多徑衰落對通信帶來的不利影響,采取了包括增加發射功率、交織編碼等一系列措施。在CDMA系統中，采用了特有的RAKE接收技術，將多徑信號分離出來：分別接收多條路徑的信號（IS-95系統最多為3條路徑，cdma2000系統最多可達6條路徑)，這樣不但克服了多徑衰落對通信帶來的不利影響，還等效增加了接收有用信號的功率（或者說等效增加了發射信號的功率），由于這兩種特有的分集形式以及其他措施，使CDMA系統的發射功率相對很低。

當然，除了這兩種特有的分集形式外，CDMA系統還采用其他分集技術，如空間分集、極化分集等，以使CDMA系統的性能進一步提高，因而其通話質量較模擬系統和其他數字系統要好，幾乎可達到一般有線電話的話音質量。

(3)采用軟切換技術，切換成功率髙

當移動用戶從一個小區（或扇區）移動到另一個小區（或扇區）時，通信網的控制系統為了不中斷用戶的通信就要做一系列的調整，包括通信鏈路的轉換、位置的更新等，這個過程稱為越區切換。越區切換實現了小區（或扇區）間的信道轉換，保證一個正在處理或進行中的呼叫不中斷..

在模擬FDMA系統和數字TDMA系統中，移動用戶在越區切換時，需要在另一個小區(或扇區）尋找空閑信道，當該區有空閑信道時才能切換。這時移動臺的收、發頻率等都要作相應的改變，稱為硬切換。這種切換過程是首先切斷原通話通路，然后再與新的基站接通新的通話鏈路。這種先斷后通的切換方式勢必引起通信的短暫間斷。另外，由于通信環境的影響，在兩個小區的交疊區域內，移動臺接收到的兩個基站發來的信號的強度有時會出現大小交替變化，從而導致越區切換的“乒乓”效應，用戶會聽到“咔嘈”聲，對通信產生不利的影響。此外切換時間也較長。

在CDMA系統中，由于所有的小區（或扇區）都使用相同的頻率，小區（或扇區）之間是以碼型的不同來區分的。當移動用戶從一個小區（或扇區）移動到另一個小區（或扇區）時，不需要移動臺的收、發頻率切換，只需在碼序列上作相應地調整，利用Rake接收機的多路徑接收能力，可在切換前先與新小區（扇區）建立新的通話連接，之后再切斷先前的連接，這種切換稱為軟切換。

這種先通后斷的切換方式不會出現“乒乓”效應，并且切換時間也很短。另外，由于CDMA系統的“軟容量”特點，越區切換的成功率遠大于模擬FDMA系統和TDMA系統，尤其是在通信的髙峰期。

軟切換與硬切換的示意圖如圖12-15所示。

(4)具有“軟容量”特性

在模擬頻分系統和數字時分系統中，通信信道是以頻帶或時隙的不同來劃分的，每個蜂窩小區提供的信道數一旦固定，就很難改變。當沒有空閑信道時，移動用戶不可能再呼叫其他用戶或接收其他用戶的呼叫。當移動用戶越區切換時，也很容易出現因目標小區擁塞而造成的切換掉話現象。在碼分系統中，信道是靠不同的碼型來劃分的，其標準的信道數是以一定的輸入、輸出信噪比為條件的，當系統中增加一個通話的用戶時，所有用戶的輸入、輸出信噪比都略有所下降，但不會出現因沒有信道而不能通話的現象。CDMA蜂窩系統的這種特征，使系統容量與用戶數之間存在一種“軟”的關系。在業務高峰期間，可以稍微降低系統的誤碼性能，以適當增多系統的用戶數目，即短時間內提供稍多的可用信道數。同時，它對提高用戶越區切換的成功率無疑是非常有益的。

　　(5)CDMA系統以擴頻技術為基礎，抗干擾、抗多徑、抗衰落能力強，保密性好

(6)發射功率低，移動臺的電池使用壽命長

由于在CDMA數字移動通信系統中，可以采用許多特有的技術（如各種分集技術、功率控制技術等）來提高系統的性能，大大降低了所要求的發射功率，從而對電池的體積減小和使用壽命增長都是非常有益的，對移動臺整機的體積減小和成本的降低也是有利的。

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