如果沿 CDMA 技術演進下去,4G 使用的 LTE 會是什麼樣子? | 知乎問答精選

 

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如果沿 CDMA 技術演進下去,4G 使用的 LTE 會是什麼樣子?

2018年07月14日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 12 ℃ 次

【張琪的回答(44票)】:

首先,LTE用的不是普通的FDM(頻分復用),而是OFDM(正交頻分復用),傳統的FDM之間都是有預留保護間隔的,這影響了頻譜效率,而OFDM中的各個子載波是允許重疊的,因為他們是「O」的(Orthogonal,正交的)。具體他們之間是怎麼「O」的,有嚴格的數學證明,有興趣的話自己去搜下(因為具體數學證明我也不懂→_→)~下面是正題:

  • LTE之所以使用OFDM而拋棄CDMA技術,主要是因為OFDM在大帶寬下比CDMA技術具備更好的可操作性。根據香農定理,想提升無線通信的速率,要麼從擴大頻譜帶寬著手,要麼從信噪比著手,可是信噪比能提升的空間太有限了,因此比較容易的就是採取「帶寬換速率」的方法。可是如果提升頻譜帶寬,那麼碼元速率_百度百科也跟著上去了,碼元速率上去了,就導致碼元週期的縮短,而碼元週期的縮短加上無線通信中的多徑傳播問題就會帶來致命的符號間干擾_百度百科(ISI)。而可以比較好解決這個問題的方法就是使用OFDM技術(3GPP組織的靈感來源於IEEE的Wimax),OFDM技術可以通過串並轉換(S/P),將原來高碼片速率、低碼元週期的數據流轉換成並行的、眾多的低碼元速率、小帶寬、高碼元週期的數據流,經過空中傳輸後,再在接收端將其恢復成原來的高碼元速率的數據流。我們就把這些一大串低碼元速率、小帶寬、高碼元週期的載波稱為「子載波」,而且他們之間是正交,所以允許重疊,這更是大大提升了頻譜利用率。另外OFDM也能更好的和MIMO_百度百科相結合,未來的LTE-Advanced需要更大的帶寬,更多MIMO數量,這一點OFDM其實也更加適合。
  • 其實CDMA技術在今天看來一樣優秀,只是在MIMO下的性能要比OFDM差,另外抗ISI干擾中,如果多徑數量足夠多的話,那性能會下降明顯,更大的帶寬會帶來更多工程設計上的問題,比如Rake接收機在大帶寬、數量眾多的多徑干擾下的設計問題等等,另外CDMA技術還有MAI多址干擾_百度百科的問題(自干擾),而OFDM則不明顯。但是CDMA也有許多比OFDM強的地方,比如抗窄帶干擾方面,比如PAPR_百度百科方面,CDMA都有其優勢。在同樣5MHz的頻譜帶寬情況下,WCDMA的頻譜效率也不比LTE差(LTE支持5MHz帶寬,不過現網一般是開足20MHz就是了),目前5MHz的WCDMA搭配64QAM調製+2*2MIMO也可以達到42Mbps的速率。另外在4G時代拋棄CDMA也有一個原因就是為了擺脫高通這個「專利狂魔」(什麼?你說蘋果才是專利狂魔?在通信方面,蘋果和高通比起來。。。啊不對,根本就不配和高通比),當初3GPP制定WCDMA的時候也是能不用到高通的就不用,因此許多關鍵參數都和CDMA2000不同,不過核心的CDMA技術還是只能硬著頭皮用。現在換代的時候,自然能不用CDMA就先不用,不過不要以為這就逃脫了高通的「魔掌」,高通自08年放棄UMB後,大力投入了LTE的研發中,效果麼。。。大家看看現在的3G/4G手機中高通的芯片佔了多少就知道了~
  • 前面大致說了為什麼不再用CDMA而改用OFDM了,如果繼續用了CDMA會怎麼樣呢?那就是傳說中的CDMA2000 EVDO Rev.C,也就是umb_百度百科。對這個瞭解其實不是太多,只知道其不但用了CDMA技術,還把OFDM和MIMO更好的應用了進去,我想從技術上來說應該是一個出色的系統,估計融合了CDMA和OFDM各自的優勢。可惜別說C版本的EVDO了,在3GPP的強勢進攻下,加上高通的所作所為,就是Rev.B都沒什麼運營商用,電信在部分地區實驗了一陣子B版本,但是最終也沒有大規模商用。

理論方面其實不是太熟悉,如果能有大神出來指正和詳解下各個方面會更好~

【謝剛的回答(4票)】:

我先說結論:OFDM/MIMO取代CDMA成為未來移動通信的關鍵技術是技術主導的必然趨勢,而高通的專利壟斷加速了這一進程。

1)@ranger 介紹了OFDM的特點和好處,我稍微再補充下OFDM的知識:

OFDM技術思想早在上個世紀60年代就有了,要用濾波器組實現子載波的正交,大大限制了該技術的實現,庫利和圖基發明的FFT算法大大降低了DFT工程成本,解決了 @ranger 所說的「O」的問題;

OFDM的缺點還有一個就是頻譜效率不高,因為CP的需要,要消耗1/4的頻譜資源;

CDMA是一種多址接入方式,與她對應的用OFDM實現的多址接入方式,我們稱之為OFDMA;

CMDA可以和OFDM結合,稱之為多載波CDMA;

OFDM在上個世紀90年代就被廣泛用於無線局域網和廣播電視標準。

2)由於高通的CDMA壟斷行為成為行業公憤,3GPP組織本世紀初就開始了探索新的繞開CDMA的關鍵技術,OFDM成為了首選,並於2005年確定作為關鍵傳輸技術。

3)高通自己家的4G標準UMB技術標準也採用了OFDMA技術,還是由於競爭對手3GPP提前進行市場佈局,最終高通自己也取消了這個4G候選標準。

綜上所述,OFDM作為室內或者單向傳輸技術在上世紀末已經高度成熟,比CDMA更適合Gbps的高速無線數據傳輸,高通巨頭對CDMA壟斷行為加速了OFDM取代CDMA成為蜂窩通信標準的關鍵物理層技術。

【袁若涵的回答(1票)】:

沒啥區別,最後還是LTE一統天下吧

【ZhangYuan的回答(0票)】:

瀉藥,不過不好意思,我是做核心網的,無線方面不瞭解啊,我只知道CDMA是由固網的概念轉換而來,有固網的優點也有缺點,但3GPP2都不更新了,也不用糾結了,HRPD升級到EHRPD也是為了適應LTE

標籤:-通信 -4GLTE


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