基礎(chǔ)知識(shí)——CDMA與OFDM比較

1、-一、什么是CDMA技術(shù)CDMA直譯為碼分多址，是在數(shù)字通信技術(shù)的分支擴(kuò)頻通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種技術(shù)。所謂擴(kuò)頻，簡(jiǎn)單地說就是把頻譜擴(kuò)展。CDMA技術(shù)采用的是直接序列擴(kuò)頻方式，就是用具有噪聲特性的載波以及比簡(jiǎn)單點(diǎn)到幾點(diǎn)通信所需帶寬寬得多的頻帶去傳輸相同的數(shù)據(jù)。同調(diào)頻、調(diào)幅技術(shù)一樣，直接序列擴(kuò)頻是一種調(diào)制技術(shù)，它采用一個(gè)碼序列（高速）去調(diào)制原始數(shù)據(jù)信息（低速），這樣調(diào)制后的信息就能以高速傳輸。二、 CDMA 技術(shù)的起源擴(kuò)頻技術(shù)的起源要追溯到二戰(zhàn)時(shí)期，這種思想的初衷是防止敵方對(duì)己方通訊的干擾。我們知道，由于窄帶通訊采用的帶寬只有幾十kHz，只需要使用一個(gè)具有相同發(fā)射頻率及足夠大功率的發(fā)射機(jī)就可以

2、非常容易地干擾對(duì)方的通信。因?yàn)闊o論調(diào)幅、調(diào)頻技術(shù)都很難從惡劣的信噪比環(huán)境中恢復(fù)原始信息。CDMA這種新頻的想法就是通過特殊的碼型處理，把信號(hào)能量擴(kuò)散到一個(gè)很寬的頻帶上 ，湮沒在噪聲里，在接收端只有通過相同的碼型才能把信號(hào)恢復(fù)出來（整個(gè)過程就像加密、解密一樣），我們稱之為直接序列擴(kuò)頻。由于信號(hào)湮沒在噪聲里，故很難被敵方偵測(cè)到。因此，這種技術(shù)在軍事領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。三、 CDMA 的軟容量是指什么按上面對(duì) CDMA 系統(tǒng)的類比，房間里可能不斷有新的交談?wù)哌M(jìn)入。當(dāng)然交談?wù)呖倲?shù)有一定限度，這與房間大小、人的音量、交談?wù)咧g的距離都有密切的關(guān)系。這里我們又引入了幾處新類比：房間的大小對(duì)于CDMA系統(tǒng)

3、來說就是單載波的容量；而交談?wù)咧g的音量則相當(dāng)于 CDMA 系統(tǒng)中手機(jī)的發(fā)射功率；音量控制即對(duì)應(yīng)著 CDMA 中一個(gè)非常重要的技術(shù)-功率控制；交談?wù)叩木嚯x即對(duì)應(yīng)手機(jī)與基站的距離。通過這個(gè)例子，我們可以總結(jié)出CDMA系統(tǒng)的一些特點(diǎn)：CDMA系統(tǒng)是一個(gè)自干擾系統(tǒng)；CDMA系統(tǒng)單載頻的容量不像FDMA 、 TDMA 那樣是固定的，這也就是我們常提到的 "軟容量 "；因此功率控制在CDMA系統(tǒng)中起著重要作用，它直接影響著系統(tǒng)容量。-OFDMOFDM OFDM （ Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交頻分復(fù)用技術(shù)，實(shí)際上OFDM

4、 是 MCM Multi-CarrierModulation，多載波調(diào)制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號(hào)可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾ICI 。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號(hào)間干擾。而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對(duì)容易。在向B3G/4G演進(jìn)的過程中，OFDM 是關(guān)鍵的技術(shù)之一，可以結(jié)合分集，時(shí)空編碼，干擾和信道間干擾抑制以及智能天線技術(shù)，最大限度的提高了系統(tǒng)性能。

5、包括以下類型：V-OFDM ，W-OFDM ，F(xiàn)-OFDM ，MIMO-OFDM，多帶 -OFDM 。-CDMA與 OFDM 之技術(shù)比較頻譜利用率、支持高速率多媒體服務(wù)、系統(tǒng)容量、抗多徑信道干擾等因素是目前大多數(shù)固定寬帶無線接入設(shè)備商在選擇CDMA（碼分多址）或OFDM （正交頻分復(fù)用）作為點(diǎn)到多點(diǎn)（PMP ）的關(guān)鍵技術(shù)時(shí)的主要出發(fā)點(diǎn)。而這兩種技術(shù)在這些方面都各有所長(zhǎng)，因此設(shè)備商需要根據(jù)實(shí)際情況權(quán)衡利弊，進(jìn)行綜合分析，從而做出最佳選擇。CDMA技術(shù)是基于擴(kuò)頻通信理論的調(diào)制和多址連接技術(shù)。OFDM 技術(shù)屬于多載波調(diào)制技術(shù)，它的基本思想是將信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)

6、制，并且各個(gè)子載波并行傳輸。OFDM 和 CDMA技術(shù)各有利弊。CDMA具有眾所周知的優(yōu)點(diǎn)，而采用多種新技術(shù)的OFDM 也表現(xiàn)出了良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性、更高的頻譜利用率、更靈活的調(diào)制方式和抗多徑干擾能力。下面主要從調(diào)制技術(shù)、峰均功率比、抗窄帶干擾能力等角度分析這兩種技術(shù)在性能上的具體差異。 調(diào)制技術(shù)一般來說，無線系統(tǒng)中頻譜效率可以通過采用16QAM （正交幅度調(diào)制）、64QAM 乃至更高階的調(diào)制方式得到提高，而且一個(gè)好的通信系統(tǒng)應(yīng)該在頻譜效率和誤碼率之間獲得最佳平衡。在 CDMA 系統(tǒng)中，下行鏈路可支持多種調(diào)制，但每條鏈路的符號(hào)調(diào)制方式必須相同，而上行鏈路卻不支持多種調(diào)制，這就使得 CDMA

7、 系統(tǒng)喪失了一定的靈活性。并且，在這種非正交的鏈路中，采用高階調(diào)制方式的用戶必將會(huì)對(duì)采用低階調(diào)制的用戶產(chǎn)生很大的噪聲干擾。在 OFDM 系統(tǒng)中，每條鏈路都可以獨(dú)立調(diào)制，因而該系統(tǒng)不論在上行還是在下行鏈路上都可以容易地同時(shí)容納多種混合調(diào)制方式。這就可以引入“自適應(yīng)調(diào)制”的概念。它增加了系統(tǒng)的靈活性，例如，在信道好的條件下終端可以采用較高階的如 64QAM 調(diào)制以獲得最大頻譜效率，而在信道條件變差時(shí)可以選擇QPSK（四相移相鍵控）調(diào)制等低階調(diào)制來確保信噪比。這樣，系統(tǒng)就可以在頻譜利用率和誤碼率之間取得最佳平衡。此外，雖然信道間干擾限制了某條特定鏈路的調(diào)制方-式，但這一點(diǎn)可以通過網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃和無線資

8、源管理等手段來解決。 峰均功率比（ PAPR ）這也是設(shè)備商們應(yīng)該考慮的一個(gè)重要因素。因?yàn)镻APR 過高會(huì)使得發(fā)送端對(duì)功率放大器的線性要求很高，這就意味著要提供額外功率、電池備份和擴(kuò)大設(shè)備的尺寸，進(jìn)而增加基站和用戶設(shè)備的成本。CDMA系統(tǒng)的 PAPR 一般在 511dB ，并會(huì)隨著數(shù)據(jù)速率和使用碼數(shù)的增加而增加。目前已有很多技術(shù)可以降低CDMA的 PAPR。在 OFDM 系統(tǒng)中，由于信號(hào)包絡(luò)的不恒定性，使得該系統(tǒng)對(duì)非線性很敏感。如果沒有改善非線性敏感性的措施， OFDM 技術(shù)將不能用于使用電池的傳輸系統(tǒng)和手機(jī)等。目前有很多技術(shù)可以降低OFDM 的 PAPR。 抗窄帶干擾能力CDMA 的最大優(yōu)勢(shì)

9、就表現(xiàn)在其抗窄帶干擾能力方面。因?yàn)楦蓴_只影響整個(gè)擴(kuò)頻信號(hào)的一小部分；而 OFDM 中窄帶干擾也只影響其頻段的一小部分，而且系統(tǒng)可以不使用受到干擾的部分頻段，或者采用前向糾錯(cuò)和使用較低階調(diào)制等手段來解決。 抗多徑干擾能力在無線信道中，多徑傳播效應(yīng)造成接收信號(hào)相互重疊，產(chǎn)生信號(hào)波形間的相互干擾，使接收端判斷錯(cuò)誤。這會(huì)嚴(yán)重地影響信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。為了抵消這種信號(hào)自干擾，CDMA接收機(jī)采用了RAKE 分集接收技術(shù)來區(qū)分和綁定多路信號(hào)能量。為了減少干擾源，RAKE 接收機(jī)提供一些分集增益。然而由于多路信號(hào)能量不相等，試驗(yàn)證明，如果路徑數(shù)超過7 或 8 條，這種信號(hào)能量的分散將使得信道估計(jì)精確度降低，RAK

10、E 的接收性能下降就會(huì)很快。OFDM 技術(shù)與 RAKE 接收的思路不同，它是將待發(fā)送的信息碼元通過串并變換，降低速率，從而增大碼元周期，以削弱多徑干擾的影響。同時(shí)它使用循環(huán)前綴（ CP ）作為保護(hù)間隔，大大減少甚至消除了碼間干擾，并且保證了各信道間的正交性，從而大大減少了信道間干擾。當(dāng)然，這樣做也付出了帶寬的代價(jià)，并帶來了-能量損失： CP 越長(zhǎng)，能量損失就越大。 功率控制技術(shù)在 CDMA系統(tǒng)中，功率控制技術(shù)是解決遠(yuǎn)近效應(yīng)的重要方法，而且功率控制的有效性決定了網(wǎng)絡(luò)的容量。相對(duì)來說功率控制不是OFDM系統(tǒng)的基本需求。OFDM 系統(tǒng)引入功率控制的目的是最小化信道間干擾。 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃由于 CDMA 本身的技術(shù)特性， CDMA 系統(tǒng)的頻率規(guī)劃問題不很突出，但卻面臨著碼的設(shè)計(jì)規(guī)劃問題。 OFDM 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的最基本目的是減少信道間的干擾。由于這種規(guī)劃是基于頻率分配的，設(shè)計(jì)者只要預(yù)留些頻段就可以解決小區(qū)分裂的問題。 均衡技術(shù)均衡技術(shù)可以補(bǔ)償時(shí)分信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的ISI 。在 CDMA系統(tǒng)中，信道帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信道的平坦衰落帶寬。由于擴(kuò)頻碼自身良好的自相關(guān)性，使得在無線信道傳輸