時間:2023-03-16 17:34:04
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇cdma技術論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
CharacteristicsandFunctionsforcdmaTechnology
Abstract:Thisissuemainlysetsforththecharacterandstrongpowerofthe3thgenerationmobiletelecommunicationtechnology-CDMA.Telecommunicationaltermshavetranseredfromnarrowservices,suchastelephone,sendingorreceivingmessages,tomultimediumofbroadband.PDSNisentrygateway,whitchlinkingwirelessnetandpackagenettogether.PDSNalsoservingforusers`enteringpackagedatenet.AAAservercanprovideusers`identificationbyprobingpre-registedlogininformation,thendecidewhetherpermittingmobileusersusingsomenetworkresourse,atthesametimeitcalculatingfee,audittin,allottingofcostoranalysisingoftrend.CDMAprovidingpowerfulguaranteefordevelopmentofmobilecommunication.
Keywords:CDMA;AAAserver;Internet;Intranet
1引言
CDMA(CodeDivisionMultipleAccess碼分多址)是近年來被應用于商業的一種數字接口技術。他擁有頻率利用率高、手機功耗低等優點。CDMA手機是指基于CDMA網絡的移動通信終端。目前,19家企業被批準有資格生產CDMA終端產品。
CDMA手機除了能夠提供GSM手機的通話功能和信息服務外,還具有高速無線數據傳輸和多媒體功能。能提供的服務主要有:
(1)基本增值服務,如呼叫轉移、信息提示等。
(2)語音郵件服務,如郵件、傳真、新聞等語音信息。
(3)短信息服務,如天氣、交通、證券、廣告等。
(4)無線智能網服務,如虛擬網絡、個人號碼識別等。
(5)無線互聯網服務,如網絡瀏覽、電子商務、電子郵箱、網絡游戲等。
2CDMA所具有的優點
與GSM手機相比,CDMA手機具有以下優點:
(1)CDMA手機發射功率小(2mw)。
(2)CDMA手機采用先進的切換技術——軟切換技術(即切換是先接續好后再中斷),使得CDMA手機的通話可與固定電話媲美,而且不會有GSM手機的掉線現象。
(3)使用CDMA網絡,運營商的投資相對減少,這就為CDMA手機資費的下調預留了空間。
(4)因采用以拓頻通信為基礎的一種調制和多址通信方式,其容量比模擬技術高10倍,超過GSM網絡約4倍。
(5)基于寬帶技術的CDMA使得移動通信中視頻應用成為可能,從而使手機從只能打電話和發送短信息等狹窄的服務中走向寬帶多媒體應用。
在第三代移動通信的無線接口國際提案中,WCDMA和CDMA2000都是極為重要的技術。這兩種寬帶CDMA方案,除了碼片速率、同步方式、導頻方式等有所不同外,其他如功率、軟切換等基本技術并無大的區別。
CDMAOne是基于IS-95標準的各種CDMA產品的總稱,即所有基于CDMAOne技術的產品,其核心技術均以IS-95作為標準。CDMA2000是美國向ITU提出的第三代移動通信空中接口標準的建議,是IS-95標準向第三代演進的技術體制方案,這是一種寬帶CDMA技術。CDMA2000室內最高數據速率為2Mb/s以上,步行環境時為384kb/s,車載環境時為144kb/s以上。
CDMA2000-1X原意是指CDMA2000的第一階段(速率高于IS-95,低于2Mb/s),可支持308kb/s的數據傳輸,網絡部分引入分組交換,可支持移動IP業務。
CDMA2000-1XEV是在CDMA2000-1X基礎上進一步提高速率的增強體制,采用高速率數據(HDR)技術,能在1.25MHz(同CDMA2000-1X帶寬)內提供2M/s以上的數據業務,是CDMA2000-1X的邊緣技術。3GPP已開始制訂CDMA2000-1XEV的技術標準,其中用高通公司技術的稱為HDR。
與CDMAOne相比,CDMA2000有下列技術特點:多種信道帶寬,前向鏈路上支持多載波和直擴兩種方式;反向鏈路僅支持直擴方式;可以更加有效地使用無線資源;可實現系統平滑過渡;核心網協議可使用IS-41,GSM-MAP以及IP骨干網標準;前向發送分集;快速前向功率控制;使用Turbo碼;輔助導頻信道;靈活幀長;反向鏈路相干解調;可選擇較長的交織器。CDMA2000-1X采用擴頻速率為SR1,即指前向信道和反向信道均用碼片速率1.2288Mb/s的單載波直接序列擴頻方式。因此他可以方便地與IS-95(A/B)后向兼容,實現平滑過渡。運營商可在某些需求高速數據業務而導致容量不夠的蜂窩上,用相同載波部署CDMA2000-1X系統,從而減少了用戶和運營商的投資。由于CDMA2000-1X采用了反向相干解調、快速前向功控、發送分集、Turbo編碼等新技術,其容量比IS-95大為提高。在相同條件下,對普通話音業務而言,容量大致為IS-95系統的兩倍。
3CDMA關鍵技術所在
CDMA2000-1X關鍵技術包括以下幾個方面。
(1)前向快速功率控制技術CDMA2000采用快速功率控制方法。即移動臺測量收到業務信道的Eb/Nt,并與門限值比較,根據比較結果,向基站發出調整基站發射功率的指令,功率控制速率可以達到800b/s。由于使用快速功率控制,可以達到減少基站發射功率、減少總干擾電平,從而降低移動臺信噪比要求,最終可以增大系統容量。
(2)前向快速尋呼信道技術此技術有2個用途。一是尋呼或睡眠狀態的選擇。因基站使用快速尋呼信道向移動臺發出指令,決定移動臺是處于監聽尋呼信道還是處于低功耗的睡眠狀態,這樣移動臺便不必長時間連續監聽前向尋呼信道,可減少移動臺激活時間和節省移動臺功耗。二是配置改變。通過前向快速尋呼信道,基地臺向移動臺發出最近幾分鐘內的系統參數消息,使移動臺根據此新消息作相應設置處理。
(3)前向鏈路發射分集技術CDMA2000-1X采用直接擴頻發射分集技術,有2種方式:一種是正交發射分集方式,方法是先分離數據流再用不同的正交Walsh碼對2個數據流進行擴頻,并通過2個發射天線發射。另一種是空時擴展分集方式,使用空間兩根分離天線發射已交織的數據,使用相同原始Walsh碼信道。使用前向鏈路發射分集技術可以減少發射功率,抗瑞利衰落,增大系統容量。
(4)反向相干解調基站利用反向導頻信道發出擴頻信號捕獲移動臺的發射信號,再用梳狀(Rake)接收機實現相干解調,與IS-95采用非相干解調相比,提高了反向鏈路性能,降低了移動臺發射功率,提高了系統容量。
(5)連續的反向空中接口波形在反向鏈路中,數據采用連續導頻,使信道上數據波形連續,此措施可減少外界電磁干擾,改善搜索性能,支持前向功率快速控制以及反向功率控制連續監控。
(6)Turbo碼使用Turbo碼具有優異的糾錯性能,適于高速率對譯碼時延要求不高的數據傳輸業務,并可降低對發射功率的要求、增加系統容量,在CDMA2000-1X中Turbo碼僅用于前向補充信道和反向補充信道。Turbo編碼器由2個RSC編碼器(卷積碼的一種)、交織器和刪除器組成。每個RSC編碼器有兩路校驗位輸出,2個輸出經刪除復用后形成Turbo碼。Turbo譯碼器由2個軟輸入、軟輸出的譯碼器、交織器、去交織器構成,經對輸入信號交替譯碼、軟輸出多輪譯碼、過零判決后得到譯碼輸出。轉(7)靈活的幀長與IS-95不同,CDMA2000-1X支持5ms,10ms,20ms,40ms,80ms和160ms多種幀長,不同類型信道分別支持不同幀長。前向基本信道、前向專用控制信道、反向基本信道、反向專用控制信道采用5ms或20ms幀,前向補充信道、反向補充信道采用20ms,40ms或80ms幀,話音信道采用20ms幀。較短幀可以減少時延,但解調性能較低;較長幀可降低對發射功率的要求。
(8)增強的媒體接入控制功能媒體接入控制子層控制多種業務接入物理層,保證多媒體業務的實現。他實現話音、分組數據和電路數據業務同時處理,提供發送、復用和Qos控制,提供接入程序。與IS-95相比,他可以滿足更高寬帶和更多業務的要求。CDMA1X網絡的關鍵設備,分組數據服務節點(PDSN)、鑒權、授權、計費服務器(AAA)、本地(HA)是CDMA1X系統支持分組數據業務的關鍵設備,為此對他們進行專門的介紹。PDSN是連接無線網絡和分組數據網的接入網關,為移動Internet/Intranet用戶提供分組數據接入服務。除了使點到點協議(PPP)封裝的IP包能在無線網絡和IP網絡間正確傳輸外,PDSN還與其他各種接入服務商的IP分組網絡連接,從而為終端用戶提供諸如互聯網接入、電子商務、WAP應用等多種業務。PDSN同時還完成AAA服務器所需的合并的分組會話計費數據和無線會話計費數據搜集功能,并且支持移動IP的外部(FA)和用戶設備的85認證功能,同時還能提供移動IP業務,滿足終端用戶豐富多彩的移動互聯網業務需求。
AAA服務器完成的功能有:用戶注冊信息的認證,即通過驗證一些預先登記的信息來提供用戶身份認證;數據業務的授權,即決定是否授權移動用戶訪問特定的網絡資源;計費信息的處理,即搜集資源使用信息,用于進行計費、審計、成本分配或趨勢分析等。此外,他還須實現與PDSN,HA及其他AAA服務器的交互功能,向移動用戶提供分組數據業務。AAA服務器具有下列特征:使用RADIUS協議,支持大規模的外部和漫游業務,RADIUS能向外部的RADIUS服務器提供可靠的AAA功能;通過目錄支持功能和程序化的配置接口,完成配置、計費和其他業務管理部件的集成,從而降低運營成本和加快業務推出速度;通過支持集中化的IP地址分配和對跨多地理區域接入設備會話的限制,高效使用管理資源。
只有使用“移動IP”時才需要HA。作為一個獨立的網絡單元,HA用來完成對移動IP和移動IP用戶的移動性管理功能。HA通過移動終端登記來定位移動用戶,同時把分組數據轉發到用戶當前所登記的FA(位于PDSN內)。HA同時支持動態的IP地址分配和反向隧道。HA具有冗余備份功能,可由一個HA替代另一個HA。這樣,新的HA可以用原有IP地址和轉換地址維護關聯表,保證移動關聯表處于同步狀態。此外,這種方式還能保證解決方案的可用性和可擴展性。
近一段時間以來,聯通開始大舉推廣CDMA1X網絡,并明確宣稱將把重心放在無線互聯的移動數據業務上。而目前,無線局域網成熟的標準可達到11Mb/s的速率,新的標準最高達54Mb/s的速率,這對移動用戶具有非常大的吸引力。
早在2003年4月的博鰲亞洲論壇首屆年會上,海南聯通在當地建了3個CDMA1X的基站,并向前來采訪年會的記者分發了近300張的無線上網卡,CDMA1X+WLAN方案的數據業務更是引起了廣泛關注。按照設想,海南聯通甚至要為沿海漁民以及鉆井平臺上的工作人員提供包括天氣預報等在內的移動數據服務。
WLAN這種早已被電信網通普遍采納的無線接入技術,一經與CDMA1X融合,就顯示出其獨特的魅力。一般說來,雖然WLAN可以提供高速的數據業務,但WLAN卻缺少對用戶進行鑒權與計費的成熟機制,而且無線局域網的覆蓋范圍較小,一般都在熱點地區,用戶使用時受到地點的限制。而CDMA1X網絡經過了幾十年的研究與實驗,不僅有成熟鑒權與計費機制,并且具有覆蓋廣的特點。CDMA1X網絡可以利用WLAN高速數據傳輸的特點以彌補自己數據傳輸速率受限的不足,而無線局域網不僅充分利用了CDMA1X網絡完善的鑒權與計費機制,而且可結合CDMA1X網絡覆蓋廣的特點,進行多接入切換功能。這樣就可實現WLAN用戶與CDMA1X用戶統一的管理。
為了獲得無線局域網提供的數據業務,終端必須處于無線局域網的信號覆蓋范圍內,即首先要連接到AP。當終端發起數據業務的呼叫時,先在APGW和PDSN之間建立RP連接,然后到PDSN進行分組網絡的注冊,才可進行數據業務,其具體連接過程如下:
(1)終端在WLAN網絡系統中檢測WLAN的信號,并連接到AP。
(2)當終端有數據業務的需求時,發起連接請求,在AP/APGW收到連接消息后,APGW向PDSN發送Au注冊請求消息。若注冊請求消息有效,則PDSN通過返回帶接收指示的Au注冊應答消息接收該連接,PDSN和APGW均產生關于A10連接的綁定記錄。
(3)終端和PDSN建立PPP的連接,在建立PPP連接的過程中,如果是SimpleIP用戶,PDSN會分配給終端一個IP地址(對MobileIp用戶,還需進行MIP的注冊)。
(4)PPP連接建立成功,終端可以通過GRE幀在A10連接上發送或接收數據。
(5)在Au注冊生存期超過前,APGW發送Au注冊請求消息以更新A10連接的注冊。Au注冊請求消息也用于向PDSN傳送與計費相關的信息以及其他信息,這些信息在系統定義的觸發點上傳送。
(6)對于有效的注冊請求,PDSN返回帶接受指示和生存期值的A11注冊應答消息。PDSN和APGW均更新A10連接的綁定記錄。PDSN在返回注冊應答消息之前保存與計費相關的信息(如果收到的話)用于進一步處理。
(7)如果用戶或PDSN終止數據業務,則PDSN將終止和用戶PPP連接,并拆除與APGW的RP連接。
WLAN網絡,其中無線接入點(AccessPoint,AP)是無線終端接入固定電信網的連接設備,為用戶提供無線接入功能,可提供話音和數據的接入服務。AP完成簡單的對無線用戶的管理和對無線信道的動態分配,并完成802.11與802.3協議的轉換,經過AP轉換后的數據包是以太網包。
接入點網關(AccessPointGateway,APGW)是將AP轉換出的以太網數據包封裝成IP包,并發送到PDSN的設備。一般PDSN設備放置的位置與無線網絡側設備AP、APGW離得比較遠,要實現PDSN接入網關的作用經常需要將AP轉換的二層數據包穿越三層網絡以到達PDSN。因此,APGW功能實體就是為了完成此功能的轉換設備。
參考文獻
[1]TeroOjanpera.寬帶CDMA:第三代移動通信技術[M].北京:人民郵電出版社,2001.
[2]楊大成.CDMA2000技術[M].北京:北京郵電大學出版社,2001.
多址干擾(MAI)是限制CDMA系統容量的一個關鍵因素。為了減小MAI的影響,多用戶檢測(Multi-User Detection,MUD)技術應運而生。其中一種重要的算法就是干擾刪除多用戶檢測算法,該算法是根據各個用戶已判決的信號再生多址干擾,并在總接收信號中將各類多址干擾相消。串行干擾刪除(Successive Interference Cancellation, SIC)利用已判決的用戶信號再生干擾然后相消以有利于其他未判決用戶的檢測。
(一) 串行干擾刪除多用戶檢測原理
步驟:
1、 按照用戶信號功率從大到小進行排列,分別編號為用戶1、用戶2、用戶3……;
2、 用常規的解調方法(如:匹配濾波)將用戶1解調出來;
3、 從總的接收信號總減去用戶1重構的最強用戶干擾,將用戶2解調出來;
4、 用戶3的信號減掉用戶1、用戶2的干擾,
……
按此順序下去恢復所有的用戶
【文獻1】其原理結構圖如下
圖1:SICMUD基本原理圖
通過上述過程可以看出,
1)串行干擾消除按信號功率從大到小依次相消,其性能很大程度上取決于用戶接收信號的功率分布,用戶接收信號的功率分布差別越大,性能提高就越明顯。首先,信號最強的用戶解調得到的可靠性最高;其次,從總信號中將最強用戶信號先檢測出來,對其他用戶的收益最大,這是由CDMA系統的特性決定的。CDMA是自干擾系統,因此,把信號最強的用戶檢測出來的同時也減小了對其他用戶的干擾。這種算法的結構導致最強用戶在抗多址干擾方面沒有得到任何改善,而對最弱的用戶來說,它在抗多址干擾方面獲得很大改善。同時這也導致SIC檢測有一個顯著的缺陷,就是它的性能在很大程度上取決于初始數據估計的可靠性。也就是說如果用戶1和用戶2功率差別不大,或者對用戶1的估計值與真實值差別比較大,則會使系統誤差較大。此外,每一級的檢測錯誤將會在以下各級中累加,它會嚴重影響整個系統的檢測性能。
2)在串行干擾刪除檢測器中,由于每解調一個用戶便會引入一定的處理時延,當用戶較多時,時延將累積到系統難以忍受的地步。因此,在SIC方案中,每個分組的用戶不宜取太多,一般取4個用戶即可。SIC可用于同步CDMA,也可用于異步CDMA中。
3)串行干擾刪除需要對用戶的功率進行排序。在無線衰落信道中,用戶信號功率是變化的,此時需要重新排序。因此,必須在信號功率排序的速度和能夠接收的運算復雜度之間進行權衡。
4)串行干擾刪除需要估計用戶信號的延時、幅度和相位。
5)串行干擾刪除結構簡單,運算復雜度與用戶數呈線性關系。
多用戶檢測中的干擾刪除算法充分利用了多個用戶的信息,并且工程實現相對簡單。存在的問題是:對干擾的估計要求相當準確,否則干擾刪除的效果會大大削弱甚至使系統惡化。
參考文獻:
【1】 牛凱等 編著. 移動通信原理.電子工業出版社,2006.
【2】 彭岳星. 寬帶CDMA移動通信中的聯合檢測技術.東南大學博士論文,2004.
1.引言
在CDMA系統中,由于多個用戶的隨機接入,使用的擴頻碼集一般不完全正交,非零互相關系數會引起各用戶間的多址干擾(MAI),在異步傳輸信道以及多徑傳播環境中多址干擾將更為嚴重。隨著同時接入系統用戶數的增加,多址干擾的功率也在增加,致使誤碼性能下降,系統容量受限。
多址干擾的抑制,可以通過選擇相關性能好的擴頻碼,結合功率控制、糾錯編碼等進行。但功率控制的方法并沒有從接收信號中真正去除多址干擾,只能暫時緩解這種矛盾;另一方面,由于信號在移動通信信道中呈現瑞利衰落,功率控制系統無法補償由快衰落引起的信號功率變化,特別是當移動臺速度很快時,功率控制技術會失效。而多用戶檢測是將造成多址干擾的所有用戶信號信息均看作有用信號信息,對單個期望信號解調,來降低多址干擾和遠近效應的影響,也降低了系統對功率控制控制精度的要求,可以有效地利用上行鏈路頻譜資源,進而提高了通信系統的容量。論文格式。
但是,多用戶檢測也存在一些局限性,需要使用訓練序列。而訓練序列的不斷發送會造成頻譜資源的大量浪費,因而人們轉去研究不需要訓練序列的盲自適應檢測。盲自適應多用戶檢測可以不需要訓練序列,在僅知道期望用戶地址PN碼及其定時信息條件下自適應跟蹤信道中用戶地址PN碼的變化,更有效地抵消小區內和小區間的多址干擾,很方便地應用在上行和下行鏈路。論文格式。
目前已有多種盲多用戶檢測方案被提出。在類型上,這些算法大致可分為基于子空間的,基于統計的,基于恒模的,以及直接型的,此外還有基于高階累積量的算法、基于最大似然比的算法、基于卡爾曼濾波的算法以及基于神經網絡的算法等等。由于結構相對簡單,且可以自適應實現,本文關注了盲自適應多用戶檢測算法。
以下將簡單介紹幾種常用的盲自適應多戶檢測算法。
2.系統模型
為了方便,我們只考慮一個具有K個用戶的同步CD MA系統,信道為A WGN信道,令比特持續時間為Tb,碼片持續時間為Tc ,N =Tb/Tc為擴頻增益,K為用戶數。接收信號經過采樣后可以表示成矩陣形式:
(1)
其中rT=[r1 … rN]是一個比特時間內接收到的信號向量,S=[s1 …sk] 為用戶的歸一化擴頻碼矩陣,sk是具有單位能量的第k個用戶的擴頻碼,A=diag(A1,…,AK)為接收信號的幅度矩陣,bT =[b1 …bk]為用戶的信息向量,bk取值為{-1,1},n 是E{ zzT}= 2I的高斯白噪聲。假設用戶1為期望用戶,那么線性接收器的輸出為
(2)
其中CT =[C1... CN]是延遲線的權系數。
3.幾種盲自適應檢測算法
3.1最小輸出能量檢測算法(MOE)
最小輸出能量檢測算法(MOE)的基本原理是在保持期望用戶能量不變的情況下,使總的輸出能量最小。所以,可以將求解加權向量的問題轉化為如下最優化問題:
(3)
式(3)中 R=E(rrT),其最優解為:
(4)
MOE的解與MMSE的解w= R-1s1相比,只相差一個常數,對性能無影響。但是直接計算最優解需要計算矩陣逆運算,計算量大,為O(N3),一般都是通過自適應的方法求得w。采用標準隨機梯度算法,具體迭代為:
(5)
其優點是計算量小,為O(N),缺點是收斂速度慢,不能保證收斂,而且在擴頻碼不匹配的情況下性能較差。
3.2恒模算法(CMA)
CMA算法是一種被應用于信道均衡的算法,消除信道引起的ISI。CMA的代價函數可以描述為:
(6)
在Godard算法中e定義為:
(7)
這里可以取一個正數。
我們采用標準隨機梯度算法,根據以上各式可以直接得出:
(8)
其中y( n-1)是濾波器n-1時刻的輸出,y(n-1) =wT(n-1)r。
恒模算法利用發送信號的權幅度統計特性調整系數,使輸出信號的幅度保持恒定。恒模算法的缺點是可能收斂到干擾信號上,而不是期望檢測的信號。
3.3基于MMSE準則的盲自適應多用戶檢測算法
基于MMSE準則的多用戶檢測器,應滿足使系統輸出的均方誤差(MSE)最小:
(9)
滿足該式的最優解為w0=R-1·p1,其中p1= E{b1·r}。采用最優權矢量最陡梯度法可以表示為:
(10)
假設接收信號滿足以下條件:①用戶發送的信息符號滿足E { bi}=0, E{ bi2}=1;②不同用戶之間的信號不相關,即E { bibj }=0, ij;③用戶信號與噪聲不相關即E { b;n}=0。實際系統中上述假設條件都較容易滿足,此時有
(11)
此時可以將(10)簡化為
(12)
其中,y( n-1)是濾波器n-1時刻的輸出,y(n-1) =rT(n-1)w(n-1),自相關矩陣
R=r(n)rT(n)。
該算法與LMS算法類似,因而具有LMS算法收斂速度慢的缺點。基于該算法的多用戶接收機的復雜度與傳統單用戶接收機相同,但其抗遠近效應的能力則明顯增強,其性能要優于MOE盲多用戶檢測器。
4.仿真實驗
4.1對基于CMA的多用戶檢測算法的性能進行了仿真。
假設用戶數為6,其中用戶1為期望用戶,且信噪比SNR=20dB用戶1的信號功率為1,即A12=1,其他用戶的信號其中前4個干擾用戶的功率相等,且Ai2/A12=10dB, i=2, 3, 4 5;第5個干擾用戶的干擾功率為A62/ A12=20dB,權矢量初始化為w( 0) =s1,圖1中給出了不同常數值e下的算法的性能比較結果。論文格式。
由圖(1)可知,e值不同,則CMA算法的性能也不一樣,e=1時算法的性能優于e=0.1時的情況。
圖1不同值時CMA算法的性能比較
4.2對本文提到的盲算法進行仿真比較
我們采用31位長的Gold碼作為擴頻序列,干擾用戶數為4,信號功率分別為SNR=10dB, Ai2/A12=30dB,i=2, 3, 4 5,計算可得SIR=9.98dB,實驗中我們用時間平均代替數學期望。
圖2盲算法收斂性能比較
首先設e= A12,,步長=1e-5,圖(2)給出了CMA算法、MOE算法、基于MMSE準則的盲自適應多用戶檢測算法的收斂過程。我們可以看到三種算法都收斂,其中CMA算法收斂速度最快,穩態性最好;基于MMSE準則的盲自適應多用戶檢測算法收斂速度跟穩態性能都次之;MOE算法的收斂速度最慢,穩態性能最差。
5.結論
CDMA系統具有容量大、低功率、軟切換、抗干擾強等一系列優點。但是,在CDMA系統也存在多址干擾,遠近效應等一系列問題,而多用戶檢測是CDMA系統中關鍵的抗干擾技術,能進一步提高系統容量,改善系統性能。盲檢測由于不需要干擾用戶的信息而得到廣泛的關注。
本文重點研究了CMA算法、MOE算法、基于MMSE準則的盲自適應多用戶檢測算法,并且通過MATLAB仿真證明了CMA算法更為有效。
參考文獻:
[1] XiaodongWang and H.Vincent Poor,'Blind Multiuser Detection: A Subspace Approach',IEEE Transactions onInformation Theory,Vol.44,No.2,March 1998.
[2] Gilhousen K SOn the capacity of a cellular CDMA system [J].IEEE
Transom VehicularTechnology,1991,40(2):303-312.
[3] Duel-Hallen A,Holtzman J,ZvonarZ. Multiuser detection for CDMA
system[J].IEEETrans on Personal Communications 1995, 2(2):46-58.
[4] HonigM, VerduS Blind adaptive multiuser detection [J].IEEE Trans
on InflammationTheory,1995,41(4):944-960.
[5] W .Lee,R .L .Pickholtz,Constant modulus algorithm forblind multiuser detection,IEEE 4th international symposium on Spread Spectrum Techniques and
ApplicationsProceedings,1996. Pp262-266.
[6]M .L .Honig,Orthogonally Anchored BlindInterference Suppression using the Sato Cost Criterion,Proceedings.,1995 IEEE InternationalSymposium on Information Theory .Pp31 4.
[7] 黎海濤,徐繼麟.多用戶檢測算法及其在IMT-2000中的應用.
無線通信技術.2001年第2期.pp. 1-6.
[8] 王慶揚,張青,韋崗.CDMA移動通信系統中的多用戶檢測技術.
移動通信.2000年第2期.pp. 41-45.
[9] 張賢達著.現代信號處理,清華大學出版社,2003. pp 245-256
1. 設計說明
1.1 微蜂窩位置介紹
在微蜂窩系統中,分為五個主要子系統:基帶數字子系統BDS、時頻子系統TFS、射頻子系統RFS、電源子系統和防雷子系統。
BSS在網絡拓撲中的位置是在移動交換中心MSC和移動臺MS之間,每個BBS是由一個BSC與多個BTS組成。BSC和MSC間對應的接口為A接口,BTS和MS間對應的接口為Um接口,BTS和BSC間對應的接口為Abis接口。
1.2 微蜂窩的組網方式
微蜂窩按用途可以分為室內和室外兩種,室外微蜂窩主要應用于對容量要求不高的地區或一些盲區;室內微蜂窩一般用在一些大型樓宇,既能較好解決容量問題,也能為保證室內覆蓋。
1.3 天線的模式
微蜂窩系統應用于室外覆蓋的時候一般是采用120度扇化天線分集方式或全向天線方式,因為CDMA系統通常采用全頻復用,存在同信道干擾,扇化小區使用方向性天線可以有效減小同信道干擾從而增加系統容量。
2. 設計依據
網絡規劃和設計都需要進行預測與分析,作為設計的基礎,首先要對系統容量分析和系統覆蓋分析。微蜂窩設備組件與基站設備組件基本相同,可以說微蜂窩系統是一個小型的基站子系統,在容量上比基站小,其他的大部分重要的功能與基站相一致。所以基站系統中的許多理論對于微蜂窩也同樣適用。
2.1 容量分析
CDMA系統中所有用戶都使用相同的載波,在經過編碼后,每個信號相對其他信號而言都可以看成是噪聲(干擾)。所以,每個信號都包含在其他用戶所產生的寬帶背景噪聲中。只有通過控制每個信號的功率,保持呼叫完整性以及抑制干擾電平之間的平衡,才能保證信號以最小的信干比到達目的接收機。CDMA系統的容量受制于發送功率的大小以及系統自身的干擾,因此CDMA系統被稱為自擾系統。在通信孤島中,前向鏈路的容量受微蜂窩發射功率的限制,所以前向鏈路功率理論上可以是微蜂窩設備的最大功率;反向鏈路容量主要是受到接收功率和別的移動臺的干擾的限制,當一個移動臺的功率較小,不足以克服來自別的移動臺的干擾時,系統的容量達到極限。
2.2 系統的覆蓋要求
2.2.1 業務容量
對于CDMA系統的覆蓋,容量是與干擾相互關聯的,業務信號必須達到足夠功率,才能在接收機端達到所需的信干比,所以,CDMA系統覆蓋范圍的大小取決于必須克服的干擾電平的大小。覆蓋面積的范圍同樣也依賴于接收機和干擾源之間的距離。
2.2.2 導頻覆蓋
導頻覆蓋參數是指接收導頻的最大接收Ec/Io,空載時該值需大于-10dB,導頻覆蓋可以通過調整天線方向,傾角,高度等方法進行優化。
在做優化時,可以用適用于1km以內的模型作微蜂窩仿真的依據,而且需要精度為5米的電子地圖,在實際的環境中,許多因素都會對覆蓋產生影響,這個影響會比環境對基站的影響大很多,所以在作微蜂窩覆蓋預測時,必須有詳細的街道及建筑物等數據,不能采用統計近似值,特別是做微蜂窩室內分布系統,必須要有室內結構圖和了解每個區域的功能。
3. 干擾分析
從目前和對長遠的分析看來,將有大部分的CDMA和GSM基站或微蜂窩共站,特別是對于室內環境。就有可能發生CDMA基站對GSM基站形成射頻干擾的問題。這種系統間的干擾主要包括:GSM接收機過載、CDMA帶內雜散和CDMA自身交調產物。
實踐表明,無論是接收機過載還是三階交調產物,都不是干擾的主要問題。我們需要重點考慮的主要是雜散發射。所以,需要增加發射端和接收端的隔離。
4. 隔離度測量
工程中,隔離的實現是影響室內微蜂窩系統順利開通的最重要因素,但是,經驗估算往往會造成很大的誤差,導致系統不能按照規劃參數開通。只有直接測量才是最準確的方法,雖然麻煩,但卻最有效。在規劃對室內分布增益要求比較高的情況下,應當盡可能實際測量一下隔離度。
5. 網規流程
5.1 規劃資料收集與分析
網絡設計前的調查分析工作的重要性不容忽視,必須進行盡可能詳細的調查分析工作,否則無法保證設計的網絡達到運營商的要求,或當地通信環境及用戶發展的需求。設計人員必須充分了解運營商需求,了解當地通信發展情況,掌握地形、地貌和經濟發展等因素。
在微蜂窩的設計規劃中,地形地物對設計起著非常重要的影響。在市區中微蜂窩站點的選址宜選低于該覆蓋區建筑物平均高度而且四周建筑物屏蔽較好的樓房。對于重點覆蓋區要特別了解;室內安裝微蜂窩室內分布系統需要對室內環境進行勘察,了解室內環境的建筑結構和每部分的功能。然后通過無線覆蓋規劃和分析,定出微蜂窩放置的位置,可以選有幾個符合要求的位置。
5.2 微蜂窩數據收集
1、微蜂窩經緯度、高度、基站或微蜂窩的距離、天線朝向、高度信息、PN偏置。
2、微蜂窩服務區的頻譜掃描:確定使用的頻帶。
3、在規劃前必須對該服務區內進行測試。
5.3 覆蓋仿真
結合上面所收集與分析規劃的數據,就可以進行仿真工作了。仿真主要輸出:前向業務覆蓋圖、反向業務覆蓋圖、切換狀態圖、導頻污染圖。
通過仿真,可以在規劃的初期就使整個網絡規劃具有科學性和對下一步的工作有指導作用。達到均衡話務量,提高容量,減少掉化率,提高覆蓋率的目的。在仿真中及時發現初步規劃存在的問題,通過調整天線的高度,增益,方向,放置,俯仰角;調整微蜂窩系統的功率控制參數和切換參數來進行優化,然后再進行仿真,直到達到最佳的效果。(作者單位:南京信息職業技術學院通信學院)
參考文獻
WCDMA和CDMA2000各有優勢和缺點。WCDMA技術較成熟,能同廣泛使用的GSM系統兼容;相比第二代通信系統能提供更加靈活的服務;而且WCDMA能靈活處理不同速率的業務。其缺點是只能共用現有GSM系統的核心網部分,無線側設備可以共用的很少。
CDMA2000的優勢是可以和窄帶CDMA的基站設備很好地兼容,能夠從窄帶CDMA系統平滑升級,只需增加新的信道單元,升級成本較低,核心網和大部分的無線設備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍,手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統無法和GSM系統兼容。
1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術比較
WCDMA和CDMA2000物理層技術細節上有相似也有差異,由于考慮出發點不同,造成了不同的技術特點。WCDMA技術規范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統的互操作性和對GSM核心網的兼容性;CDMA2000的開發策略是對以IS-95標準為藍本的窄帶CDMA的平滑升級。
(1)這兩個標準的物理層技術相似點可以歸納為以下幾點:
①內環均采用快速功率控制。CDMA系統是干擾受限系統,因此為了提高系統容量,應盡可能的降低系統的干擾。功率控制技術可以減少一系列的干擾,這意味著同一小區內可容納更多的用戶數,即小區的容量增加。因此CDMA系統中引入功率控制技術是非常必要的。
②系統都支持開環發射分集,信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。
③系統均采用軟切換技術。所謂軟切換是指移動臺需要切換時,先與新的基站連通再與原基站切斷聯系,而不是先切斷與原基站的聯系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進行,因此模擬系統、TDMA系統不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性,大大減少切換造成的掉話。
④WCDMA工作頻段:1900~2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用,2110~2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用,2110~2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900~2025MHz頻段(上行),2110~2170MHz(下行)。
(2)兩個標準的物理層技術差異可以歸納為以下幾點:
①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據ITU關于5MHz信道基本帶寬的劃分規則,將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上,能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。CDMA2000分兩個方案,即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統可支持話音、分組數據等業務,并且可實現QoS的協商。室內最高數據速率達2Mbit/s,步行環境384kb/s,車載環境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴頻,射頻帶寬為1.25MHz。
②支持不同的核心網標準。WCDMA要求實現與GSM網絡的兼容,所以它把GSMMAP協議作為上層核心網絡議;CDMA2000要求兼容窄帶CDMA,因此它把ANSI-41作為自己的核心網絡協議。
③WCDMA進行功率控制的速度是CDMA2000的2倍,能保證更好的信號質量,并支持多用戶。
④為了使支持基于GSM的GPRS業務而部署的所有業務也支持WCDMA業務,為了完善新的數據話音網絡,CDMA2000-1x需要添加額外的網元或進行功能升級。
2.WCDMA與CDMA2000網絡接口的比較
3G標準的基本目標是能在車載、步行和靜止各種不同環境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數據速率。為多個用戶提供可變的無線接入數率是3G標準的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同,兩系統可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps,顯然WCDMA系統中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升,在CDMA2000系統中則不會如此。
WCDMA的接口標準規范、制定嚴謹、組織嚴密,而CDMA2000的接口標準嚴謹性有待加強。IS-95廠家設備難以互通,給運營商設備選型帶來了較大問題;3G許諾的高速無線數據服務必須可以和話音一樣實現無縫的漫游,這是至關重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游,沒有這些基本要素,3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術問題,更重要的是商業利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌,它支持全球漫游,全球移動用戶均有唯一標識,而CDMA2000尚不能很好做到這一點。
3.WCDMA和CDMA2000網絡演進的比較
(1)WCDMA的網絡演進技術
現有的GSM系統利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數據服務。如果復用多個時隙就能升級為HSCSD(高速電路交換數據)方式;此后出現了GPRS(通用分組無線業務),首次在核心網中引入了分組交換的方式,可提供144kbit/s的數據速率。接著繼續升級采用8PSK調制,這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE;WCDMA的數據傳輸速率將高達2M/s。
(2)CDMA2000網絡演進技術
主要的CDMA2000運營商將來自現在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數據傳輸速率為14.4kbit/s,為了提供更高的速率,1999年部分廠商開始采用IS-95B標準,理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進一步使容量加倍,最后升級為CDMA2000。
窄帶CDMA系統向CDMA2000系統的演進分為空中接口、網絡接口及核心網絡演進等方面。
①目前窄帶CDMA系統的空中接口是基于IS295A,其支持的數據速率為14.4kbit/s,由IS295A升級到IS295B,可支持64kbit/s。
②窄帶CDMA網絡接口的演進主要指窄帶CDMA系統A接口的升級和演進。對于窄帶CDMA系統,以前其A接口不是規范接口(即不是開放接口),窄帶CDMA和GSM的A接口的規范相比較,GSM是先有A接口標準,然后廠家依據標準開發;窄帶CDMA是廠家各自開發,然后廣泛宣傳,最后憑借自身影響修改標準。
③窄帶CDMA的核心網在美國經過多年發展后,從IS241A到IS241B到IS241C,我國CDMA試驗網和紅皮書以IS241C為基礎,IS241D規范在1999年底,目前IS241E規范還未正式。
二、WCDMA和CDMA2000在我國的前景
對3G標準的選擇不僅要看其技術原理及成熟程度,還要結合本國國情、市場運作狀況等因素進行考慮。按目前的進展來看,兩種標準最后不能融合成一種,但可以共存。
在我國,GSMMAP網絡已形成巨大的規模,歐洲標準的WCDMA在網絡上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性,在技術上也考慮了與GSM的雙模切換兼容,向WCDMA體制的第三代系統演進,從一開始就解決了全網覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統,對GPS依賴較大;在小區站點同步方面,CDMA2000基站通過GPS實現同步,將造成室內和城市小區部署的困難,而WCDMA設計可以使用異步基站,運營者獨立性強;對于電信設備制造行業,我國在GSM蜂窩移動通信方面發展成熟,而窄帶CDMA系統尚未形成規模和產業。
WCDMA采用全新的CDMA多址技術,并且使用新的頻段及話音編碼技術等。因此GSM網絡雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數據服務,卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設計是以IS-95系統的豐富經驗為依據的,因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進無論從無線還是網絡部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板,并將系統軟件升級,即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存,鹿死誰手?尚未分曉。
參考文獻:
[1]TeroOjanpera,RamjeePrasad.朱旭紅譯.寬帶CDMA:第三代移動通信技術.北京:人民郵電出版社.
[2]楊大成.CDMA2000-1X移動通信系統.北京:機械工業出版社,2003.
一、引言
上世紀70年代末,誕生了被稱為第一代蜂窩移動通信系統的雙工FDMA模擬調頻系統,但由于模擬系統固有的先天缺陷,在90年代初被以TDMA為基礎的第二代數字蜂窩移動通信系統所取代,相對FDMA系統有諸多優點,如頻譜利用率高,系統容量大、保密性好等。與此同時產生了以CDMA為基礎的數字蜂窩通信系統,相比TDMA系統具有低發射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術等優點。
隨著網絡的廣泛普及,圖像、話音和數據相結合的多媒體和高速率數據業務的業務量大大增加,人們對通信業務多樣化的要求也與日俱增,而一代二代系統遠遠不能滿足用戶的這些需求,所以誕生了第三代移動通信技術,它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式,提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。國際上承認的3G標準有三個:CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA,這里主要從各個方面做WCDMA和CDMA2000的對比研究。
二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較
由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術都是將CDMA技術用于蜂窩系統,許多的思想都是源于CDMA系統,因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處:從雙工方式上看,WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術要求,支持高速多媒體業務、分組數據和IP接入等。但它們在技術實現、規范標準化、網絡演進等方面都存在較大差異。
WCDMA和CDMA2000各有優勢和缺點。WCDMA技術較成熟,能同廣泛使用的GSM系統兼容;相比第二代通信系統能提供更加靈活的服務;而且WCDMA能靈活處理不同速率的業務。其缺點是只能共用現有GSM系統的核心網部分,無線側設備可以共用的很少。
CDMA2000的優勢是可以和窄帶CDMA的基站設備很好地兼容,能夠從窄帶CDMA系統平滑升級,只需增加新的信道單元,升級成本較低,核心網和大部分的無線設備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍,手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統無法和GSM系統兼容。
1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術比較
WCDMA和CDMA2000物理層技術細節上有相似也有差異,由于考慮出發點不同,造成了不同的技術特點。WCDMA技術規范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統的互操作性和對GSM核心網的兼容性;CDMA2000的開發策略是對以IS-95標準為藍本的窄帶CDMA的平滑升級。
(1)這兩個標準的物理層技術相似點可以歸納為以下幾點:
①內環均采用快速功率控制。CDMA系統是干擾受限系統,因此為了提高系統容量,應盡可能的降低系統的干擾。功率控制技術可以減少一系列的干擾,這意味著同一小區內可容納更多的用戶數,即小區的容量增加。因此CDMA系統中引入功率控制技術是非常必要的。
②系統都支持開環發射分集,信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。
③系統均采用軟切換技術。所謂軟切換是指移動臺需要切換時,先與新的基站連通再與原基站切斷聯系,而不是先切斷與原基站的聯系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進行,因此模擬系統、TDMA系統不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性,大大減少切換造成的掉話。
④WCDMA工作頻段:1900~2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用,2110~2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用,2110~2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900~2025MHz頻段(上行),2110~2170MHz(下行)。
(2)兩個標準的物理層技術差異可以歸納為以下幾點:
①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據ITU關于5MHz信道基本帶寬的劃分規則,將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上,能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。CDMA2000分兩個方案,即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統可支持話音、分組數據等業務,并且可實現QoS的協商。室內最高數據速率達2Mbit/s,步行環境384kb/s,車載環境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴頻,射頻帶寬為1.25MHz。
②支持不同的核心網標準。WCDMA要求實現與GSM網絡的兼容,所以它把GSMMAP協議作為上層核心網絡議;CDMA2000要求兼容窄帶CDMA,因此它把ANSI-41作為自己的核心網絡協議。
③WCDMA進行功率控制的速度是CDMA2000的2倍,能保證更好的信號質量,并支持多用戶。
④為了使支持基于GSM的GPRS業務而部署的所有業務也支持WCDMA業務,為了完善新的數據話音網絡,CDMA2000-1x需要添加額外的網元或進行功能升級。
2.WCDMA與CDMA2000網絡接口的比較
3G標準的基本目標是能在車載、步行和靜止各種不同環境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數據速率。為多個用戶提供可變的無線接入數率是3G標準的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同,兩系統可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps,顯然WCDMA系統中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升,在CDMA2000系統中則不會如此。
WCDMA的接口標準規范、制定嚴謹、組織嚴密,而CDMA2000的接口標準嚴謹性有待加強。IS-95廠家設備難以互通,給運營商設備選型帶來了較大問題;3G許諾的高速無線數據服務必須可以和話音一樣實現無縫的漫游,這是至關重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游,沒有這些基本要素,3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術問題,更重要的是商業利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌,它支持全球漫游,全球移動用戶均有唯一標識,而CDMA2000尚不能很好做到這一點。
3.WCDMA和CDMA2000網絡演進的比較
(1)WCDMA的網絡演進技術
現有的GSM系統利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數據服務。如果復用多個時隙就能升級為HSCSD(高速電路交換數據)方式;此后出現了GPRS(通用分組無線業務),首次在核心網中引入了分組交換的方式,可提供144kbit/s的數據速率。接著繼續升級采用8PSK調制,這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE;WCDMA的數據傳輸速率將高達2M/s。
(2)CDMA2000網絡演進技術
主要的CDMA2000運營商將來自現在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數據傳輸速率為14.4kbit/s,為了提供更高的速率,1999年部分廠商開始采用IS-95B標準,理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進一步使容量加倍,最后升級為CDMA2000。
窄帶CDMA系統向CDMA2000系統的演進分為空中接口、網絡接口及核心網絡演進等方面。
①目前窄帶CDMA系統的空中接口是基于IS295A,其支持的數據速率為14.4kbit/s,由IS295A升級到IS295B,可支持64kbit/s。
②窄帶CDMA網絡接口的演進主要指窄帶CDMA系統A接口的升級和演進。對于窄帶CDMA系統,以前其A接口不是規范接口(即不是開放接口),窄帶CDMA和GSM的A接口的規范相比較,GSM是先有A接口標準,然后廠家依據標準開發;窄帶CDMA是廠家各自開發,然后廣泛宣傳,最后憑借自身影響修改標準。
③窄帶CDMA的核心網在美國經過多年發展后,從IS241A到IS241B到IS241C,我國CDMA試驗網和紅皮書以IS241C為基礎,IS241D規范在1999年底,目前IS241E規范還未正式。
三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景
對3G標準的選擇不僅要看其技術原理及成熟程度,還要結合本國國情、市場運作狀況等因素進行考慮。按目前的進展來看,兩種標準最后不能融合成一種,但可以共存。
在我國,GSMMAP網絡已形成巨大的規模,歐洲標準的WCDMA在網絡上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性,在技術上也考慮了與GSM的雙模切換兼容,向WCDMA體制的第三代系統演進,從一開始就解決了全網覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統,對GPS依賴較大;在小區站點同步方面,CDMA2000基站通過GPS實現同步,將造成室內和城市小區部署的困難,而WCDMA設計可以使用異步基站,運營者獨立性強;對于電信設備制造行業,我國在GSM蜂窩移動通信方面發展成熟,而窄帶CDMA系統尚未形成規模和產業。
WCDMA采用全新的CDMA多址技術,并且使用新的頻段及話音編碼技術等。因此GSM網絡雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數據服務,卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設計是以IS-95系統的豐富經驗為依據的,因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進無論從無線還是網絡部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板,并將系統軟件升級,即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存,鹿死誰手?尚未分曉。
參考文獻:
RTK(Real Time Kinematics)是一種基于載波相位觀測值的實時動態定位技術,它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果,并達到厘米級精度。論文格式,CORS。自20世紀90年代初,RTK技術一經問世,就以其高精度、高效率的優點,極大地拓展了GPS的使用空間,被廣泛應用于控制測量、地形地籍測量、工程測量等領域。論文格式,CORS。
在RTK作業模式下,基準站通過無線電數據鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅接收來自基準站的載波相位信息,還要接收來自于GPS衛星的載波相位信息,并組成相位差分觀測值進行實時定位。目前生產中常用的RTK作業模式由電臺模式、GPRS模式和CORS模式,下面就這三種常用作業模式的原理和優缺點加以淺析。
1、常規(電臺)模式1.1、系統組成及原理常規RTK系統主要由一個參考站(基準站)、若干個流動站及數據通訊系統(電臺)組成。在常規RTK作業模式下,一個臨時建立的基準站對所有可見的GPS衛星進行連續觀測,并通過數據通訊系統將其觀測值和測站坐標信息直接傳送給流動站,流動站采集GPS觀測數據的同時,通過數據通訊系統接收來自基準站的信息,并組成差分觀測值進行實時處理,得到厘米級定位結果。
1.2、工作流程1)、基準站獲得用戶輸入的測站坐標信息,采集GPS觀測數據,并將二者通過數據鏈直接向流動站發送。
2)、流動站采集GPS觀測數據,同時接收基準站發送的信息。
3)、流動站組成差分觀測值進行實時處理,得到厘米級定位結果。
1.3、作業方式常規RTK作業時利用2臺以上GPS接收機同時接收衛星信號,其中一臺安置在視野開闊、已知坐標且點位精度較高的控制點上作為基準站,另外的GPS接收機用來測定未知點的坐標(流動站)。基準站將GPS觀測值和設站點的坐標信息通過數據通訊鏈傳送給流動站,流動站根據所接收的信息和本身所采集的觀測數據進行實時數據處理得到未知點的坐標。
1.4、作業優缺點相比傳統測量技術,常規RTK技術存在以下優點:
1)、觀測時間短,有效地提高了工作效率,縮短野外作業時間,大大減少了勞動強度。論文格式,CORS。
2)、定位精度高。只要滿足RTK的基本工作條件,在一定的作業半徑范圍內(一般為8km),RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級,這是普通測量方法很難達到的精度。
3)、全天候作業。RTK測量不要求基準站、移動站間光學通視,只要求滿足“電磁波”通視,因此和傳統測量相比,RTK測量受通視條件、能見度、氣候、季節等因素的影響和限制小,在傳統測量看來難于開展作業的地區,只要能滿足RTK的基本工作條件,它也能進行快速高精度定位,有利于按時、高效地完成外業測量工作。
4)、RTK測量自動化、集成化程度高,數據處理能力強。RTK可進行多種內、外業測量工作。移動站利用自帶軟件,無需人工干預便可自動實現多種測繪功能,減少了輔助測量工作和人為誤差,保證了作業精度。但常規RTK技術本身也存在一定的局限性,使得其在應用中受到限制,主要表現為:
1)、用戶需要架設本地的參考站;
2)、誤差隨距離增長,可靠性和可行性隨距離加大而降低;
3)、誤差增長使流動站和參考站距離受到限制。
4)、常規RTK數據通訊通常采用無線電技術(常規電臺),流動站和參考站距離受到基準站電臺天線高低及障礙物影響限制較大。
2、GPRS模式2.1、工作原理及方式GPRS模式的系統組成、原理及工作方式和常規RTK類似,只是數據通訊方式的不同,這種作業方式使用GSM、GPRS/CDMA模塊或帶串口線的手機(具備藍牙功能的GPS主機可直接使用藍牙手機),參考站信號以GSM或GPRS/CDMA的方式通過移動通訊的發射基站實時播發,流動站以相應方式接收差分數據。
作業時通過GPS生產廠商或服務商提供用戶的服務器IP地址及端口號登陸,基站啟動后數據會自動通過服務器轉發,移動站與其綁定即可獲得基站數據。論文格式,CORS。
2.2、作業優缺點相比常規電臺通訊,由于減少了常規電臺及相關設備,故儀器配置簡單,攜帶方便,減輕了野外作業的勞動強度,且作業距離有較大改觀,特別是在城區,建筑物嚴重影響常規電臺作業距離,而GSM或GPRS/CDMA是借助于移動通訊的發射基站,能保證有手機信號的地方均能接收到來自基站的差分信息,測量范圍更加廣泛。此外,基準站位置的選擇更加不受限制,無需架設在高點。但采用GSM或GPRS/CDMA通訊的穩定性較差,容易受一些外部電磁信號干擾,作業范圍取決于移動通訊的網絡覆蓋度。一般來說,因地理區域不同穩定性差異很大,經濟發達地區信號穩定較好,行政區域交界處移動通訊網際切換頻繁而導致穩定性較差。對于需持續采集點位、穩定性要求較高的作業如水下地形測量定位,受影響較大。采用GSM或GPRS/CDMA通訊還會產生費用,尤其是以GSM通訊,按照移動通話的標準收費,跨區域作業時還存在漫游費。
3、CORS(網絡RTK)模式3.1、CORS系統組成及原理為了解決常規RTK技術存在的缺陷,實現大區域范圍內厘米級、精度均勻的實時動態定位,網絡RTK技術應運而生。網絡RTK也稱多基準站RTK,是近年來在常規RTK、計算機技術、通訊網絡技術的基礎上發展起來的一種實時動態定位新技術。論文格式,CORS。它由基準站網、數據處理中心、數據通訊鏈路和用戶部分組成。論文格式,CORS。
3.2、作業方式采用CORS模式的作業方式非常簡單,只需一臺有GPRS模塊(或具有WAP上網功能的藍牙手機)的流動站主機、一個控制手簿、一根對中桿,登陸當地的CORS系統就可以作業了。為此要做以下準備:
1)、從當地CORS系統管理部門獲取IP地址、端口號、源列表、用戶名和密碼等信息;
2)、辦理一張手機卡,并開通GPRS net 流量,可以采用包月的方式,一般兩小時的GPRS 流量為一兆,可以根據每月的作業時間計算總流量,包月套餐。
3.3、CORS系統優缺點CORS系統徹底改變了傳統RTK測量作業方式,其主要優勢體現在:
1)、改進了初始化時間、擴大了有效工作的范圍;
2)、采用連續基站,用戶隨時可以觀測,使用方便,提高了工作效率;
3)、采用了多個參考站的聯合數據,可以有效地消除系統誤差和周跳,大大提高了可靠性;
4)、用戶不需架設參考站,真正實現單機作業,提高了儀器使用效率;
5)、使用固定可靠的數據鏈通訊方式,減少了噪聲干擾;
6)、提供遠程INTERNET服務,實現了數據的共享;
7)、擴大了GPS在動態領域的應用范圍,更有利于車輛、飛機和船舶的精密導航。
CORS模式除了具有GPRS模式的缺點外,還有以下不利之處:
1)、由于目前各種方法都不是十分成熟,技術上還沒有統一的國際標準或行業標準;
2)、系統的首期投入較大,需要較多的啟動資金,而且日常維護費用大。
移動通信網絡是一個動態的多維系統,尤其是CDMA1X&EVDO網絡,它會隨著用戶數量、運行環境變化、技術的更新等而不斷發生變化。這些變化都會影響到網絡指標的變化和網絡性能,因此必須持之以恒地對網絡進行監測和優化。同時,為了充分利用現有的網絡設備資源,最大限度地提高網絡的平均服務質量、提高效益,也需要不斷地進行網絡優化工作。因此,網絡優化工作是非常重要的。
1 CDMA 1X&EVDO技術
1.1 CDMA技術優勢
CDMA系統采用碼分多址的技術,利用擴頻通信的原理,在系統中使用多種先進的信號處理技術,使CDMA系統具有許多優點。
(1)大容量
根據理論計算及現場試驗表明,CDMA系統的信道容量是模擬系統的10--20倍,是TDMA系統的4倍。CDMA系統的高容量很大一部分因素是因為它的頻率復用系數遠遠超過其它制式的蜂窩系統,同時CDMA使用了話音激活和扇區化,快速功率控制等技術。
(2)軟容量
在FDMA、TDMA系統中,當小區服務的用戶數達到最大信道數,已滿載的系統再無法增添一個信號,此時若有新的呼叫,該用戶只能聽到忙音。而在CDMA系統中,用戶數目和服務質量之間可以相互折中,靈活確定。例如系統運營者可以在話務量高峰期將某些參數進行調整,例如可以將目標誤幀率稍稍提高,從而增加可用信道數。同時,在相鄰小區的負荷較輕時,本小區受到的干擾較小,容量就可以適當增加。
(3)軟切換
所謂軟切換是指移動臺需要切換時,先與新的基站連通再與原基站切斷聯系,而不是先切斷與原基站的聯系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進行,因此,模擬系統、TDMA系統不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性,大大減少切換造成的掉話,因為據統計,模擬系統、TDMA系統無線信道上的掉話90%發生在切換中。
1.2 CDMA EVDO網絡架構
無線接入網(Radio Access Network,RAN)主要包含接入網(Access Network,AN)、分組控制功能(Packet Ccontrol Function,PCF)和接入網鑒權/認證/計費服務器(AN-Authentication, Authorization and ccounting,AN-AAA)等功能實體。AN 完成基站收發及其控制器的功能。其中,PCF 完成A8 和A10 連接的建立以及分組數據業務節點(Packet Data Service Node,PDSN)的選擇功能。AN-AAA 存儲接入鑒權的算法和參數,執行接入鑒權功能。
2 CDMA 1X&EVDO優化研究
2.1 無線網絡優化目的
CDMA系統是一個自干擾系統,某個用戶相對于其他用戶來說就是干擾,每個小區也會對其它小區構成干擾,尤其是同載頻的鄰區。同時,小區具有呼吸功能,網絡負載越高,干擾越大,覆蓋范圍越小;反之網絡負載越小,干擾越小,覆蓋范圍越廣,網絡的覆蓋范圍與容量都是隨時變化的,每個扇區的容量是一種軟容量。因此基于CDMA技術的網規網優相比基于GSM技術的網規網優要復雜的多,不是增加幾個基站就可以提高系統性能。因此,功率控制在CDMA網絡中顯得尤為重要,也是CDMA的核心,通過功控,有效地解決“遠近效應”。因此從另外一個概念來講,CDMA系統本身就是一個功率控制的系統,鏈路性能和系統容量取決于干擾功率的控制程度。但是由于各種因素相互制約,往往牽一發而動全身。比如軟切換,它雖然能夠降低用戶切換過程中的掉話率,但是當某個用戶在進行軟切換時,同時可以與激活集中的多個基站建立業務信道,這樣也就占用了多個基站的資源,即浪費了網絡容量。
無線網絡優化分為兩個階段,一是工程優化,即建網時的優化,主要是網絡建設初期以及擴容后的初期的優化,它注重全網的整體性能;二是運維優化,是在網絡運行的過程中的優化,即日常優化,通過整合OMC、現場測試、投訴等各方面的信息,綜合分析定位影響網絡質量的各種問題和原因,著重于局部地區的故障排除和單站性能的提高。
2.2 系統相關參數設定
(1)系統參數
系統參數是指用來分析的系統的參數,例如碼片速率、尋呼速率、載頻鄰區和鄰接小區、ROT(反向符合控制門限)、DRCSupervision Timer(DRC監視定時器)、DRCChannelGain(DRC信道增益)等。
鄰區列表參數:20個
(2)移動臺參數
移動臺參數是指基于主要手機生產廠家設置的一些參數,如噪聲系數、前向鏈路Eb/No等。移動臺參數有:
最大發射功率:23dBrn(0.2 Watt)
移動臺設備噪音指標:8dB
人體損耗:3dB
Eb/No:7dB
3 CDMA EVDO優化策略設計
3.1 基礎優化
網絡基礎優化主要是評估現網存在的網絡基礎性問題,主要包括無線網絡覆蓋、信號空口質量、鄰區配置、RSSI異常、設備狀態健康檢查、全網配置參數核查,定位原因并提出解決方案,實施方案并驗證。EVDO網絡存在用戶接入失敗、掉線、速率慢、扇區吞吐效率低等性能差的問題,在做好站點優化基礎工作上從端到端進行深入分析,制定解決方案,實施方案并驗證性能提升效果。同時協助處理因工程遺留問題引起或VIP用戶投訴的EVDO性能差問題。
3.2 無線環境優化
無線環境包含前向鏈路和反向鏈路,優化重點為前向覆蓋、覆蓋區域應用層下載速率。反向鏈路是建立在前向鏈路的基礎之上,反向上傳到那個基站、上傳速率等都與基站距離(干擾和傳輸除外)有關。所以無線的優化重點為前向鏈路和覆蓋的優化。現網中主要反映現網的問題有導頻污染、弱覆蓋、越區覆蓋、路段C/I差等,根據實際的情況制定相應的網絡優化方案。
4 結語
CDMA EVDO網絡優化工作是一種持續性的工作,要不斷地對正在運行的網絡進行優化。在網絡運行初期,由于用戶數較少,需要通過路測進行優化,這種過程一般需要重復多次。隨著用戶數的增多,可以通過網絡維護中心記錄的數據對網絡進行優化。
參考文獻:
隨著網絡的發展,城市的室內覆蓋已不存在問題,覆蓋的重點也逐漸向山區、高速公路等高難度覆蓋區域轉移。直放站以其靈活簡易的特點成為解決簡單問題的重要方式。本文通過對無線網絡覆蓋問題的分析,討論了直放站在移動通信中的重要作用及應用。
1直放站的定義
直放站(又叫中繼器)屬于同頻放大設備,是指在無線通信傳輸過程中起到信號增強的一種無線電發射中轉設備。無論是GSM直放站、CDMA直放站還是3G直放站,其原理是基本相同的。直放站的基本功能就是一個射頻信號功率增強器。
2直放站的分類
2.1從傳輸信號分有GSM直放站、CDMA直放站和3G直放站
2.1.1GSM移動通信直放站是為消除GSM900MHz/1800MHz頻段移動通信網的小范圍信號盲區或弱信號區而設計生產的通信設備。被廣泛應用于地下商場、停車場、地鐵、隧道、高層建筑的辦公室等基站信號所無法到達的信號盲區,同時對于消除城市因受高樓大廈影響而產生的室外局部信號陰影區或邊遠郊區個別村鎮的弱信號區也具有相當好的覆蓋效果。
2.1.2CDMA直放站可以擴大CDMA基站的覆蓋范圍,大大節省CDMA網絡建設的投資(一個CDMA直放站的投資約為一個CDMA基站的十分之一)。特別是在高層樓宇、地下(如地鐵)、以及盲區等特殊環境下,CDMA直放站將充分發揮它的優勢。由于各種地理環境和用戶的要求不同,所需的CDMA直放站的類型也不同。
2.1.3CDMA直放站是為了消除移動通信網覆蓋盲區或弱信號,延伸基站信號覆蓋的一種中繼設備,它能解決消除城市因受高樓大廈影響而產生的室外局部信號陰影區,地下停車場、地下隧道、商場、電梯等基地無法到達信號的盲區,提高了覆蓋范圍增強了信號覆蓋延伸。
2.1.4與傳統的2G無線通信系統相比,由于3G無線通信系統主要使用的頻段在2000MHz附近,根據電波傳播衰減規律,顯然3G的無線信號比2G的無線信號衰減得更快。這樣,在同等功率情況下的3G基站和直放站的覆蓋范圍都比2G的要小。所以在達到與2G網絡同等的覆蓋水平時,需要更多的直放站來完成網絡覆蓋。由此我們可以預期,在即將到來的3G無線網絡建設中,直放站也必然仍將扮演著重要的角色。
2.2從傳輸帶寬來分有寬帶直放站和選頻(選信道)直放站
2.2.1GSM移動通信寬帶直放站的主要特點:
高的系統增益且增益連續可調;采用先進的數字濾波技術,帶外抑制特別好;全雙工工作,很高的上/下行隔離度;兩端口標準設計,安裝極為方便;內置電源且設計有電源保護系統和免維護備用電源接口;采用ALC技術,輸出電平連續可調,穩定可靠;可選智能監控,故障自動報警及遠程維護;高線性功放,性能穩定等。
2.2.2GSM移動通信頻帶選擇直放站的主要特點:
高的系統增益且增益連續可調;全雙工工作,很高的上/下行隔離度;中心頻率和帶寬任意可調,滿足不同客戶要求,帶外抑制好,不同營運商之間的信號不會產生相互干擾;內置電源且設計有電源保護系統和免維護備用電源接口;兩端口標準設計,安裝極為方便;采用PLL控制技術的選頻模塊,性能穩定可靠,噪聲系數低等。
2.3從傳輸方式來分有無線直放站、光纖直放站和移頻傳輸直放站
2.3.1無線傳輸直放站
下行從基站接收信號,經放大后向用戶方向覆蓋;上行從用戶接收信號,經放大后發送給基站。為了限帶,加有帶通濾波器
2.3.2光纖傳輸直放站
將收到的信號,經光電變換變成光信號,傳輸后又經電光變換恢復電信號再發出。
2.3.3移頻傳輸直放站
將收到的頻率上變頻為微波,傳輸后再下變頻為原先收到的頻率,放大后發送出去。
3直放站的應用
直放站可以擴大服務范圍,消除覆蓋盲區,如高山,建筑物,樹林等阻擋物而形成的信號盲區;在郊區能夠增強場強,擴大郊區站的覆蓋;沿高速公路架設,增強覆蓋效率;還可以解決室內覆蓋,如大型建筑物內信號衰減信號盲區、地下商城、遂道等衰減信號盲區;另外,將空閑基站的信號引到繁忙基站的覆蓋區內,實現疏忙等。
3.1公路、郊區重點農村的覆蓋
隨著社會的發展,高速公路逐漸增多,公路的覆蓋成為一個很大難題,為了有效節約資源,直放站在這里得到了廣泛應用。,某條高速公路如果全部利用宏基站覆蓋,共計需要15個宏基站,采用宏基站帶直放站方式,只需要8個宏基站,在很大程度上節約了成本。
3.2“L”型覆蓋
某一風景區位于山谷中,距離基站不到4公里,但由于被山脈阻擋,根本無網絡信號。在山脈的盡頭安裝一直放站,由于直放站接收信號的方向和發射信號的方向成一定的角度,相當于基站的電波在直放站處轉了一個彎。依靠山體的阻擋,直放站的施主天線和服務天線分別放在山體的兩側,隔離度很大,直放站的性能可以充分發揮,很好地解決了該風景區用戶的通信問題,還使該基站的通信距離向山谷里延伸了6公里。
3.3開闊地域的覆蓋
人口分布較少的開闊地域是使用直放站進行覆蓋的典型場合。當直放站采用全向天線時,只要有一定的鐵塔高度,在直放站工作正常的情況下,3公里內可以明顯地感覺到直放站的增益作用。但距離超過5公里以后,直放站的增益作用就迅速消失,用手機進行基站接收信號電平測試,無論直放站是否工作,接收電平都沒有明顯變化。這是因為在平原開闊地區,房屋建筑和地形地貌造成的傳輸衰耗相對較小,而隨空間距離的增加,電波按32.45+20logf(MHz)+20logD(公里)的規律衰減;即距離每增加一倍,電波衰減6dB。
4直放站的優點及不足
4.1直放站的優點
4.1.1同等覆蓋面積時,使用直放站投資較低。在平原地區室外一個全向基站可以有10km覆蓋半徑;一個全向直放站可以有4km覆蓋半徑;就覆蓋面積而言,六個直放站約相當于一個基站。六個直放站的設備價約為一個基站的80%。但考慮到機房租用和裝修、交直流電源、空調、傳輸系統和電路租金等費用,六個直放站的費用只相當于于一個基站的50%,甚至更低。
4.1.2覆蓋更為靈活。一個基站基本上是圓形覆蓋,多個直放站可以組織成多種覆蓋形式。如“一”字型排開,可以覆蓋十幾至幾十公里的路段。也可以組織成“L”型、“N”型和“M”型覆蓋,特別適合于山區組網。
4.1.3在組網初期,由于用戶較少,投資效益較差,可以用一部分直放站代替基站。用戶發展起來后現更換為基站,替換下來的直放站再進一步放置在更邊緣的地區,這樣一步步地滾動發展。
4.1.4由于不需要土建和傳輸電路的施工,建網迅速。
4.2直放站的不足
不能增加系統容量。
4.2.1引入直放站后,會給基站增加約3dB以上的噪音,使原基站工作環境惡化,覆蓋半徑減少。所以一個基站的一個扇區最好帶兩個以下的直放站工作。
4.2.2直放站只能頻分不能碼分,一個直放站往往將多個基站或多個扇區的信號加以放大。引入過多的直放站后,導致基站短碼相位混亂導頻污染嚴重,優化工作困難,同時加大了不必要的軟切換。
1.引言在蜂窩移動通信網中,切換是保證移動用戶在移動狀態下實現不間斷通信越區切換;切換也是為了在移動臺與網絡之間保持一個可以接受的通信質量,防止通信中斷,這是適應移動衰落信道特性的必不可少的措施。特別是由網絡發起的切換,其目的是為了平衡服務區內各小區的業務量,降低高用戶小區的呼損率的有力措施。切換可以優化無線資源(頻率、時隙、碼)的使用;還可以及時減小移動臺的功率消耗和對全局的干擾電平的限制。
2.越區切換的定義當移動臺從一個小區(指基站或者基站的覆蓋范圍)移動到另一個小區時,為了保持移動用戶的不中斷通信需要進行的信道切換稱為越區切換,
3.越區切換的分類從技術上分:當一次切換被觸發后,一個新的信道將被建立,通信將轉接到新的鏈路,同時,原來的信道被釋放。切換處理過程可以根據新鏈路的建立途徑(舊鏈路的釋放是發生在新鏈路的建立之前、之中或之后)來分類。硬切換:新的連接建立前,先中斷舊的連接;軟切換:指既維持舊的連接,又同時建立新的連接。
硬切換:硬切換的特點是移動臺在硬切換情況下,同一時刻只越區切換占用一個無線信道,它必須在一個指定時間內,先中斷與原基站的聯系,調諧到新的頻率上,再與新基站取得聯系,在切換過程中可能會發生通信短時中斷。硬切換主要是不同頻率的基站和扇區之間的切換。
軟切換:軟切換的特點是在軟切換過程中,兩條鏈路及相對應的兩個數據流在一個相對較長的時間內同時被激活,一直到進入新基站并測量到新基站的傳輸質量滿足指標要求后,才斷開與原基站的連接。軟切換是同一頻率下不同基站之間的切換。
從小區的性質上分:同一交換中心基站之間的越區切換;同一BSC之間的切換;不同BSC之間的切換;不同交換中心之間基站的越區切換;微小區與宏小區之間的切換;同基站內不同扇區的切換;不同運營商之間的切換。
4.三種體制下的越區切換WCDMA與CDMA2000均采用軟切換,TD-SCDMA采用接力切換。
WCDMA中的軟切換
它是采用移動臺發起的異步軟切換方式進行的導頻切換,基站需要確定在什么時間、什么位置為移動臺啟動軟切換算法。論文大全。WCDMA的移動臺可在同一頻率下檢測到其他基站與本基站的信號,確定它們之間的時間差。檢測到的時間信息經由本基站到達新的候選基站,候選基站調整它新的專用信道的發射時間,即在發送信息的時間上進行調整,使不同基站在這個信息比特期間與下行碼道同步。無線鏈路增加和釋放過程:(1)小區2的導頻信號強度逐漸增強,當小區2的導頻強度Ec/Io達到(最好導頻Ec/Io-(報告門限-增加滯后門限))并維持T時間,而此時候選集沒有滿,小區2此時被加入到候選集里。該項動作也稱為無線鏈路增加。(2)小區3的導頻信號強度逐漸增加并開始超過最早的小區1的導頻信號強度,在小區3的導頻(最好候選導頻)強度Ec/Io達到(最弱導頻Ec/Io+替換滯后門限)并維持T時間,而此時候選集的數目已滿(假設此時系統設置的候選集最大數目是兩個),小區3(候選集中最強的信號)此時替代小區2(候選集里最弱的信號)被加入到候選集里,小區1同時被移出候選集。該項動作也被稱為無線鏈路增加和釋放。論文大全。(3)此時候選集中小區3的導頻信號強度逐漸減弱,當小區3的導頻強度Ec/Io弱到(最好導頻Ec/Io-(報告門限+刪除滯后門限))并維持T時間,小區3(候選集里最弱的信號)此時被移出候選集。該項動作也稱無線鏈路的釋放。
CDMA2000中的軟切換
它也是導頻切換,移動臺不斷地搜索著激活類、候選類、鄰近類、剩余類各個導頻的強度,并且根據導頻強度維護各個類,當移動臺靠近切換區時,移動臺開始以下操作過程:(1)導頻p2強度超過了T_ADD,但尚未到達動態門限,移動臺將這個導頻移到候選集;(2)導頻p2強度超過了[(SOFT_SLOP/8)×10×log10(PS1)+ADD_INTERCEPT/2],移動臺發送導頻強度測量消息;(3)移動臺收到擴展切換指示消息DROP_INTERCEPT/2,將p2移入激活集,開始宏分集,而后發送切換完成消息;(4)導頻p1的強度下降低于動態門限[(SOFT_SLOPE/8)×10×log10(PS2)+DROP_INTERCEPT/2]移動臺開始啟動發送切換定時器;(5)切換下降定時器超時,移動臺發送導頻強度測量消息給基站;(6)移動臺收到切換指示消息,將p1移入候選類。而后發送切換完成消息;(7)導頻p1的強度下降低于T_DROP。移動臺開始啟動發送切換定時器;(8)切換下降定時器超時,移動臺將p1從候選類移到鄰近集。
TD-SCDMA中的接力切換
接力切換是一種基于智能天線的切換方案。它利用精確的定位技術,在對移動臺的距離和方位進行定位的基礎上,根據移動臺方位和距離作為輔助信息,來判斷移動臺是否移動到了可進行切換的相鄰基站臨近區域。實現接力切換的必要條件是:網絡要準備獲得移動臺的位置信息,包括移動臺的信號到達方向(DOA)以及移動臺與基站的距離。在TD-SCDMA系統中,由于采用了智能天線和上行同步技術,系統較容易獲得移動臺的DOA,從而獲得移動臺的位置信息。具體過程是:利用智能天線和基帶數字信號處理技術,可以使天線根據每個移動臺的DOA為其進行自適應的波形賦形。對每個移動臺來講,仿佛始終都有一個高增益的天線在自動跟蹤它,基站根據智能天線的計算結果就能確定移動臺的DOA,從而獲得移動臺的方向信息;利用上行同步技術,系統可以獲得移動臺信號傳輸的時間偏移,進而計算得到移動臺與基站之間的距離;經過前兩步之后,系統就可準確獲得移動臺的位置信息。
通過比較WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA中的切換技術,可以得到下面的結論:
在測量過程中,軟切換和硬切換都是在不知道移動臺準確位置的情況下進行切換、測量的,因此需要對所有的鄰小區進行測量,然后根據給定的切換算法和準則進行切換判斷和目標小區的選擇。論文大全。
而接力切換是在知道移動臺精確位置的情況下進行切換測量,所以它沒有必要對所有鄰小區進行測量,只需對與移動臺移動方向一致的、靠近移動臺一側少數幾個小區進行測量,然后根據給定的切換算法和準則進行切換判斷和目標小區的選擇,就可以實現高質量的越區切換。
5.越區切換的應用越區切換作為通信系統的關鍵技術,它可廣泛應用于各種場合。例如,近年來地空數據通信的使用改變了對空作戰指揮模式,而實現指控系統對空中平臺遠距離、大區域、不間斷地引導指揮,關鍵在于實現空中平臺的越區切換;GSM―R鐵路專用移動通信系統,為鐵路提速和客運專線提供網絡化、智能化、綜合化的行車調度指揮系統,越區切換技術是GSM―R移動性管理中的關鍵技術;雙卡雙模手機中的應用等。
參考文獻
[1]《GSM―R越區切換分析與優化》,北京交通大學,電子信息工程學院麗聰、來尉