cdma

基本释义

       基本定义

       码分多址（英文缩写为CDMA），是一种在无线通信领域广泛应用的关键多址接入技术。其核心思想在于允许多个用户的通信信号在同一时间、共享同一段频率资源进行传输，而不会相互干扰，显著提升了无线频谱的使用效率。这种技术构成了现代移动通信系统，特别是第三代移动通信技术的重要基石。

       核心原理

       区别于其他多址技术（如时分多址划分子时间段、频分多址划分子频率），码分多址的精髓在于“码”。它为每个用户分配一个全球唯一、具有高度自相关性和极低互相关性的特殊编码序列（称为伪随机码或地址码）。发送端，用户的信息数据流会与这个独特的编码序列进行特定的数学运算（称为扩频调制），将原始信号频谱扩展到非常宽的频带上。接收端，则使用与发送端完全一致的编码序列进行解扩运算，将目标用户的宽带信号还原为窄带信息，同时将其他使用不同编码序列的用户信号视为宽带背景噪声有效抑制掉，从而实现多用户信号的分离与识别。形象地说，如同在一个嘈杂的餐厅里，每个人使用不同的语言（独特的编码）交谈，虽然声音混杂，但听者能专注于自己懂得的语言进行交流。

       主要技术特点

       码分多址技术展现出一系列独特优势：它拥有卓越的抗干扰能力，能够有效对抗窄带干扰和多径衰落效应；具备天然的保密性，因为不了解特定编码序列的接收者难以解调出有效信息；系统容量具有“软”特性，用户数量的增加不会导致通信质量的骤然恶化，而是表现为背景噪声的缓慢上升，且理论上用户数上限高于传统技术；支持“软切换”，移动终端在跨越不同基站覆盖区域时，可先与新基站建立连接后再断开旧基站，极大提升了通话连续性与可靠性；此外，它对频率规划的要求相对简化，相邻小区可使用相同频率，简化了网络部署。

详细释义

       历史渊源与发展脉络

       码分多址技术的理论根源可追溯至第二次世界大战时期的军事通信领域。当时，好莱坞女演员海蒂·拉玛与作曲家乔治·安太尔受到钢琴演奏的启发，共同发明了“跳频”技术并获得专利，这成为扩频通信思想的早期萌芽，也是码分多址的技术雏形。其核心价值在于通过扩展信号频谱来增强抗干扰和保密能力。在随后的冷战年代，扩频技术主要服务于军事保密通信和抗干扰导航系统。直至二十世纪八十年代后期，美国高通公司的创始人欧文·雅各布斯博士等人成功地将扩频理论应用于蜂窝移动通信网络，设计出第一个实用化的码分多址数字蜂窝通信标准（通常称为IS-95或CDMAOne），标志着码分多址技术正式迈入民用移动通信舞台。在第三代移动通信技术标准竞争中，码分多址成为主流技术路线之一，例如美国提出的CDMA2000、欧洲和日本联合提出的WCDMA（宽带码分多址）以及中国提出的TD-SCDMA（时分同步码分多址），共同构成了3G时代的基石。

       技术原理核心：扩频与码分

       码分多址的技术核心在于两个相辅相成的概念：扩频与码分。扩频：指在信号发送前，利用分配的地址码（伪随机序列）与用户数据进行“相乘”或“模二加”运算，将原本带宽较窄的信息信号扩展到一个远大于其原始带宽的宽频带上进行传输。这一过程极大地降低了信号在单位频带内的功率密度（功率谱密度），使其具有类似背景噪声的特性。码分：在接收端，使用与发送端严格同步的同一个地址码，对收到的宽带信号进行“相关”运算。对于目标用户的信号，相关运算能将其重新压缩回原始带宽，恢复出信息数据（解扩增益）；而对于其他使用不同地址码的用户信号，相关运算的结果接近于零，它们继续以宽带噪声的形式存在，对目标信号的解调影响甚微。这种通过唯一编码来区分不同用户信道的方式，即“分址”。扩频过程本身还赋予系统内在的抗窄带干扰、抗多径干扰和一定程度的保密能力。

       系统实现的关键支撑技术

       码分多址系统的可靠运行高度依赖于几项精密的技术：功率控制是系统的生命线。由于所有用户共享同一频率，近距离终端的强信号会淹没远距离终端的弱信号（远近效应），因此必须通过快速闭环控制，精确动态地调节每个终端的发射功率，确保到达基站的信号强度基本一致。地址码设计至关重要，要求生成的伪随机码序列具有良好的自相关特性（便于同步捕捉）和极低的互相关特性（区分用户能力强）。常用码型包括沃尔什码（用于区分信道）和长伪随机码（用于区分用户和基站）。软切换技术允许移动终端在切换过程中同时与多个基站保持通信连接，由网络侧进行信息合并或选择最优帧，保证了通话的连续性和质量，减少了掉话率。多用户检测则是在接收端采用先进的信号处理算法，联合检测所有用户的信号，从而更有效地抑制用户间干扰，进一步提高系统容量和性能。

       代际演进与技术融合

       从最初的IS-95（2G CDMAOne）起步，码分多址技术经历了显著的演进：CDMA2000 1x作为重要的2.5G技术，在保持相同带宽的情况下，通过引入更高效的调制编码技术和反向链路导频等，显著提升了话音容量和数据传输速率（理论峰值153.6kbps）。CDMA2000 1x EV-DO是针对高速分组数据优化的3G标准，它采用时分复用方式将数据业务与语音业务分离在独立载波上，其版本演进（Rev.0, Rev.A, Rev.B）极大地提高了下行和上行数据速率（Rev.A下行3.1Mbps，上行1.8Mbps），满足了移动互联网的早期需求。在向第四代移动通信演进过程中，码分多址技术并未成为主流，但其核心技术思想，特别是扩频、正交码设计、功率控制和软切换等关键概念，经过吸收与融合，深刻影响了后续正交频分多址等4G、5G关键技术的形成与发展。

       与其他多址技术的对比

       相较于其他主流多址方式，码分多址展现独特特质。对抗频分多址：码分多址无需精细的频率规划，所有小区可复用相同频率（频率复用因子为1），简化了网络部署；同时其抗多径衰落和软容量特性更优，但需要严格的功率控制。对抗时分多址：码分多址没有时隙限制，通话连续性好；软切换切换更平滑，掉话率低；其容量与用户活动情况关联更强（软容量），但系统复杂度更高。对抗正交频分多址：正交频分多址作为4G核心技术，在应对宽带高速数据传输、高频谱效率方面更具优势，其资源分配粒度更细（子载波和时隙），而码分多址在3G时代以其成熟的技术和良好的覆盖性能著称。对比空分多址：前者通过空间维度区分用户，后者通过编码维度区分用户，两者可结合使用。

       典型应用与产业影响

       码分多址技术在历史上得到了广泛部署。在移动通信领域，IS-95及其演进技术CDMA2000曾在北美、韩国、日本以及中国的中国电信和中国联通网络中大规模应用，为数亿用户提供了语音和移动数据服务。其优异的覆盖性能尤其在广域覆盖方面表现出色。此外，码分多址技术还被应用于卫星通信、无线局域网、全球定位系统等场景。在产业层面，美国高通公司凭借其在CDMA核心专利上的早期布局和持续创新，长期在该领域占据主导地位，对移动通信产业格局产生了深远影响。在中国，码分多址网络曾是中国电信在获得移动业务牌照初期快速建立全国性覆盖网络的关键技术选择。

       现状与未来展望

       随着全球通信产业加速转向4G LTE和5G新空口，基于传统码分多址技术的2G和3G网络正经历逐步退网的过程。主流运营商已将资源重心投入到新一代网络的建设和优化上，以提供更高速率、更低时延和更大连接的服务。然而，码分多址作为无线通信发展史上的重要里程碑，其贡献不可磨灭。它成功验证了扩频理论在民用蜂窝系统中的巨大价值，为现代移动互联网奠定了基础。其解决多址接入、对抗干扰、保障切换的核心思想，如独特的地址码分配、功率控制机制、软切换概念等，已深刻融入后续移动通信标准的血液中，成为无线通信技术宝库中的经典遗产。未来，其技术精髓仍将在特定领域（如物联网、抗干扰通信）发挥作用或得到创新性延续。