更新时间：2024-04-20 15:30
码分多址( Code Division Multiple Access，CDMA)是通过编码区分不同用户信息，实现不同用户同频、同时传输的一种通信技术。它是数字技术的分支——扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。码分多址系统在第三代移动通信系统中得到了广泛的应用。与以往的频分多址、时分多址相比较，码分多址具有多址接入能力强、抗多径干扰、保密性能好等优点。同时，互联网技术的快速发展充分显示了分组服务技术的巨大潜力。结合这两项技术可以实现个人终端用户在全球范围内完成任何信息之间的移动通信与传输。
在地面移动通信和卫星通信系统中,有许多用户需要同时通信,包括相互通信。因此系统所占的频率资源必须以适当的方式分配给用户,以使它们能同时接入系统1101。多址技术是根据信号分割原理,把频率资源以频带、时间、空间和码型等参数分成相互正交或准正交的子空间,即信道。把这些信道以适当的方式分配给那些需要通信的用户,例如按需分配、预分配和自适应分配等。频率资源是特殊的有限宝贵资源,各种多址方式都是根据当时技术水平,充分利用频率资源,尽量减小相互干扰以满足业务需求。
在移动通信系统中采用的多址方式主要有三种:频分多址、时分多址与码分多址。
(1)频分多址(FDMA):发端对所发送的信号频率参量进行正交分割,形成许多互不重叠的频带。收端利用频率的正交性,通过频率选择(滤波),从混合信号中选出相应的信号。
(2)时分多址(TDMA):发端对所发信号的时间参量进行正交分割,形成很多互不重叠的时隙。收端利用时间的正交性,通过时间选择(选通门)从混合信号中选出相应的信号。
(3)码分多址(CDMA):发端利用各不相同的、相互(准)正交的地址码调制所发送的信号。在收端利用码型的(准)正交性,通过地址识别(相关检测)从混合信号中选出相应的信号。其特点是,网内所有用户使用同一载波,占用相同的带宽;各个用户可以同时发送或接收信号,各用户发射信号共同使用整个频带,各用户的发射信号在时间上、频带上都可能互相重叠。与FDMA、TDMA相比,CDMA有以下主要优势:
①更大的系统容量
在相同的传播和设备条件下,CDMA是一种干扰受限系统,容量较FDMA增加20倍,较TDMA增加4倍。
②业务范围更广泛
利用宽带扩频在更大的射频带宽上支持更高速率的业务,以满足视频、多媒体业务等高带宽业务的需求,支持多业务多速率。
③便于规划和管理
FDMA和TDMA有多个射频信道,需要实施动态频率管理以减小实时干扰,而CDMA只有一个射频信道,简化了系统资源的管理和设计的复杂程度。
④抗多径干扰能力更强
随着扩频带宽的增加,多径分辨率增加,可以更好地避免移动通信中的多径衰落,也大大提高了系统的容量和覆盖面积。
⑤更有效的功率控制
码分多址系统将每个用户分配了各自特定的地址码，利用公共信道来传输信息。码分多址系统的地址码具有准正交性，而在频域、时域、空域上都可以重叠。系统的接收端必须有完全的本地地址码，用来对接收的信号进行相关检测。其他使用不同码字的信号因为和本地产生的码字不同而不能被接收。码分多址在原理上主要依靠编码的正交性，主要实现方法可以简单的归纳为编码、混合、分离三个步骤。下面以两用户同时输入为例分析码分多址的基本实现方法，图为其原理框图。
( 1) 编码: 让两人信息分别乘以彼此正交的正交编码，如哈达码、沃尔什码等。
( 2) 混合: 将编码后的信息混合，送入信道传输。
( 3) 分离: 在接收端对收到的混合信号进行分离，让混合信号再次与各自的正交码相乘，分离出不同的用户信息。
在以上的三个步骤中需要注意的是，在实现码分多址的过程中最关键的是要保证不同用户之间的码组必须是正交的。
CDMA正在被广泛应用并且是未来移动通信的主流技术。1949年Shannon和Pierce。提出了扩频通信的基本思想,1950年Rogoff提出一种直接序列扩频系统。对CDMA技术的实质性研究是始于二十世纪五十年代中期的美国,主要应用于军事和导航目的。1956年Price和Green等提出了抗多径干扰的RAKE接收技术。1978年cooper和Nettleton首先提出在蜂窝系统中应用CDMA技术以提高系统容量。Qualcomm公司研究了CDMA在蜂窝系统中的应用,并在1993年最终形成了窄带CDMA IS-95标准,在1995年投入商用。1993年TIA批准CDMA为扩频数字蜂窝系统标准以来,CDMA技术在国内外得到迅速发展,已呈后来居上之势。尤其在GSM的大本营欧洲,ETSI(欧洲电信标准委员会)审议3G(第三代移动通信)标准,无论采用Nokia、Ericsson还是Motorola、Siemens原型,都将采用CDMA作为空中接口标准,这也进一步确立了CDMA为商业移动通信网的主流方向。在美国10大蜂窝公司中有7家选用CDMA。在亚洲,CDMA技术商业化趋势更强,1995年,韩国LGIC公司推出世界上首批商用CDMA交换系统。1995年9月,世界上第一个商用CDMA移动网在香港地区开通,1996年在韩国汉城附近开通世界上最大的商用CDMA网,新加坡的CDMA个人通信网于1997年开通,这也是亚洲第一个CDMA个人通信网。
在ITU-TG8/1确定的IMT-2仪旧无线接口技术规范(lMT RSPC)中将无线接口标准明确为5个,包括3个CDMA技术和2个DTMA技术，其中，
CDMA技术:
(1)IMT-2000 CDMA DS对应WCDMA;简化为IMT-DS。
(2)IMT-2000 CDMA MC对应CDMA2000;简化为IMT-MC。
(3)IMT-2000 CDMA TDD对应TD-SCDMA和UTRATDD;简化为IMT-TD。
TDMA技术:
(1)IMT-2000 TDMA SC对应UWC-136;简化为IMT-SC。
(2)IMT-2000 FDMA/TDMA对应DCET;简化为IMT-FT。
其中,IMT-DS是WDCMA技术与CDMA 2000技术的直接扩频部分(DS)融合
后的技术,仍称为WCDMA。IMT-MC即CDMA 2000,在融合后只含多载波方式,
即1X、3X、6X、9X等。
WCDMA主要由欧洲ETSI和日本ARIB提出,WCDMA系统的核心网是基于GSM-MAP的,同时可通过网络扩展方式提供基于ANSl-41核心网的运行能力,系统采用DS-CDMA多址方式。
美国TIATR45.5向ITU提出CDMA 2000方案,其核心是由Lucent、Motorola、Nortel和Qualcomm联合提出的Wideband cdma-one技术, CDMA 2000的一个主要特点是与现有的TIA/EIA-95-B标准向后兼容,并可与IS-95系统的频段共享或重叠,这样就使CDMA 2000系统可以从IS-95系统的基础上平滑的过渡、发展,保护已有的投资。另外, CDMA 2000也能有效的支持现存的IS-634A标准。CDMA 2000的核心问题是基于ANSI-41的,同时通过网络扩展方式提供基于GSM-MAP的核心网上运行的能力,系统采用MC-CDMA(多载波CDMA)的多址方式。
TD-SCDMA是由信息产业部电信科学技术研究院(CATT)于1998年6月代表中国提出的第三代移动通信标准。TD-SCDMA技术在经历了融合与完善后,于2000年5月正式被ITU确认为国际第三代移动通信标准。2001年4月完成了在3GPP(产业联盟)的标准工作。TD-SCDMA事实上已成为全球第三代移动通信系统中惟一的TDD标准。国际电联为TDD划分的频段将完全被TD-SCDMA使用,为TD-SCDMA走向世界铺平了道路,也为TD-SCDMA在世界漫游创造了条件。与WCDMA和CDMA 2000所采用的FDD模式不同,TD-SCDMA采用的是TDD模式,且同时采用了同步CDMA、智能天线、软件无线电、联合检测、接力切换、低的码片速率、多时隙TDMA等一系列新技术,从而提高了系统的抗干扰能力,降低了发射功率,减小了电磁污染,节约了制造成本,增加了系统容量。