CDMA与GSM之比较

1、2002 年 3 月 J OU RNAL O F HEF EI U N ION U N IV ERSI T Y Mar . ,2002CDMA 与 GSM 之比较孔春华( 合肥联合大学 ,安徽 合肥 230022) 摘要 人们不断扩大的需要和科学技术的日新月异 ,促进了移动通信技术的飞速发展 。经过几十年的发展 ,移动通信技术已从第一代的模拟网发展到数字网 。现在又向全新的第三代系统迈进 。本 文主要介绍了移动通信发展的几个阶段的主要产品类型 、原理及其性能的比较 。 关键词 频分多址 ;时分多址 ;码分多址 ;全球通 分类号 TN91 文献标识码 A 文章编号 1008 - 6056 (20

2、02) 01 - 0105 - 03Comparisons Bet ween CDMA And GSMKO NG Chun - hua ( Hefei U nio n U niversity , Hefei ,Anhui 230022)Abstract : Due to t he develop ment of science and technology and t he increasing demands of people , mobile co mmunicatio n technology has p rogressed rapidly. It has developed f ro

3、 m t he first generatio n - analogy net2wor ks to digital net wor ks t hrough many yearsdevelop ment . Today ,it is marching into t he t hird genera2tio n. This t hesis mainly int roduces t he main types of mobile co mmunicatio n p roduct s ,it s p rinciples and co m2pariso ns of qualit y bet ween t

4、 hem at different develop ment p hases.Key words : f requency divisio n multiple access ( FDMA) ; time divisio n multiple access ( TDMA) ; code divi2sio n multiple access ( CDMA) ; globe system for mobile co mmunicatio ns( GSM)移动通信技术经过几十年的发展 ,已经经历了从模拟调制到数字调制技术的发展过程 。我们把主要采用模拟和频分多址 ( FDMA) 的连接技术 ,称为第

5、一代通信系统 。频分多址 ( FDMA) 是指不同的移动台占用不同的频段 。在这种技术下 ,通信系统的总频 段被划分为若干个等间隔互不重叠的频道 ,再分配给不同的用户 。为了实现双工通信 ,上发通 常使用不同的频率 ,其间有一定的频率间隔 ,这样 ,在频分多址技术中 ,每个用户在通信时要占用一对频率 ,即一个信道 。因此 ,系统基站必须同时收发多个不同频率的信号 。任意两个移动 台间进行通信时 ,都必须经过基站中转 ,因而需占用两个信道才能实现双工通信 ,但移动台占 用的信道不是固定的 ,通常在通信时 ,由系统控制中心临时分配 。通信结束后 ,将出占用信道 , 信道进行重新分配 。频分多址系统

6、的优点是技术成熟 、容易实现 ,它的缺点也是非常明显的 , 由于系统中同时存在多个频率信号 ,易产生交调干扰 ,另外 ,由于频带受限 ,它的容量也有限 , 它业务简单 , 能支持漫游 ,安全性差 ,已不能满足人们日益增长的通信技术 。于是 ,人们开始转向数字通信 ,这样 ,第二代移动通信出现了 。第二代移动通信发源于 90 年代初 ,流行于 90 年代中后期 。它主要采用数字和 TDM 的 技术 ,其典型代表就是我们熟悉的 GSM ( 全球通) 。该系统被许多国家广泛采纳 ,从而成为第 二代移动通信标准 。所谓 TDMA 指不同的移动占用同一频率 ,但占用的时间不同 。我国公用 收稿日期 20

7、02 - 02 - 22 作者简介 孔春华 (1975 - ) ,男 ,安徽合肥人 ,学士 ,助教 .106 合肥联合大学学报 第 12 卷数字通信系统中采用的 GSM 设备就是基至 TDMA 技术的 。时分多址 ( TDMA) 就是把时间间隔分隔分割成周期性的帧 ,每一帧再分割成若干个时间 间隙 (无论帧或时隙都是不重叠的) ,然后根据一定时隙分配原则 ,使移动台在每帧中按指定的 时隙向基站发送信号 。基站可以分别在各时隙中接收到的移动台的信号 ,从而互不干扰 ,同时 基站与移动台的信号也都按规定在规定的时隙中发射 。各移动台在指定的时隙中接收 。TDMA 的基本特征是时间分割 。各信号可以

8、在频率的空间上都可以重复使用 ,可以克服 FDMA 的矛盾 交调干扰 。此外 , TDMA 能更有效的采用各种数字技术 ,在预分配和按申 请分配信道方面有更大灵活性 。但 TDMA 系统要求全网中各帧完全同步 ,技术比较复杂 。时下正逐渐被大家所熟悉的 CDMA 制式则是一种新型移动通信方式 。CDMA 全称码分 多址 ,是被应用于商业的一种数字接口技术 ,它与我们现在的 GSM 技术同为无线传输技术 。码分多址技术指不同的移动台同一时间占用同一频率 。但各自带有不同的随机码序 ,以 示区别 ,即靠信号的不同波形来区别 。CDMA 技术的原理是基于扩频技术的 ,即需要传输的 具有一定带宽的信号

9、数据 ,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制 ,使原数据信 号的带宽被扩展 ,再经载波调制发射出去 ,接收端使用完全相同的随机码 ,将接收到的宽带信 号还原成窄带信号 ,即解扩 ,以实现通信 。所以说 GSM 与 CDMA 两种移动通信系统显著的区别就在于对信号的处理方式的不同 上 。CDMA 作为最新型的通信系统 ,较当前最为普遍的移动通信系统 GSM ,有何优点呢 ?1 覆盖范围提供适应的覆盖区域是蜂窝通信系统 、无线本地环路和 PCS 系统的基本要求 。每个蜂窝 小区的覆盖区域受链路预算的影响很大 。根据确定的链路预算 ,人们可以用来比较不同空中接口技术的小区半径的大小和需要基

10、站的数目 。通常 CDMA 比 GSM 所需的小区数少 ,表明CDMA 的覆盖区域更广 。GSM 需要 200 个基 站 上 才 可 以 覆 盖 1000 平 方 公 里 , 而 CDMA 只 需 45 个 基 站 。而 且 GSM 使用每扇区 42 时隙 (44 时隙的 95 %) ,这是不实际的 ,因为它至少需要 8 %的时隙用于控 制 。即使这样 , CDMA 也比 GSM 要少 80 %的基站 , 而且每个 CDMA 扇区只算最大容量 的55 % 。2 容量频带对任何一种通信方式来说都是有限的 ,也是宝贵的 ,如何合理利用至关重要 。一种能 有效的利用频谱的空中接口可以在同样的带宽内支

11、持很多的用户 ,从增加用户数中提高潜在 的收入 ,同样降低与频带相关的费用 。一个占 10M Hz 频带的 CDMA 系统的爱尔兰容量相当于 30M Hz 频带的 GSM 系统的 128 % (根据实际的占 30M Hz 频谱的 GSM 频率复用容量) 。和 GSM 相比 ,CDMA 的容量无疑更高 。在使用相同频率资源的情况下 , CDMA 比 GSM 容量大 四至五倍 。3 话音清晰度话音清晰度受空中接口技术的空间传播特性和声码器设计的影响。CDMA 的固有特点 提供了优越的空中传播性能 。GSM 因采用 TDMA 系统 ,因此带宽受限 。尤其 GSM 在前向纠错编码能力上比 CDMA差

12、。CDMA 强有力的前项纠错导致通话清晰度大大的提高 ,特别是在传播条件复杂 ,或由于 系统负荷过大而引起大的同信道干扰情况下 。第 1 期 孔春华 : CDMA 与 GSM 之比较 107在 CDMA 中 ,移动站接收机中使用三个多径接收机 ,在基站中每付天线使用四个多径接收机 。每一个多径接收机独立的跟踪信号和多径 ,而它们信号强度的总和用于信号的调解 。 因为衰落是独立的 ,其结果是 ,即使在最坏的条件下 ,通话清晰度也极好 。4 价格无线系统实施费用必须考虑许多因素 。初始费用包括基站和基站控制器 、固定资产和必 须的修正费 、网络规划和安装费 、回程电路及维修等费用 。如前面对覆盖的

13、描述 , CDMA 比GSM 所需基站数少许多 ,这个特点直接的比 GSM 减少了设备投资 、固定资产 、场地建设 、频谱 、回程和维护费用 。仅用 10M Hz 频带的 PCS 与占用 30M Hz 频带的 PCS 比较可以节省相当多的费用 ,因为10M HzCDMA 可比 30M Hz GSM 多提供 70 %的通话量 ,服务提供者不仅节省初期购买 PCS 的 费用 ,而且可以为更多的用户提供更好的服务 。总之 ,CDMA 网络建造运行费用低 、基站设备费用低 ,因而用户的费用也较低 。5 电磁辐射及对人身的影响GSM 信号以突发脉冲形式发送 ,平均功率 0 . 10 . 25 W , CDMA 信号连续发射 ,平均功率0 . 21 . 0 W ,CDMA 的平均功率要更大一些 。从环保角度来看 ,两者的电磁辐射对人体影响 倒无本质区别 ,测试表明 : GSM 和 CDMA 的 SM R 值 (人体组织重量单位时间吸收的电磁辐射量 ,以瓦/ 公斤为单位) 都在 0 . 20 . 5 之间 ,差别不大 。都在标准规定的范围之内 。生活中 ,我们看到诸如 GSM