1980年代末,行動電話是一道分配難題:給每位通話者一個頻率或一個時槽,並在彼此之間留出保護頻帶。當時主要從事衛星通訊業務的高通主張反其道而行——讓每支手機在同一時間、同一頻率上發射,僅以展頻碼區分,並讓功率控制成為整個系統的關鍵支柱。

物理定律對他們不利。地面路徑損耗遵循距離四次方反比定律:在五英里的細胞內,距離可相差百倍,路徑損耗可相差超過80分貝,因此靠近基地台而未受控的手機會蓋過位在邊緣的手機。高通於1989年11月申請的專利形成閉環——每支手機測量接收到的導頻訊號並反向調整自身功率,而基地台則測量每個抵達訊號,並下達進一步修正指令,使其趨向仍可通訊的最低電平。

低聲細語的回報,就是人人都能低聲細語。當每個發射器都維持在最低功率,干擾底噪便低到足以讓所有展頻碼解碼,同一頻譜也能在每個細胞中重複使用。Gilhousen、Jacobs、Padovani、Viterbi、Weaver與Wheatley於1991年發表的容量論文為這項增益提供了數據,該方案也成為蜂巢式CDMA的運作核心。

每個訊號抵達時都同樣微弱

CDMA接收器會把每位使用者都聽成雜訊,因此容量由總干擾決定——發射功率較低的使用者,實際上就是把容量讓給其他人。

單靠開環估計無法追蹤衰落與距離變化,因此由基地台側的命令迴路進行精細調整。

頻率時槽與時間時槽早已被工程設計推到極限;展頻碼共享則把競爭焦點從基礎設施轉移到發射器的紀律。

這套迴路是對高通原本在衛星鏈路上運行機制的強化;衛星鏈路的路徑損耗僅變化1–2 dB,而地面細胞的變化範圍超過80 dB。

對於被最大聲使用者破壞的資源,解法不是增加車道,而是讓每位使用者都維持在仍可運作的最低水準。容量來自減法——不需新頻譜,只需克制。

這套迴路於1991年10月獲准專利,成為蜂巢式CDMA的運作核心。同年,Gilhousen、Jacobs、Padovani、Viterbi、Weaver與Wheatley在《IEEE Transactions on Vehicular Technology》發表容量分析;以此設計為基礎的標準IS-95於1993年獲准,並以cdmaOne之名商業化,CDMA2000則由其衍生而來。

追溯依據

參考來源

  1. Method and apparatus for controlling transmission power in a CDMA cellular mobile telephone system (US 5,056,109) FreePatentsOnline (USPTO) · freepatentsonline.com ·
  2. On the capacity of a cellular CDMA system IEEE Transactions on Vehicular Technology · doi.org
  3. IS-95 Wikipedia · en.wikipedia.org