實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)傳輸?shù)腃DMA多速率方案

實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)傳輸?shù)腃DMA多速率方案
    摘要  未來個(gè)人通信系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是能支持多達(dá)車業(yè)務(wù)，而CDMA技術(shù)將是未來個(gè)人通信
系統(tǒng)的核心技術(shù)。本文介紹了幾種不同的CDMA多達(dá)車支持方案的基本原理，并對(duì)其性能進(jìn)行了
分析和比較。
    關(guān)鍵詞  未來個(gè)人通信  多速率  CDMA
    多業(yè)務(wù)和多速率是對(duì)未來個(gè)人移動(dòng)通信系統(tǒng)提出的基本要求，即除了需要支持現(xiàn)有的話音
和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，還需要支持包括高分辨率圖象、高速數(shù)據(jù)在內(nèi)的更為廣泛的綜合業(yè)務(wù)。國
際電信聯(lián)盟就此要求未來個(gè)人移動(dòng)通信系統(tǒng)傳輸速率在低于9.6kb/s的低速率和直至2Mbit/s的
高速率之間可變。這就使得選擇合適的多速率方案成為未來個(gè)人移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵性
問題。采用CDMA技術(shù)作為其核心技術(shù)能滿足此寬范圍數(shù)據(jù)率的傳輸。本文就基于CDMA的多種可
能的多速率實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行分析和比較。
1可變處理增益方案
    95系統(tǒng)的前向鏈路中即采用了這種多速率方案。在IS—95的前向鏈路中，將9.6kb/s設(shè)為
基本速率。對(duì)于4.8kb/s、2.4kb/s、1.2kb/s等低速率信息，系統(tǒng)將其進(jìn)行重復(fù)發(fā)送，也即改
變了處理增益，速率越低重發(fā)次數(shù)越多，從而實(shí)現(xiàn)了變速率方案。
    由于各種速率的用戶使用相同的Chirp速率，故系統(tǒng)的發(fā)送和接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。這
是該方案的突出優(yōu)點(diǎn)。但是，采用此方案時(shí)，為了保證低速用戶和高速用戶具有相同的誤碼率，
高速用戶的發(fā)送功率必須大于低速用戶的發(fā)送功率。由此會(huì)帶來類似蜂窩系統(tǒng)中因地理位置不
同而產(chǎn)生的“遠(yuǎn)——近”效應(yīng)的后果。高速率與低速率的差別越大，“遠(yuǎn)——近”效應(yīng)越明顯。
基于此原因該方案難于作為未來個(gè)人移動(dòng)通信系統(tǒng)的全盤解決方案。
2可變占空比方案
    在這傳輸方案中，高速和低速用戶使用同樣的Chip速率，占用同樣的可用頻帶，使用同樣
的處理增益，但高速用戶和低速用戶發(fā)送的占空比不同，即系統(tǒng)中最高速率的用戶連續(xù)發(fā)送，
其它用戶間斷發(fā)送，且兩者發(fā)送時(shí)每個(gè)比特占用同樣的時(shí)間和功率。這樣速率越低占空比越小。
IS－95的反向鏈路就采用這種傳輸方案。
    該方案的優(yōu)點(diǎn)是：由于所有用戶以相同的功率發(fā)送，從而避免了可變處理增益方案中的
“遠(yuǎn)——近”效應(yīng)。此外，該方案實(shí)現(xiàn)起來也比較簡(jiǎn)單。但是，由于信號(hào)的間斷發(fā)送會(huì)給信道
估值和載波同步帶來困難，影響系統(tǒng)接收機(jī)的解調(diào)性能。而且低速用戶的間斷信號(hào)會(huì)對(duì)其它用
戶形成脈沖式干擾，從而使系統(tǒng)的多址能力有所下降，這不利于系統(tǒng)容量的提高。
3多載波CDMA方案
    該方案是將正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)與CDMA技術(shù)結(jié)合起來而產(chǎn)生的。況下各載波互不干
擾，且間隔最小，頻帶利用率最高。多載波CDMA系統(tǒng)與OFDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)極為相似。兩者不同之
處在于OFDM系統(tǒng)中各路載波攜帶不同信息，而多載波CDMA系統(tǒng)中各路載波攜帶相同信息。因而
多載CDMA系統(tǒng)可看作是一類特殊的OFDM系統(tǒng)。
    采用OFDM技術(shù)能解決在移動(dòng)通信中傳輸高速數(shù)據(jù)時(shí)所引起的無線信造性能變差的問題，其
與CDMA技術(shù)相結(jié)合的多載波CDMA系統(tǒng)是具有低功率譜密度接收、頻譜擴(kuò)展、多址、抗干擾、抗
多徑的能力，可在衰落信道中進(jìn)行高速用戶數(shù)據(jù)率傳輸和有效地克服符號(hào)內(nèi)干擾。這是多載波
CDMA系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)對(duì)載波相位抖動(dòng)很敏感，對(duì)器件的線性度要求很高，
且系統(tǒng)的復(fù)雜程度較高。
4多碼CDMA方案
    多碼CDMA是一種并行傳輸技術(shù)。系統(tǒng)中先設(shè)定一個(gè)基本速率和恒定的chirp速率，各個(gè)基本
速率數(shù)據(jù)的傳輸用一個(gè)正交碼（如walsh碼）來承載。用戶的實(shí)際傳輸速率是基本速率的整數(shù)倍，
通過分配給用戶不同的通道數(shù)來實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)速率的傳輸。若用戶的速率低于基本速率則以基
本速率傳輸，并相應(yīng)降低其激活因子。
    當(dāng)發(fā)送高速用戶數(shù)據(jù)時(shí)，先將其經(jīng)過率并變換，分成一組并行的基本速率支流，再對(duì)每個(gè)
支流分配一個(gè)正交碼Wi（即將正交碼與支流數(shù)據(jù)相乘）分別進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，然后將各支流數(shù)據(jù)
求和再與長PN碼相乘后一起調(diào)制到同一射頻上，通過同一信道進(jìn)行傳輸。由于不同基本速率支
流數(shù)據(jù)采用同一正交碼序列集中的不同正交序列進(jìn)行擴(kuò)頻，若它們彼此之間保持精確的同步，
則序列之間的干擾為零。這樣，在接收端可以用1.s個(gè)RAKE接收機(jī)（其中1為多徑衰落的多徑數(shù)，
S為基本速率支流數(shù)）將各支路數(shù)據(jù)從同一數(shù)據(jù)流中區(qū)分出來，然后再進(jìn)行串／并變換恢復(fù)原始
數(shù)據(jù)流。
    與多載波CDMA相比，該方案克服了系統(tǒng)對(duì)載波相位科動(dòng)敏感這一缺陷。同時(shí)，由于多碼CDMA
系統(tǒng)采用同一載波進(jìn)行發(fā)送，所以多碼CDMA系統(tǒng)的復(fù)雜度小于多載波CDMA系統(tǒng)。此外，該方案不
存在變處理增益系統(tǒng)中的“遠(yuǎn)——近”效應(yīng)，其缺點(diǎn)是對(duì)于高速用戶由于發(fā)送信號(hào)的包絡(luò)起伏較
大，移動(dòng)臺(tái)發(fā)射機(jī)線性度要求高，且并行處理也增加了設(shè)備的復(fù)雜度。
5結(jié)束語
    以上討論了四種多速率支持方案。其中前兩種方案利用了直接序列擴(kuò)展頻譜技術(shù)來實(shí)現(xiàn)多速
率傳輸。且在IS－95系統(tǒng)中已經(jīng)有了成功的應(yīng)用。但其現(xiàn)階段的技術(shù)離未來個(gè)人移動(dòng)通信系統(tǒng)的
要求還有相當(dāng)?shù)牟罹唷Ｈ绻鸌S－95系統(tǒng)在今后的發(fā)展中能平滑過渡到未來個(gè)人移動(dòng)通信系統(tǒng)，則
這兩種方案具有一定的意義。當(dāng)用戶的數(shù)據(jù)率超過1Mbit／s時(shí)，系統(tǒng)將存在嚴(yán)重的符號(hào)內(nèi)干擾和
碼片內(nèi)干擾。采用后兩種方案能較好地解決此問題，故它們很希望被用于未來個(gè)人移動(dòng)通信系統(tǒng)。
    此外，還存在多ChiP速率、多射頻帶寬以及多調(diào)制方案等方法來滿足多速率的需求，但這些
方法給擴(kuò)頻序列帶來困難，也增強(qiáng)了頻率資源管理的難度。同時(shí)對(duì)高速業(yè)務(wù)需要很寬的射頻帶寬，
這給系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)帶來很大困難。