無線通信業(yè)前兩代的發(fā)展特點主要表現(xiàn)在對提高業(yè)務(wù)質(zhì)量的需求,提高頻譜利用率以及對更大容量的需求。FDD、FDMA用于第一代(1G)無線系統(tǒng)的技術(shù),主要側(cè)重于模擬蜂窩電話業(yè)務(wù)。FDD、TDMA和FDD、CDMA用于第二代(2G)無線系統(tǒng)的技術(shù),它將語音從模擬提高到數(shù)字蜂窩和PCS,面對語音與數(shù)據(jù)綜合性多媒體無線通信設(shè)備的發(fā)展,無線互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要求高速數(shù)據(jù)傳輸,第三代無線通信將是移動ip標準化系統(tǒng),這種系統(tǒng)需具備;更高的頻譜效率和移動速度,以更好地支持“移動通信”以及不對稱業(yè)務(wù),更高的吞吐量和更少的延遲,以提高各項“IP”能力,在這種需求驅(qū)動下,各種技術(shù)涌現(xiàn),到1998年6月30日,即第三代移動通信無線傳輸技術(shù)(RTT)標準征集截止日,99vU-R共收到16種3G RTT標準提案,其中有6種是衛(wèi)星移動的RTT標準提案,其余10種是地面移動的3G RTT標準提案,這些提案分別來自于美、歐、中、日、韓等國家和地區(qū)。下面來看看各種3G技術(shù)的特點和相互比較。
一、CDMA和TDMA
99vU-R通過的五個無線傳輸技術(shù)的3G技術(shù)規(guī)范中有三個是基于CDMA技術(shù)的,有二個是基于TDMA技術(shù)的:
----基于CDMA技術(shù)的技術(shù)規(guī)范:
IMT-2000 CDMA DS(WCDMA、cdma2000)
IMT-2000 CDMA MC(cdma2000 MC)
IMT-2000 CDMA TDD(TD-SCDMA、TD-CDMA)
----基于TDMA技術(shù)的技術(shù)規(guī)范:
IMT-2000 TDMA SC
IMT-2000 TDMA MC(DECT)
1.CDMA將是3G發(fā)展趨勢
?。?)高的數(shù)據(jù)傳輸率是移動通信系統(tǒng)具備強大功能的基礎(chǔ)。盡管TDMA系統(tǒng)的業(yè)務(wù)綜合能力較高,能進行數(shù)據(jù)和話音的綜合,但是終端接入速率有限。
?。?)相比而言CDMA技術(shù)更具有系統(tǒng)容量大,話音質(zhì)量好,抗干擾性強,保密性等優(yōu)點。
?。?)細說CDMA----CDMA即碼分多址,是由美國Qualcomm公司首先提出的技術(shù),其原理基于擴頻技術(shù),即將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù),用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調(diào)制,使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展,再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去,接收端由使用完全相同的偽隨機碼與接收的帶寬信號做相關(guān)處理,以實現(xiàn)信息通信,與FDMA和TDMA相比,CDMA具有許多獨特的優(yōu)點,歸納起來,CDMA應(yīng)用于數(shù)字移動通信的優(yōu)點有:
----系統(tǒng)容量大,在CDMA系統(tǒng)中所有用戶共用一個無線信道,當用戶不講話時,該信道內(nèi)的所有其他用戶會由于干擾減小而得益。因此利用人類話音特點的CDMA系統(tǒng)可大幅降低相互干擾,增大其實際容量近3倍。CDMA數(shù)字移動通信網(wǎng)的系統(tǒng)容量理論上比模擬網(wǎng)大20倍,實際上比模擬網(wǎng)大10倍,比GSM大4-5倍。
----系統(tǒng)通信質(zhì)量更佳,軟切換技術(shù)(先連接再斷開)可以克服硬切換輕易掉話的缺點,CDMA系統(tǒng)工作在相同的頻率和帶寬上,比TDMA系統(tǒng)更輕易實現(xiàn)軟切換技術(shù),從而提高通信質(zhì)量,CDMA系統(tǒng)采用確定聲碼器速率的自適應(yīng)閾值技術(shù),強有力的誤碼糾錯,軟切換技術(shù)和分離分多徑分集接收機,可提供TDMA系統(tǒng)不能比擬的,極高的數(shù)據(jù)質(zhì)量。
----頻率規(guī)劃靈活,用戶按不同的序列碼區(qū)分,不同CDMA載波可以相鄰的小區(qū)內(nèi)使用,因此CDMA網(wǎng)絡(luò)的頻率規(guī)劃靈活,擴展簡單。CDMA網(wǎng)絡(luò)同時還具有建造運行費用低,基站設(shè)備費用低的特點,因而用戶的費用也較低。
----頻帶利用率高。CDMA是一種擴頻通信技術(shù),盡管擴頻通信系統(tǒng)抗干擾性能的提高是以占用頻帶帶寬為代價的,但是CDMA答應(yīng)單一頻率在整個系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)可重復(fù)使用,使許多用戶共用這一頻帶同時進行通話,大大提高了頻帶利用率。這種擴頻CDMA方式,雖然要占用較寬的頻帶,但按每個用戶占用的平均頻帶來計算,其頻帶利用率是很高的。CDMA系統(tǒng)還可以根據(jù)不同信號速率的情況,提供不同的信道頻帶利用動工,使給定頻帶得到更有效的利用。
----適用于多媒體通信系統(tǒng),CDMA系統(tǒng)能方便地使用多CDMA信道方式和多CDMA幀方式,傳送不同速率要求的多媒體業(yè)務(wù)信息,處理方式和合成方式都比TDMA方式和FDMA方式靈活、簡便、有利于多媒體通信系統(tǒng)的應(yīng)用,比如可以在提供話音服務(wù)的同時提供數(shù)據(jù)服務(wù),使得用戶在通話時也可以接收尋呼信息。
----CDMA手機的備用時間更長。低平均功率、高效的超大規(guī)模集成電路設(shè)計和先進的鋰電池的結(jié)合顯示了CDMA在便攜式電話應(yīng)用中的突破。用戶可以長時間地使用手機接收電話,也可以在不掛機的情況下接收短消息。
然而,寬帶CDMA系統(tǒng)的應(yīng)用也還面臨著一些技術(shù)困難,多址干擾的降低和抵消是CDMA的基本課題,也是提高寬帶CDMA系統(tǒng)容量,發(fā)揮寬帶CDMA系統(tǒng)特長的重要課題。
2.CDMA的要害技術(shù)
(1)功率控制技術(shù)
功率控制技術(shù)是CDMA系統(tǒng)的核心技術(shù)。CDMA系統(tǒng)是一個自擾系統(tǒng),所有移動用戶都占用相同帶寬和頻率,CDMA功率控制的目的就是使系統(tǒng)即能維護高質(zhì)量通信,又不對其他用戶產(chǎn)生干擾。
?。?)PN碼技術(shù)
PN碼的選擇直接影響到CDMA系統(tǒng)的容量,抗干擾能力,接入和切換速度等性能。CDMA信道的區(qū)分是靠PN碼來進行的,因而需求pn碼自相關(guān)性要好,互相關(guān)性要弱,實現(xiàn)和編碼方案簡單等。目前的CDMA系統(tǒng)就是采用一種基本的PN序列----m序列作為地址碼,利用它的不同相位來區(qū)分不同用戶。
?。?)RAKE接收技術(shù)
移動通信信道是一種多徑衰落信道,RAKE接收技術(shù)就是分別接收每一路的信號進行解調(diào) ,然后疊加輸出來增強接收效果,在CDMA系統(tǒng)中多徑信號不再是一個不利因素,而且變成了一個可供利用的有利因素。
?。?)聲碼器速率的自適應(yīng)閾值技術(shù)
CDMA系統(tǒng)使用了確定聲碼器速率的自適應(yīng)閾值,自適應(yīng)閾值可以根據(jù)背景聲學噪音電平的變化改變聲碼器的數(shù)據(jù)速率。這些閾值的使用壓制了背景聲學噪聲,因而在噪聲環(huán)境下也能提供清楚的話音。
二、TD-SCDMA技術(shù)
1.GSM移動通信在發(fā)展中碰到的問題
近幾年來,中國GSM移動通信網(wǎng)發(fā)展勢頭強勁,移動用戶數(shù)已超過1億用戶,且仍在高速增長。
GSM網(wǎng)繼續(xù)高速發(fā)展,面臨的第一個問題是頻率資源問題,例如我們廣東的大多數(shù)城市人口密集,因此頻率資源是制約移動通信高速發(fā)展的重要因素之一??梢杂?00M/1800M雙頻組網(wǎng)的方式來解決頻率資源不足的問題。但1800M頻率的衰減比900M差,因此,在城區(qū)1800M GSM的覆蓋半徑很小,不能完全與900M GSM基站同址建設(shè),建設(shè)成本將增加。隨著部分城區(qū)用戶對高速移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的增長,單一用戶所占頻帶寬度增加,中國加入WTO后,勢必增加新的電信服務(wù)運營者,要將有限的頻率資源分配給更多的運營者,這些都將進一步加劇移動通信頻率資源緊張的矛盾。
GSM網(wǎng)高速發(fā)展面臨的另一個問題是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸速率的問題。隨著因特網(wǎng)的高速發(fā)展,手機上網(wǎng)也越來越成為一種時尚需求。而現(xiàn)在GSM網(wǎng)的用戶數(shù)據(jù)傳輸速率只有9.6kb/s,將成為手機上網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展的瓶頸。拓寬GSM網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸速率的迫切性已成為急待解決的現(xiàn)實問題,除此之外,進一步提高用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率,仍是需要等待解決的問題。
2.中國3G不落后
近幾年來,國家投入了數(shù)億元從事第三代移動通訊的技術(shù)研究和開發(fā)。于去年11月5日有了重大突破,我國提出的第三代移動通信TD-SCDMA標準建議已被國際電聯(lián)正式采納,成為第三代移動通信標準(IMT-2000)系列中的重要標準之一。這是我國百年電信史上首次完整地提出自己的標準,并成為國際標準。這也標志著我國的通信技術(shù)的發(fā)展程度已經(jīng)由單純的跟蹤轉(zhuǎn) 到創(chuàng)新的階段,是一個開創(chuàng)性的轉(zhuǎn)變。
3.TD-SCDMA技術(shù)
TD-SCDMA特點是采用時分雙工模式(TDD)的第三代移動通信系統(tǒng),其主要的技術(shù)特點為:
----采用智能天線技術(shù)
----采用上行同步方式
----采用接力切換方式
----采用低碼片速率
TD-SCDMA是目前世界上唯一采用智能天線的第三代移動通信系統(tǒng)。在TD-SCDMA系統(tǒng)中,由于采用了TDD模式,上、下行鏈路采用同一頻率,在同一時刻上下行鏈路的空間物理特性是完全相同的,因此,只要在基站端依據(jù)上行數(shù)據(jù)進行空間參數(shù)的估值,再根據(jù)這些估值對下行鏈路的數(shù)據(jù)進行數(shù)字賦形,就可以達到自適應(yīng)波速賦形的目的,充分發(fā)揮智能天線的作用。
CDMA系統(tǒng)中多個用戶的信號在時域和頻域上是混疊的,接收時需要把各個用戶的信號分離開來。理想情況下,利用擴頻碼的正交特性可以保證解調(diào)時能無偏差的解調(diào)出戶數(shù)據(jù)。而實際系統(tǒng)中由于同步的不準確,空間信道的多徑特性等造成的影響,導(dǎo)致各用戶信號之間不能維持理想的正交特性,這時對某一特定用戶而言,所有工作在同頻段的其他用戶的信號都是干擾信號,隨著用戶數(shù)目的增多,干擾逐漸增大,系統(tǒng)用戶數(shù)增加到一定數(shù)量時,干擾增大到無法將有用信號提取出來,因此,CDMA系統(tǒng)是個干擾受限的系統(tǒng)。
采用智能天線和上行同步技術(shù)后,可極大的降低多址干擾,只有來自主瓣方向和較大副瓣方向的多徑才對有用信號帶來干擾,因此,可有效地提高系統(tǒng)容量,從而明顯提高了頻譜利用率,智能天線的采用,也可有效的提高天線可以采用多個小功率的線性功率放大器來代替單一的大功率線性放大器,而單一大功率線性放大器的價格遠高于多個小功率線性放大器的價格,所以智能天線可大大降低基站的成本。智能天線帶來的另一好處是提高了設(shè)備的冗余度
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