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多,因此信号好像隐蔽在噪声中;即功率话密度比较低,有利于信号隐蔽。 (4)利用扩频码的相关性来获取用户的信息,抗截获的能力强。 (5)多个用户同时接收,同时发送.
2.在扩频CDMA通信系统中,由于采用了新的关键技术而具有一些新的特点: (1)采用了多种分集方式。除了传统的空间分集外。由于是宽带传输起到了频率分集的作用,同时在基站和移动台采用了RAKE接收机技术,相当于时间分集的作用。
(2)采用了话音激活技术和扇区化技术。因为CDMA系统的容量直接与所受的干扰有关,采用话音激活和扇区化技术可以减少干扰,可以使整个系统的容量增大。 (3)采用了移动台辅助的软切换。通过它可以实现无缝切换,保证了通话的连续性,减少了掉话的可能性。处于切换区域的移动台通过分集接收多个基站的信号,可以减低自身的发射功率,从而减少了对周围基站的干扰,这样有利于提高反向联路的容量和覆盖范围。
(4)采用了功率控制技术,这样降低了平准发射功率。
(5)具有软容量特性。可以在话务量高峰期通过提高误帧率来增加可以用的信道数。当相邻小区的负荷一轻一重时,负荷重的小区可以通过减少导频的发射功率,使本小区的边缘用户由于导频强度的不足而切换到相临小区,使负担分担。 (6)兼容性好。由于CDMA的带宽很大,功率分布在广阔的频谱上,功率话密度低,对窄带模拟系统的干扰小,因此两者可以共存。即兼容性好。
(7)CDMA的频率利用率高,不需频率规划,这也是CDMA的特点之一。 (8)CDMA高效率的QCELP话音编码。话音编码技术是数字通信中的一个重要课题。QCELP是利用码表矢量量化差值的信号,并根据语音激活的程度产生一个输出速率可变的信号。这种编五马方式被认为是目前效率最高的编码技术,在保证有较好话音质量的前提下,大大提高了系统的容量。这种声码器具有8kbit/S和13kbit/S两种速率的序列。8kbit/S序列从1.2kbit/s到9.6kbit/s可变,13kbit/S序列则从1.8kbt/s到14.4kbt/S可变。最近,又有一种8kbit/sEVRC型编码器问世,也具有8kbit/s声码器容量大的特点,话音质量也有了明显的提高。
2.3 CDMA信号分类及各自特点
国际电信联盟(ITU)早在2000年5月即确定了W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三个主流3G标准。 WCDMA、CDMA2000与TD—SCDMA都属于宽带CDMA技术。
WCDMA 全称为Wideband CDMA,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。该标准提出了GSM(2G)—GPRS—EDGE—WCDMA(3G)的演
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进策略。GPRS是General Packet Radio Service(通用分组无线业务)的简称,EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution(增强数据速率的GSM演进)的简称,这两种技术被称为2.5代移动通信技术。根据重组方案,新中国联通将根据该方案重建3G网络。
2.3.1 W-CDMA
W-CDMA全称是Wideband CDMA 是一种由3GPP具体制定的,基于GSM MAP核心网,UTRAN(UMTS陆地无线接入网)为无线接口的第三代移动通信系统。目前WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。W-CDMA[2](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)演变来的,从官方看被认为是IMT-2000的直接扩展,与现在市场上通常提供的技术相比,它能够为移动和手提无线设备提供更高的数据速率。WCDMA采用直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)、频分双工(FDD)方式,码片速率为3.84Mcps,载波带宽为5MHz.基于Release 99/ Release 4版本,可在5MHz的带宽内,提供最高384kbps的用户数据传输速率。W-CDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信,速率可达2Mb/s(对于局域网而言)或者384Kb/s(对于宽带网而言)。输入信号先被数字化,然后在一个较宽的频谱范围内以编码的扩频模式进行传输。窄带CDMA使用的是200KHz宽度的载频,而W-CDMA使用的则是一个5MHz宽度的载频
2.3.2 CDMA2000
CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术,由美国主推该标准提出了从CDMA IS95(2G)—CDMA20001x—CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。CDMA20003x与CDMA20001x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。重组之前中国联通正在采用这一方案向3G过渡,并已建成了CDMA IS95网络,根据重组方案,该网络将整体转让给―新中国电信‖。
2.3.3 TD-SCDMA
全称为Time Division-Synchronous CDMA(时分同步CDMA),是由我国大唐电信公司提出的3G标准,该标准提出不经过2.5代的中间环节,直接向3G过渡,非常适用于GSM系统向3G升级。根据重组方案,―新中国移动‖将根据该标准进行建设,并且已经在初步在部分区域建成投入试运行。TD-SCDMA是ITU的三大3G主流标准技术之一,我国拥有完全的自主知识产权,采用TDD方式,另外两种标准为WCDMA和CDMA2000,采用FDD制式.TD-SCDMA综合了FDMA、TDMA、
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CDMA技术的优点而采用了智能天线、联合检测和动态信道分配等先进技术。
目前TD-SCDMA技术尚未被国外的运营商所采纳,其研发进度落后于WCDMA与CDMA2000。目前―TD-SCDMA产业联盟‖包括大唐电信、南方高科、华立、华为、联想、中兴、中国电子、中国普天等8家企业,使该技术迈向商用有了强大的技术力量支持,中国移动的加入可能能给该技术的进一步提高带来活力。
TD-SCDMA--Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access (时分同步的码分多址技术),又称时分同步CDMA。这是的同步指所有用户的上行链路信号在到达基站的解调器处完全同步,这是通过软件及物理层设计来实现的,这样可以使正交扩频码的各个码道在解扩时完全正交,相互间不会产生多址干扰,克服了异步CDMA带来的问题,这提高了TD-SCDMA系统的容量和频谱利用率,还可简化电路,降低成本。
2.3.4 TD-SCDMA的发展过程:
1998年初,在当时的邮电部科技司的直接领导下,由电信科学技术研究院组织队伍在SCDMA技术的基础上,研究和起草符合IMT-2000要求的我国的TD-SCDMA建议草案。该标准草案以智能天线、同步码分多址、接力切换、时分双工为主要特点,于ITU征集IMT-2000第三代移动通信无线传输技术候选方案的截止日1998年6月30日提交到ITU,从而成为IMT-2000的15个候选方案之一。ITU综合了各评估组的评估结果,在1999年11月赫尔辛基ITU-RTG8/1第18次会议上和2000年5月在伊斯坦布尔的ITU-R全会上,TD-SCDMA被正式接纳为CDMATDD制式的方案之一。
CWTS(中国无线通信标准研究组)作为代表中国的区域性标准化组织,从1999年5月加入3GPP以后,经过4个月的充分准备,并与3GPPPCG(项目协调组)、TSG(技术规范组)进行了大量协调工作后,在同年9月向3GPP建议将TD-SCDMA纳入3GPP标准规范的工作内容。1999年12月在法国尼斯的3GPP会议上,我国的提案被3GPPTSGRAN(无线接入网)全会所接受,正式确定将TD-SCDMA纳入到Release 2000(后拆分为R4和R5)的工作计划中,并将TD-SCDMA简称为LCRTDD(低码片速率TDD方案)。
经过一年多的时间,经历了几十次工作组会议几百篇提交文稿的讨论,在2001年3月棕榈泉的RAN全会上,随着包含TD-SCDMA标准在内的3GPPR4版本规范的正式发布,TD-SCDMA在3GPP中的融合工作达到了第一个目标。
至此,TD-SCDMA不论在形式上还是在实质上,都已在国际上被广大运营商、设备制造商所认可和接受,形成了真正的国际标准。
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2.3.5 TD-SCDMA的优缺点
TD-SCDMA的覆盖:
在覆盖解决方案上,宏蜂窝覆盖整个区域,微蜂窝完成对话务密集的街区的覆盖。在郊区和农村,主要采用全向站实现宏蜂窝组网,进行区域的覆盖。在写字楼、宾馆、酒店、购物中心、机场等话务密集的地区,为达到有效话务吸收和―无死角‖覆盖目的,可以使用分布式天线系统DAS进行专门的室内覆盖。TD-SCDMA在使用室内覆盖系统DAS时,不需要使用智能天线系统,完全可以使用常规的室内天线对室内进行覆盖。
在覆盖能力方面,从协议帧结构角度出发,TD-SCDMA在干扰程度可以接受的情况下,可支持最大41.25km的小区覆盖半径,在阻塞TSI并将其用于SYNC-UL接入的情况下,可支持最大112.5km的小区覆盖半径。在实际外场测试中,心R话音业务,城区覆盖能够达到约1.8km的小区半径;PS64/128/384业务,城区覆盖能够达到约1.7km的小区半径。
1、TD-SCDMA优点:
1.频谱利用率高 TD一个载频 1.6M W一个载频 10M 2.对功控要求低 TD 0~200MZ W 1500MZ
3.采用了智能天线和联合测试 引入了所谓的空中分级,但效果如何,还待验证
4.避免了呼吸效应 TD不同业务对覆盖区域的大小影响较小,易于网络规划
2、TD-SCDMA缺点:
1.同步要求高 TD需要GPS同步,同步的准确程度影响整个系统是否正常工作
2.码资源受限 TD 只有16个码,远远少于业务需求所需要的码数量 3.干扰问题 上下行、本小区、邻小区都可能存在干扰
4.移动速度慢 TD 120KM/H W 500KM/H
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3 RAKE 接收机
RAKE接收机
RAKE接收技术是第三代CDMA移动通信系统中的一项重要技术(RAKE接收机
示意图如图3—1)。在
CDMA移动通信系统中,由于信号带宽较宽,存在着复杂的多径无线电信号,通信
受到多径衰落的影响。RAKE接收技术实际上是一种多径分集接收技术,可以在时间上分辨出细微的多径信号,对这些分辨出来的多径信号分别进行加权调整、使之复合成加强的信号。这种作用有点像把一堆零乱的草用―耙子‖把它们集拢到一起那样,英文―RAKE‖是―耙子‖的意思,因此被称为RAKE技术。RAKE接收机示意图如图1 所示。
. RAKE接收机示意图(图 1) 3.1 RAKE接收机-技术发展及研究现状
1956年,Prcie和Green提出了具有抗多径衰落的RAEK 接收机概念:1937年,Forney提出的基于已知信道特性的最大似然序列检测器(MLSD),这是一种最优的单用户接收机(RAKE接收机框本地扩频码信道估计第一径第二径第三径时间量(径位置)延迟估计合并相加基带输入信号带DLL的相关器IQ相位旋转延迟均衡∑II∑Q图如图2所示)。美国QUALCOMM公司在80 年代坚持研究DS-CDMA技术,1989年,QUALCOMM公司进行了首次CDMA实验。验 RAKE接收机框图(图 2) 证了DS扩频信号波形非常适合多径信道的传输,以及RAKE接收机、功率控制和软切换等CDMA的关键技术 。在 1996年推动了窄带CDMA IS-95商用运行,让
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