第五章 CDMA系统
5.1 概述
5.1.1 CDMA的发展背景
? CDMA(Code Division Multiple Access)技术早已
在军用抗干扰通信研究中得到广泛应用,1989
年,11月,Qualcomm(高通 )公司在美国的现场
试验证明 CDMA用于蜂窝移动通信的容量大，
并经理论推导其为 AMPS（美国模拟系统）容
量 的 20倍，实际可达 10倍以上。 95年香港和美
国的 CDMA公用网开始投入商用。 96年韩国用
自己的 CDMA系统开展大规模商用,
? 中国 CDMA的发展也有长期军用研究的
技术积累,93年国家 863计划已开展
CDMA蜂窝技术研究。 94年 Qualcomm首
先在天津建技术试验网。 1998年具有 14
万容量的长城 CDMA商用试验网在北京、
广州、上海、西安建成，并开始小部份
商用。中国联通也计划在广东、北京、
天津、上海等地建 CDMA商用试验网。
2001年底前完成的一期工程容量为 1515
万用户,2002年初正式对外放号。
? CDMA系统容量和话音质量较目前其它
蜂窝系统（ GSM,TDMA,PDC,TACS、
AMPS）是最优的。
? CDMA将成为未来一段时间内主要的无
线接入技术。 W-CDMA较 W-TDMA有更
多优越性,W-CDMA将成为目前各种第
二代移动通信系统（ GSM,IS-95,PDC
等）的交汇点。
? CDMA发展缓慢的的主要原因：一是没
有被重视；二是 CDMA的蜂窝系统必须
具有高速、精确的功率控制要求。功率
控制技术在当时的条件下还难以攻破，
直到 Qualcomm公司解决了这一难题后这
一状况才有所变化。
? 解决功率控制的方案：主要是通过测量
移动台和基站的接收功率，利用开环和
闭环相结合的功率控制方式进行功率控
制。
? IS-95,1993年美国 Qualcomm公司开发的
CDMA体制，被采纳为北美数字蜂窝标
准。载频带宽为 1.25MHz，被称为窄带码
分多址 (N-CDMA)蜂窝通信系统。
? W-CDMA：是 SCS Mobilcom公司提出的
一种宽带码分多址蜂窝通信系统。载频
为 5MHz,10MHz和 15MHz三种方案，信
息传输速率可达 144kb/s。
? W-CDMA系统优点：能提供较高的信息
传速率、更强的抗干扰能力，可以同现
有的通信系统设施共存。
? W-CDMA系受到关注的根本原因在于可
以同现有的通信系统设施共存。
? 我国目前采用的 CDMA标准主要是向美
国标准靠拢，以增强型 IS-95A系统为基
础，同时结合我国的实际情况。美国的
标准中注重 CDMA与 AMPS双模兼容，并
兼容了多种 CDMA制式；我国只需要其
中的一种 CDMA制式，目前需与 GSM兼
容。
? 我国在 1999年 4月成立了中国无线通信标
准研究组 CWTS，其主要目的是加强我国
的标准制订工作。我国 CDMA标准的制
订主要分为三个阶段。
? 第一阶段主要是建立起我国标准体系的
基本框架。目前第一阶段的工作已基本
完成。
? 第二阶段的主要任务是在第一阶段工作
成果的基础上，充分发挥已建立的基本
框架功能，提供更多的功能和业务，包
含的内容有,UIM卡方式（卡机分离）、
无线智能网、低速数据（ 14.4kb/s）、短
消息及其他一些必要的业务。目前所处
阶段即为第二阶段。
? 第三阶段面向第三代移动通信，积极开
展预研，参考国际上已有的标准，如 IS-
95B,IS-2000,IS-2000A等，加强对分组
数据网、无线智能网标准的研究，并积
极介入国际标准的制订工作。
我国已经向国际电信联盟递交了第三
代移动通信技术规范 TD-CDMA标准 (由
大唐公司 )，该标准在 1999年 11月结束的
世界第三代移动通信标准制订会上被最
终确定为第三代移动通信技术规范的系
列标准之一。
5.1.2 CDMA系统的特点
1,容量大；
2,通话质量更佳；
3,具有“软容量”的特点；
4,具有移动台扶助的“软切换”功能；
5,采用语音激活技术；
6,采用扩频技术，因而具有抗干扰、抗多
径衰落和保密特性；
7,频率规划简单；
8,建网成本低；
9.,绿色手机”，手机发射功率 200毫瓦以下；
10,多种形式分集，时间、频率和空间分集，
分集可以抗多径衰落；
11,功率控制。
5.1.3 CDMA的工作频率
Qualcomm,上行 824~849 MHz
下行 869~894 MHz
我国,上行 825~835 MHz
下行 870~880MHz
5.2 CDMA系统容量
? FDMA 和 TDMA系统提高容量的根本原
因,减小频率再用的距离。
? 影响频率再用距离的原因：受载干比的
限制。
? 模拟蜂窝系统,1/7小区共用；
? 数字蜂窝系统（ GSM）,1/4小区共用；
? CDMA系统：每小区可以使用相同的频
率，但存在多址干扰，容量受到限制。
? CDMA提高容量的根本原因：减少多址
干扰。
? 扩频通信系统的载干比表示为,
? Eb：信息一比特能量；
? Rb：信息的比特率；
? I0：干扰的功率谱密度（每赫干扰功率）
? W：总频段宽度（扩频带宽）。
)15(
/
/ 0
0
???
b
bbb
RW
IE
WI
ER
I
C
? 减少多址干扰的主要技术,
1,话音激活技术；
2,扇区
3,功率控制
? CDMA提高容量的条件：进行功率控制。
5.3 信道
? CDMA信道混合使用频分多址和码分多
址技术。
? 码分：用正交的 沃尔什函数 或 PN序列 来
区分不同信道。
? 区分正向信道和反向信道的方法,
1.正向信道 (基站 ?移动台 ),采用正交的沃
尔什函数 (Walsh)来区分不同信道。
2.反向信道（移动台 ?基站 ),采用长码 PN
序列来区分不同信道。
5.4 功率控制
采用功率控制的原因：系统中存在“远近
效应”。
功率控制分为 反向功率控制 和 正向功率控
制。
1,反向功率控制分为 开环功率控制 和 闭环
功率控制
(1) 开环功率控制,移动台接收并测量 基站
发来的信号强度，并估计正向传输的损
耗，然后根据这种估计 调节移动台的反
向发射功率。
(2)闭环功率控制：由 基站检测来自移动台
的信号强度，根据检测结果形成功率调
整指令，通知 移动台来调整发射功率 。
2,正向功率控制,调整基站向移动台发射
功率，即由移动台检测接收信号的强度。
不断地比较信号电平和干扰电平比值
（门限 ),超过门限移动台要求 基站减少发
射功率 ;低于门限移动台要求 基站增加发
射功率,
? 功率控制的原则（要求）：当信道的传
播条件 突然改善 时，功率控制应作出 快
速反应 ；当信道传播条件 突然变坏 时，
功率控制的 速度可以相对慢一些 。
5.5 CDMA蜂窝系统的功能
5.5.1 登记注册
1,开电源注册。移动台开电源、从其它服
务系统却缓过来时要注册；
2,断电源注册。移动台断开电源时要注册；
3,周期性注册。设置的计数器满时，周期
性地注册；
4,基于距离注册。当前基站与上次登记的
基站之间的距离大于门限值时，移动台
要登记。
5.基于区域登记。
区域表示：区域号 +系统 /网络标志。
系统 /网络标志,(SID,NID)
6,参数改变注册。当移动台修改其存储的
某些参数时，要进行注册 ;
7, 受命注册。基站发送请求指令，指挥移
动台进行注册。
8,默认注册。当移动台成功地发送出一起
动信息或寻呼应答信息时，基站能借此
判断出移动台的位置，不涉及二者之间
的任何注册信息的交换，这叫做默认注
册。
9,业务信道注册。一旦基站得到移动台已
被分配到一业务信道的注册信息时，则
基站通知移动台它已被注册。
5.5.2 切换
基站和移动台支持三种切换方式,
1.软切换。移动台开始与新的基站通信但
不立即中断它和原来基站通信的一种切
换方式。软切换只能在同一频率的 DMA
信道中进行。
2,CDMA到 CDMA的硬切换。当各基站使
用不同频率或帧偏置时，基站引导移动
台进行的一种切换方式。
3,CDMA到模拟系统的切换。基站引导移
动台由正向业务信道向模拟话音信道切
换。
5.5.3 呼叫处理
移动台呼叫处理程序
5.1 概述
5.1.1 CDMA的发展背景
? CDMA(Code Division Multiple Access)技术早已
在军用抗干扰通信研究中得到广泛应用,1989
年,11月,Qualcomm(高通 )公司在美国的现场
试验证明 CDMA用于蜂窝移动通信的容量大，
并经理论推导其为 AMPS（美国模拟系统）容
量 的 20倍，实际可达 10倍以上。 95年香港和美
国的 CDMA公用网开始投入商用。 96年韩国用
自己的 CDMA系统开展大规模商用,
? 中国 CDMA的发展也有长期军用研究的
技术积累,93年国家 863计划已开展
CDMA蜂窝技术研究。 94年 Qualcomm首
先在天津建技术试验网。 1998年具有 14
万容量的长城 CDMA商用试验网在北京、
广州、上海、西安建成，并开始小部份
商用。中国联通也计划在广东、北京、
天津、上海等地建 CDMA商用试验网。
2001年底前完成的一期工程容量为 1515
万用户,2002年初正式对外放号。
? CDMA系统容量和话音质量较目前其它
蜂窝系统（ GSM,TDMA,PDC,TACS、
AMPS）是最优的。
? CDMA将成为未来一段时间内主要的无
线接入技术。 W-CDMA较 W-TDMA有更
多优越性,W-CDMA将成为目前各种第
二代移动通信系统（ GSM,IS-95,PDC
等）的交汇点。
? CDMA发展缓慢的的主要原因：一是没
有被重视；二是 CDMA的蜂窝系统必须
具有高速、精确的功率控制要求。功率
控制技术在当时的条件下还难以攻破，
直到 Qualcomm公司解决了这一难题后这
一状况才有所变化。
? 解决功率控制的方案：主要是通过测量
移动台和基站的接收功率，利用开环和
闭环相结合的功率控制方式进行功率控
制。
? IS-95,1993年美国 Qualcomm公司开发的
CDMA体制，被采纳为北美数字蜂窝标
准。载频带宽为 1.25MHz，被称为窄带码
分多址 (N-CDMA)蜂窝通信系统。
? W-CDMA：是 SCS Mobilcom公司提出的
一种宽带码分多址蜂窝通信系统。载频
为 5MHz,10MHz和 15MHz三种方案，信
息传输速率可达 144kb/s。
? W-CDMA系统优点：能提供较高的信息
传速率、更强的抗干扰能力，可以同现
有的通信系统设施共存。
? W-CDMA系受到关注的根本原因在于可
以同现有的通信系统设施共存。
? 我国目前采用的 CDMA标准主要是向美
国标准靠拢，以增强型 IS-95A系统为基
础，同时结合我国的实际情况。美国的
标准中注重 CDMA与 AMPS双模兼容，并
兼容了多种 CDMA制式；我国只需要其
中的一种 CDMA制式，目前需与 GSM兼
容。
? 我国在 1999年 4月成立了中国无线通信标
准研究组 CWTS，其主要目的是加强我国
的标准制订工作。我国 CDMA标准的制
订主要分为三个阶段。
? 第一阶段主要是建立起我国标准体系的
基本框架。目前第一阶段的工作已基本
完成。
? 第二阶段的主要任务是在第一阶段工作
成果的基础上，充分发挥已建立的基本
框架功能，提供更多的功能和业务，包
含的内容有,UIM卡方式（卡机分离）、
无线智能网、低速数据（ 14.4kb/s）、短
消息及其他一些必要的业务。目前所处
阶段即为第二阶段。
? 第三阶段面向第三代移动通信，积极开
展预研，参考国际上已有的标准，如 IS-
95B,IS-2000,IS-2000A等，加强对分组
数据网、无线智能网标准的研究，并积
极介入国际标准的制订工作。
我国已经向国际电信联盟递交了第三
代移动通信技术规范 TD-CDMA标准 (由
大唐公司 )，该标准在 1999年 11月结束的
世界第三代移动通信标准制订会上被最
终确定为第三代移动通信技术规范的系
列标准之一。
5.1.2 CDMA系统的特点
1,容量大；
2,通话质量更佳；
3,具有“软容量”的特点；
4,具有移动台扶助的“软切换”功能；
5,采用语音激活技术；
6,采用扩频技术，因而具有抗干扰、抗多
径衰落和保密特性；
7,频率规划简单；
8,建网成本低；
9.,绿色手机”，手机发射功率 200毫瓦以下；
10,多种形式分集，时间、频率和空间分集，
分集可以抗多径衰落；
11,功率控制。
5.1.3 CDMA的工作频率
Qualcomm,上行 824~849 MHz
下行 869~894 MHz
我国,上行 825~835 MHz
下行 870~880MHz
5.2 CDMA系统容量
? FDMA 和 TDMA系统提高容量的根本原
因,减小频率再用的距离。
? 影响频率再用距离的原因：受载干比的
限制。
? 模拟蜂窝系统,1/7小区共用；
? 数字蜂窝系统（ GSM）,1/4小区共用；
? CDMA系统：每小区可以使用相同的频
率，但存在多址干扰，容量受到限制。
? CDMA提高容量的根本原因：减少多址
干扰。
? 扩频通信系统的载干比表示为,
? Eb：信息一比特能量；
? Rb：信息的比特率；
? I0：干扰的功率谱密度（每赫干扰功率）
? W：总频段宽度（扩频带宽）。
)15(
/
/ 0
0
???
b
bbb
RW
IE
WI
ER
I
C
? 减少多址干扰的主要技术,
1,话音激活技术；
2,扇区
3,功率控制
? CDMA提高容量的条件：进行功率控制。
5.3 信道
? CDMA信道混合使用频分多址和码分多
址技术。
? 码分：用正交的 沃尔什函数 或 PN序列 来
区分不同信道。
? 区分正向信道和反向信道的方法,
1.正向信道 (基站 ?移动台 ),采用正交的沃
尔什函数 (Walsh)来区分不同信道。
2.反向信道（移动台 ?基站 ),采用长码 PN
序列来区分不同信道。
5.4 功率控制
采用功率控制的原因：系统中存在“远近
效应”。
功率控制分为 反向功率控制 和 正向功率控
制。
1,反向功率控制分为 开环功率控制 和 闭环
功率控制
(1) 开环功率控制,移动台接收并测量 基站
发来的信号强度，并估计正向传输的损
耗，然后根据这种估计 调节移动台的反
向发射功率。
(2)闭环功率控制：由 基站检测来自移动台
的信号强度，根据检测结果形成功率调
整指令，通知 移动台来调整发射功率 。
2,正向功率控制,调整基站向移动台发射
功率，即由移动台检测接收信号的强度。
不断地比较信号电平和干扰电平比值
（门限 ),超过门限移动台要求 基站减少发
射功率 ;低于门限移动台要求 基站增加发
射功率,
? 功率控制的原则（要求）：当信道的传
播条件 突然改善 时，功率控制应作出 快
速反应 ；当信道传播条件 突然变坏 时，
功率控制的 速度可以相对慢一些 。
5.5 CDMA蜂窝系统的功能
5.5.1 登记注册
1,开电源注册。移动台开电源、从其它服
务系统却缓过来时要注册；
2,断电源注册。移动台断开电源时要注册；
3,周期性注册。设置的计数器满时，周期
性地注册；
4,基于距离注册。当前基站与上次登记的
基站之间的距离大于门限值时，移动台
要登记。
5.基于区域登记。
区域表示：区域号 +系统 /网络标志。
系统 /网络标志,(SID,NID)
6,参数改变注册。当移动台修改其存储的
某些参数时，要进行注册 ;
7, 受命注册。基站发送请求指令，指挥移
动台进行注册。
8,默认注册。当移动台成功地发送出一起
动信息或寻呼应答信息时，基站能借此
判断出移动台的位置，不涉及二者之间
的任何注册信息的交换，这叫做默认注
册。
9,业务信道注册。一旦基站得到移动台已
被分配到一业务信道的注册信息时，则
基站通知移动台它已被注册。
5.5.2 切换
基站和移动台支持三种切换方式,
1.软切换。移动台开始与新的基站通信但
不立即中断它和原来基站通信的一种切
换方式。软切换只能在同一频率的 DMA
信道中进行。
2,CDMA到 CDMA的硬切换。当各基站使
用不同频率或帧偏置时，基站引导移动
台进行的一种切换方式。
3,CDMA到模拟系统的切换。基站引导移
动台由正向业务信道向模拟话音信道切
换。
5.5.3 呼叫处理
移动台呼叫处理程序
