詳解無(wú)線多媒體通信技術(shù)DS-CDMA

包乃妹


　　目前，關(guān)于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線接入技術(shù)已經(jīng)有較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，包括1個(gè)TDMA（時(shí)分多址）和3個(gè)CDMA（碼分多址）標(biāo)準(zhǔn)。CDMA是第三代無(wú)線接入技術(shù)的主流，3個(gè)CDMA的標(biāo)準(zhǔn)分別是DS-CDMA、MC-CDMA、TDD-CDMA。這篇文章將詳細(xì)介紹DS-CDMA通信標(biāo)準(zhǔn)。



　　什么是DS-CDMA？



　　DS-CDMA技術(shù)遵循ITU規(guī)定的IMT-2000規(guī)格，并以W-CDMA方式為基礎(chǔ)的一種通信技術(shù)。該技術(shù)能夠利用5MHz的信道提供高達(dá)2Mbps的數(shù)據(jù)速度，同時(shí)能夠擴(kuò)大系統(tǒng)容量，提高通話時(shí)的語(yǔ)音質(zhì)量，降低通話的掉線率，支持IP數(shù)據(jù)服務(wù)。DS-CDMA技術(shù)除了能提供窄帶業(yè)務(wù)(如話音業(yè)務(wù))之外，還能提供多種用戶速率通信、VOD帶寬的能力，以及根據(jù)不同業(yè)務(wù)提供不同服務(wù)等級(jí)的能力。



　　在CDMA標(biāo)準(zhǔn)中，DS-CDMA技術(shù)是其中的重要部分，是實(shí)現(xiàn)無(wú)線多媒體通信的關(guān)鍵。DS-CDMA技術(shù)最早起源于歐洲和日本的第三代無(wú)線研究活動(dòng)，GSM的巨大成功對(duì)第三代系統(tǒng)在歐洲的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)生重大影響。在1996年，日本推出了一套DS-CDMA的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方案，并得到了當(dāng)時(shí)世界上主要的移動(dòng)設(shè)備制造商的支持。1998年12月成立的3GPP（第三代伙伴項(xiàng)目）極大地推動(dòng)了DS-CDMA技術(shù)的發(fā)展，加快了DS-CDMA的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，并最終使DS-CDMA技術(shù)成為ITU批準(zhǔn)的國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)。



　　DS-CDMA基于ANSI-41核心網(wǎng)，它使用新的頻帶，采用FDD工作方式，碼片速率為3.84Mbps。DS-CDMA有更大的覆蓋范圍，采用自適應(yīng)天線及多用戶檢測(cè)等新技術(shù)，并可支持頻率間切換。由DS-CDMA技術(shù)組成的通信系統(tǒng)通常包括無(wú)線基地局裝置、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制裝置、多媒體信號(hào)處理裝置。DS-CDMA系統(tǒng)的空中連接采用5MHz、10MHz或20MHz的無(wú)線信道。



　　引入DS-CDMA的原因



　　21世紀(jì)的無(wú)線移動(dòng)通信要求能夠傳輸語(yǔ)音、圖像以及數(shù)據(jù)等寬帶多媒體業(yè)務(wù)，可以提供2Mbps范圍內(nèi)各種不同速率業(yè)務(wù)的傳輸。而在當(dāng)前的第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)中主要業(yè)務(wù)是語(yǔ)音通信，每個(gè)用戶的傳輸速率大概只有10kbps左右，這不能滿足移動(dòng)通信業(yè)務(wù)發(fā)展的要求。而且，現(xiàn)有GSM系統(tǒng)存在容量不足、語(yǔ)音失真度大、易掉線串線、功率輻射強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸慢等問(wèn)題。為了能解決這些問(wèn)題，各大通信運(yùn)營(yíng)商以及手機(jī)生產(chǎn)商正在努力不懈地進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，希望能通過(guò)引入新的通信技術(shù)和通信系統(tǒng)，來(lái)緩解目前通信系統(tǒng)存在的通信壓力，并在此基礎(chǔ)上能進(jìn)一步提高原有通信系統(tǒng)的能力。為此人們將注意力集中到了第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)IMT-2000上，而DS-CDMA作為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)之一，它的引入也就成為自然而然的事情了。



　　DS-CDMA有哪些優(yōu)勢(shì)？



　　用戶希望未來(lái)通信能滿足各種業(yè)務(wù)要求，例如在線銀行業(yè)務(wù)、手機(jī)定位業(yè)務(wù)等，此外，他們還希望能通過(guò)手機(jī)進(jìn)行快速無(wú)線上網(wǎng)，并希望在網(wǎng)上能傳遞各種多媒體業(yè)務(wù)。然而，目前的通信技術(shù)和通信能力對(duì)這些新興的業(yè)務(wù)與功能根本無(wú)能為力，而DS-CDMA作為第三代移動(dòng)通信的代表，完全有能力提供上述通信能力。它與第二代通信技術(shù)相比，具有下面幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：



　　1. 通信容量比第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)有大幅提升。由于DS-CDMA的基本標(biāo)稱帶寬為5MHz，但其實(shí)際值可以以200kHz為步長(zhǎng)，根據(jù)需要在4.4M～5.2MHz之間調(diào)整�；�本帶寬可以擴(kuò)展至10／20MHz。。



　　2. 有較高的數(shù)據(jù)傳輸率。由于DS-CDMA的碼片速率高，有效地利用了頻率選擇性分集和空間的接收和發(fā)射分集，可以解決多徑問(wèn)題和衰落問(wèn)題，并且DS-CDMA還采用Turbo信道編解碼，所有這些技術(shù)都提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。



　　3. 有較強(qiáng)的抗干擾性能。DS-CDMA中采用了快速功率控制技術(shù)，使發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率總是處于最小的水平，從而減少了多址干擾。另外，在下行鏈路發(fā)送用戶專用導(dǎo)頻信號(hào)而不是公共導(dǎo)頻信號(hào)，使下行鏈路使用自適應(yīng)天線成為可能，從而減少了小區(qū)的多用戶干擾，這些技術(shù)保證了DS-CDMA有較強(qiáng)的抗干擾性能。



　　4. 能支持更高帶寬業(yè)務(wù)和提供更靈活的多種混合業(yè)務(wù)。與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比，DS-CDMA在通信速度方面有了很大的提升，現(xiàn)在它的最高速度可支持2Mbps的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。此外，由于在DS-CDMA系統(tǒng)的下行鏈路上，基站中碼分復(fù)用的用戶分享總的功率，在上行鏈路中，基站有一個(gè)最大干擾容限，這個(gè)功率在小區(qū)中產(chǎn)生干擾的移動(dòng)臺(tái)之間分配。共享功率使DS-CDMA能靈活地處理有不同速率的業(yè)務(wù)。



　　5. 能從GSM系統(tǒng)平滑過(guò)渡。為了保證運(yùn)營(yíng)商的投資，為未來(lái)通信運(yùn)營(yíng)提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)，DS-CDMA能夠?qū)崿F(xiàn)從現(xiàn)存的通信系統(tǒng)到下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的平滑過(guò)渡。



　　6. 系統(tǒng)操作更加靈活方便。DS-CDMA系統(tǒng)采用連續(xù)導(dǎo)頻技術(shù)，能夠支持高速移動(dòng)終端；同時(shí)支持非平衡頻帶下采用時(shí)分雙工的模式，采用單信元頻率復(fù)用；支持自適應(yīng)天線陣列技術(shù)與多用戶檢測(cè)技術(shù)；還支持基站間的異步操作以及支持智能網(wǎng)等。



　　7. 有較高的安全保障。為防止通信過(guò)程中的盜聽和手機(jī)密碼的盜用，DS-CDMA系統(tǒng)在安全保密方面作了很大的改進(jìn)。它可以向通信用戶提供對(duì)用戶平臺(tái)數(shù)據(jù)的保護(hù)，提供在接入網(wǎng)絡(luò)集中進(jìn)行保護(hù)和基于網(wǎng)絡(luò)的端到端的保護(hù); 在核心網(wǎng)中提供對(duì)控制平臺(tái)的保護(hù)和對(duì)用戶平臺(tái)的保護(hù)等。



　　DS-CDMA技術(shù)的應(yīng)用



　　基于DS-CDMA的特點(diǎn)，DS-CDMA適用的業(yè)務(wù)種類很多，使用方法靈活。DS-CDMA特別適用于用戶點(diǎn)多、分布面廣、移動(dòng)中、短信息使用等。



　　1. 無(wú)線因特網(wǎng)



　　DS-CDMA系統(tǒng)一旦推出，將憑借其自身的優(yōu)勢(shì)，給無(wú)線上網(wǎng)提供足夠的帶寬來(lái)確保上網(wǎng)的速度。



　　2. 電子商務(wù)和交易



　　在商業(yè)金融交易領(lǐng)域，如持卡購(gòu)物、證券交易、電子銀行、金融保險(xiǎn)、POS系統(tǒng)等，都可用上DS-CDMA系統(tǒng)。



　　3. 移動(dòng)辦公



　　現(xiàn)代的生活節(jié)奏是快速的，許多工作或業(yè)務(wù)都需要在辦公室以外的地方進(jìn)行，DS-CDMA能幫助他們實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公。



　　4. 其他增值應(yīng)用



　　由于DS-CDMA系統(tǒng)能比傳統(tǒng)通信系統(tǒng)提供更大的帶寬，因此能實(shí)現(xiàn)其他各種增值服務(wù)，例如通過(guò)移動(dòng)終端舉行視訊會(huì)議、接收電子郵件、進(jìn)行網(wǎng)上購(gòu)物、游戲、與公司局域網(wǎng)連接并查詢相關(guān)信息等；而收費(fèi)機(jī)制將以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為基礎(chǔ)，從而能夠有效促進(jìn)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，并且與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商、IT軟硬件制造商以及其他傳統(tǒng)行業(yè)形成良好的互動(dòng)。



　　DS-CDMA的發(fā)展規(guī)劃



　　隨著人們對(duì)通信能力的要求不斷提高，人們就開始把目光落到DS-CDMA的發(fā)展規(guī)劃上。當(dāng)現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)，使用DS-CDMA的基站子系統(tǒng); 在用戶集中地區(qū)的GSM基站中，增加DS-CDMA基站。如果用戶使用DS-CDMA／GSM雙頻用戶終端，在DS-CDMA基站覆蓋區(qū)內(nèi)，可以享受3G服務(wù)；在覆蓋區(qū)域外，則以GSM方式通信。初期用戶享受3G服務(wù)時(shí)，只能在同一BSS的DS-CDMA基站之間實(shí)現(xiàn)越區(qū)切換，但GSM功能不受影響。用此方式，能以比簡(jiǎn)單的GSM網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容更低的費(fèi)用改造網(wǎng)絡(luò)，不僅可解決頻譜資源不足造成的容量問(wèn)題，滿足用戶密集區(qū)的移動(dòng)通信需求，還可提供第三代業(yè)務(wù)，同時(shí)，為今后全網(wǎng)進(jìn)入第三代打下基礎(chǔ)。在沒有達(dá)到全國(guó)和全球覆蓋之前，自動(dòng)漫游當(dāng)然還得依靠GSM系統(tǒng)。上述解決方案不僅可以在GSM系統(tǒng)中采納，同樣可以在IS-95標(biāo)準(zhǔn)的第二代CDMA系統(tǒng)中采納。



摘自《計(jì)算機(jī)世界報(bào)》