通信常识你了解吗？GSM为什么会取代模拟电话？CDMA为什么比GSM更优越？

先声明：以下数学计算仅作理论解释用，因为晚了我懒得查严格的频率资源分配了，真实的频率分配不影响最终计算结果。当然，我不是搞通信的，仅凭自己对 无线 电的理解写出来的，有错的欢迎专家批评指证。
频分多址：
         第一代移动通信技术的是模拟传输，采用的是频分多址技术。那么什么是频分多址呢？实质就是将某频率范围内的可用载频划分成若干子频段，让每个 用户 单独占用一个子频段保持与 基站 的连接，这就可以保证一个基站同时 服务 多个 手机 用户了。
         举个简单的命例子，比如900M的模拟移动通信，假如分配给基站传给手机的单向载频为900-910M，有10M的带宽，如果一个用户占用完这10M带宽是很浪费的，因为它只能支持一个用户与基站保持连接。为此我们的通信工程师发明了频分多址技术，他们把这10M载频进行划分为很多个子带宽，比如给每个用户分配30Kz带宽就够了,这样900M-900.03M划分为第一个子载频、留下100Kz左右的保护带宽(原因是我们不可能设计出突然截止的滤波器，至于保护带宽是多少我没有考究过，这里仅作举例说明)，第二个子载频就是900.13M-900.16M，一直分配到910M。相应的每个用户占用的总带宽为30kb+100Kb＝130kb，10M/130kb≈77。也就是说，这10M载频可以支持77个用户同时单向 通话 。当然移动通信是双向的，所以它还需要手机传给基站的另一个载频段，同样按照上面的方法进行划分。
　     当手机通拨打时会要求基站将上下行各一个子载频单独分配给一个用户，用户独占这两个子载频进行通话，一个正向传输，一个反向传输。通过子载频的划分，我们成功实现了一个基站与多个移动 电话 的同时连接，这就是频分多址技术，第一代模拟移动电话的主要技术就是它了。
         单独采用这种技术有很多缺点，首先模拟通信加密能力差，容易被破解，更致使的是每个子载频只能同一用户独占，这个子载频是不可能划分给很高的带宽的，因为一个用户独占的带宽分多了会浪费，所以这种多址技术就象上面的例子一样，10M的带宽必须分配为77个子载频，各个子载频之间需要77-1=76个保护带宽，也就是说总共有76*100kb=7.6M保护带宽，这些保护无法用于传输 数据 语音的，谱普利用率只有24%。

时分多址：
          为了 解决 上面频分多址技术需要过多分配子载频、保护带宽的问题，我们聪明的通信工程师们，发明了时分多址技术。比如上面例子的一个子载频，我们可以在基站各手机之间 设置 一个同频时钟发生器，这样把每个子载频在1秒内的传输过程分成8个 时间 段，每个时间段内只允许1个用户通信，其他7个用户暂停，通过一定的顺利控制让8个用户轮流传接通(忽略控制 信号 所需要的时间)。在时间轴上，我们的时分技术传输间歇的，通过引入数字技术后，我们可以用缓存技术把这些间断传输的数据重新连接起来，让用户听起来手机通话是一直进行的...就象我们的电视机，每秒的30个画面刷上去的，但看起来 视频 是连续的。这就是GSM通信所有的技术。
         我们每个用户连续传输数据需要30K的带宽，但却只有1/8的传输时间，因此我们必须把子载频提升到30Kb*8＝240kb的总带宽，才能满足8个用户的传输需要。这有什么好处呢？好处就是我们的每个子载频带宽由30kb提高到了240kb，相应的子载频就可以这样分配，900M-900.24M,900.34-900.58M,...一直分到910M，一共有29个子载频，29个子载频*8就可以支持232个用户同时与基站保持通信了。各个子载频之间仅需要29-1=28个保护带宽，浪费的保护带宽仅为28*100kb=2.8M，频谱利用率达到72%，是频分多址的3倍。
通过时分技术，我们宝贵的10M载频可以得到更有效的利用。当然时分实质上就是在频分的基础上加了个时分。
         也许你会问，为什么是8时分？不是16时分？32时分？提高时间分切数还能提高一定的频谱利用率，但在当年的控制技术不够完美，剩余谱利用率已经不多的情况，采用16时分成本高得多，经济上不适合。这就是当今的GSM采用的是8时分的原因。
    
码分多址：
         码分多址通信 系统 中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分，或者说，靠信号的不同波形来区分。上面已经算出了时分多址技术的频谱利用率已经很高了，剩余谱利用率已经不多，再发展复杂得多码分多址技术有必须吗？
         事实上是这样的，我们的移动通信是一个蜂窝系统，基站是按类似蜂窝结构来建设，一个基站周边有3个相邻基站，实现通信信号的连续覆盖。这里就有一个严重的问题，信号功率是按与基站的距离3次方成反比下降的，远离基站1倍距离，信号弱9倍以上(全向天线)...所以两个基站总有相应信号重叠区，才能保证移动过程中通信不至于信号弱出现无法切换而中断。这信号一重叠就会存在同频干扰问题，为了解决这个问题我们的各个基站之间并不能完全用完这10M的带宽，每个基站只能用10M的1/4（因为一个基站周边有3个基站）约2.5M，我们必须保证各个基站每个子载频不能出现打架，也就是说是异频组网的，一个用户从一个基站的子载频，切换到另一个基站的子载频，这两个子载频频率是不能相同的，实质就是硬切换。这样真实组网以后，每个基站的单用户承载能力只有232/4=58个了，第59个用户拨电话时，是打不出的，因为不可能分配到子载频和间隙了。
         码分多址技术就很好地解决这个问题，因为它靠信号的不同波形来区分的，我们只要严格控制1个基站与周边的3个基站的时间上精确同步(有多精确？可能参看相对论有没有用这篇文章)，只要不出现同码型在信号重叠区冲凸，以至于识别不出是那个用户的信号无法通信的问题，每个基站都能用完10M的带宽而不需频率规划，实质就是可以同频组网，这就是码分多址频谱利用率在真实布网中比GSM高几倍的原因，频谱利用率高就意味着单基站用户承载能力大。
         当然，在实际应用中，单独的频分多址和时分多址因为每个基站的话务量不同，就不能按上面的1/4进行平均分配了，比如上面10M的载频分为29个子载频，第一个基站话务量多就分配第1-10子载频，第二个基站话务少就分配第11-15子载频，第三个基站分配16-26子载频，第四个基站话务量最少，就分配第27-29子载频，这就是GSM网中的频率规划，它必须建立在对将来话务量预测的基础上进行划分，需要动态优化。在更真实的布网中，一个基站是分成3个扇区的，采用3个定向天线。
      浪费了我3个小时来写这东东，夜深了，发完帖子睡觉去。