cdma技术论文实用13篇

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cdma技术论文篇1

Abstract:Thisissuemainlysetsforththecharacterandstrongpowerofthe3thgenerationmobiletelecommunicationtechnology-CDMA.Telecommunicationaltermshavetranseredfromnarrowservices,suchastelephone,sendingorreceivingmessages,tomultimediumofbroadband.PDSNisentrygateway,whitchlinkingwirelessnetandpackagenettogether.PDSNalsoservingforusers`enteringpackagedatenet.AAAservercanprovideusers`identificationbyprobingpre-registedlogininformation,thendecidewhetherpermittingmobileusersusingsomenetworkresourse,atthesametimeitcalculatingfee,audittin,allottingofcostoranalysisingoftrend.CDMAprovidingpowerfulguaranteefordevelopmentofmobilecommunication.

Keywords:CDMA;AAAserver;Internet;Intranet

1引言

CDMA(CodeDivisionMultipleAccess码分多址)是近年来被应用于商业的一种数字接口技术。他拥有频率利用率高、手机功耗低等优点。CDMA手机是指基于CDMA网络的移动通信终端。目前,19家企业被批准有资格生产CDMA终端产品。

CDMA手机除了能够提供GSM手机的通话功能和信息服务外,还具有高速无线数据传输和多媒体功能。能提供的服务主要有:

(1)基本增值服务,如呼叫转移、信息提示等。

(2)语音邮件服务,如邮件、传真、新闻等语音信息。

(3)短信息服务,如天气、交通、证券、广告等。

(4)无线智能网服务,如虚拟网络、个人号码识别等。

(5)无线互联网服务,如网络浏览、电子商务、电子邮箱、网络游戏等。

2CDMA所具有的优点

与GSM手机相比,CDMA手机具有以下优点:

(1)CDMA手机发射功率小(2mw)。

(2)CDMA手机采用先进的切换技术——软切换技术(即切换是先接续好后再中断),使得CDMA手机的通话可与固定电话媲美,而且不会有GSM手机的掉线现象。

(3)使用CDMA网络,运营商的投资相对减少,这就为CDMA手机资费的下调预留了空间。

(4)因采用以拓频通信为基础的一种调制和多址通信方式,其容量比模拟技术高10倍,超过GSM网络约4倍。

(5)基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为可能,从而使手机从只能打电话和发送短信息等狭窄的服务中走向宽带多媒体应用。

在第三代移动通信的无线接口国际提案中,WCDMA和CDMA2000都是极为重要的技术。这两种宽带CDMA方案,除了码片速率、同步方式、导频方式等有所不同外,其他如功率、软切换等基本技术并无大的区别。

CDMAOne是基于IS-95标准的各种CDMA产品的总称,即所有基于CDMAOne技术的产品,其核心技术均以IS-95作为标准。CDMA2000是美国向ITU提出的第三代移动通信空中接口标准的建议,是IS-95标准向第三代演进的技术体制方案,这是一种宽带CDMA技术。CDMA2000室内最高数据速率为2Mb/s以上,步行环境时为384kb/s,车载环境时为144kb/s以上。

CDMA2000-1X原意是指CDMA2000的第一阶段(速率高于IS-95,低于2Mb/s),可支持308kb/s的数据传输,网络部分引入分组交换,可支持移动IP业务。

CDMA2000-1XEV是在CDMA2000-1X基础上进一步提高速率的增强体制,采用高速率数据(HDR)技术,能在1.25MHz(同CDMA2000-1X带宽)内提供2M/s以上的数据业务,是CDMA2000-1X的边缘技术。3GPP已开始制订CDMA2000-1XEV的技术标准,其中用高通公司技术的称为HDR。

与CDMAOne相比,CDMA2000有下列技术特点:多种信道带宽,前向链路上支持多载波和直扩两种方式;反向链路仅支持直扩方式;可以更加有效地使用无线资源;可实现系统平滑过渡;核心网协议可使用IS-41,GSM-MAP以及IP骨干网标准;前向发送分集;快速前向功率控制;使用Turbo码;辅助导频信道;灵活帧长;反向链路相干解调;可选择较长的交织器。CDMA2000-1X采用扩频速率为SR1,即指前向信道和反向信道均用码片速率1.2288Mb/s的单载波直接序列扩频方式。因此他可以方便地与IS-95(A/B)后向兼容,实现平滑过渡。运营商可在某些需求高速数据业务而导致容量不够的蜂窝上,用相同载波部署CDMA2000-1X系统,从而减少了用户和运营商的投资。由于CDMA2000-1X采用了反向相干解调、快速前向功控、发送分集、Turbo编码等新技术,其容量比IS-95大为提高。在相同条件下,对普通话音业务而言,容量大致为IS-95系统的两倍。

3CDMA关键技术所在

CDMA2000-1X关键技术包括以下几个方面。

(1)前向快速功率控制技术CDMA2000采用快速功率控制方法。即移动台测量收到业务信道的Eb/Nt,并与门限值比较,根据比较结果,向基站发出调整基站发射功率的指令,功率控制速率可以达到800b/s。由于使用快速功率控制,可以达到减少基站发射功率、减少总干扰电平,从而降低移动台信噪比要求,最终可以增大系统容量。

(2)前向快速寻呼信道技术此技术有2个用途。一是寻呼或睡眠状态的选择。因基站使用快速寻呼信道向移动台发出指令,决定移动台是处于监听寻呼信道还是处于低功耗的睡眠状态,这样移动台便不必长时间连续监听前向寻呼信道,可减少移动台激活时间和节省移动台功耗。二是配置改变。通过前向快速寻呼信道,基地台向移动台发出最近几分钟内的系统参数消息,使移动台根据此新消息作相应设置处理。

(3)前向链路发射分集技术CDMA2000-1X采用直接扩频发射分集技术,有2种方式:一种是正交发射分集方式,方法是先分离数据流再用不同的正交Walsh码对2个数据流进行扩频,并通过2个发射天线发射。另一种是空时扩展分集方式,使用空间两根分离天线发射已交织的数据,使用相同原始Walsh码信道。使用前向链路发射分集技术可以减少发射功率,抗瑞利衰落,增大系统容量。

(4)反向相干解调基站利用反向导频信道发出扩频信号捕获移动台的发射信号,再用梳状(Rake)接收机实现相干解调,与IS-95采用非相干解调相比,提高了反向链路性能,降低了移动台发射功率,提高了系统容量。

(5)连续的反向空中接口波形在反向链路中,数据采用连续导频,使信道上数据波形连续,此措施可减少外界电磁干扰,改善搜索性能,支持前向功率快速控制以及反向功率控制连续监控。

(6)Turbo码使用Turbo码具有优异的纠错性能,适于高速率对译码时延要求不高的数据传输业务,并可降低对发射功率的要求、增加系统容量,在CDMA2000-1X中Turbo码仅用于前向补充信道和反向补充信道。Turbo编码器由2个RSC编码器(卷积码的一种)、交织器和删除器组成。每个RSC编码器有两路校验位输出,2个输出经删除复用后形成Turbo码。Turbo译码器由2个软输入、软输出的译码器、交织器、去交织器构成,经对输入信号交替译码、软输出多轮译码、过零判决后得到译码输出。7)灵活的帧长与IS-95不同,CDMA2000-1X支持5ms,10ms,20ms,40ms,80ms和160ms多种帧长,不同类型信道分别支持不同帧长。前向基本信道、前向专用控制信道、反向基本信道、反向专用控制信道采用5ms或20ms帧,前向补充信道、反向补充信道采用20ms,40ms或80ms帧,话音信道采用20ms帧。较短帧可以减少时延,但解调性能较低;较长帧可降低对发射功率的要求。

(8)增强的媒体接入控制功能媒体接入控制子层控制多种业务接入物理层,保证多媒体业务的实现。他实现话音、分组数据和电路数据业务同时处理,提供发送、复用和Qos控制,提供接入程序。与IS-95相比,他可以满足更高宽带和更多业务的要求。CDMA1X网络的关键设备,分组数据服务节点(PDSN)、鉴权、授权、计费服务器(AAA)、本地(HA)是CDMA1X系统支持分组数据业务的关键设备,为此对他们进行专门的介绍。PDSN是连接无线网络和分组数据网的接入网关,为移动Internet/Intranet用户提供分组数据接入服务。除了使点到点协议(PPP)封装的IP包能在无线网络和IP网络间正确传输外,PDSN还与其他各种接入服务商的IP分组网络连接,从而为终端用户提供诸如互联网接入、电子商务、WAP应用等多种业务。PDSN同时还完成AAA服务器所需的合并的分组会话计费数据和无线会话计费数据搜集功能,并且支持移动IP的外部(FA)和用户设备的85认证功能,同时还能提供移动IP业务,满足终端用户丰富多彩的移动互联网业务需求。

AAA服务器完成的功能有:用户注册信息的认证,即通过验证一些预先登记的信息来提供用户身份认证;数据业务的授权,即决定是否授权移动用户访问特定的网络资源;计费信息的处理,即搜集资源使用信息,用于进行计费、审计、成本分配或趋势分析等。此外,他还须实现与PDSN,HA及其他AAA服务器的交互功能,向移动用户提供分组数据业务。AAA服务器具有下列特征:使用RADIUS协议,支持大规模的外部和漫游业务,RADIUS能向外部的RADIUS服务器提供可靠的AAA功能;通过目录支持功能和程序化的配置接口,完成配置、计费和其他业务管理部件的集成,从而降低运营成本和加快业务推出速度;通过支持集中化的IP地址分配和对跨多地理区域接入设备会话的限制,高效使用管理资源。

只有使用“移动IP”时才需要HA。作为一个独立的网络单元,HA用来完成对移动IP和移动IP用户的移动性管理功能。HA通过移动终端登记来定位移动用户,同时把分组数据转发到用户当前所登记的FA(位于PDSN内)。HA同时支持动态的IP地址分配和反向隧道。HA具有冗余备份功能,可由一个HA替代另一个HA。这样,新的HA可以用原有IP地址和转换地址维护关联表,保证移动关联表处于同步状态。此外,这种方式还能保证解决方案的可用性和可扩展性。

近一段时间以来,联通开始大举推广CDMA1X网络,并明确宣称将把重心放在无线互联的移动数据业务上。而目前,无线局域网成熟的标准可达到11Mb/s的速率,新的标准最高达54Mb/s的速率,这对移动用户具有非常大的吸引力。

早在2003年4月的博鳌亚洲论坛首届年会上,海南联通在当地建了3个CDMA1X的基站,并向前来采访年会的记者分发了近300张的无线上网卡,CDMA1X+WLAN方案的数据业务更是引起了广泛关注。按照设想,海南联通甚至要为沿海渔民以及钻井平台上的工作人员提供包括天气预报等在内的移动数据服务。

WLAN这种早已被电信网通普遍采纳的无线接入技术,一经与CDMA1X融合,就显示出其独特的魅力。一般说来,虽然WLAN可以提供高速的数据业务,但WLAN却缺少对用户进行鉴权与计费的成熟机制,而且无线局域网的覆盖范围较小,一般都在热点地区,用户使用时受到地点的限制。而CDMA1X网络经过了几十年的研究与实验,不仅有成熟鉴权与计费机制,并且具有覆盖广的特点。CDMA1X网络可以利用WLAN高速数据传输的特点以弥补自己数据传输速率受限的不足,而无线局域网不仅充分利用了CDMA1X网络完善的鉴权与计费机制,而且可结合CDMA1X网络覆盖广的特点,进行多接入切换功能。这样就可实现WLAN用户与CDMA1X用户统一的管理。

为了获得无线局域网提供的数据业务,终端必须处于无线局域网的信号覆盖范围内,即首先要连接到AP。当终端发起数据业务的呼叫时,先在APGW和PDSN之间建立RP连接,然后到PDSN进行分组网络的注册,才可进行数据业务,其具体连接过程如下:

(1)终端在WLAN网络系统中检测WLAN的信号,并连接到AP。

(2)当终端有数据业务的需求时,发起连接请求,在AP/APGW收到连接消息后,APGW向PDSN发送Au注册请求消息。若注册请求消息有效,则PDSN通过返回带接收指示的Au注册应答消息接收该连接,PDSN和APGW均产生关于A10连接的绑定记录。

(3)终端和PDSN建立PPP的连接,在建立PPP连接的过程中,如果是SimpleIP用户,PDSN会分配给终端一个IP地址(对MobileIp用户,还需进行MIP的注册)。

(4)PPP连接建立成功,终端可以通过GRE帧在A10连接上发送或接收数据。

(5)在Au注册生存期超过前,APGW发送Au注册请求消息以更新A10连接的注册。Au注册请求消息也用于向PDSN传送与计费相关的信息以及其他信息,这些信息在系统定义的触发点上传送。

(6)对于有效的注册请求,PDSN返回带接受指示和生存期值的A11注册应答消息。PDSN和APGW均更新A10连接的绑定记录。PDSN在返回注册应答消息之前保存与计费相关的信息(如果收到的话)用于进一步处理。

(7)如果用户或PDSN终止数据业务,则PDSN将终止和用户PPP连接,并拆除与APGW的RP连接。

WLAN网络,其中无线接入点(AccessPoint,AP)是无线终端接入固定电信网的连接设备,为用户提供无线接入功能,可提供话音和数据的接入服务。AP完成简单的对无线用户的管理和对无线信道的动态分配,并完成802.11与802.3协议的转换,经过AP转换后的数据包是以太网包。

接入点网关(AccessPointGateway,APGW)是将AP转换出的以太网数据包封装成IP包,并发送到PDSN的设备。一般PDSN设备放置的位置与无线网络侧设备AP、APGW离得比较远,要实现PDSN接入网关的作用经常需要将AP转换的二层数据包穿越三层网络以到达PDSN。因此,APGW功能实体就是为了完成此功能的转换设备。

参考文献

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[2]杨大成.CDMA2000技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2001.

cdma技术论文篇2

摘要:本文阐述了3g技术及特点,并讨论了3g在

三、3g主要技术标准及其在

w-cdma:全称为wideband cdma,也称为cdma direct spread,意为宽频分码多重存取,这是基于gsm网 发展 出来的3g技术规范,是欧洲提出的宽带cdma技术,它与日本提出的宽带cdma技术基本相同,目前正在进一步融合。其支持者主要是以gsm系统为主的欧洲厂商,日本公司也或多或少参与其中,包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电,以及日本的ntt、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的gsm 网络 上,对于系统提供商而言可以较轻易地过渡,而gsm系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此w-cdma具有先天的市场优势。该标准提出了gsm(2g)-gprs-edge-wcdma(3g)的演进策略。

cdma2000:cdma2000是由窄带cdma(cdma is95)技术发展而来的宽带cdma技术,也称为cdma multi-carrier,cdma2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3g手机已经率先面世。该标准提出了从cdma is95(2g)-cdma20001x-cdma20003x(3g)的演进策略。cdma2000 1x被称为2.5代移动通信技术。WWw.133229.coMcdma2000 3x与cdma2000 1x的主要区别在于应用了多路载波技术,通过采用三载波使带宽提高。前

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0 引 言

水声信道随着信号频率的增加,对信号的衰减逐渐增强。水声信道在不同频率下的噪声级也会有很大差别,而水声信道对信号和噪声的影响随着距离变化。信号频率和带宽亦随着距离而变,而换能器制作的工艺又不能完全符合环境所提供的带宽,这造就了极为有限的传输带宽[1]。噪声、衰落、时变、多径和多普勒使水声信道变的尤其复杂。因此表现出与无线信道完全不同的性质[2]。

随着GPRS卫星定位系统的完善,人们对于陆地、海面上的情况已了如指掌,但对于海洋中的情况则充满了未知。SeaWeb作为世界上覆盖面最大的水声通信网络正扮演着越来越重要的地位[3],水声通信网的研究也因此势在必行,水声通信网使用的主要技术是CDMA技术。与TDMA相比,CDMA可以同时进行多用户传输,并且对定时的要求不太严格。此外,CDMA系统是干扰受限系统,为系统提供了一个软容量。随着用户数量的增加,每个用户收到的干扰增加。而它的好处在于提供了容量和质量之间的权衡。

随着对水声通信速率和水下组网要求的提高,水声CDMA技术被广泛研究[4,5],如何能在传统CDMA基础上获得更高的速率和更好的性能成为了研究的热点。传统的CDMA采用直接序列扩频(DSSS)BPSK调制方式,并得到了广泛的应用。但随着对通信速率的要求不断提高,这种方式已经无法满足要求。扩频增益和通信速率之间存在制衡关系,而M元扩频则打破了该制衡的关系,它利用了序列间良好的相关性和序列数量。通常对同一种序列而言,扩频增益越高,码长越长,同一族拥有良好相关特性的序列数也越多,M元技术携带信息的能力也越强,M元扩频技术在无线电领域和卫星通信领域都得到了广泛应用。所以说M元CDMA缓和了扩频增益和通信速率之间的制衡。

1 M元CDMA原理

M元CDMA相比传统方式的优势在于其较高的通信速率,这种优势的大小取决于使用的序列,本文以拥有良好互相关特性的Gold序列为例。设序列的阶数为r,用户的数目为K,则总序列数为2r+1,分配给每个用户的序列数为,其中为向下取整。设每位用户传统CDMA的通信速率为基准通信速率1,则M元CDMA是基准通信速率的倍。M元CDMA的原理框图如图1所示。

从图2可以看出,M元CDMA的通信速率要高于传统CDMA,传统CDMA的通信速率与用户的数目成正比。M元CDMA随用户数目增长的趋势逐渐变缓,两种通信方式的速率最后重合在一起。这个现象在图3中有更明显的表现,M元CDMA通信速率的优势随着用户数的增加而不断减少。

用于仿真的信道冲激响应来源于海洋真实测量,测量地点在巴基斯坦重要的港口城市敖马拉附近,测量所在的海洋结构为大陆架,两点之间的距离为10 km,测量水域的深度为10~722 m,发射换能器的深度为5 m,接收换能器的深度为400 m。其信道冲激响应如图4所示。

从上图可以看出,多径时延在几十毫秒的量级上,此信道为非最小相位系统,非最小相位系统是有些路径通过较高的声速传播了较长的时延造成的。

图5所示为不同用户的传统和M元同步CDMA在高斯信道下的误码率曲线比较图,两种通信方式在仿真时都采用中心频率8 kHz,带宽4 kHz,采样频率48 kHz,其中魍撤绞轿DSSS-BPSK系统,采用码长63的m序列,M元方式采用码长63的Gold序列。

上图对1到16用户的两种通信方式给出了一些基本规律,从上图可以得到这样的结论:随着用户数量的增加,抗噪声能力不断下降,这也与通信速率成反比,而这是由用户间的干扰造成的。M元CDMA的抗噪声能力要差于传统CDMA,这也与两种通信方式之间的通信速率有着对应关系,这是因为Gold序列的互相关性要差于m序列的自相关特性。对于16用户的情况,两种通信方式都有不再收敛的趋势。

研究不同用户数两种通信方式在衰落信道下的表现,仿真参数与图5仿真所使用的参数一致,仿真使用的信道为图4所示的海洋实测信道,其误码率曲线比较如图6所示。

通过图6和图5的比较可以看出,在衰落信道下得到的误码率曲线要差于高斯信道下得到的曲线,而这种差距随着用户数量的提高而增加。8用户和16用户的情况曲线都有了不再收敛的趋势。这说明,用户数量的增加在衰落信道下对系统的影响和高斯信道相比更加严峻,(3)式中的第二项干扰和 (4)式中的干扰被同时加强了。图7所示是两种通信方式在不同用户数目的情况下,达到10-3误码率所需要的信噪比。

从图7可以看出,两种通信方式达到10-3误码率所需要的信噪比随着用户数量的提高而不断增加。对于这两种通信方式下高斯和衰落信道的表现,衰落信道下的曲线都要高于高斯信道下的曲线。随着用户数目的增加,传统CDMA衰落信道下的曲线和高斯信道下曲线之间的距离不断增加,对M元CDMA亦如此,M元CDMA在衰落信道下8用户和16用户的情况下甚至不能达到10-3的误码率。而这种两曲线间愈加分离的现象也体现着图6分析中(3)式中的第二项干扰和(4)式中的干扰被同时加强的结论。

上述已经借助与传统CDMA比较分析的M元CDMA的一些基本规律,而这些基本规律是在同等用户数,不同通信速率条件下比较的,对于衡量系统性能来说,这对M元CDMA不公平,因为它有更高的通信速率。研究在M元CDMA通信速率高于或基本等于传统CDMA的情况下两者性能的比较。由于此比较采用的是m序列,它并非2的整数次幂,所以很难做到两种通信方式在同等用户数和完全相等通信速率下比较。传统CDMA采用码长为31的m序列,而M元CDMA采用码长为127的m序列。采样频率、带宽与中心频率与以上方式相同。可得1用户到8用户两种方式在高斯和衰落信道下的比较结果。

对于图8中单用户的情况,传统CDMA的通信速率为64.5 b/s,而M元CDMA的通信速率为110.2 b/s。此时M元CDMA的通信速率比传统CDMA的通信速率高70.9%,在M元CDMA比传统CDMA通信速率高如此之多的情况下,在较低的误码率时(误码率小于10-3),M元CDMA在AWGN和UWA衰落信道下的性能仍要好于传统CDMA。

对于图9中双用户的情况,传统CDMA的通信速率为129.0 b/s,而M元CDMA的通信速率为189.0 b/s。此时M元CDMA的通信速率比传统CDMA的通信速率高46.5%,在M元CDMA比传统CDMA通信速率高的情况下,可以看出,误码率在10-2以下时,M元CDMA在两种信道下的性能要好于传统CDMA。以10-3误码率为例,两种信道下,M元CDMA的抗噪声能力都要好于传统CDMA1 dB以上。

对于图10中四用户的情况,传统CDMA的通信速率为258.1 b/s,而M元CDMA的通信速率为315.0 b/s。此时M元CDMA的通信速率比传统CDMA的通信速率高22.1%,在这种情况下,M元CDMA在两种信道下,10-2误码率以下的情况抗噪声能力都要好于传统CDMA,M元CDMA的抗噪声能力要好于传统CDMA1 dB以上。

对于图11中八用户的情况,传统CDMA的通信速率为516.1 b/s,而M元CDMA的通信速率为503.9 b/s。此时,传统CDMA的通信速率比M元CDMA快2.4%。可以认为两者的通信速率近似相等,在这种情况下可以看出,M元CDMA在两种信道下的抗噪声能力都要好于传统CDMA,此时传统CDMA在UWA信道下收敛能力已经严重下降。

从以上分析可以得到这样的结论:M元CDMA的性能要好于传统CDMA,在同等通信速率下,M元CDMA可以得到更长的扩频码,而在相同的用户数目下,扩频码越长,就意味着可以获得较小的MUI和更好的抗噪声能力。

3 结 语

基于提高传统CDMA通信速率的期望,本文提出M元CDMA水声通信系统,通过M元扩频技术打破扩频增益对通信速率的制衡。首先,本文对整个系统的流程进行了描述。通过M元CDMA的通信速率和引入的干扰两条主线对M元CDMA进行分析和仿真。本文对M元CDMA和传统CDMA相比带来通信速率的提升和引入的干扰给出了定性和定量的分析。最后通过和传统CDMA同等总通信速率在真实海洋信道下的仿真比较,验证了M元CDMA的优良性能。为水声通信网的组网提供了新的备选方案。

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随着我国移动通讯技术的迅猛发展,为了追求更高的通信品质,避免通信过程中产生的信号干扰,增加通信用户的容量。国内外一直在研制可容性强、抗干扰、低辐射的CDMA作为移动通信的发展方向。CDMA是移动通信的一种无线通信技术,主要根据美国IS-95标准设计的频率范围在900~1800MHZ的数字移动通信系统。CDMA主要采用了数字蜂窝技术,所以和TDMA有很大的区别。CDMA没有固定的通话频率,而是对不同的通话利用随机数字序列进行编码。随着我国3G时代的到来,CDMA越来越体现其优势,成为了移动通信技术的生力军。为了更好的发展我国CDMA移动通信技术,本文通过研究CDMA技术原理以及特点,对国内外的CDlVUk技术进行系统的研究,旨在促进我国CDMA的发展。

一、CDMA移动通信技术原理研究

CDMA移动通信技术利用带宽较大的告诉伪随机码信号将所需要传输的小带宽信息数据进行调试。从而实现信息数据带宽的扩展。扩展贷款后的信息数据经过载波调试以后进行发射。而移动信号的接收端则采用相同的伪随机码,信息数据的带宽与接受带宽信号进行相关处理。再将宽带信号进行解扩处理,这样就得到了信息数据的窄带信号,实现了数据通信。扩频通信系统的组成结构如图1所示。其中高速伪随机编码信号的宽带与将要进行传输的信息数据宽带之比为扩频增益,即扩频编码长。扩频编码之间的互相关值能够决定CDMA通信多址互相干扰的程度,在这个值非常的小的情况下,接受调解过后就只能包含原数据信号和噪声了,由此可见CDMA可以在相同的载波频率上同时的传输多个信息数据,从而能够实现多址通信。编码之间相互的关联值越小,编码多址互相干扰的程度就会越小,可容纳通信用户就会越多。所以CDMA能够实现发送端与接收端扩频处理同步。

二、CDMA通信技术的特点研究

相比于FDMA以及TDMA,CDMA具有得天独厚的优势,CDMA一部分是与其他的通信技术相同的扩频通信系统。而另一部分则是利用软切换以及功率控制等技术。CDMA移动通信网络是由扩频、多址接入、频率扩充等技术相互配合形成的。所以CDMA包括频域、时域、码域等三维信号处理。所以通常情况下,CDMA通信技术具有可容性强、抗干扰、低辐射、保密性强、同频率能够在小范围内重复使用等特性。这些特性成为CDMA相比于其他通信技术的优势所在。根据笔者多年对通信技术的理论研究,总结出以下几方面的CDMA通信技术的特点:(1)CDMA采用宽带进行传输,所以具有一定的抗阴影效应以及抗多普勒效应的能力,所以CDMA通信技术相比于其他多址方式要强;(2)CDMA可以实现在传输过程中,将有用的信号功率降低,使其远远的低于干扰信号,所以能够达到较强信息抗噪音能力。信号频谱扩展越宽,信号的功率谱的密度就会越低,信号就越隐秘,所以能够达到较强的安全性。(3)CDMA利用地址码相关特性来获取相关的信息,所以能够实现较强的抗干扰能力。(4)CDMA与其他的通信技术不同,可以实现小范围内的多址用户,仅仅是在用户较多的情况下通信质量降低。此外,小区的可用信道数和相近的小区业务量有关。如果小区仍然没有达到满负荷的情况下,小区的干扰会保持较低的水平,所以本小区的信噪比要圆圆的高于系统的要求,所以本小区仍然还允许新的呼叫接入,其容量能够进一步的提高。(5)由于CDMA通信技术在各个小区内采用的是同一频率,所以移动台在小区内进行漫游的过程中,不需要像其他的通信系统需要进行重新的分配频率资源,同时不需要额外的对通信系统进行硬件配置,所以CDMA属于软切换。与此同时,在进行CDMA越区切换的过程中,CDMA的移动台和基站之间的“先接后断”。也就是说移动台需要接入新校区以后才能够和原来小区的基站断开,所以实现了通信质量,不能出现越区断话。

三、CDMA移动通信技术研究

(1)功率控制技术。功率控制技术是CDMA通信技术中的核心部分。CDMA是一个自扰系统,所有的用户在占有同一宽带或者频率的情况下。CDMA功率控制的主要原因是克服其远近效应不一的现象,从而使得CDMA通信系统的通信质量上升,降低对其他用户的干扰。功率控制可以分为前向功率控制以及反向功率控制,反响功率控制根据采用的仪器不同,可以分为移动站参与的开环功率控制以及移动站、基站闭环功率控制。1)反响开环功率控制。移动站能够依照接受信号的功率变化,调节移动站发射功率从而达到所有的移动台发出的信息数据信号都能够保持相同的功率。所以反响开环功率控制主要为了补偿阴影等效应,所以在很大的动态范围中叮当达到32dB的范围以内。2)反响闭环功率控制。反响闭环功率控制主要目的是加快基站对移动台的功率估计时间,从而保证移动台能够保持理想的发射功率。3)前向功率控制。前向功率控制中,基站能够依照测量的结果对每一个移动站的发射功率进行相应的调整,主要目的在于对针对信号的路径衰弱比较小的移动台分派较小的前向链路功率,对远离基站以及容易出错的移动台分派相对较大的前向链路功率。(2)PN码技术。在CDMA移动通信技术中PN码直接影响着整个CDMA系统的容量以及抗干扰能力。这是由于CDMA通信系统的信道区分主要利用PN码进行,所以就要求PN码的字相关性优良、具有较弱的相关性,并且能够简单的实现编码。(3)RAKE接收技术。由于CDMA移动通信系统的信道是一种多径的衰落信道,所以必须利用RAKE接收技术对每条信道的信号进行调节,然后进行叠加输出,从而达到较强的接收效果。现阶段CDMA通信技术的编码包括两种,即激励线性预测编码8kbps以及13kbps,其中的13kbps编码已经能够达到有限长途语音水平。

参考文献

[1]王庆扬,张青,韦岗等.CDMA移动通信系统中的多用户检测技术[J].移动通信,2000,24(2):41—45

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如果不是刻意地关注这项技术的发展历程,很少人会注意到CDMA 的故事根本有一个好莱坞式的开始。事实上,它就发生在好莱坞。

1933 年,女演员海蒂• 拉玛出演了电影史上的第一部“露两点”影片《神魂颠倒》。这部片子让她结识了自己的第一任丈夫,奥地利著名军火商弗里兹。弗里兹是纳粹的坚定支持者,当时正在为德军研制基于无线电通信的“指令式制导”系统,用于精确打击目标,但为了防止无线电指令被敌军窃取,需要开发一系列无线电通信的保密技术。估计与当时的大多数男人一样,弗里兹除了知道拉玛长得很美,除此外对她一无所知。弗里兹不知道,拉玛是一个彻底的反纳粹分子,更没有想到拉玛居然对他所从事的保密通信领域有深刻的了解,甚至在这方面是一个天才。

1938 年3 月,拉玛用麻药将女佣麻倒,自己逃到了伦敦,顺道还带走了关于保密通信技术的相关资料。海蒂• 拉玛回到好莱坞,很快结识了第二任丈夫,音乐家乔治•安塞尔。拉玛向乔治提起一个秘密通讯系统的想法,想要研发出能够抵挡敌军电波干扰或防窃听的军事通讯系统。而乔治所要做的,就是借鉴他所熟悉的自动钢琴, 按照拉玛的想法,最终开发出一个能够自动编译密码的设备模型。乔治很积极地配合她进行这项研究。最终他们完成了这项研究,并且得到美国的专利权。这就是“扩频通讯技术”。拉玛与安塞尔将这项专利送给美国政府。不久,世界听到了从月球传回的宇航员阿姆斯特朗的声音,还有后来美国人骄傲地宣称,这只是“一小步”。

植根于坟场的新接入方式

扩频通讯技术一直被局限在军方发展。直到1985 年,52 岁的美国人艾文• 雅各布在圣地亚哥一个不知名的坟场边租了一间小屋,成立了高通公司。

在创立高通之前,艾文• 雅各布除了本职做教授,还兼职提供有关信息技术的咨询服务。西雅图的休斯公司就曾是艾文• 雅各布的主要客户。高通成立几个月之后,艾文• 雅各布突然想到军用的扩频通讯技术也许能商业化。

作为CDMA 的核心技术――扩频技术并不给每一个通话者分配一个确定的频率,而是让每一个频道使用所能提供的全部频谱,从而增加频谱利用率,对于运营商,可以缩减网络搭建和运营的成本,而用户则可享受优异的话音质量、更高的保密性和更可靠的接通率。

灵光乍现很难,要将这灵光乍现做成实在的产品更难,特别是还有一个强劲的对手GSM 挡在前面。

当时,高通只有CDMA 的想法,没有任何产品,而GSM 标准的制定者诺基亚、爱立信、摩托罗拉三家公司却已经开始提供现成好用的网络和设备,GSM 正奔向整个欧洲,甚至同时还在向亚洲方向全力冲刺。高通想推广CDMA 异常艰难。

1986 年,高通注册了自己的第一个CDMA 专利。很多通讯业内人士认为CDMA 从理论上说确实很好,但实际应用是另外一回事。那个时候,甚至高通二代继承人,现在3G 王国的国王, 保罗• 雅各布的妻子都不看好CDMA 手机:CDMA 的通话质量不好。没有一家移动运营商愿意为CDMA 花钱。高通只能独自研发,独自累积专利,然后自制网络设备和手机终端,独自推广CDMA。

艾文• 雅各布面临巨大压力。“我经常会在凌晨4 点醒来,问自己是否遗漏掉什么要点,疏忽了什么重要关节,我必须坚持下去”。随即,艾文• 雅各布带领公司的一些顶级工程师投入民用CDMA 技术的开发。在高通最困难的时候,这些顶级工程师甚至没法拿工资,艾文•雅各布鼓励大家坚持干下去,如果因为没有工资没饭吃,随时可以去他家吃饭。也许就是因为早期严酷的成长环境,形成了高通后来咄咄逼人的个性。

1988 年10 月,高通公司第一次向公众介绍了CDMA 蜂窝移动通讯概念。随后,艾文• 雅各布又花费了一年时间艰苦地开发出一个样板系统,并于 1989 年在芝加哥召开的电信行业会议上,竭尽全力向人们展示并推介这种技术。11 月,在太平洋电话公司(现沃达丰公司的一部分,当时美国西部最大的运营商)的协助下,高通公司在圣地亚哥成功完成了历史上第一次CDMA呼叫试验。

试验成功,高通并没有因此而放慢脚步,艾文• 雅各布深知,要想让CDMA 成功商业化,尽早成为2G 标准是关键。

作为移动通信的领导者,美国的摩托罗拉自然地垄断了第一代移动通信市场。第一代移动通信是基于模拟信号的,天线技术和模拟信号处理技术的水平决定了产品的好坏。在第二代移动通信刚开始时,松散的欧洲联合起来了,并利用GSM 成功地在第二代移动通信上超越了美国。

GSM 已经提前成为欧洲和美国的2G 标准,电信工业协会认为CDMA 至少在商用成熟度上落后GSM 两年。因为通话质量不佳,厂商和运营商也对CDMA 持怀疑态度,即使CDMA 在技术上的确比GSM 更强,但GSM 已经有成熟的产业链,在短时间内再引入另外一种新的技术标准,基本是不可能。高通必须要用大量的事实去说服标准制定机构,让他们相信CDMA 技术要大大优于GSM。在此间的几年中,高通都是在各种方式的演示和说服中渡过。

终于,1995 年,CDMA 被指定为第二代移动通信标准之一,并在香港建立第一张CDMA 网,从此一发不可收拾。CDMA 在韩国、日本、印度、中国等市场蓬勃发展,并造就了KDDI、SKT、三星、LG 等一批新型全球领先运营商和厂商。

高通威胁力

6 年前,人们还预测2008 年全球GSM 用户会达到10 亿,但这个数字2004 年就实现了。眉开眼笑的GSM 运营商接着把目标定在了2010年实现20 亿,并且相信这20 亿中的相当部分会顺利保持到3G 时代。然而,未来这20 亿用户在3G 时代所使用的技术,都是基于CDMA。

在2G 时代还处于弱势的高通,一下就成为3G 的“税务官”。这个税务官很强势,在通向3G 的每个路口都安置了收费站。诺基亚、爱立信等公司研发的3G技术标准WCDMA 非常不希望和CDMA 沾上边,但面对高通的入侵,却万般无奈。因为高通拥有WCDMA 标准中30% 的核心专利,世界上每卖出一台WCDMA 手机或网络设备,都需要用到高通的专利。

申请专利的目的一般有两种,第一种是保证自己不被别人告侵权,即防御性的。第二种是进攻性的,一个公司申请一些可能以后有用的但是自己未必使用的专利,专门来告别人侵权。高通的专利很多是后一种。高通公司有一面厚厚的专利墙,里面镶嵌着3000 多项CDMA 核心技术专利。为保护专利墙上的能带来巨大利润的专利,高通有一支庞大的知识产权方面的律师队伍,专门去告那些可能侵犯高通专利的公司,例如诺基亚、爱立信、摩托罗拉。每年高通从专利费挣来的钱是数十亿美元。这显然是一个非常赚钱的买卖。

高通公司的专利费极其昂贵,平均每一部手机4 到8 美元,超过一部手机所有芯片能带来的利润。诺基亚实在不愿意向高通缴纳那么多钱, 它不认为高通在WCDMA中做出了多大的贡献。于是,诺基亚联合了高通的竞争对手博通挑战高通。高通则威胁诺基亚不再做 WCDMA 的芯片,这样它将以WCDMA 专利的净拥有者身份阻止诺基亚进入 3G 市场。诺基亚不得不低头。2008 年7 月15 日,两家公司和解,诺基亚乖乖地拿出25 亿美元的专利费。

当然, 中国自主知识产权的TD-SCDMA 的情况也好不到哪里去。早在2003 年,高通公司就宣布拥有TD-SCDMA 的核心专利。高通公司首席律师、高级副总裁罗帑平态度十分强硬――如果任何公司在没有缴纳专利费的情况下推出这一产品,他们将为此进行抗争。

作为在TD-SCDMA 上地位举足轻重的大唐,一直不承认使用过高通的技术。早在CDMA 进入中国前,时任邮电部科技司司长的周寰就对高通高额的专利费很有看法。后来, 周寰担任大唐总裁,TDSCDMA就进入了全力研发。但TD-SCDMA 真能绕过高通吗?

这实在很难说清楚。这好比一座建筑,第一层是完全由高通的CDMA 建造,其他看房者都看上这座建筑,希望修个二层三层。于是,以诺基亚为首的WCDMA 占据了二层,中国的TD-SCDMA 住进了三层,但高通拥有几乎所有房间的钥匙,而且这些房间尽是财务重地。高通可以随便进入二层、三层的财务重地,拿取它需要的金钱。无论这座大楼建多少层,无论所处的楼层和一层的高通距离多远,都很难不让拥有房间钥匙的高通不进房,不收取房租。

在成立20 多年后,艾文• 雅各布创立的高通公司在通信领域独占了超过3000 多项重要专利,90%的通信芯片都由它提供,顺理成章坐拥了广阔的专利领土,让你怎么也绕不过去。

除此以外,借助CDMA 技术,高通顺利成为了无线移动通信规则的制定者和解释者,市场不可逆转地向着有利于高通的方向发展。靠着制定和解释规则,在很短的时间里高通占领了无线移动通信领域在全世界的大部分市场。可以毫不夸张的说,高通的气场已经影响到整个通信业。

闪开,CDMA!

显然,没有一家厂商希望看到这样的结果,于是“3G 只是一个过客,4G 就要到来,LTE 即将登场”的提法出台了。作为一个准4G 技术的研发阵营,LTE 阵营一边希望绕过高通的主要技术,削弱高通的主要地位,一边联合起来高喊让高通闪开。在LTE 正式到来前,联盟确实起到一定效果。

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一、营销环境分析

1.通信移动市场概况。纵观全球3G发展趋势,至2009年7月,全球移动用户数在44亿左右,普及率达到65%;从全球来看,现在3G已经覆盖了全球75%的国家和地区。对于整个中国移动市场来说,TD-SCDMA、WCDMA、CDMW2000目前仅在中国部署。到2009年为止,中国移动用户总数4.93亿户,其中TD用户为95.9万,移动通信市场占有73.67%;中国联通用户总数1.40亿户,移动通信市场约占有24%。中国电信2008年6月宣布将收购中国联通的CDMA资产和业务,获得CDMA移动用户4276万户,2009年1月中国电信正式获得CDMA2000的3G牌照,进入电信全业务经营,但移动业务从零开始经营,如何打开移动市场新局面,重振CDMA及3G业务是电信业务转型,市场进入策略显得更为重要。

2.竞争分析。①中国移动通信市场有三大运营商经营3G业务,中国移动(TD-SCDMA):TD-SCDMA――Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分同步的码分多址)技术(中国主导3GPP标准规范)在频谱利用率、对业务支持具有灵活性等独特优势。优势:中国自有3G技术,获政府支持。中国联通(WCDMA):W-CDMA(宽带码分多址)是一个ITU(国际电信联盟)标准,它是从码分多址(CDMA)演变而来,这是基于GSM网发展出来的3G技术规范,是欧洲提出的宽带CDMA技术。优势:有较高的扩频增益,发展空间较大,全球漫游能力最强,技术成熟性最佳。中国电信(CDMA2000):CDMA是码分多址(Code-Division Multiple Access技术),CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术,也称为CDMA Multi-Carrier,由美国高通公司为主导提出。优势:可以从原有的CDMA1X直接升级到3G,建设成本低廉。3G的主流技术有W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三种。CDMA2000由美国高通公司提出,技术成熟性最高,有着明确的提高频谱利用率的演进路线,但全球漫游能力一般,韩国已经开通了CDMA2000商用网。W-CDMA由欧洲和日本支持,有较高的扩频增益,发展空间较大,全球漫游能力最强,但技术成熟性一般,在2001年日本已经投入商用。TD-SCDMA于2008年4月1日试商用(北京奥运会)。②中国电信运营CDMA的目标市场分析。中国电信的客户主要是固话用户(含宽带用户),约2.2亿的固网用户、小灵通用户6000万,接管CDMA的C网用户数在4275万左右。现就客户群发展与关键因素进行加以分析。政、企市场:已有比较成熟的“商务领航”企业客户品牌;目前政府、绝大部企业的上网、固定电话用的都是电信的网络。家庭市场:已有比较成熟的“我的e 家”客户品牌。校园市场:在绝大部分学校的学生宿舍,都免费建设有校园电话和宽带上网,甚至在学校建有模块局,模块局的工作人员由学校的后勤部门或通信科的人员组成。

二、SWOT分析

1.优势分析。①CDMA与固定电话、ADSL的捆绑和交叉补贴,截至2007年底,中国电信固定电话用户达到2.26亿户,互联网宽带接入用户达到3817万户,“商务领航”用户达到194万户,“我的e家”用户达到1060万户。在全业务时代,中国电信最大的优势就是企业客户资源以及最后一公里接入的优势,可以通过全业务捆绑,加强并发展家庭和企业客户市场。②中国电信的品牌,承袭了我国电信产业百年发展的文化积淀,经营固话、移动市话、互联网接入及应用、数据通信、视讯服务、多种类信息综合服务,目前在政府、企业、农村等市场,电信的品牌根深蒂固。③中国电信与政府、企业有着良好的关系。④CDMA+Wi-Fi有利于打造差异化竞争优势。通过CDMA+Wi-Fi打造最强的无线宽带服务提供商,可以为Wi-Fi手机终端用户提供高速移动互联网服务。无论是手机访问WAP和WEB网站,带宽一直是限制影响中国移动GSM移动互联网发展的重要瓶颈。

2.劣势分析。①终端瓶颈限制问题。由于美国高通的问题,CDMA终端的价格居高不下。而且,高通针对CDMA建网、手机的CDMA芯片乃至手机上的应用开发都要收取专利费,CDMA产业一直无法做大,这制约了CDMA产业的做大做强,限制了CDMA终端的研发。②CDMA的客户规模还较小,目前移动通信话音业务的整体资费水平越来越低,暂时赢利的来源主要是依靠客户的规模优势。中国电信的CDMA客户约4275万户,客户规模相对较小,因而在移动通信市场发展中初期边际成本较高,经营困难还较大。面对对手的网内优惠促销,对新入网用户造成一定的进入门槛。③CDMA网络的覆盖问题。CDMA网络的室内覆盖和农村地区网络覆盖还不完善,造成CDMA网络的质量暂时还有缺陷,对客户的满意度有一定的影响。④渠道问题。目前中国电信的渠道还很不完善。其固定电话业务还是通过有限的营业厅来办理,小灵通主要还是通过共享渠道来销售,这一大缺陷限制了其移动业务的发展,给客户的感知和服务也带来障碍,下一步在全业务运营的背景下,新的渠道体系的规划和建设已是当务之急。⑤资金不足的问题。受限成本,短期内无法在移动业务与移动全面竞争争夺。

3.机会分析。①电信将获得CDMA2000标准的3G牌照,也是最有活力的CDMA运营商,为中国电信主导全球电信技术发展提供了机会;②由于获得了相对成熟的2G网络,可将小灵通用户向CDMA用户转移留住更多用户;③中国电信在互联网络覆盖方面占有绝对优势,在增值业务创新等方面提供了更多机会;④获得相对成熟的CDMA网络后,固话移动业务融合,更有利于中国电信推出具有竞争优势的差异化业务。

三、中国电信进入通信移动市场的关键问题

1.CDMA网络的优化、覆盖问题:农村信号覆盖不到位。

2.终端瓶颈限制问题:手机终端品种、款式、功能少。

3.渠道的规划与建设问题,缩短与本地竞争对手在客户服务上的差距。

四、中国电信运营CDMA的进入策略

1.加强组织的建设。①按目标市场的细分,成立了政企客户部、家庭市场客户部、公共客户部等部门。②正加强移动通信运营的人才培养、提升移动通信运营经验。③下一步将盘活各街道办事处、各乡镇、各集团模块局的电信人力资源,构建新的基层营销组织体系。将模块局从以维护为中心向营销、营业、维护三位一体的基层经营机构转型。

2.加强产业价值链的整合。①推动手机厂家加强对CDMA手机的研发。丰富CDMA终端的样式、功能。②充分利用社会渠道对CDMA山寨机的销售,降低普通用户的购机成本。③通过大批量采购降低CDMA终端的价格。

3.品牌重塑、扩大用户规模。①重塑CDMA的网络品牌。移动通信运营卖的就是网络服务,目前急需尽快解决CDMA的网络覆盖问题并优化网络的质量,减少用户的网络投诉,提升客户的满意度,开展相应的网络质量宣传。②重塑“商务领航”企业客户品牌。“商务领航”中捆绑CDMA,并充分利用现有的企业客户资源优势,提升CDMA用户在企业中的手机用户占比。

4.重塑“我的e家”。此前中国电信由于没有移动运营牌照,只能采取“固话+宽带+小灵通”。重组之后,中国电信拿到了联通的CDMA网络,将直接用CDMA替换之前的小灵通,形成“我的e家”的新组合,同时,着力开发家庭综合信息解决产品,例如集合家庭娱乐、可视电话、IPTV、远程医疗、家庭监控、家庭无线上网、家庭的消防、报警、社区网等。

5.利用在互联网内容上的优势,大力发展CDMA的移动通信增值业务,免费赠送CDMA定制终端促销。对政、企集团客户,实施存费送CDMA定制手机的政策;对捆绑家庭客户,实施存宽带费送CDMA定制手机的政策;对发展个人大客户,实施承诺保底消费赠送CDMA定制手机的政策;发展普通个人客户,实施购机送话费或直接补贴购机款的政策。

6.加强渠道体系建设,在实现业务捆绑后逐步实现业务融合。与政府合作,启动“百万社区经理金牌服务”,以社区为阵地,以家庭单位为突破口,彻底改变等用户上门的局面;以客户分布为主要因素进行营业厅的规划,建立比较完善的营销服务网络。在经济较发达的区域,采取自建自营的模式;在经济欠发达或用户群较少的区域,可采取自建它营的模式。

中国电信CDMA刚进入通信移动市场时知名度低、市场份额很少,通过制定差异化的产品策略,避免了同竞争对手的直接竞争。经过一年多的操作,中国电信截至2009年公司业务稳步推进。剔除初装费以后,全年完成经营收入2082亿元,整体经营收入增长了将近13%,净利润达到133亿元。截至2009年底,中国电信固定电话用户数为1.89亿;有线宽带用户数达到5346万户;CDMA用户数取得飞速发展,达到了5609万户,与2008年相比净增2818万户,净增了一倍。中国电信CDMA用户数整整翻了一倍引起CDMA整个业界非常瞩目的成绩,移动业务已经成为中国电信经营收入增长的一个新动力。

当然中国电信通信移动市场地位还不稳固,竞争对手经过了阵痛之后必然激烈反击。如何稳固现有的市场地位,继续扩大市场份额,仍然是摆在中国电信面前的难题。

参考文献:

[1]夏国俊.电信企业客户经理制与大客户服务规范[M].哈尔滨:哈尔滨地图出版社,2003.

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② CTIA:即美国无线通信和互联网协会。

③ D-AMPS:即时分多址联接方式/IS-136,一种先进的数字移动电话服务技术。

D-AMPS 在AMPS(先进移动电话服务)中增加了时分多址联接方式(TDMA), 使每个AMPS 通道都具有三个通道,在一个通道中可以处理3个呼叫。

④ TDMA:Time Division Multiple Access 即时分多址技术。TDMA 在美国通常

也指第二代(2G) 移动电话标准,即美国。

理论优势,但毕竟仅停留在纸面上和实验室里,而GSM 技术已实实在在地拥有了遍布世界的大量实际用户;支持前者的设备供应商仅有摩托罗拉一家,而后者的设备供应商则趋之若鹜。尽管面临如此巨大的风险和压力,美国CTIA 深知CDMA 标准是他们用来与欧洲抢占第二代移动通信市场的唯一制胜筹码,于是在1993 年坚决采用了这项本土技术。当然,另一个促使美国下定决心的原因是美国拥有当时世界上最大的移动通信市场,凭借这一独特优势,美国坚定了打一场攻坚战的决心。后来的事实证明,他们确实打了个漂亮仗―在第二代GSM 一统天下中为CDMA 技术赢得了一片广阔的发展空间。

1、确立标准,提前颁布频段,提供优惠政策,促进CDMA发展

为了与GSM 标准抗衡,在美国CTIA 采纳了CDMA 标准后,美国FCC①(联邦通信委员会)就首先划分了该标准所需的频段,为这项技术的本土化实施先开了绿灯。与此同时,GSM 在美国的实施却因为频率问题而一再受阻。在美国FCC 可分配的频率中,GSM 所能用的频率有两段:900MHz和1800MHz。前者没有批准用于GSM 系统, 后者直到1994 年才划分给北美的PCS②(个人通信系统), 届时运营商才有机会利用这个频段部署GSM 系统。总之,GSM 技术在美国的实施实际上被推迟,这为CDMA 技术的跟进赢得了宝贵的时间。

到1993 年和1994 年,美国与加拿大分发PCS 运营执照时,得到执照的运营商要想采用GSM 技术,就只能部署在1900MHz频段中,而CDMA 技术则可以使用800 MHz 的频段,并且在这一频段与美国仍在广泛使用的第一代模拟AMPS③(高级移动电话系统)系统兼容,从而能支持北美大陆的漫游业务。

此外,2000 年6月,美国FCC 又授予高通公司“开拓者”称号,以表彰其在CDMA 数字无线技术上的成就。结果,当CDMA 技术的成熟度与具体实施的要求还相差甚远时,北美已经有超过50%的PCS 覆盖让位给了CDMA 。总之,凭借着政府的政策干预和积极推动,CDMA 在北美彻底打败了GSM,站稳了脚跟。当时克林顿总统还特意发表声明,并通过信件的形式向ITU④(国际电信联盟)公开支持CDMA 以及其他美国标准。

① FCC:Federal Communications Commission 即联邦通信委员会。

② PCS:Personal Communications Service 即个人通信系统,专指正在美国部署的一套数字蜂窝技术。PCS 包括CDMA 、GSM 和主要用于北美的TDMA,PCS 的频率为1900MHz。

③ AMPS:Advanced Mobile Phone System 即高级移动电话系统。它是由美国AT&T 开发的最早的蜂窝电话系统标准,是第一代蜂窝技术,使用单独的频带。

④ ITU:International Telecommunication Union,即国际电信联盟。1947 年10 月15 日,该组织成为联合国的一个专门机构,其总部由瑞士伯尔尼迁至日内瓦。ITU 现有会员、准会员150 多个国家和地区,使用中、法、英、西、俄五种正式语言,出版电联正式文件使用这五种文字,工作语言为英、法、西三种。

2、政府引导设备供应商对CDMA的支持,带动产业链的形成

美国政府积极鼓励美国的电信设备制造商和进入北美市场的外国电信设备供应商支持CDMA 技术。为了保住在美国的市场,朗讯科技、爱立信、北电网络、三星公司、索尼公司及其他各大电信公司开始着手基于CDMA 技术的基础设施建设及手机的生产。这一举措不仅解决了CDMA 技术设备供应上的后顾之忧,而且促成了一个产业链的成长。

3. 走出国门,扩张美国的国际市场

在CDMA 技术的国际化历程中,美国政府也起到了至关重要的关键作用。美国政府通过动用其所有的经济和政治影响力,极力鼓动南美洲和亚太地区使用CDMA 技术,最终使其走出美国,成为一项国际标准,为今后在国际上的广泛应用埋下了伏笔。可以说,缺失了美国政府的大力支持,CDMA 技术面临的海外市场的扩张前景可能将完全是另一幅景象。

美国的运营策略,从CDMA 技术如何进入中国市场的历程,即可见一斑。2000 年8月,中国联通正式采用窄带CDMA 作为其运营的移动通信技术体制,从表面上看, 联通仿佛是引进了一种更为先进的技术标准,打破了中国移动市场上只有GSM 网络的单一形式,是市场和消费者所需要的。但是,如果我们仔细回味当时的相关背景, 便会发现事实并非如此简单。2000 年,中国GSM 用户规模已经达到5000 万户,已经具备相当规模,而窄带CDMA 和GSM 同属第二代移动通信技术,且当时的CDMA 远没有GSM 成熟,另外第三代移动通信技术已经在当时成为各大运营商的关注焦点。在这种情况下,当时仍处于明显竞争弱势的联通在已经运营GSM 的前提下,仍然上马CDMA,其中不乏美国政府利用其在经济领域的影响力,为CDMA 成功进入中国市场所作出的努力。最终,CDMA 在美国政府的力挺下顺利进入了中国市场。也正是中国庞大的移动通信市场需求造就了CDMA 和高通未曾预料的良好发展预期。十年来, Qualcomm(高通公司)累计收取的专利费用就高达数十亿美元之多,使其从一个只有七人创业的小公司一举发展成为在全球极具影响力的通信产业巨头。

4、CDMA技术发展历程

截止2005 年第一季度,美国高通公司的CDMA 技术在全球已拥有2.566 亿用户, 且市场仍呈不断扩大的趋势。下面,我们不妨回顾一下CDMA 技术走过的历程:

(1)1988 年,美国首次提出CDMA 蜂窝概念。

(2)1989 年,在美国圣地亚哥首次进行移动环境的现场演示。

(3)1993 年,美国CTIA 宣布采用该技术。

(4)FCC 分配了CDMA 所用的频段,并拍卖了CDMA 的运营牌照。

(5)1995 年, CDMA 被指定为个人通信业务(PCS) 的标准之一。

(6)1996 年,首次在美国洛杉矶进行商业化运用。

(7)1999 年,国际电联选择CDMA 作为3G 系统的基础。同时,CDMA 运营商达到83 家,遍布35 个国家。

(8)2001 年,CDMA 全球用户超过1亿。

(9)2002 年,俄罗斯等14 个国家推出了商用CDMA2000①服务。

(10)2003 年,24 个国家推出商用CDMA2000 1X②服务。

从CDMA 的发展历程可以看出,CDMA 技术在首次进行现场演示7年后,政府分配频率3年后,颁发牌照2年后,才初步实现商用。由此可见,CDMA 所演绎的成功史实际上是美国政府对自身技术的坚定信心,以及不遗余力地巧妙利用其在政治、经济上的影响力,同时又选择了恰当的时机等诸多因素共同作用的结果。回顾CDMA 在今天的成功,美国政府的作用功不可没。

GSM标准在欧盟的发展简史 根据GSM 协会公布的数字,到2005 年4月底,全球GSM 用户数已突破13.57 亿。也就是说,地球上平均不足每十个人便拥有部GSM 手机,毫不夸张地说,GSM 技术已经成为现代人类生活中不可或缺的一部分。随着GSM 仍在不断续写其成功史,我们不妨回顾一下这项以史无前例的合作方式发展起来的通信技术,到底是在哪些因素的驱动下赢得了如此巨大的胜利?是技术、需求使然,还是政治、经济推动?

20 世纪80 年代,欧洲存在多种互不兼容的地域性模拟蜂窝标准,这既妨碍了国际间漫游的实现,又限制了设备成本的进一步降低,同时,也越来越难以满足日益增长的系统容量的要求。这些因素让欧洲的商业界和政界很早就意识到了推行一个先进于模拟技术的通用移动通信标准的必要性,同时也意识到率先提出并控制这样一个技术所带来的巨大商业和政治利益,于是,GSM 成长的序幕就此拉开。

注① CDMA2000:Code Division Multiple Access 2000,是一个3G 移动通讯标准,是国际电信联盟ITU 的IMT-2000 标准认可的无线电接口,是2G cdmaOne 标准的延伸,也是近年来在数字移动通信进程中出现的一种先进的无线扩频通信技术。

② CDMA2000 1X:即众所周知的3G 1X 或者1xRTT,它是3G CDMA2000 技术的核心。标志1x 习惯专上指使用一对1X25MHz 无线电信道的CDMA2000 无线技术。

提到GSM 就不能不提欧盟,正是这样一个兼具国际和地域背景的组织,一手造就并促成了GSM 技术今天雄霸天下的控制局面。为了增强欧盟国家所提出的GSM 标准的国际竞争力,抢占第二代移动通信在欧盟和其他国家的市场,欧盟从政府角度采取了多方面的支持措施。

1. 政府部门在GSM 标准正式出台前便给予公开认可

基于当时的模拟移动通信系统在市场需求的压力下越来越难以胜任,为了在移动通信上实现国际漫游和多设备经销商之间的兼容,1982 年CEPT①(欧洲邮电管理委员会)成立了“移动通信特别小组”,着手制定一个新的移动通信通用标准。随后, 便出台了与之相适应的政治支持――1984 年,EC②(欧洲共同体)便正式发出对GSM 计划的认可书,这给欧洲的运营商和制造商发出了GSM 将在欧洲广泛使用的明确信号。

2. 政府在GSM 研发初期,促成了多家厂商共同开发的局面

初期,GSM 准备采用的频段,早已被模拟网络占用,为了不影响这项标准的进一步开发和商用,1986 年11 月欧盟委员会召开会议,并正式发出两个具有深远影响意义的文件――《推荐信》和《指令》。前者详细介绍了GSM 并明确表态欧盟将全力支持GSM 的发展;后者要求欧盟各成员国保留GSM 所需的频段。《指令》的公布比第一套GSM 标准规范提前了4年,离GSM 试验系统面世还有5年时间,而距离GSM 正式商用更是还有7年之遥。但欧盟这一果断举措,让全世界的设备制造商不再怀疑GSM 在欧洲的市场前景。正是欧盟在标准制定初期就规划了频率,使得众企业心里有了底,于是争先恐后地大规模地投入GSM 的研发,从而导致了GSM 的巨大成功。可以说,这两个文件的进一步奠定了GSM 在欧洲的主导地位。

3. 敦促运营商签订商业协议,提前进行GSM 运营招标

为了保证支持GSM 的所有技术和政治活动都能够得到一个长期的专门组织的指挥和协调,1987 年成立了GSM 协会,承担所有协调GSM 规范开发的责任。不久, 该协会确定了新标准应该采用TDMA,进而争取到了当时窄带TDMA 技术的主营厂家(如西门子、诺基亚和爱立信)的明确支持。从而解决了GSM 在设备供应商方面的后顾之忧。

为确保运营商采用这一标准,1987 年9月,来自欧盟的13 家运营商和政府官员共同签署了《GSM 谅解备忘录》,后来又成立谅解备忘录协会,负责推进GSM 标准化和

注① CEPT:Confederation of European Posts and Telecommunications,即欧洲邮电管理委员会。在GSM 的发展过程中,CEPT 协调各国的不同意见(包括技术上、产业政策上的不同意见)。GSM 的成功,使得欧洲企业在第二代移动通讯以及整个20 世纪90 年代中获得了显著的优势。

② EC:European Communities,即欧洲共同体。

应用等工作,并初定于1991 年7月1日将GSM 投放市场,从而明确了GSM 商业化运用的时间表。值得说明的是,在GSM 预计商用的三年前,也就是1988 年2月份,来自于13 个国家的所有MOU 运营商同时发出了招标邀请。这一切又反过来进一步地刺激了制造商的开发进度。

4. 面临GSM 技术的不成熟,决定分阶段完善和使用GSM 标准

虽然运营商签定的《GSM 谅解备忘录》定于1991 年7月GSM 实现商用,然而实际进展并没有达到预期设想,GSM 标准面临着严重的信任危机。为了能保证该标准按计划商用,欧盟采用分两个阶段引进业务的方式,准备在第一阶段首先使用技术成熟的语音业务,覆盖范围也局限在欧盟国家的都市和机场。在这一阶段,GSM 抢占了市场先机,通过实际商用收回了开发投资,同时赢得了宝贵的时间,来促进第二阶段商用技术的成熟和完善,最终在第二阶段实现了全覆盖和GSM 的数据业务等最初设想的全部商用目标和功能。

1990 年,GSM 第一阶段规范出版,随即网络建成,但苦于没有可用的商用终端, 因而使得商用计划还是遭到了推迟。然而,推迟并没有给GSM 技术带来所担心的灭顶之灾,因为欧盟的巨大影响力在此时充分发挥了其威力,在政府的大力推动和厂商的积极配合下,1992 年年底,GSM 商用终端终于普遍成熟起来,第一阶段商用目标最终得以实现。

cdma技术论文篇8

1 引言

第三代移动通信系统是指能够满足国际电联提出的IMT-2000/FPLMTS系统要求的新一代移动通信系统。国际电联于1995年提出了IMT-2000/FPLMTS的评估标准,对未来蜂窝移动通信系统提出了较详细的要求。

IMT- 2000系统的基本特征有以下几点:

球范围设计的高度兼容性;

MT- 2000中的业务与固定网络的业务兼容;

质量;

机体积很小,具有全球漫游能力;

用的频谱为

885 MHz~2025 MHz,2110 MHz~2200 MHz(共230 MHz)

1980 MHz~2010 MHz,2170 MHz~2200 MHz(限于卫星使用)

动终端可以连接地面网和卫星网,可移动使用也可固定使用;

线接口的类型应尽可能得少,而且具有高度的兼容性。

从而可以看出未来的第三代移动通信系统要具有很好的网络兼容性,用户终端可在全球范围内几个不同的系统间实现漫游,不仅要为移动用户提供话音及低速数据业务,而且要提供广泛的多媒体业务,这就对无线接口提出了较高的要求。ITU已对IMT-2000的测试环境提出了具体要求,给出了表征 IMT-2000系统的最低限度的参数,包括:支持的数据率范围,误码率要求,单向的时延要求,激活因子和业务量模型。

根据ITU的要求,目前各大电信公司联盟均已提出了自己的第三代移动通信系统方案,主要以日本DoCoMo公司为首提出的W-CDMA;美国Lucent、Motorola等公司提出的CdmaOne;欧洲西门子、阿尔卡特等公司提出的TD-CDMA。总体来说,在第三代移动通信系统中采用CDMA技术已达成共识,但各自实现方案还有较大差别,下面分别介绍并比较。

2 三种方案的特点

(1) W-CDMA系统

由于欧洲的GSM系统已经在数字移动通信市场中占据了很大的份额,美国的窄带CDMA系统(IS-95)也正在迅速赶上来,而日本的第二代数字移动通信系统PDC仅限于国内使用,无法推广到其它国家,所以日本很早就开始从事第三代移动通信系统的开发工作,分别提出了基于TDMA(时分多址)和基于CDMA(码分多址)的第三代移动通信系统,希望在未来的市场中占据有利地位,尤其以DoCoMo公司(NTT)的W-CDMA系统最有竞争力,目前DoCoMo公司正在同爱立信、Motorola、Lucent,以及其它厂家合作,努力完善系统,争取在 1998年完成样机,1999年进行商业试验。

W- CDMA系统无线接口的基本参数为

扩频方式:可变扩频比(4~256)的直接扩频;

载波扩频速率:4.096 Mchip/s;

每载波带宽:5 MHz(可扩展为10 MHz/20 MHz);

载波速率:16 kbit/s~256 kbit/s

帧长度:10 ms;

时隙长度(功率控制组):0.625 ms;

调制方式:QPSK

功率控制:开环+自适应闭环方式(功控速率1.6 kbit/s)

W- CDMA系统中采用导频符号相干RAKE接收机技术,解决了反向信道的容量限制问题,每个无线帧长度为10 ms,分成16个时隙(time slot),每个时隙长度为0.625 ms,在每个时隙的前部插入全“1”或全“0”的导频符号进行信道参数估计,这种方法在其它系统的调制中也有采用的,但W-CDMA系统将从导频符号得到的衰落信道的振幅和相位信息,作为RAKE接收机最大比值合并的加权系数,取得了很好的效果。

与IS- 95不同,W-CDMA系统不采用GPS精确定时方式,不同基站间不采用精确定时,优点是摆脱了美国GPS系统的控制,可采用较为自由的信道管理方式。缺点是需要快速实现小区搜索。

自适应阵列天线技术可以增加系统容量,而干扰消除技术可以减少高速率用户对系统造成的干扰。虽然这两种技术在实际应用中还有许多问题尚未解决,但日本正努力在W-CDMA系统中采用这两项技术。自适应阵列天线技术已经有很多文章论述过,这里不再介绍。干扰消除技术实际上是多用户检测技术的一种实现方式。采用2~3级干扰消除器,容量可增加30%。

另外,W- CDMA系统采用了精确的功率控制,即采用基于SIR(信噪比)的开环+闭环的功率控制方式,在业务信道帧中插入功率控制比特,插入速率1.6 kbit/s,比IS-95的功控速率增加一倍,可以跟踪一般的快衰落过程。

(2) CdmaOne系统

CdmaOne是Lucent、 Motorola、Nortel、Qualcomm和三星联合提出的第三代移动通信系统方案,是从IS-95和IS-41的标准发展而来,因此它与AMPS、DAMPS和IS-95均有较好的兼容性。同时,又由于它采用了一些新技术,使其能完全满足第三代移动通信系统即IMT-2000/FPLMTS的要求,其无线接口参数如下:

载波带宽:5 MHz(可扩展为10/20 MHz)

扩频方式:采取直接扩频或多载波扩频;

扩频速率:3.6864 Mchip/s;

扩频码长度:可根据无线环境和数据速率而变化;

帧长度:20 ms;

时隙长度(功率控制组):1.25 ms;

调制方式:下行QPSK,上行BPSK;

功率控制:开环+闭环方式(功控速率800 bit/s)。

CdmaOne扇区内采用连续导频信道广播,能提供独立于传输速率的功控、定时和相位纠正,能以较小的复杂度提供基站的快速捕获和邻近基站的快速搜索。与IS-95相同的短码结构加上Walsh函数使信道之间正交,高速(800 bit/s)前向链路功控使前向链路平均发射功率最小化。

调制方式采取多载波方式和直扩方式。这两种方式有相同的信息传送率和实现复杂度。多载波CDMA链路在5 MHz带宽内有3个1.25 MHz CDMA载波,10 MHz带宽则有10个1.25 MHz载波。多载波CDMA前向链路信号与IS-95前向链路信号正交,编码后的信息符号同时在多个CDMA载波上传送,由此带来的频域分集等效于将信号扩展到整个带宽。导频信号在IS-95与多载波业务信道重叠时可以共享,在相同的频段允许前向链路容量在IS-95和宽带用户之间动态共享,继续支持低成本/低功耗的IS-95手机用于话音和低速数据业务。

直接扩频链路扩频速率为3.6864 Mchip/s,采用256位的Walsh码。Walsh码的长度可根据无线环境和数据速率而变化,在信道速率为9.6 kbit/s或者14.4 kbit/s时采用256位Walsh码;快速移动的用户可限制Walsh码长大于等于16位;用户在无线信道情况较好时,可采用 4位的Walsh码以实现最高的数据速率。

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(3) TD-CDMA

UMTS是ETSI针对第三代移动通信系统IMT-2000提出的解决方案,目前又分为 2个子方案即由德国的kaiserslautern大学、西门子公司、阿尔卡特公司提出并得到GSM网络运营者支持的TD-CDMA系统和由NTT DoCoMo、爱立信公司、诺基亚公司提出的W-CDMA系统。

TD- CDMA可以单独运营以满足ETSI/UMTS和ITU/IMT- 2000的要求也可双模工作向后兼容GSM900和DCS1800,使第二代GSM900、DCS1800系统可以平滑过渡至IMT-2000,从而可以利用现有的GSM网络设备,节约了投资,其无线接口参数如下:

每载波带宽:1.6 MHz;

每载波时隙数:8 slot;

帧长度:4.615 ms;

时隙长度:577 μs;

单位时隙信道数:8个;

单位时隙传信率:8/16 kbit/s;

特征码扩频码长度:16 bit;

单位载波信道数:64个。

从TD- CDMA的接入方式可以看出其兼有TDMA和CDMA的特点,是以 TDMA为基本框架在每个时隙传送具有正交特征码的多用户信号,好处是能利用TDMA、CDMA的优点并克服各自的缺点且与GSM有较好的兼容性。TDMA的优势是已经通过了大量用户的试验和有全球最大的用户数;而CDMA的优势是可灵活提供可变速率业务和多径分集能力。单位载波信道数的增加所带来的好处是对于同样的小区用户数而言,收发信机个数降低,最多可达8倍,从而可降低基站设备的投资。

TD- CDMA中的扩频调制不同于DS- CDMA,它具有很强的适应性,既可适应于GSM中所采用的QPSK/GMSK方式,又可适应于多载波CDMA和脉冲压缩(Pulse Compression) CDMA,从而确保了对GSM系统的兼容性和对新技术的开放性。

由于TD- CDMA系统接入方式的特殊性,从时域上已大幅度降低了多址干扰,加上小区复用系数为 3,又从空间上隔离了部分多址干扰,仅考虑上述2项就比直扩CDMA要优越。另外,由于TD-CDMA用户数少,每时隙最多为8个信道,共有16个特征码字表示的信道,多用户信号是同步的,从而决定了联合检测(即多用户检测)容易实现,且可进行最大似然检测以达到多用户检测的性能极限,大大降低了多址干扰。而在直扩CDMA中(如IS-95),由于反向信道异步和用户数多的特点使得多用户检测难以实现。

3 三种方案的性能比较

这三种方案都是根据ITU的IMT-2000系统框架要求,结合原有的系统及近几年移动通信领域的新技术,能够在2000年左右推出商用的移动多媒体通信系统。下面我们从几方面比较一下这三种方案。

(1) 利用CDMA技术的程度

CDMA技术主要有以下几个优点:小区复用系数为1,利用多径能力,可变扩频增益,多用户检测,软切换,软容量。TD-CDMA、W-CDMA、CdmaOne对CDMA技术的利用程度各不相同,如表1所示。总的来说,TD-CDMA较差,这是因为TD-CDMA系统要与GSM系统兼容,小区复用系数为3,降低了频谱利用率,并且因为扩频带宽只有1.6 MHz,所以并不能充分利用多径,降低了系统效率,并且软切换和软容量能力实现起来很困难,但因为每个时隙内最多只有8个用户,所以采用联合检测相对来说要容易一些,对干扰抵消能力强。

表1 三种方案的比较 W- CDMA CdmaOne TD-CDMA 小区复用系数 1 1 3 利用多径能力 好 好 差 软切换 好 好 困难 扩频增益 4~256 4~256 16 多用户检测 困难 困难 容易 软容量 可以实现 可以实现 无法实现 (2) 同步方式,功率控制和支持高速业务能力

目前商用的CDMA系统(IS-95),采用64位Walsh正交扩频码序列,反向信道采取非相干接收方式,成为限制系统容量的主要问题,所以在第三代系统中反向链路普遍采用相干接收方式。W-CDMA系统采用内插导频符号辅助相干接收技术,两者具体性能目前还较难比较,涉及到接收机的结构及实际环境限制,但前者在车辆移动速度较快时,会跟踪不上快衰落变化,性能恶化。另外,CdmaOne系统需要GPS精确定时,小区间要保持同步,对定时系统要求较高;而W-CDMA和TD-CDMA系统则不需要小区间的同步,可适应环境的变化,可在室外、室内、甚至地铁中使用。TD-CDMA系统继承了GSM900和DCS1800正反向信息同步的特点,从而克服了反向信道限制容量的瓶颈效应,而同步意味着正反向信道均可采用正交码,从而克服了远近效应,降低了对功率控制的要求。

CdmaOne系统采用与IS-95系统相同的开环加闭环功率控制方式,功控速率为800 bit/s,W-CDMA系统采用开环加自适应闭环功控方式,功控速率增加到1600 bit/s,效果有较大提高,可以抵消一般快衰落的影响。TD-CDMA采用了联合检测进一步消除了多用户干扰,使得上行链路用户之间功率相差很大时仍能有效地解调信息即克服了远近效应,带来的好处是为了克服瑞利衰落(快衰落)的快速功率控制不是必须的,而消除对数正态衰落(慢衰落)的慢速功率控制仍有必要,其目的是为了节约功率、延长移动台的电池使用寿命和提高业务质量。由于对抗快衰落的能力较强,TD-CDMA可以支持高达每小时500 km的移动体的通信,这在现代移动通信中是至关重要的。而直扩 CDMA对于高速移动通信的支持能力较差。

W-CDMA系统在5 MHz带宽中可提供16 kbit/s、32 kbit/s、64 kbit/s、128 kbit/s等多个传输速率。当信息速率超过128 kbit/s时,W-CDMA系统可分配多个码分信道给用户进行复用,采用并行传送方式可提供384 kbit/s(128 kbit/s×3),并且可容易地实现室内2 Mbit/s的信息传送。CdmaOne系统可通过多载波传送或复用码信道,实现较高速率的信息传送。 TD-CDMA提供综合业务是通过无线电资源的复用,可采用在每个时隙内的多码传输和时隙合并方式,为了达到2 Mbit/s的峰值速率需采用16进制的QAM调制方式,当移动台的传信率较高时需要较高的发射功率,又因为采用与GSM系统相同的TDMA时隙分配方式,所以无法充分利用系统资源,造成浪费。

(3) 与已有系统的兼容性

CdmaOne系统将IS-95从一个话音、低速数据系统改进为一个无线多媒体系统,使之能提供基本满足IMT-2000要求的容量和服务,优化了话音和数据业务,能支持高速率的电路和分组业务,提供平滑地向后兼容性(与 IS-95),其网络结构和软件均从IS-95系统发展而来,N× 1.25 MHz信道带宽与IS-95已经使用的频带兼容。TD-CDMA系统与GSM有相同的帧长度和时隙长度,将GSM或DCS1800的网络作相应扩充,即可实现与TD-CDMA系统的兼容,在与公网的接口上则向ATM过渡,提高了市场竞争能力。W-CDMA系统,与第二代及在第二代基础上开发的PCS及PCN系统不兼容,需要单独的基站和移动台子系统,需要全面安装系统设备,所以初期投资要大一些。

4 未来的发展趋势

ITU为 IMT-2000/FPLMTS系统提出的时间表是:1998年底完成无线传输技术的选择,1999年完成标准的制定,2000年以后开始商用。现在以日本、欧洲和美国电信公司为主的联盟已分别提出了各自的第三代移动通信系统,决定最终结果的不仅是技术的先进,还有成本、系统的复杂性和市场需求,具体如下:(1) 市场需求。IMT-2000商用系统将在2000年左右推出,会在以后十年内逐渐占领市场,所以要研究今后几年人们对移动通信业务需求,IMT- 2000应能够提供那些业务。(2) 成本和系统复杂性。成本取决于系统本身的投入,及与已有系统设备的兼容性。从初期投入来分析,W-CDMA系统采用了一些新技术,要设计全新的基站和移动台,及整个网络结构,所以投入要大一些。(3) 技术先进性。运营商希望以较少的基站覆盖较大的区域,并且提高系统容量。从整体的性能来衡量,W-CDMA因为设计比较超前,可提供更多的业务、较大的系统容量而具有相当大的竞争力,TD-CDMA系统因为其本身的缺陷,无法充分发挥CDMA技术的优势。

由于目前的移动运营商已在现有的第二代移动通信系统中投入了大量资金,因此必然希望将自己目前的系统平滑过渡到第三代系统;另外,欧、日、美电信公司都希望在未来的第三代移动通信系统市场中占有较大份额,都不会轻易放弃自己的方案。因此,国际电联很难最终形成一个统一的第三代移动通信标准,极有可能几种方案共存。

5 结束语

cdma技术论文篇9

随着数字通信和计算机技术的时不断发展,可以看出无线终端设备具有巨大的潜力。同时许多短距离无线通信的要求被提出,短距离无线通信与同长距离无线通信有很多的区别,主要如下:

(1)无线终端设备发射功率在小于几微瓦。

(2)通讯的距离在几厘米到几百米之间。

(3)具体用途在小范围区域内使用。

(4)要方便,不用申请无线频道。

(5)高频操作。一个标准的短距离无线通信系统基本包括一个无线发射器和一个无线接收器。现在广泛使用的无线终端技术的是红外传输、蓝牙、CDMA、GSMdeep等。它们都有各自立足的特点,或基于传输速度、距离、耗电量等特殊要求;或是着眼于功能的扩充;或是符合某些单一应用的特别要求;或是建立竞争技术的差异化等。但是没有一种技术可以完美到足以满足所有的需求。

2.通信的应用领域

2.1 红外通信的通信

信道是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体。红外通信一般有发送和接受两个部分组成,其中发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号,通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号,再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调,还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制(PWM)两种方法。由于红外线通信具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点所以红外技术在家电、音响设备等方面得到广泛运用。总而言之,红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调,以便利用红外信道进行传输;红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。

2.2蓝牙的应用

追根朔源,蓝牙的创始人是瑞典的爱立信公司,蓝牙(Bluetooth)技术,作为人们常用的一种短距离无线电技术,能够方便地简化上网本、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信,也能够成功地简化以上这些设备与因特网之间的通信,从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效,为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快调频和短包技术,支持点兑点及点对多点通信,工作在全球通用的2.4GHz LSM(即工业、科学、医学)频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙无线技术规格供我们全球的成员公司免费使用。目前许多行业的制造商为减少使用凌乱的电线,都积极地在其产品中实施此技术,以实现无缝连接、流传输立体声,传输数据或进行语音通信。蓝牙技术在2.4GHz波段运行,该波段是一种无需申请许可证的工业、科技、医学(ISM)无限电波段。正因如此,使用蓝牙技术不需要支付任何费用。但您必须向手机提供商注册使用GSM或CDMA,除了设备费用外,您不需要为使用蓝牙技术在支付任何费用。

2.3 CDMA的应用

CDMA(Code Division Multiple Access) 是在无线通讯上使用的技术,又称码分多址, CDMA允许所有的使用者同时使用全部频带,并且把其他使用者发出的讯号视为杂讯,完全不必考虑到讯号碰撞(collision)的问题。CDMA的优点包括:CDMA中所提供的语音编码技术,其通话品质比目前的GSM好,而且可以把用户对话时周围环境的噪音降低,使通话更为清晰。另外CDMA通话技术还具有系统容量大,保密性强,通话稳定等特点。CDMA之所以可以坚守手机之间的干扰,主要是利用展频的通讯技术,不仅可以增加用户的容量,而且手机的功率还可以做的比较低,这不但可以使使用时间更长,更重要的是可以降低电磁波辐射对人的伤害。CDMA带宽可以扩展较大,还可以传输影像,这就是第三代手机为什么选用CDMA的原因。就安全性能而言,CDMA不但有良好的认证体制,更因为其传输的特性,用分码多工,防止被人盗听的功能大大地增强。目前CDMA系统正快速发展中。Wideband CDMA(WCDMA)宽带分码多工传输技术,为IMT-2000的重要基础技术,将是第三代数字无线通信系统的标准。

3.通信的发展前景

当今社会,全球无线通信产业的两个突出特点体现在:一是公众移动通信持续保持增长态势,一些国家和地区增势强劲,但存在发展不均衡的现象;二是宽带无线通信技术热点不断,技术知识更新较快,无线通信产业的研究和应用十分活跃。目前,我国的移动通信市场呈现持续快速增长的局面,截至9月底,移动用户总数达到6.98亿。考虑闲置的充值卡和一人双机的情况,我国移动通信由于用户普及率相对还比较低,仍有相当巨大和持久的增长空间。但我国的移动通信领域已进入了全面竞争的时代,GSM、CDMA乃至小灵通等网络激烈争夺用户,这已导致了资费下降,用户ARPU值下降的情况。目前我国的GPRS、CDMA、IX等2.5G数据业务发展态势不错,并已逐步培育了用户群。另外3G通信技术已经经过了技术试验阶段,并收到比较好的效果。

除传统的公众移动通信外,全球的宽带无线接入领域近期研究和应用十分活跃,热点不断出现,给无线通信业界带来了清新的空气。这包括宽带固定无线接入技术、WLAN技术、WIMAX技术、UMB技术等等,呈现百花齐放的局面。这些技术的出现和发展,给整个无线通信产业注入了勃勃生机。

4.结语

如今,无线通信的发展处于主流地位,无线通信的技术必然朝着4G等技术发面发展,各种无线终端设备凭着各自的优势为用户提供可靠、速度和更加优势的服务。但是对于整个无线通信产业而言,这些无线通信终端设备热点技术都已日臻完善,相信在不久的将来,它们必会给我们的生活带来新的变革。一体化的思路规划和建设网络,发挥各自不同技术,从而使多元素、多网络一体化将是主导路线。而从大局发展,解决不同区域、不同用户群对宽带及业务的不同需求,达成无线通信网络的整体优势和综合能力。市场的多元化需求促进技术的发展,市场的激烈竞争加剧了无限终端设备的研究和开发。本文对这些热点技术的介绍所作为及展望,希望能激起更多人对未来无线生活的憧憬。

【参考文献】

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1 引言

第三代移动通信系统是指能够满足国际电联提出的imt-2000/fplmts系统要求的新一代移动通信系统。国际电联于1995年提出了imt-2000/fplmts的评估标准,对未来蜂窝移动通信系统提出了较详细的要求。

imt- 2000系统的基本特征有以下几点:

球范围设计的高度兼容性;

mt- 2000中的业务与固定 网络 的业务兼容;

质量;

机体积很小,具有全球漫游能力;

用的频谱为

885 mhz~2025 mhz,2110 mhz~2200 mhz(共230 mhz)

1980 mhz~2010 mhz,2170 mhz~2200 mhz(限于卫星使用)

动终端可以连接地面网和卫星网,可移动使用也可固定使用;

线接口的类型应尽可能得少,而且具有高度的兼容性。

从而可以看出未来的第三代移动通信系统要具有很好的网络兼容性,用户终端可在全球范围内几个不同的系统间实现漫游,不仅要为移动用户提供话音及低速数据业务,而且要提供广泛的多媒体业务,这就对无线接口提出了较高的要求。itu已对imt-2000的测试环境提出了具体要求,给出了表征 imt-2000系统的最低限度的参数,包括:支持的数据率范围,误码率要求,单向的时延要求,激活因子和业务量模型。

根据itu的要求, 目前 各大电信公司联盟均已提出了自己的第三代移动通信系统方案,主要以日本docomo公司为首提出的w-cdma;美国lucent、motorola等公司提出的cdmaone;欧洲西门子、阿尔卡特等公司提出的td-cdma。总体来说,在第三代移动通信系统中采用cdma技术已达成共识,但各自实现方案还有较大差别,下面分别介绍并比较。

2 三种方案的特点

(1) w-cdma系统

由于欧洲的gsm系统已经在数字移动通信市场中占据了很大的份额,美国的窄带cdma系统(is-95)也正在迅速赶上来,而日本的第二代数字移动通信系统pdc仅限于国内使用,无法推广到其它国家,所以日本很早就开始从事第三代移动通信系统的开发工作,分别提出了基于tdma(时分多址)和基于cdma(码分多址)的第三代移动通信系统,希望在未来的市场中占据有利地位,尤其以docomo公司(ntt)的w-cdma系统最有竞争力,目前docomo公司正在同爱立信、motorola、lucent,以及其它厂家合作,努力完善系统,争取在 1998年完成样机,1999年进行商业试验。

w- cdma系统无线接口的基本参数为

扩频方式:可变扩频比(4~256)的直接扩频;

载波扩频速率:4.096 mchip/s;

每载波带宽:5 mhz(可扩展为10 mhz/20 mhz);

载波速率:16 kbit/s~256 kbit/s

帧长度:10 ms;

时隙长度(功率控制组):0.625 ms;

调制方式:qpsk

功率控制:开环+自适应闭环方式(功控速率1.6 kbit/s)

w- cdma系统中采用导频符号相干rake接收机技术,解决了反向信道的容量限制 问题 ,每个无线帧长度为10 ms,分成16个时隙(time slot),每个时隙长度为0.625 ms,在每个时隙的前部插入全“1”或全“0”的导频符号进行信道参数估计,这种 方法 在其它系统的调制中也有采用的,但w-cdma系统将从导频符号得到的衰落信道的振幅和相位信息,作为rake接收机最大比值合并的加权系数,取得了很好的效果。

与is- 95不同,w-cdma系统不采用gps精确定时方式,不同基站间不采用精确定时,优点是摆脱了美国gps系统的控制,可采用较为自由的信道管理方式。缺点是需要快速实现小区搜索。

自适应阵列天线技术可以增加系统容量,而干扰消除技术可以减少高速率用户对系统造成的干扰。虽然这两种技术在实际 应用 中还有许多问题尚未解决,但日本正努力在w-cdma系统中采用这两项技术。自适应阵列天线技术已经有很多文章论述过,这里不再介绍。干扰消除技术实际上是多用户检测技术的一种实现方式。采用2~3级干扰消除器,容量可增加30%。

另外,w- cdma系统采用了精确的功率控制,即采用基于sir(信噪比)的开环+闭环的功率控制方式,在业务信道帧中插入功率控制比特,插入速率1.6 kbit/s,比is-95的功控速率增加一倍,可以跟踪一般的快衰落过程。

(2) cdmaone系统

cdmaone是lucent、 motorola、nortel、qualcomm和三星联合提出的第三代移动通信系统方案,是从is-95和is-41的标准发展而来,因此它与amps、damps和is-95均有较好的兼容性。同时,又由于它采用了一些新技术,使其能完全满足第三代移动通信系统即imt-2000/fplmts的要求,其无线接口参数如下:

载波带宽:5 mhz(可扩展为10/20 mhz)

扩频方式:采取直接扩频或多载波扩频;

扩频速率:3.6864 mchip/s;

扩频码长度:可根据无线环境和数据速率而变化;

帧长度:20 ms;

时隙长度(功率控制组):1.25 ms;

调制方式:下行qpsk,上行bpsk;

功率控制:开环+闭环方式(功控速率800 bit/s)。

cdmaone扇区内采用连续导频信道广播,能提供独立于传输速率的功控、定时和相位纠正,能以较小的复杂度提供基站的快速捕获和邻近基站的快速搜索。与is-95相同的短码结构加上walsh函数使信道之间正交,高速(800 bit/s)前向链路功控使前向链路平均发射功率最小化。

调制方式采取多载波方式和直扩方式。这两种方式有相同的信息传送率和实现复杂度。多载波cdma链路在5 mhz带宽内有3个1.25 mhz cdma载波,10 mhz带宽则有10个1.25 mhz载波。多载波cdma前向链路信号与is-95前向链路信号正交,编码后的信息符号同时在多个cdma载波上传送,由此带来的频域分集等效于将信号扩展到整个带宽。导频信号在is-95与多载波业务信道重叠时可以共享,在相同的频段允许前向链路容量在is-95和宽带用户之间动态共享,继续支持低成本/低功耗的is-95手机用于话音和低速数据业务。

直接扩频链路扩频速率为3.6864 mchip/s,采用256位的walsh码。walsh码的长度可根据无线环境和数据速率而变化,在信道速率为9.6 kbit/s或者14.4 kbit/s时采用256位walsh码;快速移动的用户可限制walsh码长大于等于16位;用户在无线信道情况较好时,可采用 4位的walsh码以实现最高的数据速率。

(3) td-cdma

umts是etsi针对第三代移动通信系统imt-2000提出的解决方案, 目前 又分为 2个子方案即由德国的kaiserslautern大学、西门子公司、阿尔卡特公司提出并得到gsm 网络 运营者支持的td-cdma系统和由ntt docomo、爱立信公司、诺基亚公司提出的w-cdma系统。

td- cdma可以单独运营以满足etsi/umts和itu/imt- 2000的要求也可双模工作向后兼容gsm900和dcs1800,使第二代gsm900、dcs1800系统可以平滑过渡至imt-2000,从而可以利用现有的gsm网络设备,节约了投资,其无线接口参数如下:

每载波带宽:1.6 mhz;

每载波时隙数:8 slot;

帧长度:4.615 ms;

时隙长度:577 μs;

单位时隙信道数:8个;

单位时隙传信率:8/16 kbit/s;

特征码扩频码长度:16 bit;

单位载波信道数:64个。

从td- cdma的接入方式可以看出其兼有tdma和cdma的特点,是以 tdma为基本框架在每个时隙传送具有正交特征码的多用户信号,好处是能利用tdma、cdma的优点并克服各自的缺点且与gsm有较好的兼容性。tdma的优势是已经通过了大量用户的试验和有全球最大的用户数;而cdma的优势是可灵活提供可变速率业务和多径分集能力。单位载波信道数的增加所带来的好处是对于同样的小区用户数而言,收发信机个数降低,最多可达8倍,从而可降低基站设备的投资。

td- cdma中的扩频调制不同于ds- cdma,它具有很强的适应性,既可适应于gsm中所采用的qpsk/gmsk方式,又可适应于多载波cdma和脉冲压缩(pulse compression) cdma,从而确保了对gsm系统的兼容性和对新技术的开放性。

由于td- cdma系统接入方式的特殊性,从时域上已大幅度降低了多址干扰,加上小区复用系数为 3,又从空间上隔离了部分多址干扰,仅考虑上述2项就比直扩cdma要优越。另外,由于td-cdma用户数少,每时隙最多为8个信道,共有16个特征码字表示的信道,多用户信号是同步的,从而决定了联合检测(即多用户检测)容易实现,且可进行最大似然检测以达到多用户检测的性能极限,大大降低了多址干扰。而在直扩cdma中(如is-95),由于反向信道异步和用户数多的特点使得多用户检测难以实现。

3 三种方案的性能比较

这三种方案都是根据itu的imt-2000系统框架要求,结合原有的系统及近几年移动通信领域的新技术,能够在2000年左右推出商用的移动多媒体通信系统。下面我们从几方面比较一下这三种方案。

(1) 利用cdma技术的程度

cdma技术主要有以下几个优点:小区复用系数为1,利用多径能力,可变扩频增益,多用户检测,软切换,软容量。td-cdma、w-cdma、cdmaone对cdma技术的利用程度各不相同,如表1所示。总的来说,td-cdma较差,这是因为td-cdma系统要与gsm系统兼容,小区复用系数为3,降低了频谱利用率,并且因为扩频带宽只有1.6 mhz,所以并不能充分利用多径,降低了系统效率,并且软切换和软容量能力实现起来很困难,但因为每个时隙内最多只有8个用户,所以采用联合检测相对来说要容易一些,对干扰抵消能力强。

表1 三种方案的比较 w- cdma cdmaone td-cdma 小区复用系数 1 1 3 利用多径能力 好 好 差 软切换 好 好 困难 扩频增益 4~256 4~256 16 多用户检测 困难 困难 容易 软容量 可以实现 可以实现 无法实现 (2) 同步方式,功率控制和支持高速业务能力

目前商用的cdma系统(is-95),采用64位walsh正交扩频码序列,反向信道采取非相干接收方式,成为限制系统容量的主要 问题 ,所以在第三代系统中反向链路普遍采用相干接收方式。w-cdma系统采用内插导频符号辅助相干接收技术,两者具体性能目前还较难比较,涉及到接收机的结构及实际环境限制,但前者在车辆移动速度较快时,会跟踪不上快衰落变化,性能恶化。另外,cdmaone系统需要gps精确定时,小区间要保持同步,对定时系统要求较高;而w-cdma和td-cdma系统则不需要小区间的同步,可适应环境的变化,可在室外、室内、甚至地铁中使用。td-cdma系统继承了gsm900和dcs1800正反向信息同步的特点,从而克服了反向信道限制容量的瓶颈效应,而同步意味着正反向信道均可采用正交码,从而克服了远近效应,降低了对功率控制的要求。

cdmaone系统采用与is-95系统相同的开环加闭环功率控制方式,功控速率为800 bit/s,w-cdma系统采用开环加自适应闭环功控方式,功控速率增加到1600 bit/s,效果有较大提高,可以抵消一般快衰落的 影响 。td-cdma采用了联合检测进一步消除了多用户干扰,使得上行链路用户之间功率相差很大时仍能有效地解调信息即克服了远近效应,带来的好处是为了克服瑞利衰落(快衰落)的快速功率控制不是必须的,而消除对数正态衰落(慢衰落)的慢速功率控制仍有必要,其目的是为了节约功率、延长移动台的电池使用寿命和提高业务质量。由于对抗快衰落的能力较强,td-cdma可以支持高达每小时500 km的移动体的通信,这在 现代 移动通信中是至关重要的。而直扩 cdma对于高速移动通信的支持能力较差。

w-cdma系统在5 mhz带宽中可提供16 kbit/s、32 kbit/s、64 kbit/s、128 kbit/s等多个传输速率。当信息速率超过128 kbit/s时,w-cdma系统可分配多个码分信道给用户进行复用,采用并行传送方式可提供384 kbit/s(128 kbit/s×3),并且可容易地实现室内2 mbit/s的信息传送。cdmaone系统可通过多载波传送或复用码信道,实现较高速率的信息传送。 td-cdma提供综合业务是通过无线电资源的复用,可采用在每个时隙内的多码传输和时隙合并方式,为了达到2 mbit/s的峰值速率需采用16进制的qam调制方式,当移动台的传信率较高时需要较高的发射功率,又因为采用与gsm系统相同的tdma时隙分配方式,所以无法充分利用系统资源,造成浪费。

(3) 与已有系统的兼容性

cdmaone系统将is-95从一个话音、低速数据系统改进为一个无线多媒体系统,使之能提供基本满足imt-2000要求的容量和服务,优化了话音和数据业务,能支持高速率的电路和分组业务,提供平滑地向后兼容性(与 is-95),其网络结构和软件均从is-95系统 发展 而来,n× 1.25 mhz信道带宽与is-95已经使用的频带兼容。td-cdma系统与gsm有相同的帧长度和时隙长度,将gsm或dcs1800的网络作相应扩充,即可实现与td-cdma系统的兼容,在与公网的接口上则向atm过渡,提高了市场竞争能力。w-cdma系统,与第二代及在第二代基础上开发的pcs及pcn系统不兼容,需要单独的基站和移动台子系统,需要全面安装系统设备,所以初期投资要大一些。

4 未来的发展趋势

itu为 imt-2000/fplmts系统提出的时间表是:1998年底完成无线传输技术的选择,1999年完成标准的制定,2000年以后开始商用。现在以日本、欧洲和美国电信公司为主的联盟已分别提出了各自的第三代移动通信系统,决定最终结果的不仅是技术的先进,还有成本、系统的复杂性和市场需求,具体如下:(1) 市场需求。imt-2000商用系统将在2000年左右推出,会在以后十年内逐渐占领市场,所以要 研究 今后几年人们对移动通信业务需求,imt- 2000应能够提供那些业务。(2) 成本和系统复杂性。成本取决于系统本身的投入,及与已有系统设备的兼容性。从初期投入来 分析 ,w-cdma系统采用了一些新技术,要设计全新的基站和移动台,及整个网络结构,所以投入要大一些。(3) 技术先进性。运营商希望以较少的基站覆盖较大的区域,并且提高系统容量。从整体的性能来衡量,w-cdma因为设计比较超前,可提供更多的业务、较大的系统容量而具有相当大的竞争力,td-cdma系统因为其本身的缺陷,无法充分发挥cdma技术的优势。

cdma技术论文篇11

第三代移动通信系统(3g)是在第二代移动通信技术基础上进一步演进的以宽带cdma技术为主,并能同时提供语音数据综合服务和移动多媒体服务的移动通信系统,亦即未来移动通信系统,是一代有能力彻底解决第一、二代移动通信系统主要弊端的最选进的移动通信系统。第三代移动通信系统一个突出特色就是,要在未来移动通信系统中实现个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、任何地点,与任何人,用任意方式、高质量地完成任何信息之间的移动通信与传输。可见,第三代移动通信十分重视个人在通信系统中的自主因素,突出了个人在通信系统中的主要地位,所以又叫未来个人通信系统。第三代移动通信系统将会以宽带cdma系统为主,所谓cdma,即码分多址技术。移动通信的特点要求采用多址技术,多址技术实际上就是指基站周围的移动台以何种方式抢占信道进入基站和从基站接收信号的技术,移动台只有占领了某一信道,才有可能完成移动通信。

二、第三代移动通信系统的特征

第三代移动通信的基本特征:具有全球范围设计的,与固定网络业务及用户互连,无线接口的类型尽可能少和高度兼容性;具有与固定通信网络相比拟的高话音质量和高安全性;具有在本地采用2mb/s高速率接入和在广域网采用384kb/s接入速率的数据率分段使用功能;具有在2ghz左右的高效频谱利用率,且能最大程度地利用有限带宽;移动终端可连接地面网和卫星网,可移动使用和固定使用,可与卫星业务共存和互连;能够处理包括国际互联网和视频会议、高数据率通信和非对称数据传输的分组和电路交换业务;支持分层小区结构,也支持包括用户向不同地点通信时浏览国际互联网的多种同步连接;语音只占移动通信业务的一部分,大部分业务是非话数据和视频信息;一个共用的基础设施,可支持同一地方的多个公共的和专用的运营公司;手机体积小、重量轻,具有真正的全球漫游能力;具有根据数据量、服务质量和使用时间为收费参数,而不是以距离为收费参数的新收费机制。wWW.133229.coM

宽带cdma与窄带cdma或gsm的主要区别:

imt-2000的主要技术方案是宽带cdma,并同时兼顾了在第二代数字式移动通信系统中应用广泛的gsm与窄带cdma系统的兼容问题。那么,它们在技术与性能方面有什么区别呢?

3g与2g相比,具有:更大的通信容量和覆盖范围;具有可变的高速数据率;可同时提供高速电路交换和分组交换业务;支持多种同步业务;支持其他系统改进功能。具体内容主要是支持自适应天线阵(aaa),该天线可利用天线方向图对每个移动电话进行优化,可提供更加有效的频谱和更高容量。自适应天线要求下行链中每个连接都有导频符,而宽带cdma系统中的每个区中都使用一个公共导频广播。无线基站再也不需要全球定位系统来同步,由于宽带cdma拥有一个内部系统来同步无线电基站,所以不像gsm移动通信系统那样在建立和维护基站时需要gps(全球定位系统)外部系统来进行同步。因为依赖全球定位系统卫星覆盖来安装无线电基站,在购物中心和地铁等地区会导致实施困难等问题。支持分层小区结构(hcs),宽带cdma的载波可引进一种被称为“移动辅助异频越区切换(maifho)”的新切换机制,使其能够支持分层小区结构。这样,移动台可以扫描多个码分多址载波,使得移动系统可在热点地区部署微小区。支持多用户检测,因为多用户检测可消除小区中的干扰并能提高容量。

三、3g主要技术标准及其在中国的应用

国际电信联盟(itu)在2000年5月确定w-cdma、cdma2000、td-scdma为无线接口标准,写入3g技术指导性文《2000年国际移动通讯计划》(简称imt—2000)。2007年10月19日,在国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会议上,经过多数国家投票通过,wimax正式被批准成为继wcdma、cdma2000和td-scdma之后的第四个全球3g标准。

w-cdma:全称为wideband cdma,也称为cdma direct spread,意为宽频分码多重存取,这是基于gsm网发展出来的3g技术规范,是欧洲提出的宽带cdma技术,它与日本提出的宽带cdma技术基本相同,目前正在进一步融合。其支持者主要是以gsm系统为主的欧洲厂商,日本公司也或多或少参与其中,包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电,以及日本的ntt、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的gsm网络上,对于系统提供商而言可以较轻易地过渡,而gsm系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此w-cdma具有先天的市场优势。该标准提出了gsm(2g)-gprs-edge-wcdma(3g)的演进策略。

cdma2000:cdma2000是由窄带cdma(cdma is95)技术发展而来的宽带cdma技术,也称为cdma multi-carrier,cdma2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3g手机已经率先面世。该标准提出了从cdma is95(2g)-cdma20001x-cdma20003x(3g)的演进策略。cdma2000 1x被称为2.5代移动通信技术。cdma2000 3x与cdma2000 1x的主要区别在于应用了多路载波技术,通过采用三载波使带宽提高。前中国联通c网(现已经合并到中国电信)正在采用这一方案向3g过渡,采用的是cdma is95网络。

cdma技术论文篇12

Keywords: CDMA, communication system, Simulink system simulation

中图分类号: TN929.5 文献标识码:A 文章编号:

引言

随着社会的不断发展和科学技术的不断进步,现如今世界已经进入信息时代。通信的不断发展和完善给人们带来了更多的快捷和方便。本文首先对CDMA系统原理详细做了阐述;然后对码分多址技术进行了介绍,并列出其主要优点与存在的问题;随后详细阐述了码分多址技术的理论基础、扩展频谱通信原理、并且画出了码分多址通信系统的框图;最后采用基于MATLAB6.5仿真工具箱SIMULINK,并且结合m序列扩频原理和通信系统框图设计了码分多址通信系统仿真模型,得到了接收信号的时间波形图。CDMA通信系统仿真模型的正确性得以证明。

CDMA系统的理论基础

2.1 扩展频谱通信原理

扩频是用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身带宽的一种传输方式,频带的扩展由独立于信息的扩频码来实现,与所传信息数据无关,在接收端用同步接收实现解扩和数据恢复。根据香农定理即,能够得出给定的信息传输速率,然后用不同的带宽与信噪比的组合来传输。这也就是扩频通信系统的原理,把信道带宽扩展许多倍从而可以得到信噪比上的好处,增强系统的抗干扰能力。扩频通信系统框图如图1所示。

图1 典型的扩频通信系统模型

在扩频通信系统中,信源编码可减小信息的冗余度,提高信道的传输效率。信道编码增加信息在信道传输中的冗余度,使其具有检错或纠错能力提高信道传输质量。调制使经信道编码后的符号能在适当的频段传输。扩频和解扩是为了提高系统的抗干扰能力而进行的信号频谱展宽和还原。

码分多址系统应用扩频通信原理,在发送端,将要传输的信息通过与伪随机码序列进行调制,使其频谱展宽,即“扩频”;在接收端,用与发送端相同的码序列进行“反扩展”,将宽带信号恢复成窄带信号,即“解扩”。窄带干扰信号由于与伪随机序列不相关,在接收端被扩展,从而使进入信号频带内的干扰信号功率大大降低,增加解调器输入端的信噪比。

2.2 CDMA系统的扩频方式和重要参数

在CDMA码分多址系统中广泛应用直接序列扩频方式,其抗干扰能力较强,采用高速码率的伪随机码在发送端进行扩频,在接收端用相同的码序列进行解扩,然后把展宽的扩频信号还原成原始信息。扩频增益和干扰容限是CDMA扩频通信的两个重要参数。

(1)扩频增益

扩频增益一般用来评价扩频系统抗干扰能力的优劣,指的是接收机相关器输出信噪比和接收机相关器的输入信噪比之比。式中和分别指的是接收机相关器的输入、输出端信号功率,和分别指的是相关器的输入、输出端干扰功率,W是系统的扩频带宽,是基带信号的信息速率。

(2)干扰容限

干扰容限一般用来表示扩频系统在干扰环境下的工作性能,公式是 。

式中是输出信噪比,是系统损耗,G是扩频增益。并且如果干扰功率超过信号功率M(dB)时,系统将无法正常工作。

2.3 伪随机码序列

伪随机序列的自相关和互相关特性是码分多址系统中的研究重点。自相关函数用来表示信号与其延迟时间T以后的相似性,公式是,对于二进制而且周期为P的序列,归一化后计算得到的互相关系数是 。A为位移前后两个码元序列相同码元的数目,D为位移前后两个码元不同码元的数目。

互相关函数是指两个不同码序列之间的相关性,公式是,对于二进制周期为P的序列,归一化之后计算得到的互相关系数是,如果M是某编码码组的集合,则对于码组,都可以满足,那么此时把M称为正交编码,其任意两个码组均互不相关,保持正交。

狭义伪随机序列指的是凡自相关系数具有下列形式的码序列:

,其中为序列与初始序列的相位差。

广义伪随机序列指的是凡自相关系数具有下列形式的码序列:

伪随机序列主要用于扩频调制。由0和1组成的伪随机序列,用来模拟伪随机信号波形。用+1代替码序列中1,用-1代替码序列中的0,得到码序列和波形的对应关系,这样码序列的模2加和信号波形相乘是等效的。需满足目标接收端,能识别并同步产生此序列;对于非目标接收端而言,该序列是不可识别的。利用线性反馈移位寄存器或PN模块可以产生这样的伪随机序列。本CDMA仿真模型中的伪随机序列主要采用四级m序列。

2.4m序列

m序列为由n级线性移位寄存器产生的周期为的码序列,为最长线性反馈移位寄存器序列的简称。周期为的m序列可以提供个扩频地址码。M序列能够扩展频谱、区分通过多址接入方式使用同一传输频带的不同用户的信号。应用MATLAB函数编程的方法可以产生m序列,方法主要有以下两种。

(1)移位寄存器加反馈生成m序列

m序列产生器,由线形反馈移位寄存器构成,式中为1表示连接,为0表示断开,加法器用的是模2加法。线形反馈逻辑式为:

反馈移位寄存器原理框图如图2所示。

图2 反馈移位寄存器原理框图

通过选择不同的生成多项式,可以找出相关性较好的m序列组。

(2)应用伪随机序列产生器产生四级m序列

图3是产生m序列的仿真模型,利用示波器观察产生的m序列波形。

图3 产生m序列的仿真模型

2.5 SIMULINK仿真简介

本文采用的是SIMULINK仿真,其所有的模块在每个时间步长上同时执行,被称为时间流的仿真。SIMULINK应用包括建模和仿真两部分。建模即指从SIMULINK标准模块子库或MATLAB其它工具包模块库中选择所需模块,并复制到用户的模型窗口中,经过连线和设置模块参数等构成用户自己的仿真模型的过程。通信模块的创建和仿真,一般是在SIMULINK工作窗口内利用COMMLIB库中的通信模块构筑用户设计的通信模型,然后再利用SIMULINK工作窗有的菜单选项进行仿真。当一个动态模型包含许多环节时,往往把系统按功能分块,每一块建立一个子系统。本文采用“自底向上”的设计方式,先完成每个部分的底层设计,封装为子系统后,再用其搭建出一个总体框图。

CDMA通信系统仿真模型

CDMA仿真模型参数设置:仿真时间设置为10s,求解器输出为可变步长离散型模式。图4所示为基带信号源以及信号源通过CDMA传输系统后在接收端所接收到的解调信号的时域坡形图。 从图中可以看出,通过CDMA通信传输系统后的解调信号与信号源的时域波形除了在幅度上有所增大以外,其余各参数都相同。能够获得基于Simulink方法的CDMA仿真模型,符合CDMA传输系统。从频谱中可以看出,频谱图完全相同,同时通过计算误码率可得,误码率为 0.00000001。原因是在仿真模型中没有引入信道噪声,随着信道噪声的引入,将会产生误码,使其误码率增大。

CDMA通信系统的仿真模型接收信号的时间波形图如图4所示。

图4 CDMA通信系统仿真模型接收信号的时间波形图

结语

CDMA码分多址技术是移动通信系统常用的技术之一,且是主流技术之一。本文首先对CDMA系统原理详细做了阐述;然后对码分多址技术进行了介绍,并列出其主要优点与存在的问题;随后详细阐述了码分多址技术的理论基础、扩展频谱通信原理、并且画出了码分多址通信系统的框图;最后采用基于MATLAB6.5仿真工具箱SIMULINK,并且结合m序列扩频原理和通信系统框图设计了码分多址通信系统仿真模型。在仿真过程中对信道信噪比设置不同数值,从而获取了码分多址仿真系统误码率和信道信噪比之间的关系图,并且分析多址干扰独立加入AWGN噪声时对误码率的影响。

参考文献:

[1] 李贺冰,袁杰萍,孔俊霞. SIMULINK通信仿真教程[M]. 北京:国防工业出版社,2006.5.

[2] 窦中兆,雷湘. CDMA无线通信原理[M]. 北京:清华大学出版社,2004,2.

[3] 徐明远,邵玉斌. MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用[M]. 西安:西安电子科技大学出版社,2005.6.

cdma技术论文篇13

一、事件及背景分析

中国已经逐渐进入广泛使用第三代移动通信技术(俗称3G)的时代,但对电信运营商而言,3G网络的建设和运营具有规模大、分阶段、周期长和未来不确定性较高等特点。如何评估3G项目的投资价值一直是广为关注的焦点。传统的项目投资价值分析方法不能满足对不确定性较高的项目进行定价的要求。复合实物期权定价模型能更贴切地反映在3G项目中的多重期权特性,更适合对阶段性较强的项目进行价值分析。本文将运用复合实物期权模型对澳门基于CDMA技术的3G项目进行定价分析。

澳门3G项目(CDMA技术标准)的建设具有明显的阶段性,其投资历程如下:

表1-1 澳门CDMA投资历程

 

时间

事件

意义

投资计划

2005年3月10日

中国联通中标获得澳门CDMA牌照

正式进入澳门移动通信市场

-

2005年5月27日

中国联通获准经营采用CDMA2000 1X系统的公共地面流动通信电信网络及提供跨地域流动电信服务,有效期为8年。

中国联通获准提供CDMA漫游服务的权利

首年投资1.71亿澳门元,建成CDMA 1X制式网络,以提供漫游服务

2005年10月18日

CDMA澳门流动电信网络开通

开始提供CDMA漫游服务

-

2006年8月10日

中国联通获准经营采用CDMA2000 1X系统的公共地面流动通信电信网络及提供两个频段内运作的公用地面流动电信服务

中国联通获得本地运营CDMA服务牌照。CDMA2000 1X可平滑升级到3G网路。

2006年计划增加投资4800万澳门元,在后续二年内累计投资额不低于4000万元

2007年5月29日

中国联通获正式建立及运营3G的牌照

建立及运营CDMA2000 1X EV-DO系统,真正提供3G服务

为建立3G业务,首年将投资4000万澳门元;随后三年累计投资超过9000万澳门元

2008年7月27日

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