cdma數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)論文

1、<p>　　CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)</p><p>　　2012年 6 月 16 日</p><p>　題目CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)</p><p>　院（系）名稱信息工程學(xué)院通信系</p><p>　專業(yè)名稱通信工程</p><p>　學(xué)生姓名陳亞蒙</p><p>　

2、學(xué)生學(xué)號 090110025</p><p>　指導(dǎo)教師李偉</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　第三代移動通信的發(fā)展，世界上許多國家紛紛提出了許多CDMA通信系統(tǒng)的方案和建議。碼分多址是一種以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)的調(diào)制和多址接入技術(shù)， 因其保密性能好, 抗干擾能力強(qiáng)而廣泛應(yīng)用于軍事通信領(lǐng)域。碼分多址接入CDMA方式以頻譜利

3、用率高、抗多經(jīng)、抗干擾、軟容量、低功率、軟切換、宏分集、頻率規(guī)劃簡單以及用戶接入方便等其它多址技術(shù)不可比擬的優(yōu)越性被認(rèn)為是未來移動通信系統(tǒng)的理想接入技術(shù)之一。</p><p>　　能夠提供大的系統(tǒng)容量是CDMA通信技術(shù)一個突出優(yōu)點，CDMA系統(tǒng)的容量是干擾受限的，降低干擾可以直接增加其系統(tǒng)容量，這可以通過提高擴(kuò)頻增益實現(xiàn)。當(dāng)然，通過一些其它技術(shù)如功率控制、語音激活、抗多徑衰落等也可以增強(qiáng)其系統(tǒng)容量。</p&

4、gt;<p>　　本文全面分析了CDMA通信技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，CDMA系統(tǒng)的基本原理；CDMA技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，CDMA系統(tǒng)的特點等等。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 移動通信，CDMA</p><p>　　CDMA技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展</p><p>　　20世紀(jì)80年代末, 全球范圍從模擬向數(shù)字蜂窩技術(shù)的突然轉(zhuǎn)變, 使歐洲的GSM數(shù)字技術(shù)得以迅速推廣, 占

5、據(jù)了無可爭議的市場領(lǐng)先地位。幾乎與GSM技術(shù)同時誕生的還有CDMA技術(shù)。與原來模擬通信系統(tǒng)所采用的FDMA技術(shù)和GSM系統(tǒng)所采用的TDMA 技術(shù)相對應(yīng), CDMA是碼分多址(Code Division Multiple Access)技術(shù)的英文縮寫, 它是在數(shù)字技術(shù)的分支——擴(kuò)頻通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)。 正是由于它是以擴(kuò)頻通信技術(shù)為基礎(chǔ)的, 能夠更加充分的利用頻譜資源, 更加有效的解決頻譜短缺問題, 因此

6、被視為是實現(xiàn)第3代移動通信的首選。 </p><p>　　碼分多址的基本原理 </p><p>　　模擬系統(tǒng)是靠頻率的不同來區(qū)別不同用戶的, GSM系統(tǒng)靠的是極其微小的時差, 而CDMA則是靠編碼的不同來區(qū)別不同的用戶。由于CDMA系統(tǒng)采用的是二進(jìn)制編碼技術(shù), 編碼種類可以達(dá)到4.4億, 而且每個終端的編碼還會隨時發(fā)生變化, 兩部CDMA終端編碼相同的可能性是“二百年一遇”, 因此, 在C

7、DMA系統(tǒng)中進(jìn)行盜碼幾乎不可能。 </p><p>　　正是因為CDMA系統(tǒng)是根據(jù)編碼, 而不是根據(jù)頻率來區(qū)分用戶的, 所以, 每個用戶被分配的帶寬可以很寬, 實際上, CDMA的編碼過程也擴(kuò)展了信號的頻譜, 因而, CDMA通常也用擴(kuò)頻多址(SSMA, Spread Spectrum Multiple Access)來表征。 在信號發(fā)送端的編碼過程亦稱為擴(kuò)頻調(diào)制, 其所產(chǎn)生的信號也稱為擴(kuò)頻信號。 在接收端, 只

8、有具有正確的碼序列的接收機(jī)才能將接收到的信號與碼序列進(jìn)行相應(yīng)的運算, 從而恢復(fù)出原始信息。 換句話說, 信號對于不具有正確碼序列的接收機(jī)來講是完全保密的。 </p><p>　　CDMA技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化</p><p>　　CDMA技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)歷了以下幾個階段:第一階段:融合了IS-95 CDMA標(biāo)準(zhǔn)的cdmaone系統(tǒng)</p><p>　　IS-95是cdmaON

9、E系列標(biāo)準(zhǔn)中最先發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn),真正在全球得到廣泛應(yīng)用的第一個CDMA標(biāo)準(zhǔn)是IS-95A,這一標(biāo)準(zhǔn)支持8K編碼話音服務(wù)。其后又分別出版了13K話音編碼器的TSB74標(biāo)準(zhǔn),支持1.9GHz的CDMA PCS系統(tǒng)的STD-008標(biāo)準(zhǔn),其中13K編碼話音服務(wù)質(zhì)量已非常接近有線電話的話音質(zhì)量。1998年2月,美國高通公司宣布將IS-95B標(biāo)準(zhǔn)用于CDMA基礎(chǔ)平臺上。IS-95B可提供CDMA系統(tǒng)性能,并增加用戶移動通信設(shè)備的數(shù)據(jù)流量,提供對64kb

10、ps數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持。第二階段:從窄帶cdmaOne向第三代cdma2000過渡。</p><p>　　cdma2000 1X是cdma2000第三代無線通信系統(tǒng)的第一個階段.主要特點是與IS-95AB完全兼容,并可與IS-95B系統(tǒng)的頻段共享或重疊。cdma2000-1X向cdma2000-1X-EV演進(jìn)代表了未來發(fā)展方向。cdma2000 3X3GPP2規(guī)范為IS-2000-A,也稱為寬帶cdmaOne,是基

11、于IS-95標(biāo)準(zhǔn)演化的一個重要部分.3X表示3載波,即3個1.25MHz 共3.75MHz的頻率寬度.提供達(dá)到2Mbps的數(shù)據(jù)速率,實現(xiàn)與cdma2000 1X和cdmaOne系統(tǒng)的后向兼容性等。</p><p>　　CDMA和GSM的比較:</p><p>　　CDMA是移動通信技術(shù)的發(fā)展方向，在2G階段,CDMA增強(qiáng)型IS-95A與GSM技術(shù)體制基本處于同一體制；在2.5G階段,cdm

12、a2000-1.x RTT無線傳輸技術(shù)與通用無線分組技術(shù)GPRS相比,在傳輸速率及承載業(yè)務(wù)上更先進(jìn);在從2.5G到3G的過渡階段,cdma2000-1.x向cdma2000-3.x過渡比GPRS向WCDMA過渡更為平滑。無論是WCDMA還是CDMA2000,其發(fā)展目標(biāo)均是在核心網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載和交換,軟交換技術(shù)無疑將是一種較好的選擇.在3G網(wǎng)絡(luò)中,原MSC將裂變?yōu)镸SC-GW和MSC-SERVER,MSC-GW完成媒體網(wǎng)

13、關(guān)的功能,MSC-SERVER完成軟交換機(jī)的功能,IP網(wǎng)絡(luò)作為3G網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一語音,數(shù)據(jù)媒體流的承載網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的融合。</p><p><b>　　CDMA 登記</b></p><p>　　CDMA系統(tǒng)支持9種不同的登記方式</p><p>　　開機(jī)登記:當(dāng)移動臺開機(jī)或從模擬系統(tǒng)中切換過來時進(jìn)行登記。</p><

14、;p>　　關(guān)機(jī)登記:當(dāng)移動臺關(guān)機(jī)或從當(dāng)前服務(wù)的系統(tǒng)中離開時進(jìn)行登記。</p><p>　　時間周期登記:移動臺按定時器觸發(fā)登記。</p><p>　　基于距離的登記:當(dāng)移動臺接收到一個新的基站的緯度,經(jīng)度和其它值.移動臺把接收到的新的基站的經(jīng)緯度和最近一次成功登記的基站的經(jīng)緯度相比較.如果計算結(jié)果離原先登記的基站的距離大于門限值時,移動點進(jìn)行基于位置距離的登記。</p>

15、<p>　　基于小區(qū)的登記:當(dāng)移動臺進(jìn)入一個新的小區(qū)進(jìn)行的登記。</p><p>　　參數(shù)變化登記:當(dāng)移動臺存貯部分參數(shù)變化時或進(jìn)入一個新系統(tǒng)的登記。</p><p>　　受命登記:在BS要求其登記情況下進(jìn)行的登記。</p><p>　　隱含登記:當(dāng)移動臺成功地發(fā)出一個初始化信息或一個呼叫響應(yīng)信息,基站就能明白移動臺的位置.這就叫隱含登記。</p&

16、gt;<p>　　業(yè)務(wù)信道登記:一旦基站獲得一個已安排至業(yè)務(wù)信道上的移動臺的登記信息時,基站能夠識別出已經(jīng)注冊的移動臺。</p><p><b>　　CDMA系統(tǒng)的特點</b></p><p>　　CDMA移動通信網(wǎng)是由擴(kuò)頻,多址接入,蜂窩組網(wǎng)和頻率復(fù)用等幾種技術(shù)結(jié)合而成,含有頻域,時域和碼域三維信號處理的一種協(xié)作,因此它具有抗干擾性好,抗多徑衰落,保密

17、安全性高,同頻率可在多個小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用,容量和質(zhì)量之間可做權(quán)衡取舍等屬性。</p><p><b>　　系統(tǒng)容量大</b></p><p>　　系統(tǒng)容量大即頻譜利用率高,指的是CDMA在與GSM同樣的頻段下可以允許更多的用戶使用.理論上使用相同頻率資源的情況下,CDMA移動網(wǎng)比模擬網(wǎng)容量大20倍,實際使用中比模擬網(wǎng)大10倍,比GSM要大4-5倍。在CDMA系統(tǒng)中,由于

18、不同的扇區(qū)也可以使用相同頻率,當(dāng)小區(qū)使用定向天線即120°扇形天線時,干擾減為13,整個系統(tǒng)所提供的容量又可提高約3倍.并且小區(qū)容量將隨著扇區(qū)數(shù)的增大而增大。</p><p><b>　　軟容量</b></p><p>　　CDMA系統(tǒng)是一個自干擾系統(tǒng),用戶數(shù)和服務(wù)級別之間有著更靈活的關(guān)系,用戶數(shù)的增加相當(dāng)于背景噪聲的增加,造成話音質(zhì)量的下降.如果能控制住用

19、戶的信號強(qiáng)度,在保持高質(zhì)量通話的同時,我們就可以容納更多的用戶。體現(xiàn)軟容量的另一種形式是小區(qū)呼吸功能.所謂小區(qū)呼吸功能是指各個小區(qū)的覆蓋大小是動態(tài)的.當(dāng)相鄰兩小區(qū)負(fù)荷一輕一重時,負(fù)荷重的小區(qū)通過減少導(dǎo)頻發(fā)射功率 ,使本小區(qū)的邊緣用戶由于導(dǎo)頻強(qiáng)度不足,切換到鄰小區(qū).使負(fù)荷分擔(dān),即相當(dāng)于增加了容量。</p><p>　　另外,CDMA系統(tǒng)還提供多級別服務(wù),例如現(xiàn)在已經(jīng)有了兩種語音編碼——13kbits和8kbits.

20、如果用戶支付較高費用,則可獲得高級別服務(wù)。</p><p><b>　　通話質(zhì)量更佳</b></p><p>　　CDMA系統(tǒng)的聲碼器可以動態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率,并根據(jù)適當(dāng)?shù)拈T限值選擇不同的電平級發(fā)射.同時門限值根據(jù)背景噪聲的改變而變,這樣即使在背景噪聲較大的情況下,也可以得到較好的通話質(zhì)量。</p><p>　　目前CDMA系統(tǒng)普遍采用8kb

21、its的可變速率聲碼器,聲碼器使用的是碼激勵線性預(yù)測CELP和CDMA特有的算法,稱為QCELP。</p><p>　　可變速率聲碼器的一個重要特點是使用適當(dāng)?shù)拈T限值來決定所需速率.門限值隨背景噪聲電平的變化而變化.即使在喧鬧的環(huán)境下,也能得到良好的話音質(zhì)量. 4、移動臺輔助軟切換</p><p>　　CDMA移動通信系統(tǒng)使用軟切換和更軟切換,FDMA和TDMA移動通信系統(tǒng)使用硬切換。&

22、lt;/p><p>　　軟切換就是當(dāng)移動臺需要跟一個新的基站通信時,CDMA系統(tǒng)采用軟切換技術(shù)和先進(jìn)的數(shù)字話音編碼技術(shù),并使用多個接收機(jī)同時接收不同方向的信號."先連接再斷開make before break",并不先中斷與原基站的聯(lián)系.移動臺在切換過程中與原小區(qū)和新小區(qū)同時保持通話,以保證電話的暢通. 軟切換只能在具有相同頻率的CDMA信道間進(jìn)行。</p><p>　　更

23、軟切換是一種蜂窩內(nèi)的切換,發(fā)生在兩個扇區(qū)或三個扇區(qū)之間.這種類型的切換只發(fā)生在蜂窩內(nèi),而不涉及移動交換中心。</p><p>　　CDMA在我國移動通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景 </p><p>　　目前世界上絕大部分的手機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)是GSM.其在全球160多個國家運營,而采用CDMA技術(shù)的國家和地區(qū)主要在北美,亞洲及拉丁美洲.全球CDMA網(wǎng)從某種角度看仍處于分割狀態(tài).CDMA想要趕上并超越GSM,

24、中國的作用可以說是關(guān)鍵.在全球CDMA漫游問題上,中國也已取得階段性的突破.中國聯(lián)通在日前舉辦的2001年3G大會暨第六屆CDMA年會上與世界13家運營商簽署了CDMA網(wǎng)間漫游諒解備忘錄.這意味著全球CDMA網(wǎng)基本實現(xiàn)了彼此連接,標(biāo)志著全球CDMA運營陣營真正形成,獲得了與GSM分庭抗禮的條件。</p><p>　　就中國聯(lián)通而言,CDMA與GSM并存將持續(xù)相當(dāng)長的一段時間,這對CDMA的發(fā)展似乎產(chǎn)生了一定的制

25、約,而同時支持CDMA,GSM兩種模式的雙模手機(jī)的研制成功從根本上解決了兩網(wǎng)之間漫游的問題。</p><p>　　目前中興,東信等國內(nèi)電信大型企業(yè)均在進(jìn)行cdma2000 1.x系統(tǒng)的開發(fā).東信cdma2000 1.x系統(tǒng)后向兼容現(xiàn)有的CDMA IS-95A系統(tǒng),因此現(xiàn)網(wǎng)上開展的業(yè)務(wù)均能在試驗網(wǎng)上實現(xiàn)。</p><p>　　根據(jù)《中國聯(lián)合通信有限公司800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)

26、總技術(shù)體制第二階段》的要求,所有CDMA移動網(wǎng)內(nèi)部的移動管理消息尋址將采用GT方式進(jìn)行尋址.CDMA移動網(wǎng)內(nèi)部或CDMA移動網(wǎng)和其它網(wǎng)絡(luò)之間的話路接續(xù)將采用信令點編碼的方式進(jìn)行尋址.各級移動匯接中心之間,移動匯接中心與移動端局之間以及各移動端局之間的中繼電路群可分為低呼損電路群和高效直達(dá)電路群兩種。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過本