ｌ９９７年以來，第三代移動通信逐漸成為移動通信領域的研究熱點，寬帶 ＣＤＭＡ技術因其獨特的軟容量、軟切換、宏分集、同頻覆蓋、靈活的變速率傳輸和多徑分集等技術特點 ，成為第三代移動無線網中的主流空中接口解決方案。在提交到 ＩＴＵ的各種關于地面移動通信無線傳輸技術的候選方案中，北美提出的ｃｄｍａ２０００和歐洲提出的 ＷＣＤＭＡ是第三代移動通信系統采用的主要技術。本文主要介紹ｃｄｍａ２０００移動通信系統的關鍵技術。——編者

信道估計與多徑分集接收技術

與其它通信信道相比，移動通信信道是最為復雜的一種。多徑衰落和復雜惡劣的電波環境是移動通信信道的特征，這是由運動中進行無線通信這一方式本身所決定的。在典型的城市環境中，一輛快速行駛的車輛上的移動臺所接收到的無線電信號在一秒鐘之內的顯著衰落可達數十次，衰落深度可達２０～３０ ｄＢ。這種衰落現象將嚴重降低接收信號的質量，影響通信的可靠性。為了有效地克服衰落帶來的不利影響，必須采用各種抗衰落技術，包括：分集接收技術、均衡技術和糾錯編碼技術等。

分集接收技術是指接收機能夠同時接收到多個輸入信號，這些輸入信號荷載相同的信息而且遭受的衰落互不相關。接收機分別解調這些信號，并且按照一定的規則進行合并，從而大大減小對信道衰落的影響。

在 ｃｄｍａ２０００系統中，所傳輸的信號是寬帶信號，其帶寬遠大于移動信道的相干帶寬，因而可以采用具有良好自相關特性的擴頻信號，在時間上分辨出較細微的多徑分量。對分辨出的多徑信號分別進行加權調整，使合成之后的信號得以增強，從而可在較大程度上降低多徑衰落信道所造成的負面影響。相應地把最佳接收機稱為 Ｂａｋｅ接收機，它是ｃｄｍａ２０００系統中實現多徑分集接收的核心部件。

為了實現相干形式的 Ｂａｋｅ接收，在ｃｄｍａ２０００系統的上行鏈路和下行鏈路中均采用了連續的公共導頻信道進行信道估計（在 ＩＳ－９５系統中，上行鏈路中沒有導頻信道，這使得基站接收機中的同步和信道估計變得困難，通常采用差分相干或非相干接收方案），使得接收機能夠在確知已發數據的條件下，估計出衰落信道中時變參數的幅度和相位信息，從而實現相干方式的最大比合并，以獲得合并增益。

高效的信道編譯碼技術

在ｃｄｍａ２０００系統中，由于傳輸信道的容量遠大于單個用戶的信息量，所以特別適于采用高冗余度的前向糾錯編碼技術。其上行鏈路和下行鏈路中均采用了比 ＩＳ－９５系統中碼率更低的卷積編碼，同時采用交織技術將突發錯誤分散成隨機錯誤，兩者配合使用，從而更加有效地對抗移動信道中的多徑衰落。

為了適應高速數據業務的要求，在ｃｄｍａ２０００系統中還采用了 Ｔｕｒｂｏ編碼技術。

目前 ＴｕｒＢｏ碼用于ｃｄｍａ２０００系統的主要困難體現在以下幾個方面：

（ｌ）由于交織長度的限制，無法用于速率較低、時延要求較高的數據（包括語音）傳輸；

（２）基于軟輸出 ＭＡＰ的譯碼算法所需的計算量和存儲量較大，而基于軟輸出 Ｖｉｔｅｒｂｉ的譯碼算法所需的迭代次數往往難以保證；

（３） Ｔｕｒｂｏ碼在衰落信道下的性能還有待于進一步研究。

功率控制技術

在ｃｄｍａ２０００系統中，一方面，許多移動臺公用相同的頻段發射和接收信號，近地強信號抑制遠地弱信號的可能性很大，稱為“遠近效應”；另一方面，各用戶的擴頻碼之間存在著非理想的相關特性，通信容量主要受限于同頻干擾。在不影響通信的情況下，盡量減少發射信號的功率，通信系統的總容量才能相應地達到最大， ＣＤＭＡ系統的主要優點才能得以實現。因此，功率控制是ｃｄｍａ２０００系統中最為重要的關鍵技術之一。

ｃｄｍａ２０００系統中采用的功率控制技術可分為三種類型：開環功率控制、閉環功率控制和外環功率控制。

開環功率控制的基本原理是根據用戶接收功率與發射功率之積為常數的原則，先行測量接收功率的大小，并由此確定發射功率的大小。開環功率控制用于確定用戶的初始發射功率，或用戶接收功率發生突變時的發射功率調節。開環功率控制未考慮到上、下行鏈路電波功率的不對稱性，因而其精確性難以得到保證。

閉環功率控制可以較好地解決上述問題，通過對接收功率的測量值與信干比門限值的比較，確定功率控制比特信息，然后通過信道把功率控制比特信息傳送到發射端，并據此調節發射功率的大小。

外環功率控制通過對接收誤幀率的計算，調整閉環功率控制所需的信干比門限，通常需要采用變步長方法，以加快信干比門限的調整速度。

在ｃｄｍａ２０００系統中，上行鏈路采用開環、閉環和外環功率控制相結合的技術，主要解決“遠近效應”問題，保證所有信號到達基站時都具有相同的平均功率；下行鏈路則采用閉環和外環功率控制相結合的技術，主要解決同頻干擾問題，可以使處于嚴重干擾區域的移動臺保持較好的通信質量，減小對其它移動臺的干擾。

同步技術

同步技術歷來是數字通信系統中的關鍵技術。同步電路如果失效，將嚴重影響系統的誤碼性能，甚至導致整個系統癱瘓。

ｃｄｍａ２０００系統采用與 ＩＳ－９５系統相類似的初始同步技術，即通過對導頻信道的捕獲建立 ＰＮ碼的同步和符號同步，通過對同步信道的接收建立幀同步和擾碼同步。

ＰＮ碼的同步過程分為兩個階段： ＰＮ碼的捕獲（粗同步）和ＰＮ碼的跟蹤（細同步）。ＰＮ碼的捕獲是使本地產生的 ＰＮ碼與接收到的 ＰＮ碼之間的定時誤差小于一個碼片間隔，可以采用基于滑動相關的串行捕獲方案或者基于時延估計問題的并行捕獲方案。 ＰＮ碼的跟蹤將進一步縮小定時誤差，使之小于幾分之一的碼片間隔。典型的 ＰＮ碼跟蹤環路有兩類：一類是基于遲早門定時誤差檢測器的延遲鎖定環，另一類是 τ－抖動環。在通信開始之后，這一定時誤差應該進一步被調整并使之趨近于零。另外，由于基站和移動臺之間的相對運動以及時鐘頻率的不穩定，對 ＰＮ碼定時的校正工作必須不斷進行。

前向發射分集技術

如果可能的話，通信系統應該綜合利用各種分集接收方法（包括時間分集、頻率分集和空間分集等）來抵抗衰落對信號的影響，以保證高質量的通信性能。但是，實際情況并非總是如此。例如：在慢衰落信道中，時間分集技術在對時延敏感的應用場合下就不再適用；當時延擴展很小時，頻率分集技術也將不再適用。目前，基站可以采用雙天線或多天線實現空間分集接收，但這對于移動臺是難以實現的。由于移動臺的尺寸所限，多天線之間的電磁兼容和多路射頻轉換等問題將難以解決。基于以上原因，ｃｄｍａ２０００系統采用了前向發射分集技術，以改善在室內單徑瑞利衰落環境和慢速移動環境下系統的性能。

在ｃｄｍａ２０００下行鏈路中，有兩條信道專門用于前向發射分集，即：發射分集導頻信道和輔助發射分集導頻信道。ｃｄｍａ２０００系統中具體采用的發射分集技術有兩種：ＯＴＤ方式（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ，正交發射分集）和ＳＴＳ方式（Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｓｐｒｅａｄ，空時擴展分集）。在ＯＴＤ方式下，兩根天線上發送的信號采用相互正交的 Ｗａｌｓｈ碼加以隔離；在 ＳＴＤ方式下，兩根天線上發送的信號采用不同的空時編碼方案，以實現信號的隔離。

宏分集與軟切換技術

在越區軟切換的過程中，移動臺同時接收來自兩個或多個基站發射的相同信息，對其進行分集合并和判決，從而改善移動臺處于越區切換時的接收信號質量，并保持越區切換時的數據不丟失，相對于多徑分集方式，這種分集稱為宏分集。

在ｃｄｍａ２０００系統中，不同基站采用相同的 ＰＮ碼，差別僅在相位上，因此移動臺的搜索單元可以采用滑動相關的方法檢測相鄰基站的導頻信道的接收強度。在宏分集時，搜索單元可以將接收機的三個分支分別分配到兩個基站各自的最強徑上，從而有效地保證了接收質量。

（東南大學移動通信國家重點實驗室 蔣良成 陳 玉）