CDMA - 问答

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1. 什么是 CDMA？

CDMA 代表 **码分多址**。它是一种无线技术，用于在具有高安全性和降噪功能的场所传输信号。扩频原理用于与 CDMA 协同工作。扩频信号低于噪声水平，噪声对信号没有影响。CDMA 不是每个用户特有的频率，而是每个信道都使用全部可用频谱。各个通话都用伪随机数字序列进行编码。所有移动网络用户都接收唯一的代码，并允许持续访问网络，而不是间歇性或定时访问。

2. 解释 CDMA 开发组 (CDG)。

CDG 由服务提供商、基础设施制造商、设备供应商、测试设备供应商、应用程序开发人员和内容提供商组成。其成员共同定义了 CDMA2000 和 4G 互补系统开发的技术要求，以及与其他新兴无线技术的互操作性，以增加全球消费者和企业对无线产品和服务的可用性。

3. 什么是 CDMA 中的前向信道？

前向信道 CDMA 是通信方向或移动到基站的下行链路路径。

4. CDMA 前向信道有多少个信道？

前向信道由四个信道组成，包括：

• 导频信道，
• 同步信道，
• 寻呼信道，以及
• 前向业务信道。

5. 解释导频信道。

导频信道是移动台用于获取时间和作为相干解调的相位参考的参考信道。它由每个基站在每个活动 CDMA 频率上连续传输。每个移动台都持续跟踪此信号。

6. 解释同步信道。

同步信道承载一条单一的重复消息，并传输同步配置信息以及 CDMA 系统中移动台的系统。

7. 解释寻呼信道。

寻呼信道的主要目标是发出寻呼，即呼入呼叫的通知，到移动台。基站使用这些寻呼来传输系统开销信息和移动台特定消息。

8. 解释前向业务信道。

前向业务信道是码信道，用于分配呼叫，通常是语音和信令业务到各个用户。

9. 什么是 CDMA 中的反向信道？

反向 CDMA 信道是移动到基站的通信方向或上行链路路径。

10. CDMA 反向信道有多少个信道？

反向信道由两个信道组成，包括：

• 接入信道和
• 反向业务信道。

11. 解释接入信道。

移动台使用接入信道与基站建立通信或响应寻呼信道消息。接入信道用于短信令消息交换，例如呼叫建立、对寻呼的响应和注册。

12. 解释反向业务信道。

反向业务信道由各个用户在其实际呼叫中使用，以将业务从单个移动台传输到一个或多个基站。

13. 解释 CDMA 容量。

决定容量的因素有：

• 处理增益，
• 信噪比，
• 语音活动因子，以及
• 频率复用效率。

CDMA 中的容量是软的，CDMA 在每个频率上都有所有用户，并且用户通过代码分离。这意味着，CDMA 在噪声和干扰存在的情况下工作。此外，相邻小区使用相同的频率，这意味着没有复用。因此，CDMA 容量计算应该非常简单。小区中没有码信道，乘以小区数。但事实并非如此简单。虽然没有可用的码信道为 64 个，但可能无法一次使用一个，因为 CDMA 频率相同。灵活的容量意味着所有码信道都可以同时使用，但会以质量为代价。

14. 描述 CDMA 中的集中式方法。

• CDMA 使用的频段为 824 MHz 至 894 MHz (50 MHz + 20 MHz 分隔)；
• 频率信道划分为码信道；以及
• 1.25 MHz 的 FDMA 信道被划分为 64 个码信道。

15. 解释 CDMA 中的处理增益。

P (增益) = 10log (W/R)

W 是扩频率

R 是数据速率

对于 CDMA P (增益) = 10log (1228800/9600)

= 21dB

实际处理增益 = P (增益) - SNR

= 21 – 7 = 14dB

CDMA 使用可变速率编码器

语音活动因子为 0.4，视为 -4dB。

CDMA 的频率复用率为 100%。在周围小区使用相同的频率会导致一些额外的干扰。

在 CDMA 中，频率复用效率为 0.67 (70% 效率) = -1.73dB

16. 什么是 CDMA 标识？

网络标识：

• SID (系统标识)
• NID (网络标识)

移动台标识：

• ESN (电子序列号)
• 置换 ESN
• IMSI (国际移动台标识)
• IMSI_S
• IMSI_11_12
• 站类标记

17. 什么是 ESN (电子序列号)？

ESN 是一个 32 位二进制数，它在 CDMA 蜂窝系统中唯一标识移动台。

18. 什么是置换 ESN？解释一下。

CDMA 是一种扩频技术，其中多个用户可以在同一小区中以相同的方式访问系统，当然是在相同的频率上。因此，在反向链路（即从 MS 到基站的信息）上区分用户。它使用对 CDMA 蜂窝系统中所有移动台唯一的代码来扩展信息。此代码包含一个元素，即 ESN。但它不会以相同的格式使用 ESN；相反，它使用交换的 ESN。

19. 什么是国际移动台标识 (IMSI)？

• MCC：移动国家代码
• MNC：移动网络代码
• MSIN：移动台识别号
• NMSI：国家移动台标识

20. IMSI 的功能是什么？

移动台通过国际移动台标识 (IMSI) 来识别。IMSI 由最多 10 到 15 个数字字符 (0-9) 组成。IMSI 的前三位是移动设备的国家代码 (MCC)，其余数字是国家移动台标识 (NMSI)。

NMSI 由移动网络代码 (MNC) 和移动台识别号 (SIDS) 组成。长度为 15 位的 IMSI 称为 0 类 IMSI (NMSI 长度为 12 位)。长度小于 15 位的 IMSI 称为 I 类 IMSI (NMSI 长度小于 12 位)。

对于 CDMA 操作，相同的 IMSI 可以在多个移动台注册。各个系统可能会或可能不会允许这些功能。这些功能的管理是基站和系统运营商的功能。

21. 什么是 FDD 以及它使用的频率？

**频分双工**是无线技术中的多种接入方法之一；它使用以下频段：

上行链路：1920 MHz - 1980 MHz 和

下行链路：2110 MHz - 2170 MHz。

22. 什么是 TDD 以及它使用的频率？

TDD 是时分双工。一种双工方法，通过它使用同步的时间间隔在同一频率上传输上行链路和下行链路传输。载波使用 5 MHz 频段，尽管 3GPP 正在研究低芯片速率解决方案 (1.28 Mcps)。TDD 可用的频段将是 1900-1920 MHz 和 2010-2025 MHz。

23. 什么是 FDMA？解释一下。

**频分多址** (FDMA) 是最常见的模拟多址接入方法之一。频段被划分为等带宽的信道，以便每个通话都在不同的频率上传输。相邻信号频谱之间使用保护频带，以最大限度地减少信道之间的串扰。

24. FDMA 的优点是什么？

在 FDMA 中，当信道未被使用时，它是信道带宽，而其余部分只是相对较窄的 (30 KHz)，称为系统窄带。不需要或很少需要均衡。对于广播，时间符号适合模拟链路。FDMA 的帧或同步位对于紧滤波流是不需要的。它需要最大限度地减少 FDD 的组合干扰。

25. FDMA 的缺点是什么？

• 它与模拟系统没有显著区别；提高容量取决于信号干扰降低或信噪比 (SNR)。

• 每个信道的最大流量是固定的且很小。

• 保护频带导致容量浪费。

• 硬件意味着窄带滤波器，无法在 VLSI 中实现，因此增加了成本。

26. 什么是 TDMA？解释一下。

**时分多址** (TDMA) 是一项复杂的技术，因为它需要发射机和接收机之间非常精确的同步。TDMA 用于数字移动无线电系统。各个移动台周期性地分配一个频率，供其在时间间隔内独占使用。

27. TDMA 的优点是什么？

• 它允许灵活的速率（例如，可以为用户分配多个时隙，例如，每个时间间隔转换 32Kbps，用户每帧分配两个 64 Kbps 时隙）。

• 它可以承受阵风或可变比特率业务。分配给用户的时隙数可以逐帧更改（例如，帧 1 的两个时隙，帧 2 的三个时隙，帧 3 的一个时隙，帧 0 的四个时隙，依此类推）。

• 宽带系统不需要保护频带。

• 宽带系统不需要窄带滤波器。

28. TDMA 的缺点是什么？

• 宽带系统的高数据速率需要复杂的均衡。

• 由于突发模式，需要大量用于同步和监控的额外比特。

• 每个时隙都需要呼叫时间，以适应由于时钟不稳定性导致的时间不准确性。

• 以高比特率运行的电子设备会增加能耗。

• 需要复杂的信号处理才能在短时隙内同步。

29. 什么是 CDMA？解释一下。

码分多址系统与时分多址和频分多址有很大不同。在这个系统中，用户可以访问整个带宽的整个持续时间。基本原理是使用不同的CDMA码来区分不同的用户。常用的形式有直接序列扩频调制（DS-CDMA）、跳频或混合CDMA检测（JDCDMA）。在这里，生成一个扩展到宽带宽的信号。一个称为扩展码的代码用于执行此操作。使用一组彼此正交的代码，可以在存在许多其他具有不同正交代码的信号的情况下选择具有给定代码的信号。

30. CDMA的优点是什么？

• CDMA具有软容量。代码数量越多，用户数量越多。但是，使用许多代码会降低信噪比，并且所有用户的误码率（BER）都会增加。

• CDMA需要严格的功率控制，因为它会受到近远效应的影响。换句话说，靠近基站的用户以与较远用户相同的功率传输，会导致较远用户的信号被淹没。所有信号在接收机处必须具有或多或少相等的功率。

• 可以使用RAKE接收机来改善信号接收。可以收集信号的延迟版本（一个芯片或更晚）（多径信号），并用于在比特级做出决策。

• 可以使用灵活的切换。移动基站可以在不更改运营商的情况下进行切换。两个基站接收移动信号，移动设备从两个基站接收信号。

• 传输突发 - 减少干扰。

31. 码分多址的缺点是什么？

• 必须仔细选择码长。较长的码长会导致延迟或可能引起干扰。

• 需要时间同步。

• 软切换增加了无线资源的使用，可能会降低容量。

• 由于基站接收和发送的功率之和需要持续的严格功率控制。这可能导致多次切换。

32. CDMA和FDMA的区别是什么？

33. 什么是扩频技术？

扩频是一种无线通信形式，其中发送信号的频率被故意改变。这导致带宽远大于信号的带宽，如果其频率没有变化。换句话说，发送信号的带宽大于成功发送信号所需的最小信息带宽。除了信息本身之外，还有其他一些功能用于确定最终的发送带宽。

34. CDMA中使用了多少种扩频技术？

使用以下两种扩频技术 -

• 直接序列和
• 跳频。

35. 什么是跳频？

跳频是一种扩频，其中传播通过在宽带上跳频来进行。跳变发生的精确顺序由使用伪随机码序列生成的跳频表确定。

36. 扩频的优点是什么？

• 由于信号分布在宽频带上，因此功率谱密度变得非常低，因此其他通信系统不会受到这种通信的影响。但是，高斯噪声会增加。

• 可以处理多径，因为可以生成大量代码，从而允许大量用户。

• 最大用户数不受频谱或资源限制，因为其他访问系统（如FDMA）在这里仅受限于干扰。

• 安全性 - 在不知道扩展码的情况下，几乎不可能恢复发送的数据。

• 抗衰落性 - 由于使用了大带宽系统，因此不易受到衰落的干扰。

37. 什么是CDMA中的PN序列？解释一下。

DS-CDMA系统使用两种类型的扩展序列 - PN序列和正交码。PN序列是由伪随机噪声发生器生成的，伪随机噪声发生器只是一个二进制线性反馈移位寄存器，由异或门和移位寄存器组成。该PN发生器能够为发射机和接收机创建相同的序列，同时保留噪声随机性比特序列的理想特性。

38. 什么是多径衰落？解释一下。

在无线通信中，衰落是指影响特定传播介质的信号衰减偏差。褪色可能会随着时间的推移而变化，无线电的地理位置或频率，这通常被建模为随机过程。衰落信道是指经历衰落的通信信道。在无线系统中，衰落可能是由于多径引起的，称为多径衰落。

39. 什么是RAKE接收机？

CDMA系统使用快速芯片速率进行扩频，并且具有高时间分辨率。因此，CDMA能够通过分解到达时间的每条路径来识别。由此，它分别接收信号的不同路径，然后通过求和，可以防止信号降级。这称为RAKE接收机。

40. 什么是沃尔什码？解释一下。

沃尔什码是CDMA应用中最常用的正交码。这些代码对应于一个称为Hadamard矩阵的特殊方阵的行。对于长度为N的一组沃尔什码，它包含n行以形成n × n沃尔什码的方阵。IS-95系统使用64沃尔什函数矩阵64。该矩阵的第一行包含一个全为零的字符串，每行包含0和1的不同组合。每行都是正交的，并且是二进制位的等效表示。当与CDMA系统一起实现时，每个移动用户使用矩阵中行的64个序列之一作为扩展码，在所有其他用户之间提供零互相关。

41. 什么是软切换/切换？

蜂窝系统跟踪移动台以维护其通信链路。移动台进入相邻小区，通信链路从当前小区切换到相邻小区，这称为软切换。

• 软切换是一项功能，在该功能中，手机在单个呼叫期间同时连接到两个或多个手机。

• 它是中继器覆盖范围的重叠，这使得每个手机始终在特定中继器的范围内。

• 多个中继器可以发送和接收信号以向手机发送和接收信号。

• 所有中继器都使用相同的频率信道用于每个手机。

• 实际上没有盲区，因此连接很少中断或掉线。

42. 什么是硬切换？解释一下。

在FDMA或TDMA蜂窝系统中，在切换时断开当前通信后建立新的通信。在切换频率或时隙时，MS和BS之间的通信中断，这称为硬切换。

43. 什么是功率控制？

功率控制是在通信系统中智能选择发射功率以实现系统最佳性能。性能取决于上下文，并且有机会包括优化指标，例如链路数据速率、网络容量、地理覆盖范围和范围。较高的发射功率转化为接收机处较高的信号功率。

44. 什么是反向链路功率控制？解释一下。

闭环控制的功率用于补偿快速瑞利衰落。此时，移动台发射功率由基站控制。为此，基站持续监控反向链路信号质量。如果连接质量差，则基站会增加功率。类似地，如果链路质量非常高，则移动基站控制器会降低功率。这称为反向链路功率控制。

45. 什么是正向链路功率控制？解释一下

与反向链路功率控制类似，正向链路功率控制对于将正向链路质量维持在指定水平也很重要。这次，移动台监控正向链路质量并指示基站开启或关闭，这种功率控制对近远问题没有影响，因为所有信号在到达移动台时都以相同的功率级别模糊在一起。简而言之，正向链路中不存在近远问题。

46. 解释功率控制的影响。

• 功率控制能够补偿衰落波动。
• 来自所有MS的接收功率被控制为相等。
• 功率控制可以减轻近远问题。

47. 解释频率分配的概念

在FDMA或TDMA中，无线电资源分配是为了避免相邻小区之间的干扰 -

• 相邻小区不能使用相同的（相同的）频带（或时隙）。

• 左图显示了使用七个频带的简单小区分配。

• 在实际情况下，由于复杂的无线电传播和不规则的小区分配，因此难以适当地分配频率（或时隙）。

CDMA 系统与此相反，因为所有用户共享相同的频率，因此频率的安排不是问题。这在系统设计中将是一个非常大的优势。

48. CDMA 中有哪些干扰？

CDMA 中有四种主要的干扰，如下所示：

• 噪声源，
• 信号处理，
• 帧错误率，以及
• 每个沃尔什码的功率。

49. 解释 CMDA 干扰“帧错误率”。

传输错误的数量，以帧错误率 (FER) 来衡量。它随着呼叫数量的增加而增加。为了克服这个问题，微小区和移动站点可以增加功率，直到移动站点或微小区站点可以进一步增加功率以将 FER 降至可接受的水平。此事件为特定微小区的呼叫提供了软限制。