淺談CDMA技術(shù)的起源和消亡

1985年，在美國圣地亞哥某Pizza店樓上的一個小房間內(nèi)，氣氛莊嚴(yán)而凝重。

“取雞狗馬之血來！” 艾文·雅各布斯博士神情嚴(yán)肅，目光如炬?；椟S的燈光照射在他的身上，在雪白的墻壁上投射出巨大的影子。

六位兄弟，圍著那盛血的銅盤站成一圈，依次捧起一抔殷紅的鮮血，緩緩地涂在嘴唇之上。他們本來自五湖四海，為了同一個目標(biāo)，義無反顧地走在了一起。

“今日，我們歃血為盟，共創(chuàng)高通，誓為全球蒼生提供高質(zhì)量通信服務(wù)！”艾文·雅各布斯博士念完誓詞，七雙大手緊密地握在了一起。

“吾等基業(yè)，萬古長青！”這鏗鏘有力的喊聲穿透那簡陋的小房間，直沖云霄。

這一年，據(jù)言有人發(fā)現(xiàn)中國深圳的天空中有兩條金龍在盤旋飛舞，氣吞山河，道道金光射沖斗府。天有異象，必有大事發(fā)生。果不其然，是年，中國通信巨擘中興通訊在深圳成立。而華為，則還要晚上兩年。

就像漢高祖斬白蛇起義的傳說一樣，主角在功成名就真正擁有主角光環(huán)之后，其身上發(fā)生的故事也就豐富多彩且神奇了起來。

實際上，沒人知道在高通公司成立時，艾文·雅各布斯博士和另外六位聯(lián)合創(chuàng)始人到底說了什么，做出了什么樣的計劃。只留下了下面這張照片。

中間穿黑西裝的就是帶頭大哥：艾文·雅各布斯博士

無論如何，高通公司是正式成立了。正是這家公司創(chuàng)造了本文的主角CDMA，并鑄就了它的輝煌，同時也為CDMA的過早消亡埋下了伏筆。

好，下面我們正式開始。

01.高通的誕生和CDMA的擴(kuò)張

話說高通公司成立之后，艾文·雅各布斯博士慧眼識珠，敏銳地嗅到了一個被冷落多年的技術(shù)——CDMA的價值，并將其作為公司研究的最主要方向。

當(dāng)時的移動通信業(yè)界正值2G蓬勃發(fā)展時期，各大運(yùn)營商正在瘋狂的建基站，然而大多數(shù)人都選擇用基于FDMA+TDMA的GSM技術(shù)。高通提出的CDMA技術(shù)，當(dāng)然直接被無視。

但是高通并沒有放棄，經(jīng)過高通堅持不懈地驗證，人們才終于認(rèn)識到CDMA技術(shù)的優(yōu)勢：通話質(zhì)量高，手機(jī)功率小，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本也更低。于是，累累碩果朝著高通撲面而來。

1993年，CDMA終于被公認(rèn)為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1995年，第一個商業(yè)性CDMA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在香港建立。同年，CDMA技術(shù)在韓國得到大規(guī)模商用。隨后，日本、美國、澳大利亞等國家也相繼跟進(jìn)。

1996年，美國也建立了第一個CDMA網(wǎng)絡(luò)。

1997年，中國的CDMA實驗網(wǎng)建成。之后經(jīng)過聯(lián)通和電信的多年經(jīng)營，中國成為了全球最大的CDMA網(wǎng)絡(luò)。

1999年，國際電信聯(lián)盟把CDMA選作3G的基礎(chǔ)技術(shù)。

……

總而言之，在高通的努力下，CDMA從最初的技術(shù)構(gòu)想變成了可以和GSM分庭抗禮的一個全球性通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，CDMA通信網(wǎng)絡(luò)也在全球各地被建立起來。

而高通，通過大量的研發(fā)投入，此時已經(jīng)積累了3900多個CDMA專利，處于事實上的絕對壟斷地位。

起初，高通是產(chǎn)業(yè)鏈通吃，既授權(quán)專利，還設(shè)計芯片，又造手機(jī)，甚至還造基站，形成了產(chǎn)業(yè)鏈的閉環(huán)，儼然一個CDMA帝國。

可是，隨著CDMA的發(fā)展繁榮，很多廠家開始造CDMA手機(jī)和基站了，但他們顧慮重重。因為作為高通的直接競爭對手，他們隨時可以被高通用專利來卡脖子，絲毫沒有安全感。

于是，高通在2000年作出了一個重要的決定，將手機(jī)業(yè)務(wù)賣給了日本的京瓷，并把基站等系統(tǒng)設(shè)備業(yè)務(wù)賣給了愛立信，自己專注于芯片設(shè)計和專利授權(quán)。

正是這個決定，讓高通站在了CDMA產(chǎn)業(yè)鏈的最上游，任何想使用CDMA技術(shù)的公司都必須向它交錢，相當(dāng)于是擁有了至高無上的話語權(quán)，可以說是予取予求。

在3G時代，三個主流通信標(biāo)準(zhǔn)中的WCDMA和TD-SCDMA的底層技術(shù)都是CDMA，另外一個CDMA2000直接來自高通對CDMA 2G的演進(jìn)?？梢哉f，CDMA技術(shù)統(tǒng)治了3G時代，而這背后的統(tǒng)治者就是高通。

于是，專利授權(quán)成了高通最主要的收入來源。

2014年，高通的凈利潤的70%都來源于專利許可費(fèi)。高通甚至還在總部一層和二層建了專利墻，上面赫然掛著1395份CDMA專利，彰顯著高通公司的榮耀，也是高通賺錢的法寶。

本來呢，由于其實高通在研發(fā)上投人巨大，收取專利費(fèi)也是業(yè)界通用做法，大家都認(rèn)可。但高通在收取的方式上別具一格：不是按照專利使用的數(shù)量來收，而是一律按手機(jī)售價的5%來收，被業(yè)界稱為“高通稅”。這就有些不太合理了。

比如說，你手機(jī)買100塊，就得給高通交5塊;

你手機(jī)買1000塊，就得給高通交50塊;

你手機(jī)買5000塊，就得給高通交250塊。。。。。。

其實，5000塊的手機(jī)和1000塊的手機(jī)里面用到的高通專利是一樣的，為什么要多交專利費(fèi)呢？手機(jī)多賣的4000塊錢跟你高通有毛關(guān)系？然而高通并不準(zhǔn)備講道理，5%照收不誤，不想交？有本事就別用我的專利啊。

為此蘋果老大庫克杠到：“高通在標(biāo)準(zhǔn)專利方面表現(xiàn)非常出色，但這只是iPhone的一小部分。高通的技術(shù)與顯示器、Touch ID或無數(shù)其他的創(chuàng)新毫無關(guān)系，這些都是蘋果的發(fā)明。所以我們認(rèn)為這是不對的，對此我們采取了原則性的立場?！?/p>

高通這樣的做法，使其成為了行業(yè)公敵，都恨得牙癢癢，于是就打官司唄。因此高通也成為了參與訴訟最多科技公司，很多人稱在高通的員工里，律師比工程師還多。

這種竭澤而漁的做法，讓高通成長為無可替代的行業(yè)翹楚，但同時也讓CDMA這個原本非常優(yōu)秀的技術(shù)蒙上了層層陰霾。

從巔峰到低谷，往往只有一步之遙。

02.4G的誕生和CDMA的邊緣化

2007年，WiMAX被國際電聯(lián)接納為繼WCDMA，TD-SCDMA和CDMA2000之后的第四個3G技術(shù)（號稱3.5G）。

WiMAX的誕生在業(yè)界掀起了一股風(fēng)暴。其20MHz單載波2x2MIMO的下行理論峰值速率可達(dá)110Mbps！甚至，如果單個用戶可以獨(dú)占全部信道的話，峰值速率竟然能達(dá)到驚人的1Gbps！

這下3GPP慌了，這還得了，自己的親兒子，WCDMA跟TD-SCDMA這倆3G兄弟在WiMAX面前完全不堪一擊啊，得趕緊搞出新一代的4G技術(shù)來戰(zhàn)斗了！

那么，4G該選用什么基礎(chǔ)技術(shù)呢？

這個基礎(chǔ)技術(shù)，就是該怎么樣把有限的資源分給盡可能多的用戶去用，最大限度地提升資源利用率。那么到底有哪些資源可以分呢？

最容易想到的資源是頻率和時間。

移動通信是使用一定頻率的電磁波來傳輸數(shù)據(jù)的，如果我們把一段頻譜劃分成一個個小塊，不同的用戶就可以使用不同的頻點(diǎn)來獨(dú)立收發(fā)數(shù)據(jù)。這種方式就叫做頻分多址，英文Frequency Division Multiple Access，簡稱FDMA。

在FDMA中，我們可以把頻率資源想象成一塊地皮，在上面蓋起多個小房子，給要打電話的每個用戶都分上一個房子，大家各自在各自的房子里打電話，隔音效果自然很好，互不打擾。

如果我們換一種思路，所有用戶都使用相同的頻譜，但是在不同的時間上輪流發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣也能把用戶區(qū)分開來。這種方式就叫做時分多址，英文Time Division Multiple Access，簡稱TDMA。

在TDMA中，我們同樣把頻率資源想象成一塊地皮，但是上面只蓋了一間大房子。如果多個人都要打電話，那么對不起，大家按時間輪著來。甲進(jìn)去說兩句再出來，乙再進(jìn)去說他自己的，然后到丙。雖然每個人每次用的時間很短，但每次都能獨(dú)占一間大房子。

這時就有人想到，既然都已經(jīng)在頻率資源上蓋好一間大房子了，那為啥不讓大伙一同進(jìn)去用呢？這樣最大的問題是，這么多人一起說話，咋分清哪句話是誰說的呢？于是，有工程師想到：讓這些人都說不同的語言，也只能聽懂自己的語言，這樣不就區(qū)分出來彼此來了嗎？

這種“用不同的語言來區(qū)分用戶”的思想就是碼分多址。技術(shù)上碼分多址用來區(qū)分用戶的不再是頻率或者時間，而是第三個維度：“碼”，也就是Code。因此碼分多址的英文Code Division Multiple Access，簡稱CDMA，也就是本文的主角。

然而2G的GSM標(biāo)準(zhǔn)就已經(jīng)在使用FDMA+TDMA技術(shù)了，把這倆貨用在4G上必然滿足不了需求;并且，現(xiàn)在業(yè)界都在想方設(shè)法地避開高通專利的“魔爪”，除非逼不得已，CDMA技術(shù)也是斷然不能選的。

根據(jù)香農(nóng)定理，想提升無線通信的速率，要么從擴(kuò)大頻譜帶寬著手，要么從信噪比著手?？墒切旁氡纫押茈y有提升的空間，最容易實現(xiàn)的就是增加頻譜帶寬，用帶寬去換速率。3G的WCDMA的載波帶寬是5MHz，4G就把帶寬給增加個幾倍，不信速率上不去！

可是，如果通過提升頻譜帶寬來提升數(shù)據(jù)傳輸速率，必然導(dǎo)致碼元速率的提升，碼元速率上去了，就導(dǎo)致碼元周期的縮短。碼元周期一縮短，無線通信中的多徑傳播問題會帶來致命的符號間干擾。這可咋辦？

于是，3GPP決定師夷長技以制夷，從WiMAX那里學(xué)來了OFDM技術(shù)。OFDM的全稱是Orthogonal Frequency Division Mulplexing，中文叫“正交頻分復(fù)用”。

OFDM其實是一種特殊的FDMA形式，它的各個不同頻率的子載波是正交的。也就是說，對于兩個相鄰的子載波，當(dāng)子載波1位于波峰時，子載波2的振幅剛好是零;相反，當(dāng)子載波2位于波峰時，子載波1的振幅剛好是零，因此它們之間沒有干擾，可以部分重疊，實現(xiàn)比FDMA更為緊密的頻分復(fù)用。

OFDM技術(shù)的優(yōu)勢是，可以采用串并轉(zhuǎn)換技術(shù)，將原來的大帶寬，高碼元速率，低碼元周期的數(shù)據(jù)流承載在多個小帶寬、并行的、低碼元速率、高碼元周期的子載波上，在大帶寬下比CDMA在實現(xiàn)起來更加方便。

并且，由于OFDM技術(shù)很早就出現(xiàn)了，只是因為早期的硬件限制而無法得到規(guī)模應(yīng)用，相關(guān)的專利已經(jīng)過期，沒有像CDMA一樣的專利問題。近年來的數(shù)字信號處理器件的迅猛發(fā)展讓OFDM實現(xiàn)的難度大幅降低，因此成為了4G技術(shù)的不二之選。

在OFDM和MIMO技術(shù)的基礎(chǔ)上，3GPP提出了LTE標(biāo)準(zhǔn)。各路不堪忍受高通CDMA專利壓榨的各個廠家紛紛投奔LTE，棄CDMA如敝履。畢竟LTE的話語權(quán)比較分散，不存在一家獨(dú)大的情況，有錢大家一起賺，其樂融融。

高通當(dāng)然不愿意放棄自己的主場CDMA，它本來是打算帶著3GPP2搞自己的4G標(biāo)準(zhǔn)UMB（也就是CDMA2000的下一步演進(jìn)目標(biāo)）的?？墒?，沒人敢往新的火坑跳，UMB根本沒有廠商愿意參與，徹底淪為了孤家寡人。高通感覺堅持下去毫無希望，只能放棄UMB標(biāo)準(zhǔn)。

平心而論，UMB標(biāo)準(zhǔn)不但延續(xù)了CDMA技術(shù)，也把OFDM和MIMO很好地引入進(jìn)來，融合了CDMA和OFDM各自的優(yōu)勢，從技術(shù)上來說應(yīng)該是一個非常優(yōu)秀的系統(tǒng)。最終胎死腹中，只能說是造化弄人。

至此，CDMA技術(shù)停滯在了CDMA 1x和3G標(biāo)準(zhǔn)EVDO，向前演進(jìn)的道路已經(jīng)斷絕。隨著4G乃至5G的洶洶而至，等待CDMA的，只能是緩慢的消亡了。

03.中國：全球最大CDMA網(wǎng)絡(luò)的終結(jié)

2008年，中國聯(lián)通將CDMA網(wǎng)絡(luò)以及2800萬用戶（運(yùn)營這么多年才2800萬）整體出售給中國電信，中國電信喜獲移動通信牌照，開始接手CDMA網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營。

彼時，CDMA手機(jī)少，價格貴，然而中國電信沒有辦法，面對如此困境，只能去塑造“天翼”品牌，強(qiáng)推“全網(wǎng)通”手機(jī)。電信曾經(jīng)給上百家手機(jī)廠商下了100萬的手機(jī)訂單，但最終遲遲只提供了27萬，結(jié)果電信很多營銷活動都沒辦法開展，時任電信總裁的王曉初在會上公開質(zhì)問供應(yīng)商：你們汗顏不？

但就在這樣的困境下，2011年，中國電信的CDMA網(wǎng)絡(luò)已突破一億戶。憑借一己之力，電信竟能重塑整個CDMA終端生態(tài)，讓這個“非主流”制式成為主流之一。這是CDMA在全球最后的高光時刻。

2013年，工信部正式向三大運(yùn)營商發(fā)布4G LTE TDD牌照（2015年，中國電信和聯(lián)通又獲得了4G LTE FDD牌照）。歷史的車輪滾滾向前，無法向4G演進(jìn)的CDMA，只能被迫走上退網(wǎng)的不歸之路。

2016年，中國電信啟動800M頻譜重耕，壓縮CDMA載波數(shù)量，推進(jìn)4G全網(wǎng)覆蓋，加速用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)從3G制式CDMA2000向4G LTE遷移。

2018年底，中國電信宣布全國各省市均已支持VoLTE業(yè)務(wù)。至此，打電話再也不需要CDMA 1x的支持了，直接在LTE上即可完成，為CDMA退網(wǎng)提供了條件。

2019年初，電信在800M頻譜上再獲1M帶寬，并被允許開通4G LTE以及NB-IoT和eMTC等物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)。CDMA至此徹底成為網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的絆腳石：5G要來了，打電話和上網(wǎng)4G也都能搞定，NB-IoT還對800M頻譜垂涎欲滴，還要你CDMA做啥？

終于，在2019年底，5G正建設(shè)地如火如荼之際，電信的一紙文件，終于正式宣告了CDMA的宿命：從2020年起，所有5G終端不允許存在CDMA頻段和制式，同時要求不允許存在VoLTE開關(guān)。

雖然這個文件只是要求5G手機(jī)不得支持CDMA，但無疑是CDMA加速退網(wǎng)的重要舉措。從此CDMA用戶只會流出，不會有任何流入，終將干涸為一具死寂的空殼。