CDMA的提出

　　2.4.1 CDMA的提出

　　在前面的介紹中簡單解釋了碼分多址CDMA(Code Division Multiple Access)的原理，即為每個用戶分配不同的編碼形式，對于其他用戶來說雖然也能收到該用戶的信號，但是編碼不匹配就不能解碼，這樣的信號就被當作噪聲而拋棄。這樣一種在通信史上具有重大意義的新理論一般說來肯定會被認為是研究人員辛勤工作得出的成果，然而令人驚嘆的是如果追溯CDMA理論的源頭，其創始者竟是兩位完全與通信技術行業無關的人，一位是海蒂·拉瑪(Hedy Lamarr)，另一位是喬治安塞爾，圖2.16為這兩位理論創始者的照片。

　　圖2.16 海蒂和喬治

　　海蒂1913年出生于奧地利的維也納，是當時好萊塢極美貌的一個影視明星。她20歲的時候嫁給一個軍火商人，在與這位軍火商人的婚姻中，她了解到了一些無線傳輸方面的知識。當時納粹正在積極地強化潛艇的戰斗力，那時潛艇在魚雷發射前，只能做“直線的瞄準”。但是魚雷發射以后，因為海浪及其他眾多變數，往往會錯失目標，于是納粹希望利用“無線電波”來開發出能夠“無線遙控”魚雷的控制系統。四年后因婚姻失敗海蒂來到倫敦，后來在好萊塢認識了喬治·安塞爾，就是圖2.16中那位彈鋼琴的音樂家。因第二次世界大戰的爆發，喬治·安塞爾被迫從歐洲回到好萊塢。在無意間海蒂向喬治提起一個秘密通信系統(Secret Communications System)的想法，想要研發出能夠抵擋敵軍電波干擾或防竊聽的軍事通信系統。受音樂演奏中眾多樂器同步演奏的啟發，他們發明了跳頻的概念。基本想法是為了避免干擾而將信號的發射從一個頻率跳到另外一個頻率，他們將這一原理在細節上做了很多論證工作，在其他科學家的幫助下，他們完成了這項研究，并且在1942年的8月在美國取得專利，并且將這項專利免費送給美國政府，希望能夠對當時正如火如荼進行中的二次大戰有所幫助，可是在當時并沒有引起軍方科學家們的注意。1959年，該專利到期，技術人員開始在其基礎上做更多的應用研究，這項技術就是后來作為CDMA理論基礎的擴頻技術。

　　最初CDMA技術是由于戰爭需要而出現的，在其出現后的相當長的一段時間之內，CDMA技術主要被應用于軍事領域抗干擾方面的研究應用，后來在美國高通公司的介入下，才將其運用到商用無線通信網絡中來。1989年，高通向太平洋電話公司提供了CDMA數字蜂窩移動通信系統并進行了小規模試驗。1995年，香港和記電訊開通了全球第一個CDMA商用系統，CDMA技術理論上的諸多優勢在實踐中得到了檢驗。緊隨其后在北美、南美和亞洲等地紛紛出現了使用CDMA技術組網的無線通信網絡，現在越來越多的國家和地區，包括中國香港、韓國、日本、美國都已建有CDMA商用網絡。在美國和日本，CDMA更成為主流的移動通信技術。據統計，在1996年底全球的CDMA網絡用戶僅為100萬;到1998年3月已迅速增長到1000萬;截至1999年9月用戶數量已超過4000萬。2000年初全球CDMA移動電話用戶的總數已突破5000萬，在一年內用戶數量增長率達到118%。亞洲地區CDMA用戶數量增長達到88%，美國地區的增長率更是高達143%，達到1650萬。在亞太地區，中國香港、日本、韓國、澳大利亞、泰國、印度、菲律賓、新西蘭、孟加拉國等許多國家和地區都建立了CDMA商用網絡。在我國，聯通公司是唯一運營CDMA網絡的運營商，CDMA的一期工程于2001年底完成并于2002年初正式放號銷售，之后聯通的CDMA網絡經過幾次擴建、升級，形成了現在的CDMA1X網絡，擁有用戶超過三千萬。

　　由于CDMA技術具有的眾多特殊優點使得在GSM網絡已相當成熟的情況下，CDMA網絡仍能夠如此迅猛地發展起來。CDMA網絡具有抗干擾性好，抗多徑衰落，保密安全性高，頻率復用率高，可以以對通信質量的輕微影響為代價換取極高的系統容量等特點。這些都使CDMA網絡比其他系統具有非常明顯的優勢。

　　在CDMA網絡的系統容量方面，理論上使用相同頻率資源的情況下，CDMA網絡比第一代模擬網容量大20倍，實際使用中是模擬網的10倍，GSM網絡的4~5倍。同時由于CDMA以不同編碼來區分用戶的特性決定了系統容量可以進行靈活的設置。在CDMA網絡中不存在對用戶數量的最大數量限制，只要通過增加互不相同的編碼方式就可以達到增加用戶數的目的，當然用戶數量的增加會造成話音質量的下降，但通過對每個用戶功率的控制，這種影響是有限的。也就是說在CDMA網絡中可以以一定的通信質量的輕微影響為代價換取系統容量的增加。就像前面介紹CDMA技術時打一樣的比方，在酒會上大家說不同的語言，互相之間由于不能理解其他人說話的意思，因而這些聲音就相當于噪聲，顯然當有更多的人同時都在說話時，相當于周圍的噪聲也就越大，但是只要每個人都合理地控制自己的音量，其他人還是可以順利進行通信的。這中間不同的語言代表著CDMA網絡中不同的編碼方式，更多的談話者就是系統中增加的用戶，而大家說話的音量就相當于每個用戶通信中的功率，可見CDMA網絡具有軟容量，沒有一個具體的數值上限。

　　同時CDMA網絡還可以提供更好的通話質量，即使在用戶數較多、噪聲較大的情況下，也可以保證較好的通話質量。而且由于CDMA系統采用軟切換技術“掉話”的現象將大大減少，“掉話”現象是由于用戶從一個小區移動至另一個小區時需要切換為用戶服務的基站，在GSM系統中采取“先斷開后連接”的硬切換方式，即先切斷用戶和原基站之間的連接，再建立與新基站之間的連接，因此在這個過程中有時因為網絡繁忙等原因在斷開與原基站的連接后沒有馬上與新基站連接上而出現通話的中斷，而在CDMA網絡“先連接再斷開”的軟切換技術，即先把用戶連接到新基站上，再切斷與原基站的聯系，這樣就克服了硬切換容易掉話的缺點。