CDMA多址技術(shù)

   

   名稱: CDMA多址技術(shù)
主題詞或關(guān)鍵詞: 信息科學(xué) 先進(jìn)技術(shù)
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CDMA多址技術(shù)
目前的數(shù)字移動通信網(wǎng)的主要多址方式是TDMA、TDMA系統(tǒng)(GSM，DAMPS)在頻譜效率上約是模擬系統(tǒng)的3倍，容量有限；在話音質(zhì)量上13kbit/s編碼也很難達(dá)到有線電話水平；TDMA系統(tǒng)的業(yè)務(wù)綜合能力較高，能進(jìn)行數(shù)據(jù)和話音的綜合，但終端接入速率有限(最高9.6kbit/s)；TDMA系統(tǒng)無軟切換功能，因而容易掉話，影響服務(wù)質(zhì)量；TDMA系統(tǒng)的國際漫游協(xié)議還有待進(jìn)一步的完善和開發(fā)。因而 TDMA并不是現(xiàn)代蜂窩移動通信的最佳無線接人，而CDMA多址技術(shù)完全適合現(xiàn)代移動通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)、軟切換、國際漫游等。
CDMA多址技術(shù)的原理是基于擴頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬的高速偽隨機碼進(jìn)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，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴，以實現(xiàn)信息通信。
一、CDMA蜂窩移動通信網(wǎng)的特點
與FDMA和TDMA相比，CDMA具有許多獨特的優(yōu)點，其中一部分是擴頻通信系統(tǒng)所固有的，另一部分則是由軟切換和功率控制等技術(shù)所帶來的。CDMA移動通信網(wǎng)是由擴頻、多址接入、蜂窩組網(wǎng)和頻率再用等幾種技術(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，保密安全性高，同頻率可在多個小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，所要求的載干比(C／I)小于l，容量和質(zhì)量之間可做權(quán)衡取舍等屬性。這些屬性使 CDMA比其它系統(tǒng)有非常重要的優(yōu)勢。
1．系統(tǒng)容量大 理論上CDMA移動網(wǎng)比模擬網(wǎng)大20倍。
2．系統(tǒng)容量的靈活配置 在CDMA系統(tǒng)中，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。但對用戶數(shù)并無限制，操作者可在容量和話音質(zhì)量之間折衷考慮。另外，多小區(qū)之間可根據(jù)話務(wù)量和干擾情況自動均衡。
3．系統(tǒng)性能質(zhì)量更佳 這里指的是CDMA系統(tǒng)具有較高的話音質(zhì)量，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。另外，CDMA系統(tǒng)“掉話”的現(xiàn)象明顯減少，CDMA系統(tǒng)采用軟切換技術(shù)，“先連接再斷開”，這樣完全克服了硬切換容易掉話的缺點。
4．頻率規(guī)劃簡單 用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以不相同CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃靈活，擴展簡單。
5．延長手機電池壽命 采用功率控制和可變速率聲碼器，手機電池使用壽命延長。
6．建網(wǎng)成本下降。
二、CDMA移動通信網(wǎng)的關(guān)鍵技術(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，“遠(yuǎn)近效用”問題特別突出。CDMA功率控制的目的就是克服“遠(yuǎn)近效用”，使系統(tǒng)既能維護(hù)高質(zhì)量通信，又不對其他用戶產(chǎn)生干擾。功率控制分為前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又可分為僅由移動臺參與的開環(huán)功率控制和移動臺、基站同時參與的閉環(huán)功率控制。
(l)反向開環(huán)功率控制。它是移動臺根據(jù)在小區(qū)中接受功率的變化，調(diào)節(jié)移動臺發(fā)射功率以達(dá)到所有移動臺發(fā)出的信號在基站時都有相同的功率。它主要是為了補償陰影、拐彎等效應(yīng)，所以它有一個很大的動態(tài)范圍，根據(jù)IS-95標(biāo)準(zhǔn)，它至少應(yīng)該達(dá)到正負(fù)32dB的動態(tài)范圍。
(2)反向閉環(huán)功率控制。閉環(huán)功率控制的設(shè)計目標(biāo)是使基站對移動臺的開環(huán)功率估計迅速做出糾正，以使移動臺保持最理想的發(fā)射功率。
(3)前向功率控制。在前向功率控制中，基站根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整每個移動臺的發(fā)射功率，其目的是對路徑衰落小的移動臺分派較小的前向鏈路功率，而對那些遠(yuǎn)離基站的和誤碼率高的移動臺分派較大的前向鏈路功率。
2．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(jìn)行的，因而要求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。
3．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(jìn)行解調(diào)，然后疊加輸出達(dá)到增強接收效果的目的，這里多徑信號不僅不是一個不利因素，而且在 CDMA系統(tǒng)變成一個可供利用的有利因素。
4．軟切換技術(shù)
先連接，再斷開稱之為軟切換。CDMA系統(tǒng)工作在相同的頻率和帶寬上，因而軟切換技術(shù)實現(xiàn)起來比TDMA系統(tǒng)要方便容易得多；
5．話音編碼技術(shù)
目前CDMA系統(tǒng)的話音編碼主要有兩種，即碼激勵線性預(yù)測編碼(CELP)8kbit/s和13bit/s。8kbit/s的話音編碼達(dá)到GSM系統(tǒng)的13bit/s的話音水平甚至更好。13bit/s的話音編碼已達(dá)到有線長途話音水平。CELP采用與脈沖激勵線性預(yù)測編碼相同的原理，只是將脈沖位置和幅度用一個矢量碼表代替。
6、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(xué)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(xué)噪聲，因而在噪聲環(huán)境下也能提供清晰的話音。

   

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