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第十单元 CDMA技术 概述 1、1蜂窝移动通信的发展过程及各阶段的特点 从70年代提出蜂窝开始，蜂窝移动通信系统经历了从模拟到数字、从频分（FDMA）到时分（TDMA）、 码分（CDMA）的变化，归纳起来可分为三个阶段： 第一阶段：70年代末，以FDMA和模拟调频（FM）为特征的第一阶段移动通信系统：其特点是频谱利用率低、容量小、无国际同一标准、设备复杂、费用较贵、需要一定的保护频带、无十分有效抗干扰抗衰落的措施、话音质量不高、安全性差，无法实现多种业务、网管控制存在问题（话音为模拟、网关信令为数字，不一致）。 第二阶段：80年代中期，以TDMA和数字调制（(/4 QPSK、GMSK）为特征的第二阶段的移动通信系统：其特点是采用了数字技术提高了频谱利用率，较好地解决了模拟系统的不足，建立了世界统一的GSM标准，但由于采用的是TDMA方式，抗干扰和衰落能力还是不尽如人意，需要一定的保护时隙、需要通过均衡消除码间干扰，系统容量仍然满足不了用户日益增长的需要，与现有的模拟网不能兼容，越区切换是硬切换，容易掉话和断话。 第三阶段：90年代，以CDMA和数字调制为特征的移动通信系统基本已形成第 三阶段：其特点是采用了数字技术及扩频技术的CDMA技术，系统容量得以大幅度提高（FDMA的10倍、TDMA的4倍以上），抗干扰和衰落能力也较前两者要好，不需保护频带与时隙。CDMA技术本身又为软越区切换及软容量的实现提供了基础，且能与模拟网兼容。另外，CDMA系统还采用了多种新的关键技术，使其整体性能均优于目前所有的蜂窝移动通信系统。 目前第三代移动通信（3G）已成为热点，世界各主要移动公司提交了10标准，大部分标准提案的基础主要就是CDMA，主要实现话音、高速数据、多媒体等业务，目前正在IMT2000的范畴内进行各类标准的制定与融合。初步的商用化预计在2002年前后。 1、2扩频通信技术─CDMA的技术基础 定义：扩频技术就是将信息的频谱展宽然后进行传输的技术。 扩频技术的理论基础： Shanon公式：在白噪声干扰条件下，通信系统的信道容量为： C = B log2（1 + S/N） （bits/s） 其中，B—信道带宽 S—信号平均功率 N—噪声平均功率 由log函数的特性可知：当信道容量C一定时，信道带宽B与信噪比S/N完全可以互相交换，即可以通过增大传输系统的带宽以在较底信噪比的条件下获得比较满意的传输质量。 扩频技术：常用的是直接序列（DS）扩频和跳频（FH） 扩频通信系统的主要特点：隐蔽性和必威体育官网网址性、抗干扰和抗多径力强、实现多址通信（CDMA），增加信道容量、提高了频率复用率、占用频带较宽，系统复杂性增加，同步技术要求很高。目前已有的CDMA数字蜂窝系统因采用了多项关键技术，已基本上较好地解决了这些技术问题 图1-2 扩频、解扩频时信号、干扰的频谱 第二章CDMA数字蜂窝系统的关键技术 2．1语音编码、话音激活与同步技术 1、语音编码：属信源编码，主要有波形编码、参量编码和混合编码三种方式。 波形编码为常见的方式，如PCM、(M及其各种改进型编码方式，对于信息比特速率较高（16Kbit/s到64Kbit/s）、对信号带宽要求不太严的情况下，该方法已经很成熟且已广泛使用。但对频率资源相当紧张的移动通信来说，就无法采用该技术。 参量编码又称声源编码，即将信源信号在频率域或其他正交变换域提取信号特征参量，并将参量变换为数字代码进行传输（建立模拟声带频谱特性的滤波器系数和若干声源参数的发音的声源模型，使用了许多算法及D S P技术）。主要有矢量量化编码等，参量编码解决了信源压缩、低速传输的问题，但恢复的话音质 量差、失真大、自然度不理想。 混合编码是近年来提出的新的语音编码技术，它结合了波形编码高质量和参量编码低速率的优点。主要有线性预测编码（L P C）及由LPC改进的其他参量编码方法，如MPE-LPC、RPE-LPC及CELP（码激励线性预测编码）。分为低速率（(4.8Kbit/s）和中速率（4.8Kbit/s ~ 32K bit/s）两种速率的编码器，中速率的声码器（主要是8Kbit/s）已广泛使用，其话音质量基本接近有线通信。 2、话音激活与同步技术：据统计分析，电话通信时话音作用时间只有35%，其余65%为听的时间。基于这点，CDMA系统使用了话音激活技术。激活的方式有两种，一是有话音时声码器工作，停止讲话时声码器速率为零；二是根据话音的情况，以不同的速率进行话音编码，停止讲话时，声码器并不停止编码，而是以最低的速率进行编码（1200bit/s）。前者对同步要求很高，技术难度较大，一旦恢复讲话，系统必须快速恢复同步，CDMA系统采用的是后者，系统同步较易实现。