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無線通信技術
來源:黄瓜视频app下载官方污科技   發布時間:2012-08-20  瀏覽數:2677    【收藏本頁】

現在人們的通信要求越來越高,而要滿足這些日益增長的要求,隻有不斷通過開發和研製新的通信技術,來提高無線通信的能力來實現。寬帶CDMA技術就是在這種要求下應運而生了,為了能幫助大家詳細了解寬帶CDMA通信技術,本文下麵的內容將針對這種技術的概念、特點以及實現方案來談談自己的一些見解。
  一、什麽是寬帶CDMA
  由於現在使用移動終端的用戶數量不斷增長,而現有的GSM通信係統已經很難維持這麽多通信用戶的正常工作了,常常表現出語音失真度大、終端通信時容易掉線串線以及無線數據傳輸速度緩慢等故障,為此人們不得不尋求一種更新的通信網絡係統來代替陳舊的通信係統,於是人們就將注意力集中到了正由國際電信聯盟ITU(國際電氣通信協會)製定標準之中的第三代移動通信係統IMT-2000上,這是為提供全球服務操作而設計的第三代移動通信係統,而寬帶CDMA技術正是發展IMT-2000最具潛力的新技術之一。而目前的寬帶CDMA是根據美國標準而設計的數字移動通信係統,該通信係統的頻率在900~1800MHz之間,這種技術並不給每一個通話者分配一個確定的頻率,而是讓每一個頻道使用所能提供的全部頻譜。該技術的業務能力和性能大大增加,並支持提供個人移動性的通用個人通信,係統設計全球通用,且兼容現有設備,能提供高清晰話音、高速數據、多媒體、漫遊等多項業務,可支持大範圍的可變速率信息傳送,提供更高速的分組數據通信能力。寬帶CDMA進一步拓展了標準的CDMA概念,進一步減少多徑衰減,在多蜂窩環境下提供更大的容量和更高的話音質量。更寬的帶寬還使諸如ISDN和按需提供帶寬等業務得以實現,寬帶CDMA是唯一有潛力提供具有有線線路功能的"透明"本地環路無線技術。寬帶CDMA技術對每一組通話采用隨機數字序列進行編碼。是在一個比其它蜂窩技術相對更寬的頻帶上擴展信號的,從而減少由多徑和衰減帶來的傳播問題。
  由於寬帶CDMA係統比傳統通信係統能提供容量更大的帶寬,因此用戶使用該通信網絡係統可以擺脫傳統通信帶寬有限的束縛,來實現其他各種增值服務,例如通過移動終端舉行視訊會議,接收電子郵件,進行網上購物、遊戲、與公司局域網連接並查詢相關信息等;而收費機製將以傳輸的數據量為基礎,不再以接入的時間計費,從而能夠有效促進移動通信業務的蓬勃發展,並且與互聯網服務商、IT軟硬件製造商以及其它傳統行業形成良好的互動。
  二、寬帶CDMA有什麽技術優勢
  寬帶CDMA技術可以說是移動通信領域的後起之秀,它使用的是頻分編碼技術,與基於時分複用機製的GSM相比具有明顯的優勢:
  1、向下保持平滑兼容。為了保證運營商的投資,為未來通信運營提供良好的技術基礎,寬帶CDMA能夠實現從現存的通信係統到下一代移動通信係統的平滑過渡。支持現存的覆蓋結構,信令協議可以後向兼容,網絡不再需要引入新的呼叫模式。這種分層和模塊化的結構也可以容易地綜合TIA或ITU定義的新功能。
  2、可伸縮性強。寬帶CDMA技術在其他方麵也表現了較強的功能伸縮性,它可以支持先進的天線技術;它可以通過增加小區的覆蓋範圍從而減少了基站數目;它的所有帶寬的信道都能支持高速數據業務;它還可以經濟地在各種環境裏使用,如:室外大小區(半徑大於35km),室外宏小區(半徑在1-35km),室內/室外微小區(最大1km半徑),室內/室外微微蜂窩(半徑小於50m)。它可以支持各種模式下的工作,如WLL,車載,辦公室環境,符合不同的移動要求。
3、操作更加便利。寬帶CDMA係統支持連續導頻技術,也能夠支持高速移動終端;同時支持非平衡頻帶下采用時分雙工的模式,采用單信元頻率複用;支持自適應天線陣技術與多用戶檢測的技術;還支持基站間的異步操作以及支持智能網等,這些功能的應用將會使通信操作變得更加簡便。
  4、支持與傳統係統間的切換功能。寬帶CDMA技術支持多載波直接擴頻係統,可以再利用現有的框架設備,小區規劃,操作係統,帳單係統等。在所有環境下支持對稱或不對稱的數據速率。
  5、信號抗衰落能力強。寬帶CDMA具有更大的抗衰落能力,這就意味著在相同的輸出功率下能提供範圍更廣泛的性能,或者在同樣的覆蓋範圍下可降低功率要求。另外,附加的帶寬意味著有更大的能力支持更高帶寬業務和提供更靈活的多種混合業務。
  6、工作頻段將大大拓寬。目前,無線通信技術的主要工作頻段就是在CDMA IS-95版本下的800MHz頻段,新的寬帶CDMA將對該頻段進行了大幅度的提升,寬帶版本將適用於下列三個頻段:
  DCS 1800(1.71~1.785GHz及1.805~1.880GHz)、US-PCS(1.85~1.9GHz及1.93~1.99GHz)以及 CEPT(2.0~2.7GHz)。
  7、抗外界幹擾能力強。寬帶CDMA技術在寬廣的無線頻譜上支持多路同步通話或數據傳輸。對每路話音、傳真、數據或視像傳輸都分配一個網絡的發送端和接收端都能識別一特定代碼,以便傳輸的信息可在接收端重新組合。寬帶CDMA的寬廣頻譜使它對於市區環境中幹擾和多徑傳播環境具有更高的抗幹擾能力。寬帶CDMA對幹擾的抵抗力使之成為多址接入係統的理想選擇。
  8、通信性能大幅提升。根據GSM通信係統存在的容量不足、語音失真度大、易掉線串線等缺點,寬帶CDMA引用了許多技術來解決和克服了這些缺點;目前寬帶CDMA不僅可以實現模擬網和GSM網均不能做到的提供圖像、視頻和多媒體業務,還能提供通用個人通信,提供高清晰話音、高速數據、多媒體、漫遊等多項業務,可甚至寬帶CDMA的數字控製信道還能支持諸如衛星通信、多方通話、語音信箱等功能。
  9、擴展性靈活。傳統的窄帶CDMA技術使得通信係統中的每個通信點,在各個通信方向上的帶寬進行了限定,隻能在固定的1.25MHz帶寬範圍內進行有效通信,這樣在很大程度上就製約了CDMA的進一步擴展和發展。而現在的寬帶CDMA根據這樣的缺陷,進行全麵的設計,現在的寬帶CDMA技術對每個通信點的帶寬進行了特殊定製,它運行通信終端根據使用要求,來選擇不同的帶寬,可以選擇的帶寬為7MHz、10MHz、10.5MHz、14MHz及15MHz。
  10、具有成本低形成的價格優勢。由於頻率利用率高,且網絡設計施工和擴容較為簡便,意味著運營商可以大大降低網絡建設與運營成本,從而帶來更具吸引力的價格優勢。
  三、寬帶CDMA有哪些標準
  寬帶CDMA技術是未來通信的發展方向和潮流,為了迎合這種通信潮流,各大電信公司紛紛向國際通信聯盟提交了各種各樣的實施方案,在這些方案中尤以歐洲的W-CDMA標準、北美的CDMA2000標準、以及中國的TD-CDMA標準影響最大。
  1、W-CDMA
  該標準的全稱為Wideband CDMA,也叫CDMADirectSpread,它所代表的的含義為寬頻分碼多重存取,這種標準是按照國際電氣通信協會製定的IMT-2000規格之一“IMT-DS”開發出來的新技術。W-CDMA標準的最初提出者是歐洲電信聯盟協會,它是基於現有GSM網絡發展得來的,它與日本提出的寬帶CDMA技術基本相同,目前正在進一步融合,其支持者主要是以GSM係統為主的歐洲廠商,日本公司也或多或少參與其中,包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電,以及日本的NTT、富士通、夏普等廠商。這套係統能夠架設在現有的GSM網絡上,對於係統提供商而言可以較輕易地過渡,而GSM係統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度預料會相當高。因此W-CDMA具有先天的市場優勢。W-CDMA係統的空中連接采用5MHz、10MHz或20MHz的無線信道,盡管一些運營商將在隻有5MHz的較窄的頻譜寬度上提供3G業務,大多數的運營商將分配更寬的頻譜:10、15、20MHz。W-CDMA與CDMA2000這兩類寬帶CDMA技術都屬於FDD(頻分數字雙工)製式,大多數關鍵技術非常接近,性能上也基本沒有太大差別。
  2、CDMA2000
  CDMA2000作為寬帶CDMA的一個重要實施標準,是IS-95體製移動通信係統的發展,其第一階段CDMA2000 1X在技術上已經成熟,可同時提供話音和分組數據業務,物理層最大速率可達307.2kbps。CDMA2000 1X目前已經在韓國開始商用,這為IS-95體製的第二代通信係統向第三代通信係統的過渡跨出了穩健的一步,而CDMA2000的理想發展模式為從最初的窄帶CDMA技術向CDMA20001X技術發展,然後向CDMA20003X(3G)方向過渡。CDMA2000技術提供了多種帶寬範圍的選擇來支持從與TIA/ EIA-95-B兼容的9.6Kbps到大於2Mbps的數據業務(包括電路和分組數據業務),允許運營商在很多方麵實現最大的靈活性。CDMA2000的信令既支持TIA/EIA-95-B的信令和呼叫模式,也支持擴展的CDMA2000上層結構支持的寬範圍的先進業務。該係統可以提供綜合的業務,並伴有一套完善的多業務同時操作的模式。新一代CDMA2000技術提供了業內最高水平的無線頻譜利用率,可以在現有CDMA數字無線網絡上有效地翻番語音容量,並為用戶提供高速‘永不斷線’的互聯網連接。
  3、TD-SCDMA
  該標準是中國電信技術研究院所提出的,作為具有中國獨立知識產權的新技術,將成為在中國地區和WCDMA同時采用的3G標準。該方案的主要技術集中在大唐公司手中,它的設計參照了TDD(時分雙工)在不成對的頻帶上的時域模式。TD―SCDMA的無線傳輸方案靈活地綜合了FDMA,TDMA和CDMA等基本傳輸方法。通過與聯合檢測相結合,它在傳輸容量方麵表現非凡。通過引進智能天線,容量還可以進一步提高。智能天線憑借其定向性降低了小區間頻率複用所產生的幹擾,並通過更高的頻率複用率來提供更高的話務量。基於高度的業務靈活性,TD―SCDMA無線網絡可以通過無線網絡控製器(RNC)連接到交換網絡,如同三代移動通信中對電路和包交換業務所定義的那樣。在最終的版本裏,計劃讓TD―SCDMA無線網絡與INTERNET直接相連。TD-SCDMA所呈現的先進的移動無線係統是針對所有無線環境下對稱和非對稱的3G業務所設計的,它運行在不成對的射頻頻譜上。TD-SCDMA傳輸方向的時域自適應資源分配可取得獨立於對稱業務負載關係的頻譜分配的最佳利用率。因此,TD-SCDMA通過最佳自適應資源的分配和最佳頻譜效率,可支持速率從8kbps到2Mbps的語音、互聯網等所有的3G業務。
  相比WCDMA和CDMA2000來說,TD-SCDMA的進展還稍顯緩慢,無論是在係統容量、係統覆蓋、資源分配、功率控製、數據傳輸等方麵,都無法和WCDMA和CDMA2000這兩種標準相比。從技術的風險性角度來看,W-CDMA和CDMA2000的基本技術沿用了傳統的窄帶CDMA技術,而窄帶CDMA技術的實用性早已被世界所廣泛接受,也經受了實踐的檢驗,因此從某種意義上來說WCOMA和CDMA2000目前仍是3G標準的主流,TD-CDMA標準比較適合運用於目前在GSM上已有較大投入的國家來發展第三代移動通信係統。
  四、寬帶CDMA的發展前途怎樣
  伴隨著移動通信技術的日新月異,第二代通信的產業化和標準化工作已經完成了很久,其最初的目的也隻是為了提高語音通信的能力。然而在人們對通信能力要求不斷提高的同時,寬帶CDMA的發展就被提到議事日程上來了。寬帶CDMA憑借其靈活強大的功能現已經成為目前通信最重要的技術之一了。通過寬帶CDMA通信係統,運營商們可以對網絡進行升級,滿足市場需求。無論某個市場需要第三代功能,還是僅僅需要擴容、延長通話時間,寬帶CDMA可以提供相應的解決方案。在市中心人口密集的地帶,用戶需要先進的語音和數據功能,這些用戶樂於接受高速無線互聯網接入服務。寬帶CDMA為上述地區的運營商提供解決方案,可以最低成本完成係統升級。寬帶CDMA也可在人口密集的市區提供經濟高效的市場解決方案,目前市場對於帶寬要求不高,但在不遠的將來會需要先進的數據服務以及更大的語音容量。在最近10年間,寬帶CDMA通信技術的身影將隨處可見,它將主要在城市無線本地環路係統中、農村無線本地環路係統中、全球衛星移動個人通信係統中以及個人通信係統中,寬帶CDMA在這些係統中主要解決用戶本地化無線話音和數據業務的需求;此外,在提供數據業務方麵(特別是各種因特網接入服務),寬帶CDMA將是一種更經濟靈活的方式。因此,筆者認為在全球一體化的進程迫切需要下,寬帶CDMA有望實現一個全球統一的移動通信係統。


GSM與N-CDMA網絡覆蓋能力對比研究

摘要:本文就GSM與N-CDMA兩種技術體製的覆蓋範圍、頻譜效率、接入能力等方麵進行了對比性研究,並簡述了兩種體製向第三代演進的不同技術路線。

  關鍵詞:GSM CDM 覆蓋範圍 頻譜效率

  1 概述

  GSM與基於IS-95體製的N-CDMA作為目前全球商用化範圍最廣的第二代移動通信係統,分別被中國移動、中國聯通選型為當前主要的建網體製。對這兩種通信係統覆蓋範圍、頻譜效率、接入容量等方麵進行對比性研究,將有利於兩個運營商充分認識自身技術上的優劣勢,進而為今後技術發展、網絡建設提供理論參考。  對一種移動通信網絡體製而言網絡的信號覆蓋與接入能力是需重點分析的兩個主要因素。一個好的網絡技術既要求信號的良好覆蓋又要求高頻譜效率及高話務接入,具體規劃時由於地理上話務分布的極不均衡,往往考慮的側重點不同。網絡規劃過程可簡述為消除兩個“點”,即鄉鎮主要考慮大範圍覆蓋,解決“盲點”,而城區主要考慮高話務吸收,解決“忙點”,當然還有部分大樓、地道等區域的“盲點”,而且,目前各種新技術演進大部分圍繞此兩個方麵進行。所以GSM與N-CDMA覆蓋能力的對比主要體現在鄉鎮覆蓋範圍的對比,及城區高話務區頻譜率,接入能力的對比。

  2 GSM與N-CDMA覆蓋範圍的對比

  要對GSM與N-CDMA覆蓋範圍分析,首先要計算各自無線鏈路上容許的衰耗(dB)。由於GSM與N-CDMA的工作頻段接近,無線傳輸上的特性相近,計算各自無線鏈路上容許的衰耗(dB)後即可折算出覆蓋範圍的差別。

  無線鏈路容許的衰耗為發射端EIRP與接收端Pmin之差。GSM與N-CDMA無線鏈路預算的差別主要在如下方麵。

  1)接收靈敏度差別

  2)發射功率

  顯然,無線鏈路預算上的寬餘及自幹擾係統特性,使得N-CDMA相對於GSM無論手機還是基站均為低功率發射。兩係統間的手機(或基站)發射功率相差可達10倍。

  3)RAKE增益

  GSM與N-CDMA相比由於采用了寬帶係統,因而獲得了頻率收集增益,表現之一即多徑RAKE增益。

  4)N-CDMA的軟容量

  N-CDMA軟容量特性是相對GSM、TACS等係統硬容量特性而言的,它表現在容量與覆蓋範圍、服務質量、相鄰小區負荷間有靈活的彈性關係。要計算N-CDMA覆蓋範圍需假定小區負荷一定數值,無線鏈路預算即小區負荷取值為0時最理想值。

  根據上述理論分析,N-CDMA在采用與GSM相同的天線、饋線等情況下無線鏈路的差別達10-11dB。以鄉鎮平滑地HATA衰減模型(基站天線高50m、手機天線高1.5m計算),GSM無線覆蓋半徑為5.5km,N-CDMA無線覆蓋半徑達10.5km。理想情況下,N-CDMA無線覆蓋範圍是GSM覆蓋的1.9倍,覆蓋麵積是GSM覆蓋範圍的3.6倍。

  GSM與N-CDMA話音頻譜效率及接入能力對比

  蜂窩係統的頻譜效率定義為單位麵積單位頻譜效率定義單位麵積單位頻帶所能容納的話務量或用戶數,單位分別為Erl/km2.MHZ或戶/km2.MHz。它是衡量通信係統業務接入能力的重要指標。GSM蜂窩係統的頻譜效率可表示為調製效率ηm及多址效率ηMA的乘積即η=ηm×ηMA。

  ηm=(B/Bc)H/BNA=H/BcNa

  式中:B----係統可用的總帶寬(MHZ)

  Bc----話音信道帶寬或信道間隔(MHz)

  H----每信道的話務量(Erl);

  N----簇蜂窩內的小區個數;

  A----小區的麵積(km2);

  ηMA接入效率主要取決於業務信道及公共控製信道的比例,GSM可達到0.9。

  常規4×3頻率複用方式:

  H統計話務量為0.7Erl/TCH,Bc為業務信道帶寬0.025MHz,常規4×3小區複用下N取值為12,A在正六邊形蜂窩結構小區麵積為2.6R2/3km2,目前,城區基站間間距一般可達500m,可計算小區半徑R=500/1.73=289m。  根據上述取值,可計算GSM蜂窩係統的話音頻譜效率η=0.7×0.9/(0.025×12×2.6×0.5×0.5/3/3)=29.1Erl/km2.MHz,以平均每用戶忙時話務量取0.02Erl,則單位麵積單位頻帶所能容納的用戶數為1454戶/km2.Mhz。

  采用MRP、1×3、IUO等複用方式:

  MRP緊密頻率複用的頻率複用度可達7-8,1×3頻率複用方式的複頻率複用度可達7,IUO智能同心圓技術的複頻率複用度可達8-10。

  目前網上采用較多的是MRP緊密頻率複用後的頻譜效率,可取複用度為8,則η=29.1×12/8=43.6Erl/km2.Mhz。以平均每用戶忙時話務量取0.02Erl,則單位麵積單位頻帶所能容納的用戶數為2181戶/km2.Mhz。

  N-CDMA蜂窩係統的話音頻譜效率η=H/BcNA×ηMA,H統計話務量在20個信道時為13.5Erl/載複用,Bc為業務信道帶寬1.25MHz,N-CDMA采用1×3複用,N取值為1,A在正六邊形蜂窩結構小區麵積為可計算小區半徑R=500/1.73=289m。則η=13.5×0.9/(1.25×1×2.6×0.5×0.5/3/3)=134.4Erl/km2.Mhz,以平均每用戶忙時話務量取0.02Erl,則單位麵積單位頻帶所能容納用戶數為6720戶/km2.Mhz。可見N-CDMA頻譜效率是GSM常規4×3複用頻譜效率的4.6倍,即使相對於GSM采用頻率緊密複用技術,N-CDMA的頻譜效率也達3倍。

  上述分析均是基於各自模型進行的理論分析,實際應用中GSM與N-CDMA網絡的覆蓋能力還與網絡的具體規劃設計及工程實施等方麵有關,特別是對N-CDMA這種軟容量特性的網絡而言,良好的規劃對發揮其技術優勢尤其重要。

  4 GSM與N-CDMA數據接入能力的對比

  GSM網絡提供的電路交換類型數據業務為高達9.6kbit/s時隙,N-CDMA網絡提供的電路交換類型數據業務為高達9.6kbit/s碼道。為提高數據業務能力,GSM標準組織發展了通用分組無線業務----GPRS,它不僅能在無線信道上提供從9.05--171.2kbit/s的可變速率,更實現了無線信道上的數據分組傳送,在現有電路交換網絡中引入分組網。其空中接中提供了四種編碼方式:CS-1到CS-4,支持多時隙(最多8個時隙)合並傳輸方式。

  目前,從投入運行的實網效果看,與理論相比表現了三個方麵的差距:可采用編碼方式目前隻能是CS-1、CS-2;每時隙實際速率達不到理論值;最多實現3-4個時隙的捆綁。

  同樣,CDMA組織發展發cdma 1x技術,支持多碼道捆綁(最多10個碼道)傳輸方式,每碼道改造後可承載14.4kbit/s碼道的數據速率,也在現有電路交換網絡中引入分組網。目前,cdma 1x還沒投入運行,估計實際運行會與理論存在差距,從實現方式看效果可能會優於GPRS。

  5 GSM與N-CDMA向第三代演進的技術路線

  從目前技術發展來看,GSM與N-CDMA這兩種技術體製向第三代演進的技術路線分別為:GSM網通過GPRS逐步向WCDMA演進,IS-95 cdma通過cdma 1x逐步向cdma 2000演進。演進後第三代通信技術體製仍然有很大的區別如:擴頻碼片速率、空中接口及信令不一致;核心網協議方麵WCDMA采用GSM MAP協議作為上層核心網協議,而cdma 2000以ANSI-41為其核心網協議;基站同步方麵cdma 2000沿襲了IS-95 CDMA各基站依靠GPS測量實現前向信道同步的要求而WCDMA沒有基站同步的要求。對用戶而言,仍需通過多模手機實現兩種技術體製間及第三代與第二代間的漫遊。

  6 結論

  本文分析了GSM與N-CDMA在鄉鎮的覆蓋範圍、城區話務頻譜效率及接入能力,通過對比使黄瓜视频app下载官方污對第二代主要應用的兩種技術的覆蓋能力及話務接入能力有了更深的了解。純粹的技術對比不能代表運營商最終的選擇,一種網絡技術的發展與認可與許多非技術因素有關,GSM與N-CDMA體製對比仍將延續到2.5代及第三代。

 


GPRS、GSM、CDMA、WAP淺
中國移動通信集團日前宣布其GPRS進入試商用期,那麽什麽是GPRS?它和黄瓜视频app下载官方污熟悉的GSM和CDMA有什麽區別?與中國移動曾經推出的WAP業務又有什麽不同呢?  
 
GPRS(General Packet Radio Service)的中文是通用分組無線業務,是在現有的GSM係統上發展出來的一種新的分組數據承載業務。GPRS與GSM係統最根本的區別是,GSM是一種電路交換係統,而GPRS是一種分組交換係統。GPRS特別適用於間斷的、突發性的或頻繁的、少量的數據傳輸,也適用於偶爾的大數據量傳輸。黄瓜视频app下载官方污可以將GPRS理解為GSM的一個更高層次。
  
WAP(Wireless Application Protocol)的中文是無線應用協議,它與GPRS屬於不同的範疇,它的目的是將互聯網的豐富信息及先進的業務引入到移動電話等無線終端之中。打個比喻,GPRS和GSM都是馬路,而WAP是在馬路上的汽車。中國移動開通GPRS之後,WAP就行駛在GSM和GPRS兩條馬路上,而行駛在GPRS的馬路上可以提高數據傳輸速度。因此,現有WAP上的內容一樣可以通過GPRS進行瀏覽和應用。
  
CDMA是與GSM並列的移動通信技術,是碼分多址數字無線技術的英文縮寫,它擁有頻率利用率較高、手機功耗低等優點。與GSM相同,CDMA也有2代、2.5代和3代技術。中國聯通將於今年下半年推出的CDMA屬於2.5代技術。CDMA被認為是第3代移動通信技術的首選,目前的標準有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。