cdma如何演进

码分多址技术作为现代移动通信的基石之一，其演进历程深刻影响了全球通信产业的格局。从最初的军事通信应用，到成为第二代和第三代移动通信系统的核心技术标准，其发展路径充满了技术创新与市场竞争。本文将系统梳理码分多址技术从概念萌芽、标准化竞争、到与宽带技术融合，最终演变为长期演进技术乃至第五代移动通信系统关键组成部分的全过程，揭示其技术内核的传承与革新。

       当我们回顾移动通信波澜壮阔的发展史，码分多址技术无疑留下了浓墨重彩的一笔。这项最初源于军事保密通信需求的技术，以其独特的技术优势，成功叩开了民用移动通信的大门，并深刻塑造了从第二代移动通信到第五代移动通信演进的技术路径。它的故事，不仅关乎技术本身的精进，更是一场涉及标准制定、产业博弈与全球市场争夺的复杂史诗。理解码分多址的演进，便是理解过去三十年间移动通信产业如何从各自为政走向全球融合，从语音主导迈向万物互联的关键脉络。

一、 技术奠基：从军事密语到民用蓝图

       码分多址技术的核心思想可以追溯到第二次世界大战期间。好莱坞影星海蒂·拉玛与作曲家乔治·安太尔共同提出的“跳频”技术专利，为后来的扩频通信奠定了最初的理论基础。这项发明的初衷是为了让鱼雷遥控信号能够抵抗敌方的干扰，其核心原理是通过让通信信号在宽广的频带上快速跳跃，使得敌方难以捕捉和干扰。尽管这项专利在当时并未立即得到军方重视，但它播下了种子。战后，扩频技术继续在军事领域得到深入研究和应用，以确保通信的保密性和抗干扰能力，这为码分多址的诞生提供了肥沃的土壤。

       时间来到二十世纪八十年代，民用移动通信的第一代系统，即模拟蜂窝系统，正面临容量瓶颈和通话质量不佳的挑战。基于时分多址和频分多址的技术路径是当时的主流，但业界也在积极寻找更优的解决方案。此时，将扩频技术应用于民用蜂窝网络的构想开始浮现。高通公司成为了将这一构想推向商业化的重要推手。他们看到了码分多址技术在提升频谱效率、增加系统容量、增强保密性和支持软切换等方面的巨大潜力。不同于时分多址和频分多址为用户分配独立的时间片或频率片，码分多址允许多个用户在同一时间、同一频段上进行通信，依靠独特的伪随机码序列来区分不同用户的信号。这一革命性的思路，为移动通信开启了新的大门。

二、 标准之争：第二代移动通信的突围

       进入九十年代，全球开始部署第二代数字移动通信系统。在欧洲，全球移动通信系统标准基于时分多址技术，迅速成为全球范围内最主流的标准。而在北美，市场竞争则更为多元。基于码分多址技术的标准，最初以过渡性标准的形式出现，旨在提供比模拟系统更好的容量和语音质量。然而，高通等公司坚信码分多址的优越性，并全力推动其成为正式的二代标准。

       这场标准之争异常激烈。码分多址阵营需要向运营商和监管机构证明，这项技术不仅理论先进，更能实现稳定、高效和大规模的网络部署。经过大量的测试、验证和游说，电信工业协会最终于1993年发布了基于码分多址的空中接口标准。这一标准的确立，标志着码分多址技术正式登上了全球移动通信的舞台。随后，以韩国为首的一些国家和地区大规模部署了网络，其网络表现证明了码分多址在容量和覆盖上的优势，尤其是在人口密集区域。这场胜利不仅为码分多址技术赢得了生存空间，更重要的是，它确立了一种以宽带扩频为核心的新技术范式，为后续的演进铺平了道路。

三、 迈向三代：宽带码分多址的统一愿景

       第二代移动通信的成功普及，使得人们对移动数据业务的需求开始萌芽。单纯的语音通信已无法满足市场期待，国际电信联盟于是提出了“国际移动通信-2000”的愿景，旨在制定全球统一的第三代移动通信标准，目标直指高速数据和多媒体业务。在这一背景下，以宽带码分多址技术为核心的两大标准提案脱颖而出：一是由欧洲和日本主导的宽带码分多址，二是由美国主导的多载波码分多址。

       宽带码分多址可以视为窄带码分多址技术的直接演进和增强。它将信号带宽扩展至五兆赫，采用了直接序列扩频方式，并引入了许多新技术，如自适应多速率编码、更高效的功率控制以及支持异步基站操作等。这些改进使其能够提供最高达两兆比特每秒的数据速率，足以支撑早期的移动互联网应用。尽管最终全球统一的梦想因产业利益未能完全实现，形成了宽带码分多址与多载波码分多址并存的局面，但宽带码分多址本身成为了欧洲、日本以及中国第三代网络的核心技术。这一阶段，码分多址技术从优化语音容量，正式转向了支撑分组数据业务，完成了其角色的一次关键转型。

四、 技术深化：高速分组接入的性能跃升

       随着第三代网络的部署和互联网应用的Bza 式增长，用户对数据速率和网络响应速度提出了更高要求。原始的宽带码分多址技术虽然在数据能力上相比第二代是巨大飞跃，但面对日益增长的需求，仍需进一步优化。为此，第三代合作伙伴项目组织主导制定了高速分组接入技术标准，这通常被视为宽带码分多址的增强型演进阶段，有时也被称为三代半技术。

       高速分组接入并非一个单一标准，而是一系列增强技术的集合。它首先引入了高速下行分组接入，通过采用自适应调制与编码、混合自动重传请求以及快速调度等关键技术，将下行峰值速率提升到了十四点四兆比特每秒。随后，高速上行分组接入技术也被引入，显著改善了上行链路的数据传输能力。这些技术的核心思想是在保留宽带码分多址核心体系结构的基础上，对物理层和媒体接入控制层进行大幅革新，使得网络能够更智能、更高效地利用无线资源，特别是对于突发性的、不对称的数据业务。高速分组接入的成功部署，极大地延长了宽带码分多址网络的生命周期，使其能够与即将到来的新一代技术长期共存并有效竞争。

五、 分道扬镳：长期演进技术的范式革命

       尽管高速分组接入将宽带码分多址的性能推向了极致，但基于码分多址的技术框架在追求更高频谱效率和更低传输时延方面开始遇到瓶颈。与此同时，正交频分复用技术在无线局域网等领域取得了巨大成功，其对抗多径衰落的优越性能引起了蜂窝通信领域的密切关注。于是，在规划第四代移动通信技术时，一场更为根本性的技术变革发生了。

       长期演进技术标准最终选择了以正交频分复用技术为核心的多址接入方式，彻底放弃了传统的码分多址扩频技术。这标志着码分多址作为蜂窝网络空中接口主流技术的时代告一段落。长期演进技术采用正交频分多址作为下行多址方式，采用单载波频分多址作为上行多址方式，并结合了多输入多输出、全互联网协议扁平化网络架构等先进技术，实现了频谱效率、峰值速率和网络时延的全面飞跃。从码分多址到正交频分复用的转变，是一次通信多址技术的范式革命，其驱动力来自于对极高数据速率和全网互联网协议融合业务需求的根本性回应。

六、 内核传承：扩频思想在五代中的新角色

       那么，这是否意味着码分多址技术在第五代移动通信系统中就完全消失了呢？答案是否定的。虽然作为主导性的多址接入技术它已退场，但其核心的扩频思想以及相关技术遗产，却在第五代移动通信系统中以新的形式得到了继承和应用。第五代移动通信系统是一个融合了多种接入技术和应用场景的复杂体系。

       例如，在第五代移动通信的某些特定场景或备选方案中，基于码分多址原理的稀疏码多址接入技术曾被深入研究。它通过将调制与扩频相结合，能够支持海量连接，非常适合物联网场景。更重要的是，直接序列扩频技术本身所具有的抗干扰、低功率谱密度等特性，在需要高可靠、低时延通信的工业互联网或卫星通信等第五代移动通信垂直应用中，依然有其独特的价值。码分多址的技术基因，已经从曾经的“台前主角”，转化为融入新一代通信系统复杂技术工具箱中的“幕后基石”之一。

七、 平滑过渡：网络演进中的共存与互操作

       技术的演进从来不是断崖式的替换，而是一个长期共存、平滑过渡的过程。码分多址网络的演进史充分体现了这一点。当宽带码分多址网络开始部署时，运营商必须确保其与广泛存在的第二代码分多址网络之间的无缝切换和漫游，这催生了对双模终端和核心网互连的强烈需求。同样，当长期演进技术网络开始建设时，如何与现有的宽带码分多址及高速分组接入网络协同工作，成为网络部署的关键考量。

       通过多模终端、重叠覆盖和核心网互通网关等技术，运营商实现了用户在不同代际网络间的平滑体验。例如，在长期演进技术覆盖不到的区域，终端可以自动回落至高速分组接入甚至宽带码分多址网络，保障通信的连续性。这种向后兼容的能力，不仅保护了运营商的既有投资，也确保了用户服务的无缝体验，是码分多址网络能够有序、平稳地向下一代技术过渡的重要保障。

八、 频谱重耕：老旧网络退网与资源释放

       随着长期演进技术和第五代移动通信技术的成熟与大规模商用，较早的码分多址网络，特别是第二代网络，其运营维护成本与有限的频谱资源价值之间逐渐失衡。全球范围内的运营商开始规划并实施老旧网络的退网，这一过程被称为“频谱重耕”。将用于第二代或第三代码分多址网络的优质低频段频谱释放出来，重新分配给长期演进技术或第五代移动通信网络使用，可以极大地提升新网络的覆盖能力和容量。

       频谱重耕是一个复杂的系统工程，涉及现网用户的迁移、设备的退网、频谱的清理和再规划。运营商需要制定详细的迁移计划，通过优惠换机政策引导用户转向支持新网络的终端，并在确保服务质量的前提下，逐步关闭老旧设备。这一过程标志着码分多址技术生命周期中一个阶段的终结，同时也是其承载的物理资源在新一代技术中焕发新生的开始。

九、 中国故事：自主标准的崛起与产业化

       在码分多址的全球演进版图中，中国的路径独具特色。在第三代移动通信时代，中国没有完全跟随宽带码分多址或多载波码分多址的路线，而是提出了具有自主知识产权的时分同步码分多址标准。时分同步码分多址虽然名称中带有“码分多址”，但其核心技术融合了时分双工、智能天线、同步码分多址等多种技术，与传统的频分双工宽带码分多址存在显著差异。

       时分同步码分多址的产业化历程，是中国通信产业从跟随到创新的一次重要实践。它的发展推动了国内从芯片、终端到系统设备的完整产业链的形成，培养了大批技术人才，并为后续第四代移动通信时分长期演进和第五代移动通信技术标准的竞争积累了宝贵的经验。尽管时分同步码分多址的商用范围主要集中在中国，但其作为码分多址技术树上一个独特的分支，体现了技术演进路径的多样性和国家产业战略的选择性。

十、 核心网蜕变：从电路交换到全互联网协议

       码分多址网络的演进不仅仅是空中接口技术的变革，其核心网络的架构也发生了根本性的蜕变。早期的第二代码分多址网络，其核心网是基于电路交换的，主要为语音业务设计。到了宽带码分多址时代，核心网引入了分组交换域，以支持日益增长的数据业务，形成了电路域和分组域并存的局面。

       而迈向长期演进技术的过程，则是一次彻底的“去电路化”革命。长期演进技术网络采用了全互联网协议的扁平化核心网架构，即演进的分组核心网。这意味着所有业务，包括语音，都将通过互联网协议数据包的形式承载。为了在长期演进技术网络上提供语音服务，出现了电路域回落和基于互联网协议多媒体子系统的语音等技术方案。这一核心网的演进，使得网络更加简洁、高效，运维成本更低，并且能够灵活地支持各种创新的互联网应用，是码分多址技术体系向现代化通信网络演进的内在要求。

十一、 安全机制的演进与强化

       安全是通信网络的基石。码分多址技术本身因其扩频特性，具有一定的天然保密性，但这远不足以应对日益复杂的网络安全威胁。在其演进历程中，安全机制也在不断强化和复杂化。第二代码分多址网络主要采用基于共享秘密密钥的认证和空口加密，但其算法强度和密钥长度相对有限。

       到了第三代宽带码分多址网络，认证与密钥协商机制得到了显著增强，采用了更长的密钥和更复杂的双向认证流程，并引入了网络域的安全。长期演进技术及第五代移动通信系统则进一步提升了安全标准，采用了基于公私钥密码体系的多层安全架构，实现了用户面、控制面和网络切片层面的全方位安全保护。从码分多址到后续技术，安全设计的理念从“提供基本保密”演进为“构建可验证、可信任的端到端安全体系”，反映了业务类型从语音到高价值数据、再到关键物联网应用的深刻变化。

十二、 对移动互联网的奠基性贡献

       回望历史，码分多址技术对于移动互联网的爆发式发展起到了不可替代的奠基作用。正是宽带码分多址及其增强技术高速分组接入，首次为大众移动终端提供了真正可用的、数百千比特每秒乃至数兆比特每秒的数据接入能力。这催生了早期的移动浏览器、手机邮箱、移动即时通讯等应用，培养了用户移动上网的习惯。

       可以说，码分多址技术构建了移动互联网的第一级台阶。它证明了在蜂窝网络上提供高质量数据服务的可行性，激发了整个产业对于移动应用生态的想象和投入。没有这个阶段的探索和铺垫，后续长期演进技术所支撑的移动视频、移动支付、社交媒体的繁荣，将缺乏坚实的用户基础和业务模型验证。因此，码分多址的演进史，也是移动互联网从无到有、从萌芽到繁荣的序章。

十三、 知识产权博弈与产业生态变迁

       码分多址的演进史，同时也是一部波澜壮阔的知识产权博弈史。高通公司凭借其在码分多址基础专利上的强大布局，构建了以专利许可为核心的商业模式，深刻影响了全球移动通信产业的利润分配格局。这种模式在推动技术快速产业化的同时，也引发了长期的争议和法律诉讼。

       随着技术向长期演进和第五代移动通信演进，知识产权格局变得更加分散和复杂。更多的公司，包括传统的电信设备商、新兴的互联网巨头以及来自中国的企业，都深度参与并贡献了大量核心专利，形成了更为多元和平衡的产业生态。从码分多址时代的相对集中，到后码分多址时代的广泛分布，知识产权格局的变迁反映了通信技术从单一突破向系统集成创新转变，以及全球产业力量对比的深刻调整。

十四、 从性能优化到场景适配的技术哲学转变

       审视码分多址及其后续技术的演进，我们可以观察到一条清晰的技术哲学转变轨迹。在码分多址和宽带码分多址时代，技术演进的主要目标是“性能优化”，即追求更高的频谱效率、更大的系统容量和更快的峰值速率，可以概括为“更快、更多”。

       然而，从长期演进技术后期开始，特别是进入第五代移动通信时代，技术设计的重心逐渐转向“场景适配”。第五代移动通信的三大场景——增强型移动宽带、超可靠低时延通信和海量机器类通信，分别对应着不同的、甚至有些矛盾的技术需求。这意味着，像码分多址那样一种技术“包打天下”的时代已经过去。未来的技术演进将是多种接入技术、多种网络架构并存的融合时代，需要根据垂直行业的特定需求进行深度定制。这种从“普适性性能提升”到“精细化场景适配”的转变，是通信技术走向成熟和深入社会生产核心的标志。

十五、 未来展望：遗产在六代及以后的回响

       展望未来，第六代移动通信的研发已拉开序幕。虽然具体技术形态尚在探索之中，但码分多址技术所代表的扩频、多址接入等基础通信原理，仍将是构成未来无线技术的基石之一。例如，在太赫兹通信、智能超表面、通感一体化等第六代移动通信潜在关键技术中，如何高效、可靠地区分和调度海量用户与设备，多址接入技术仍是核心问题。

       码分多址思想可能会与人工智能、区块链等新技术交叉融合，孕育出全新的形态。其技术遗产——无论是成功的经验还是走过的弯路——都将为未来的创新提供宝贵的借鉴。通信技术的演进是一场没有终点的接力赛，每一代技术都是在前一代的肩膀上眺望更远的未来。码分多址，作为其中承前启后的关键一棒，已经完成了它的历史使命，但其精神内核，将在不断演进的电磁波中持续回响。

       综上所述，码分多址技术的演进，是一部从军用保密技术成长为全球移动通信支柱，再从舞台中央融入更广阔技术图谱的壮丽史诗。它经历了标准竞争的洗礼，性能极限的挑战，最终在技术范式革命中完成了角色的转换。其演进历程，清晰地勾勒出移动通信产业从模拟到数字、从语音到数据、从单一性能提升到多元场景赋能的升级路径。今天，当我们享受高速、泛在、智能的移动连接时，不应忘记，其中流淌着码分多址技术所贡献的基因与智慧。它的故事告诉我们，在技术快速迭代的浪潮中，没有永恒的主流，只有不断的传承与创新。