cdma系统技术包括多个关键组成部分,这些技术共同构成了CDMA(码分多址)通信系统的核心架构,使其在无线通信领域具有独特的优势,CDMA技术基于扩频通信原理,利用不同的正交码区分用户,实现多址接入,具有抗干扰能力强、容量大、软切换等特点,以下从关键技术、核心原理、系统架构及演进等方面详细阐述CDMA系统技术。

扩频通信技术
扩频技术是CDMA的基础,它将待传输的信号带宽扩展到远大于原始带宽的范围,常用的扩频方式包括直接序列扩频(DSSS)和跳频扩频(FHSS),在CDMA系统中,主要采用直接序列扩频,通过伪随机噪声(PN)码对信号进行调制,使信号的频谱被展宽,扩频增益是衡量CDMA系统抗干扰能力的重要指标,定义为扩频后的带宽与原始带宽的比值,增益越高,系统抑制窄带干扰和多径效应的能力越强。
正交码与地址码技术
CDMA系统通过正交码区分不同用户,常用的正交码包括沃尔什码(Walsh Code)、m序列和Gold码,沃尔什码的正交性使其在下行链路中用于区分不同信道,如业务信道、控制信道等;m序列和Gold码则多用于上行链路的地址分配,确保用户信号的正交性,减少多址干扰,地址码的设计需满足良好的自相关和互相关特性,以降低用户间的干扰,提高系统容量。
功率控制技术
功率控制是CDMA系统的核心技术之一,由于CDMA系统采用同频复用,所有用户在同一频段上传输信号,用户的发射功率会直接影响系统的容量和通信质量,功率控制分为开环功率控制和闭环功率控制,开环功率控制基于用户接收到的信号强度估算发射功率,适用于初始接入阶段;闭环功率控制通过基站与用户之间的反馈动态调整发射功率,分为内环和外环控制,确保信号在接收端保持恒定的信干比(SIR),避免“远近效应”。
软切换技术
软切换是CDMA系统区别于其他多址接入方式的重要特征,指用户在切换过程中与多个基站同时保持通信连接,直至与新基站稳定连接后再断开与原基站的连接,软切换可以减少掉话率,提高通信的连续性和可靠性,同时通过宏分集技术合并来自不同基站的信号,降低衰落的影响,切换的判决基于导频信号强度,当用户检测到多个基站的导频信号超过设定阈值时,触发软切换过程。

RAKE接收技术
由于无线信道的多径效应,信号经不同路径传播时会存在时延扩展,RAKE接收技术通过多个相关器接收不同时延的多径信号,并进行合并,从而有效利用多径能量,提高接收信噪比,RAKE接收机的分支数取决于多径时延扩展,每个分支对应一个多径分量,通过最大比合并(MRC)或等增益合并(EGC)技术输出信号,显著改善CDMA系统在多径环境下的性能。
语音编码技术
CDMA系统采用高效的语音编码技术以降低数据速率,节省频谱资源,常用的语音编码包括码激励线性预测编码(CELP)、 Qualcomm码激励线性预测编码(QCELP)等,QCELP是一种变速率语音编码技术,根据语音信号的活跃程度动态调整编码速率(如全速率、半速率、1/4速率),在保证语音质量的同时,减少系统干扰,提高容量。
系统架构与协议
CDMA系统的架构分为无线接入网(RAN)和核心网(CN),无线接入网包括基站控制器(BSC)和基站(BTS),负责无线资源的分配和管理;核心网包括移动交换中心(MSC)、归属位置寄存器(HLR)、访问位置寄存器(VLR)等,提供呼叫控制、移动性管理、用户数据管理等功能,协议栈分为物理层、数据链路层和网络层,物理层实现扩频调制和解调,数据链路层包括媒体接入控制(MAC)和链路接入控制(LAC),网络层负责IP数据包的传输和路由。
CDMA系统的演进
CDMA技术经历了从IS-95(cdmaOne)到CDMA2000的演进,IS-95是第一代CDMA标准,支持语音通信和低速数据传输;CDMA2000 1X引入了分组核心网,支持峰值达153.6kbps的数据速率;CDMA2000 1X EV-DO(Data Only)进一步优化了数据传输能力,前向链路峰值速率可达2.4Mbps;CDMA2000 EV-DV则同时支持语音和数据的高速率传输,随着4G/5G时代的到来,CDMA技术逐渐被LTE和NR取代,但其扩频、功率控制等核心思想仍对现代无线通信系统有重要影响。

CDMA系统的优势与挑战
CDMA系统的优势包括:频谱效率高,通过码分复用实现同频工作;容量大,软切换和功率控制提高了系统容量;抗干扰能力强,扩频技术有效抑制多径和窄带干扰;通信质量好,语音清晰且掉话率低,挑战主要在于:对功率控制精度要求高,实现复杂;系统自干扰问题,随着用户数量增加,性能下降;技术演进面临与其他标准(如GSM、LTE)的竞争。
相关问答FAQs
Q1: CDMA系统与GSM系统的主要区别是什么?
A1: CDMA与GSM的主要区别在于多址接入方式和核心技术,CDMA采用码分多址,通过正交码区分用户,同频工作,具有软切换和功率控制技术;GSM采用时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)结合的方式,不同用户占用不同时隙和频率,需要硬切换,CDMA的容量理论上是“软容量”,而GSM的容量受限于时隙和频率资源。
Q2: CDMA系统中的“远近效应”是什么?如何解决?
A2: “远近效应”是指CDMA系统中,距离基站近的用户信号会干扰距离远的用户信号,导致远端用户无法正常接收,解决方法是通过精确的功率控制技术,动态调整每个用户的发射功率,确保所有用户到达基站的信号功率基本相同,CDMA系统采用开环和闭环功率控制相结合的方式,实时监测信干比并调整发射功率,有效抑制远近效应。
