通信技术的分支
码分多址手机是一种采用特定无线通信标准的移动终端设备。该技术的核心原理在于通过独特的编码方式区分不同信道,使得多个用户能够共享同一频段进行通信。与当时主流技术通过划分时间片或频率段的方式不同,这种技术让所有信号在同一频谱上同时传输,依靠数字编码来实现信号的分离与识别。
技术实现基础这项技术的基础是扩频通信理论,每个通话都会被分配一个独特的伪随机码序列。在发送端,原始信号会与这个高速率的伪随机码进行混合,将信号频谱扩展到一个更宽的频带上。在接收端,手机会使用相同的码序列进行反向操作,从宽频信号中准确提取出属于自己的通话内容,而其他用户的信号则因为编码不匹配而呈现为低功率的背景噪声。
市场发展历程该技术最初在军事通信领域得到应用,因其良好的抗干扰和保密特性。进入民用领域后,在特定区域,尤其是在北美和部分亚洲国家,形成了相当规模的市场。一些运营商曾以其通话清晰度高、容量大作为主要卖点。然而,随着全球移动通信系统技术在全世界范围内成为主导标准,该技术路线逐渐走向边缘化,其网络覆盖和终端选择范围受到限制。
终端设备特点使用该技术的手机在硬件上与主流产品存在差异,需要专门支持其空中接口标准的芯片组。这导致其通常无法在不同技术标准的网络之间自由切换使用。用户需要依赖特定运营商建设的网络,并且在出国漫游时可能遇到兼容性问题。其终端款式在全球市场中的选择相对较少,更新换代速度也较慢。
现状与演进随着通信技术向第三代、第四代乃至第五代演进,纯粹的该标准手机已基本停止生产。原有的网络服务大多已关闭,或通过技术手段实现了向更先进制式的平滑过渡。部分早期的物联网设备仍在使用该技术的简化版本,但其在公众移动通信领域的角色已成为历史。当前市场上的多模手机虽可能包含对该技术的支持,但主要是为了向后兼容极少数存量用户。
技术渊源与基本原理
码分多址手机的诞生,深深植根于扩频通信这一基础理论。该理论最早可追溯至第二次世界大战期间,当时出于军事保密和抗干扰的需求,女演员海蒂·拉玛与作曲家乔治·安太尔共同提出了跳频技术的构想,这成为扩频通信的雏形。其核心思想是将原本集中在狭窄频带上的信号能量,通过特定的编码方式扩散到一个非常宽的频带上去传输。对于码分多址而言,实现这一过程的关键工具是伪随机码,也称为扩频码。系统会为每一路正在进行的通话分配一个独一无二的伪随机码序列。在信号发射端,用户的语音信号经过数字化后,会与这个高速率的伪随机码进行相乘或逻辑异或操作,这个过程被称为扩频,它使得信号的频谱宽度被极大地扩展。在接收端,手机需要产生一个与发送端完全同步的相同伪随机码,并用它来与接收到的宽频信号进行相关运算。只有匹配的信号才会被压缩还原成原始的窄带信息,而不匹配的其他用户信号则因为其伪随机码不同,在相关器输出端其能量仍然保持扩散状态,功率谱密度很低,从而被当作背景噪声处理掉。这种“先扩频、后解扩”的机制,是码分多址技术能够实现多用户同时同频通信的根本所在。
体系标准与空中接口码分多址手机所遵循的技术规范,主要源自于美国高通公司推动的一系列标准。在第二代移动通信时代,存在两个主要分支:一个是基于联合通信委员会暂行标准的系统,另一个是后来演进出第三代伙伴计划第二个版本的标准。这些标准详细定义了手机与基站之间无线传输的方方面面,包括频段划分、调制方式、帧结构、功率控制、切换机制等。例如,在功率控制方面,码分多址系统要求非常精确和快速,因为所有用户共享同一频率,如果某个手机距离基站近而发射功率过大,会像“近端干扰”一样淹没远处手机的信号,导致系统容量下降。因此,基站需要不断测量每个手机的信号强度,并每秒数百次地发送指令,要求手机动态调整其发射功率,以维持到达基站的所有信号强度基本一致。此外,其软切换技术也颇具特色。当手机处于两个或多个基站的覆盖交界处时,它可以同时与多个基站保持通信,由网络侧将多个信号进行合并,选择质量最好的帧,从而实现无缝平滑的切换,有效降低了掉话率。
终端硬件架构特性码分多址手机的内部硬件架构,为了支持其独特的技术原理,与当时全球主流的时分多址手机存在显著差异。其射频部分的核心是支持码分多址信号的收发器芯片组。由于码分多址信号占据较宽的频带,对射频前端滤波器的线性度和动态范围要求很高。基带处理部分则更加复杂,需要强大的数字信号处理器来执行扩频和解扩、相关计算、功率控制指令响应以及瑞克接收机处理等功能。瑞克接收机是码分多址手机中的一项关键技术,它利用多个相关器(形象地称为“手指”)来分别接收和合并经过不同路径、具有不同延时的同一信号,从而有效对抗无线传播中的多径衰落现象,提高接收信号质量。此外,手机的标识方式也不同。全球主流的手机使用用户识别模块卡来存储用户身份信息和网络参数,而早期的纯码分多址手机则将这类信息直接写入手机的固件或一个专用的内置识别模块中,这导致了终端与网络绑定更加紧密,换机手续相对繁琐。直到后来出现了机卡分离的方案,才改善了这一状况,但其识别模块的物理形态和逻辑结构与用户识别模块卡并不兼容。
市场演进与地域格局码分多址手机的市场发展呈现鲜明的区域化特征,未能像全球移动通信系统那样实现全球统一。其商业化应用最早于上世纪九十年代中期在北美、韩国等地规模化启动。在韩国,政府的大力支持和运营商的积极部署,使得码分多址网络覆盖和质量一度达到世界领先水平,也带动了三星、乐金等本土手机厂商的崛起。在北美,它成为与全球移动通信系统分庭抗礼的重要技术标准,尤其在某些运营商那里被作为核心网络技术。然而,在欧洲、中国等大多数国家和地区,全球移动通信系统凭借其更早的标准化、更开放的产业生态和全球漫游优势,迅速成为主流。这种市场割裂导致码分多址手机的全球市场规模相对有限,终端厂商需要为不同市场开发不同制式的产品,增加了成本,也使得码分多址手机款式的多样性和更新速度逐渐落后于全球移动通信系统手机。特别是在第三代移动通信时代,虽然宽带码分多址技术成为全球主流选择之一,但其基础核心网已转向全球移动通信系统演进的体系,码分多址更多是作为一种无线接入技术存在,纯粹的二代码分多址手机市场开始萎缩。
用户体验与服务质量对于最终用户而言,使用码分多址手机曾带来一些独特的体验。其倡导者经常强调的优势包括通话声音清晰自然,接近固定电话的音质。这得益于码分多址系统使用的可变速率声码器以及其技术本身较强的抗干扰能力,能够在较差的信号环境下仍保持较好的语音质量。同时,由于其软切换机制,用户在移动通话过程中,尤其是在高速公路上或城市蜂窝边缘区域,感受到的掉话现象相对较少。在数据服务方面,码分多址技术也较早地提供了分组数据业务,为早期的移动互联网接入提供了可能。然而,其用户体验也存在明显的短板。最大的不便在于国际漫游。由于全球大部分国家采用全球移动通信系统标准,码分多址手机用户出国时,往往面临无法使用当地网络的窘境,除非携带昂贵的多模终端。此外,手机终端的选择余地小、价格相对较高、款式更新慢,也是用户普遍反馈的问题。随着网络升级,运营商逐渐将重心转向第三代和第四代网络,二代码分多址的网络覆盖和质量维护投入减少,用户体验也随之下降。
技术遗产与当代影响尽管作为独立制式的码分多址手机已基本退出消费市场,但其技术思想和核心专利却深刻地影响了后续移动通信技术的发展。第三代移动通信的三大标准——宽带码分多址、时分同步码分多址和增强型数据速率全球演进技术,都不同程度地采用了码分多址技术作为其多址接入方式。尤其是宽带码分多址,直接继承了二代码分多址的核心技术并进行了扩展。码分多址技术中关键的功率控制、软切换、瑞克接收等理念,在后来的通信系统设计中仍被借鉴或演化。此外,高通公司凭借其在码分多址领域积累的大量核心专利,奠定了在移动通信芯片行业的霸主地位,这一影响持续至今。在一些特定的物联网应用场景,如无线抄表、资产追踪等,由于对终端成本、功耗和部署简便性有特殊要求,基于简化版码分多址技术的专用模块仍有一定市场。从历史的角度看,码分多址手机代表了一条重要的技术路径探索,它验证了扩频通信在民用移动通信领域的可行性,为移动通信技术的多元化发展做出了贡献,并最终融入了更广阔的通信技术洪流之中。
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