CDMA的局限性

发布: 2010-10-20 00:47 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

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　　1996年，第二代CDMA在韩国获得了成功，这震惊了当时对CDMA抱有抵制态度的欧洲和日本的无线产业阵营，它们急切地提出所谓宽带CDMA的概念，即WCDMA，以区别于北美的IS-95 CDMA，企图回避高通公司的IS-95专利；而北美的阵营则提出IS-95CDMA的增强型系统，即cdma2000。于是乎第三代移动通信的标准，也称IMT-2000或3G，就在这样的一种历史背景下被加速地制订出来。由于当时未能预见到互联网的崛起及其迅猛发展的趋势，致使3G的性能不能令人满意，产生标准制式不统一、主流技术不适应互联网发展需求、市场生命周期不乐观等问题。

现行WCDMA和cdma2000的技术局限性

　　首先是WCDMA和cdma2000频谱效率很低。这主要是由于这两种CDMA系统在多小区网络系统中所使用的扩频地址码，在多用户、多途径传播环境中，它们的特性极不理想，会在系统内产生干扰，因此上述系统又称为自干扰系统，这些干扰分别是：

● 小区内干扰——符号间干扰（ISI）和多址干扰（MAI）：这些干扰在单小区内限制了用户数量；

● 相邻小区间干扰（ACI）：它不但进一步限制了系统的容量，也限制了基站的覆盖范围。

　　这些干扰使频谱利用率降低，最终导致系统容量低，无线传输速率只有：144kbps（车载移动）、384kbps（步行）和2Mbps（固定）。随着无线互联网络的崛起，用户要求无线传输速率达到：1M～2Mbps（车载移动）、3.6Mbps（步行）和15Mbps（固定）。WCDMA和cdma2000的系统容量显然满足不了未来无线互联网络的需求。
　　其次是WCDMA和cdma2000系统不能有效地在同一载波内实现话音和数据同传，导致网络覆盖效率低。全球电信网络正以不可阻挡之势朝着在同一网络系统内实现话音、多媒体、电子邮件和因特网浏览业务的并存方向发展，这将最终导致WCDMA和cdma2000严重地制约无线互联网的应用和发展。

最后是WCDMA和cdma2000采用频分双工（FDD）无线传输技术，它们很不适合互联网非对称的传输业务模式。而时分双工（pD）无线传输技术不但能满足互联网非对称模式，而且无需成对频段，频谱利用率高。从长远来看，无需采用成对频段将是新一代无线互联网传输技术的主导方向。

传统时分双工（pD）无线传输技术存在的缺陷

　　在制定第三代移动通信标准时，主要运营商不敢将pD作为大区制组网系统，其主要原因是pD模式在大区制组网时存在以下3个严重缺陷：

（1）基站对基站的收发干扰；

（2）不同小区手机之间的收发干扰；

（3）手机高速运动时产生的CDMA所具有的“远近效应”问题。

　　基站对基站的收发干扰是任何pD系统进行大区组网时都会面临的问题。FDD在组网时使用两段独立的频谱来隔离上行和下行之间的干扰；在pD中使用同一段频谱，主要靠上、下行之间的保护时隙（GAP）来进行收发隔离。然而由于电波传输延时的原因，当本小区基站在接收一个弱的移动台信号时，相邻小区基站之间发来了很强的干扰，因此pD不能进行很好的收发隔离，因而，运营商仅仅将pD系统作为非组网（指无缝覆盖方式）系统，包括无线接入或者小区制系统。经验证明，pD系统，例如 DECT、CT-2 和 PHS，都是小区制系统。

　　不同小区手机之间的收发干扰是pD用于无线互联网络所面临的主要问题。

　　手机在小区内高速运动时所产生的“远近效应”是pD用于CDMA系统所面临的致命问题。所谓远近效应就是要求基站所接收到的小区内手机发来的信号必须相等，否则将导致系统容量的严重降低。由于各手机距离基站远近不一，这就要求手机时刻调节它的发射功率，确保基站所接收到的信号一致。特别是手机在高速运动的情况下，要求手机的功率调节速度达到800次/秒。CDMA采用pD方式时，手机只能在一帧内进行一次功率调节（因为一帧内每一个时隙可能分属于不同的用户）。由于手机高速运动时要求功率调节速度达到800次/秒，这使得pD帧长只能为1.25毫秒，而这种帧长结果实际上是不能使用的。

“拆东墙补西墙”带来的问题

　　由于pD在无线互联网应用的优点（可以非对称传输、无需成对频率和价格低廉等），尽管它存在以上3个严重的缺陷，系统厂商还是希望以其他方式来弥补这些缺陷，但这是一种俗称“拆东墙补西墙”的方式，往往是一个问题被解决，新的问题又出现了，一些典型的新问题有：

● 一般上、下行之间的保护时隙为几十微妙，为了隔离收发干扰，提高小区的覆盖半径，一个业务时隙被转换作为保护时隙，使保护时隙的时长提高到几百微妙，但是这使得pD系统在每1帧中非业务时隙所占比例高达20%，降低了系统资源的使用效率。

● 在手机出现同时隙收发干扰时，往往通过更换载频的方式来解决。但是这种方式将大大降低频谱效率，而且不是根本的解决手段，当手机收发干扰情况增多时，更换载频也无能为力。

● 对于“远近效应”问题，1.25毫秒的帧长结构显然是不实用的，于是它们被提高到5毫秒或10毫秒，相对应的功率调节速度只为200次/秒或100次/秒，这样，手机在小区只能是低速运动，否则系统容量严重降低。

　　由我国专家发明的LAS-CDMA，即大区域码分多址，便是针对这些问题而设计的，它改变了传统CDMA的技术发展路线，运用了一种创新的扩频编码理论，通过建立“零干扰窗口”将传统的CDMA干扰减至理想的程度，使系统容量、频谱效率和传输速率大大提高。

摘自《移动通信在线》