引論：我們?yōu)槟砹?3篇cdma技術(shù)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

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(yīng)用于商業(yè)的一種數(shù)字接口技術(shù)。他擁有頻率利用率高、手機(jī)功耗低等優(yōu)點(diǎn)。CDMA手機(jī)是指基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的移動通信終端。目前，19家企業(yè)被批準(zhǔn)有資格生產(chǎn)CDMA終端產(chǎn)品。

CDMA手機(jī)除了能夠提供GSM手機(jī)的通話功能和信息服務(wù)外，還具有高速無線數(shù)據(jù)傳輸和多媒體功能。能提供的服務(wù)主要有：

（1）基本增值服務(wù)，如呼叫轉(zhuǎn)移、信息提示等。

（2）語音郵件服務(wù)，如郵件、傳真、新聞等語音信息。

（3）短信息服務(wù)，如天氣、交通、證券、廣告等。

（4）無線智能網(wǎng)服務(wù)，如虛擬網(wǎng)絡(luò)、個人號碼識別等。

（5）無線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，如網(wǎng)絡(luò)瀏覽、電子商務(wù)、電子郵箱、網(wǎng)絡(luò)游戲等。

2CDMA所具有的優(yōu)點(diǎn)

與GSM手機(jī)相比，CDMA手機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）CDMA手機(jī)發(fā)射功率?。?mw）。

（2）CDMA手機(jī)采用先進(jìn)的切換技術(shù)——軟切換技術(shù)（即切換是先接續(xù)好后再中斷），使得CDMA手機(jī)的通話可與固定電話媲美，而且不會有GSM手機(jī)的掉線現(xiàn)象。

（3）使用CDMA網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營商的投資相對減少，這就為CDMA手機(jī)資費(fèi)的下調(diào)預(yù)留了空間。

（4）因采用以拓頻通信為基礎(chǔ)的一種調(diào)制和多址通信方式，其容量比模擬技術(shù)高10倍，超過GSM網(wǎng)絡(luò)約4倍。

（5）基于寬帶技術(shù)的CDMA使得移動通信中視頻應(yīng)用成為可能，從而使手機(jī)從只能打電話和發(fā)送短信息等狹窄的服務(wù)中走向?qū)拵Ф嗝襟w應(yīng)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(shù)。這兩種寬帶CDMA方案，除了碼片速率、同步方式、導(dǎo)頻方式等有所不同外，其他如功率、軟切換等基本技術(shù)并無大的區(qū)別。

CDMAOne是基于IS-95標(biāo)準(zhǔn)的各種CDMA產(chǎn)品的總稱，即所有基于CDMAOne技術(shù)的產(chǎn)品，其核心技術(shù)均以IS-95作為標(biāo)準(zhǔn)。CDMA2000是美國向ITU提出的第三代移動通信空中接口標(biāo)準(zhǔn)的建議，是IS-95標(biāo)準(zhǔn)向第三代演進(jìn)的技術(shù)體制方案，這是一種寬帶CDMA技術(shù)。CDMA2000室內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率為2Mb／s以上，步行環(huán)境時為384kb／s，車載環(huán)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(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)部分引入分組交換，可支持移動IP業(yè)務(wù)。

CDMA2000-1XEV是在CDMA2000-1X基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高速率的增強(qiáng)體制，采用高速率數(shù)據(jù)（HDR）技術(shù)，能在1．25MHz（同CDMA2000-1X帶寬）內(nèi)提供2M／s以上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是CDMA2000-1X的邊緣技術(shù)。3GPP已開始制訂CDMA2000-1XEV的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中用高通公司技術(shù)的稱為HDR。

與CDMAOne相比，CDMA2000有下列技術(shù)特點(diǎn)：多種信道帶寬，前向鏈路上支持多載波和直擴(kuò)兩種方式；反向鏈路僅支持直擴(kuò)方式；可以更加有效地使用無線資源；可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平滑過渡；核心網(wǎng)協(xié)議可使用IS-41,GSM-MAP以及IP骨干網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；前向發(fā)送分集；快速前向功率控制；使用Turbo碼；輔助導(dǎo)頻信道；靈活幀長；反向鏈路相干解調(diào)；可選擇較長的交織器。CDMA2000－1X采用擴(kuò)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(kuò)頻方式。因此他可以方便地與IS-95(A/B)后向兼容，實(shí)現(xiàn)平滑過渡。運(yùn)營商可在某些需求高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而導(dǎo)致容量不夠的蜂窩上，用相同載波部署CDMA2000-1X系統(tǒng)，從而減少了用戶和運(yùn)營商的投資。由于CDMA2000-1X采用了反向相干解調(diào)、快速前向功控、發(fā)送分集、Turbo編碼等新技術(shù)，其容量比IS-95大為提高。在相同條件下，對普通話音業(yè)務(wù)而言，容量大致為IS-95系統(tǒng)的兩倍。

3CDMA關(guān)鍵技術(shù)所在

CDMA2000-1X關(guān)鍵技術(shù)包括以下幾個方面。

（1）前向快速功率控制技術(shù)CDMA2000采用快速功率控制方法。即移動臺測量收到業(yè)務(wù)信道的Eb／Nt，并與門限值比較，根據(jù)比較結(jié)果，向基站發(fā)出調(diào)整基站發(fā)射功率的指令，功率控制速率可以達(dá)到800b／s。由于使用快速功率控制，可以達(dá)到減少基站發(fā)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(tǒng)容量。

（2）前向快速尋呼信道技術(shù)此技術(shù)有2個用途。一是尋呼或睡眠狀態(tài)的選擇。因基站使用快速尋呼信道向移動臺發(fā)出指令，決定移動臺是處于監(jiān)聽尋呼信道還是處于低功耗的睡眠狀態(tài)，這樣移動臺便不必長時間連續(xù)監(jiān)聽前向?qū)ず粜诺溃蓽p少移動臺激活時間和節(jié)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(fā)出最近幾分鐘內(nèi)的系統(tǒng)參數(shù)消息，使移動臺根據(jù)此新消息作相應(yīng)設(shè)置處理。

（3）前向鏈路發(fā)射分集技術(shù)CDMA2000-1X采用直接擴(kuò)頻發(fā)射分集技術(shù)，有2種方式：一種是正交發(fā)射分集方式，方法是先分離數(shù)據(jù)流再用不同的正交Walsh碼對2個數(shù)據(jù)流進(jìn)行擴(kuò)頻，并通過2個發(fā)射天線發(fā)射。另一種是空時擴(kuò)展分集方式，使用空間兩根分離天線發(fā)射已交織的數(shù)據(jù)，使用相同原始Walsh碼信道。使用前向鏈路發(fā)射分集技術(shù)可以減少發(fā)射功率，抗瑞利衰落，增大系統(tǒng)容量。

（4）反向相干解調(diào)基站利用反向?qū)ьl信道發(fā)出擴(kuò)頻信號捕獲移動臺的發(fā)射信號，再用梳狀（Rake）接收機(jī)實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)，與IS-95采用非相干解調(diào)相比，提高了反向鏈路性能，降低了移動臺發(fā)射功率，提高了系統(tǒng)容量。

（5）連續(xù)的反向空中接口波形在反向鏈路中，數(shù)據(jù)采用連續(xù)導(dǎo)頻，使信道上數(shù)據(jù)波形連續(xù)，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(xù)監(jiān)控。

（6）Turbo碼使用Turbo碼具有優(yōu)異的糾錯性能，適于高速率對譯碼時延要求不高的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，并可降低對發(fā)射功率的要求、增加系統(tǒng)容量，在CDMA2000-1X中Turbo碼僅用于前向補(bǔ)充信道和反向補(bǔ)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(yàn)位輸出，2個輸出經(jīng)刪除復(fù)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(gòu)成，經(jīng)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。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?qū)Ｓ每刂菩诺?、反向基本信道、反向?qū)Ｓ每刂菩诺啦捎?ms或20ms幀，前向補(bǔ)充信道、反向補(bǔ)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(diào)性能較低；較長幀可降低對發(fā)射功率的要求。

（8）增強(qiáng)的媒體接入控制功能媒體接入控制子層控制多種業(yè)務(wù)接入物理層，保證多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)。他實(shí)現(xiàn)話音、分組數(shù)據(jù)和電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)同時處理，提供發(fā)送、復(fù)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(yè)務(wù)的要求。CDMA1X網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備，分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)（PDSN）、鑒權(quán)、授權(quán)、計(jì)費(fèi)服務(wù)器（AAA）、本地（HA）是CDMA1X系統(tǒng)支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵設(shè)備，為此對他們進(jìn)行專門的介紹。PDSN是連接無線網(wǎng)絡(luò)和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的接入網(wǎng)關(guān)，為移動Internet／Intranet用戶提供分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)。除了使點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議（PPP）封裝的IP包能在無線網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)間正確傳輸外，PDSN還與其他各種接入服務(wù)商的IP分組網(wǎng)絡(luò)連接，從而為終端用戶提供諸如互聯(lián)網(wǎng)接入、電子商務(wù)、WAP應(yīng)用等多種業(yè)務(wù)。PDSN同時還完成AAA服務(wù)器所需的合并的分組會話計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)和無線會話計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)搜集功能，并且支持移動IP的外部（FA）和用戶設(shè)備的85認(rèn)證功能，同時還能提供移動IP業(yè)務(wù)，滿足終端用戶豐富多彩的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求。

AAA服務(wù)器完成的功能有：用戶注冊信息的認(rèn)證，即通過驗(yàn)證一些預(yù)先登記的信息來提供用戶身份認(rèn)證；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的授權(quán)，即決定是否授權(quán)移動用戶訪問特定的網(wǎng)絡(luò)資源；計(jì)費(fèi)信息的處理，即搜集資源使用信息，用于進(jìn)行計(jì)費(fèi)、審計(jì)、成本分配或趨勢分析等。此外，他還須實(shí)現(xiàn)與PDSN，HA及其他AAA服務(wù)器的交互功能，向移動用戶提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。AAA服務(wù)器具有下列特征：使用RADIUS協(xié)議，支持大規(guī)模的外部和漫游業(yè)務(wù)，RADIUS能向外部的RADIUS服務(wù)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(jì)費(fèi)和其他業(yè)務(wù)管理部件的集成，從而降低運(yùn)營成本和加快業(yè)務(wù)推出速度；通過支持集中化的IP地址分配和對跨多地理區(qū)域接入設(shè)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(dú)立的網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到用戶當(dāng)前所登記的FA（位于PDSN內(nèi)）。HA同時支持動態(tài)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(zhuǎn)換地址維護(hù)關(guān)聯(lián)表，保證移動關(guān)聯(lián)表處于同步狀態(tài)。此外，這種方式還能保證解決方案的可用性和可擴(kuò)展性。

近一段時間以來，聯(lián)通開始大舉推廣CDMA1X網(wǎng)絡(luò)，并明確宣稱將把重心放在無線互聯(lián)的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上。而目前，無線局域網(wǎng)成熟的標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)到11Mb／s的速率，新的標(biāo)準(zhǔn)最高達(dá)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(lián)通在當(dāng)?shù)亟?個CDMA1X的基站，并向前來采訪年會的記者分發(fā)了近300張的無線上網(wǎng)卡，CDMA1X＋WLAN方案的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更是引起了廣泛關(guān)注。按照設(shè)想，海南聯(lián)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(yù)報等在內(nèi)的移動數(shù)據(jù)服務(wù)。

WLAN這種早已被電信網(wǎng)通普遍采納的無線接入技術(shù)，一經(jīng)與CDMA1X融合，就顯示出其獨(dú)特的魅力。一般說來，雖然WLAN可以提供高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但WLAN卻缺少對用戶進(jìn)行鑒權(quán)與計(jì)費(fèi)的成熟機(jī)制，而且無線局域網(wǎng)的覆蓋范圍較小，一般都在熱點(diǎn)地區(qū)，用戶使用時受到地點(diǎn)的限制。而CDMA1X網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過了幾十年的研究與實(shí)驗(yàn)，不僅有成熟鑒權(quán)與計(jì)費(fèi)機(jī)制，并且具有覆蓋廣的特點(diǎn)。CDMA1X網(wǎng)絡(luò)可以利用WLAN高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)以彌補(bǔ)自己數(shù)據(jù)傳輸速率受限的不足，而無線局域網(wǎng)不僅充分利用了CDMA1X網(wǎng)絡(luò)完善的鑒權(quán)與計(jì)費(fèi)機(jī)制，而且可結(jié)合CDMA1X網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣的特點(diǎn)，進(jìn)行多接入切換功能。這樣就可實(shí)現(xiàn)WLAN用戶與CDMA1X用戶統(tǒng)一的管理。

為了獲得無線局域網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，終端必須處于無線局域網(wǎng)的信號覆蓋范圍內(nèi)，即首先要連接到AP。當(dāng)終端發(fā)起數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的呼叫時，先在APGW和PDSN之間建立RP連接，然后到PDSN進(jìn)行分組網(wǎng)絡(luò)的注冊，才可進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其具體連接過程如下：

（1）終端在WLAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中檢測WLAN的信號，并連接到AP。

（2）當(dāng)終端有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求時，發(fā)起連接請求，在AP／APGW收到連接消息后，APGW向PDSN發(fā)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(yīng)答消息接收該連接，PDSN和APGW均產(chǎn)生關(guān)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(jìn)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(fā)送或接收數(shù)據(jù)。

（5）在Au注冊生存期超過前，APGW發(fā)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(jì)費(fèi)相關(guān)的信息以及其他信息，這些信息在系統(tǒng)定義的觸發(fā)點(diǎn)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(yīng)答消息。PDSN和APGW均更新A10連接的綁定記錄。PDSN在返回注冊應(yīng)答消息之前保存與計(jì)費(fèi)相關(guān)的信息（如果收到的話）用于進(jìn)一步處理。

（7）如果用戶或PDSN終止數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，則PDSN將終止和用戶PPP連接，并拆除與APGW的RP連接。

WLAN網(wǎng)絡(luò)，其中無線接入點(diǎn)（AccessPoint，AP）是無線終端接入固定電信網(wǎng)的連接設(shè)備，為用戶提供無線接入功能，可提供話音和數(shù)據(jù)的接入服務(wù)。AP完成簡單的對無線用戶的管理和對無線信道的動態(tài)分配，并完成802．11與802．3協(xié)議的轉(zhuǎn)換，經(jīng)過AP轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)包是以太網(wǎng)包。

接入點(diǎn)網(wǎng)關(guān)（AccessPointGateway，APGW）是將AP轉(zhuǎn)換出的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包封裝成IP包，并發(fā)送到PDSN的設(shè)備。一般PDSN設(shè)備放置的位置與無線網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備AP、APGW離得比較遠(yuǎn)，要實(shí)現(xiàn)PDSN接入網(wǎng)關(guān)的作用經(jīng)常需要將AP轉(zhuǎn)換的二層數(shù)據(jù)包穿越三層網(wǎng)絡(luò)以到達(dá)PDSN。因此，APGW功能實(shí)體就是為了完成此功能的轉(zhuǎn)換設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

［1］TeroOjanpera．寬帶CDMA：第三代移動通信技術(shù)［M］．北京：人民郵電出版社，2001．

［2］楊大成．CDMA2000技術(shù)［M］．北京：北京郵電大學(xué)出版社，2001．

篇2

碼分多址（code division multiple acce-ss，CDMA）系統(tǒng)作為一個自干擾系統(tǒng)，它存在的多址干擾（Multiple Access Inter-ference，MAI）是限制CDMA系統(tǒng)容量和性能的主要因素。在抗MAI方面，近年的研究主要提出了多用戶檢測、擴(kuò)頻碼設(shè)計(jì)和智能天線技術(shù)[1]。其中多用戶檢測和智能天線技術(shù)在對抗MAI方面效果較突出[2]。然而現(xiàn)有的多用戶檢測只在消除小區(qū)內(nèi)干擾方面取得了較好的效果，而小區(qū)間的干擾問題沒有解決，智能天線技術(shù)很好的解決了這一問題。因此，本文主要探討基于智能天線與多用戶檢測技術(shù)的聯(lián)合抗干擾技術(shù)。

2.聯(lián)合抗干擾模型

智能天線分為圓陣和線陣兩大類。圓陣與線陣相比，能提供俯仰角的估計(jì)，不僅能在水平面內(nèi)全向掃描，也能產(chǎn)生最大值指向陣面法線方向的單波束方向圖進(jìn)行全向波束賦形，直接對準(zhǔn)用戶的接收端，還能通過自動調(diào)整各個陣元的加權(quán)因子，來控制其方向圖。故論文以圓陣天線作為接收端的接收天線，以消除小區(qū)間干擾。

圓陣天線的陣因子為：

（1）

其中，An為激勵電流的幅值，在此為一定值，所以討論陣因子時它不作考慮。

是第n個單元的角位置，an為激勵電流的相位，為了方便下面的討論，這里我們假設(shè)an=0。

則由式（1）得：

（2）

（3）

式中：

，

天線的陣因子為：，，wi為各天線單元加權(quán)值。

陣列天線實(shí)質(zhì)上是一個空域?yàn)V波器，但對小區(qū)內(nèi)存在的干擾并無明顯改善。因此，論文同時引入能有效消除小區(qū)內(nèi)干擾的多用戶檢測技術(shù)。

為了與圓陣天線合理匹配，減小系統(tǒng)復(fù)雜度并減小背景噪聲，我們選擇了多用戶檢測中的線性變換方式的最小均方誤差檢測（MMSE）。

其基本思想是使第k個用戶發(fā)送的信號與估計(jì)值的均誤方差值最小。為了使接收端信號的判決比特與發(fā)送端傳輸比特bk之間的均方誤差最小，現(xiàn)定義第k個用戶的線性變換函數(shù)wk，滿足：

（4）

令，K*K階的矩陣表示K個用戶之間的線性變換矩陣，則MMSE準(zhǔn)則下的線性檢測問題轉(zhuǎn)換為：

（5）

要求矩陣W以滿足上式，則令：

可以解得最小均誤方差準(zhǔn)則下的線性變換矩陣：

（6）

因此，MMSE線性檢測器后的判決輸出為：

（7）

3.仿真

利用Matlab進(jìn)行仿真。聯(lián)合抗干擾模型分為圓環(huán)陣列天線與MMSE檢測兩個部分。首先，在不考慮系統(tǒng)中所有用戶的地理位置分布情況下，選擇采用圓陣天線作為接收天線和不采用兩種設(shè)置，設(shè)載波波長為，陣元間距d為載波波長的二分之一，即。圓環(huán)陣列天線的陣元數(shù)設(shè)為8，方位角為（-90o，90o），仰角為（0o，90o）。兩種設(shè)置在天線接收信號后都采用MMSE最小均方誤差法對輸出信號進(jìn)行判決。結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，只有MMSE檢測的CDMA系統(tǒng)，信噪比從0dB達(dá)到8dB的這一過程中，誤碼率性能有所改善，但不明顯。而引合抗干擾的CDMA系統(tǒng)，誤碼率性能已經(jīng)大大下降，達(dá)到一個數(shù)量級以上。

圖1 聯(lián)合抗干擾引入前后CDMA系統(tǒng)誤碼率

和信噪比關(guān)系圖

4.結(jié)論

論文論述了基于圓陣天線與MMSE檢測的聯(lián)合抗干擾技術(shù)。提出了使用八陣元圓環(huán)陣列天線作為接收天線，以MMSE檢測作為檢測算法的聯(lián)合抗干擾模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，引合抗干擾后，系統(tǒng)的誤碼率性能明顯改善，系統(tǒng)容量從而得到了提升。

參考文獻(xiàn)

[1]Guerci J.R.，Driscoll T.，Hannigan R.，etc..Next Generation Affordable Smart Antennas[J].Microwave Journal，2014，57（1）：24-40.

篇3

1．引言

在CDMA系統(tǒng)中，由于多個用戶的隨機(jī)接入，使用的擴(kuò)頻碼集一般不完全正交，非零互相關(guān)系數(shù)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(huán)境中多址干擾將更為嚴(yán)重。隨著同時接入系統(tǒng)用戶數(shù)的增加，多址干擾的功率也在增加，致使誤碼性能下降，系統(tǒng)容量受限。

多址干擾的抑制，可以通過選擇相關(guān)性能好的擴(kuò)頻碼，結(jié)合功率控制、糾錯編碼等進(jìn)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(xiàn)瑞利衰落，功率控制系統(tǒng)無法補(bǔ)償由快衰落引起的信號功率變化，特別是當(dāng)移動臺速度很快時，功率控制技術(shù)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(diào)，來降低多址干擾和遠(yuǎn)近效應(yīng)的影響，也降低了系統(tǒng)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(jìn)而提高了通信系統(tǒng)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(xùn)練序列。而訓(xùn)練序列的不斷發(fā)送會造成頻譜資源的大量浪費(fèi)，因而人們轉(zhuǎn)去研究不需要訓(xùn)練序列的盲自適應(yīng)檢測。盲自適應(yīng)多用戶檢測可以不需要訓(xùn)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(yīng)跟蹤信道中用戶地址PN碼的變化，更有效地抵消小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間的多址干擾，很方便地應(yīng)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(tǒng)計(jì)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法等等。由于結(jié)構(gòu)相對簡單，且可以自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)，本文關(guān)注了盲自適應(yīng)多用戶檢測算法。

以下將簡單介紹幾種常用的盲自適應(yīng)多戶檢測算法。

2．系統(tǒng)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(tǒng)，信道為A WGN信道，令比特持續(xù)時間為Tb，碼片持續(xù)時間為Tc ，N =Tb/Tc為擴(kuò)頻增益，K為用戶數(shù)。接收信號經(jīng)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(nèi)接收到的信號向量，S=[s1 …sk] 為用戶的歸一化擴(kuò)頻碼矩陣，sk是具有單位能量的第k個用戶的擴(kuò)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(shè)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(quán)系數(shù)。

3．幾種盲自適應(yīng)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(quán)向量的問題轉(zhuǎn)化為如下最優(yōu)化問題:

（3）

式(3)中 R=E(rrT)，其最優(yōu)解為:

（4）

MOE的解與MMSE的解w= R-1s1相比，只相差一個常數(shù)，對性能無影響。但是直接計(jì)算最優(yōu)解需要計(jì)算矩陣逆運(yùn)算，計(jì)算量大，為O(N3)，一般都是通過自適應(yīng)的方法求得w。采用標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)梯度算法，具體迭代為:

（5）

其優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算量小，為O(N)，缺點(diǎn)是收斂速度慢，不能保證收斂，而且在擴(kuò)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(yīng)用于信道均衡的算法，消除信道引起的ISI。CMA的代價函數(shù)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(shù)。

我們采用標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)梯度算法，根據(jù)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(fā)送信號的權(quán)幅度統(tǒng)計(jì)特性調(diào)整系數(shù)，使輸出信號的幅度保持恒定。恒模算法的缺點(diǎn)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(zhǔn)則的盲自適應(yīng)多用戶檢測算法

基于MMSE準(zhǔn)則的多用戶檢測器，應(yīng)滿足使系統(tǒng)輸出的均方誤差(MSE)最小:

（9）

滿足該式的最優(yōu)解為w0=R-1·p1，其中p1= E｛b1·r｝。采用最優(yōu)權(quán)矢量最陡梯度法可以表示為：

（10）

假設(shè)接收信號滿足以下條件:①用戶發(fā)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(guān)，即E { bibj }=0, ij;③用戶信號與噪聲不相關(guān)即E { b；n}=0。實(shí)際系統(tǒng)中上述假設(shè)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(guān)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(diǎn)。基于該算法的多用戶接收機(jī)的復(fù)雜度與傳統(tǒng)單用戶接收機(jī)相同，但其抗遠(yuǎn)近效應(yīng)的能力則明顯增強(qiáng)，其性能要優(yōu)于MOE盲多用戶檢測器。

4．仿真實(shí)驗(yàn)

4．1對基于CMA的多用戶檢測算法的性能進(jìn)行了仿真。

假設(shè)用戶數(shù)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(quán)矢量初始化為w（ 0) =s1，圖1中給出了不同常數(shù)值e下的算法的性能比較結(jié)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(yōu)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(jìn)行仿真比較

我們采用31位長的Gold碼作為擴(kuò)頻序列，干擾用戶數(shù)為4，信號功率分別為SNR=10dB, Ai2/A12=30dB，i=2, 3, 4 5，計(jì)算可得SIR=9.98dB，實(shí)驗(yàn)中我們用時間平均代替數(shù)學(xué)期望。

圖2盲算法收斂性能比較

首先設(shè)e= A12，，步長=1e-5，圖（2）給出了CMA算法、MOE算法、基于MMSE準(zhǔn)則的盲自適應(yīng)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(wěn)態(tài)性最好；基于MMSE準(zhǔn)則的盲自適應(yīng)多用戶檢測算法收斂速度跟穩(wěn)態(tài)性能都次之；MOE算法的收斂速度最慢，穩(wěn)態(tài)性能最差。

5．結(jié)論

CDMA系統(tǒng)具有容量大、低功率、軟切換、抗干擾強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。但是，在CDMA系統(tǒng)也存在多址干擾，遠(yuǎn)近效應(yīng)等一系列問題，而多用戶檢測是CDMA系統(tǒng)中關(guān)鍵的抗干擾技術(shù)，能進(jìn)一步提高系統(tǒng)容量，改善系統(tǒng)性能。盲檢測由于不需要干擾用戶的信息而得到廣泛的關(guān)注。

本文重點(diǎn)研究了CMA算法、MOE算法、基于MMSE準(zhǔn)則的盲自適應(yīng)多用戶檢測算法，并且通過MATLAB仿真證明了CMA算法更為有效。

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篇4

DCT-Domain Image Watermarking Algorithm Based On CDMA

WANG Sheng-lei1, YANG Shi-ping1,2

(1.School of Computer Science and Information, Guizhou University, Guiyang 550025, China;2.Mingde College, Guizhou University, Guiyang 550004, China)

Abstract: Putting forward a new image watermarking algorithm which is robust many attacks,this paper applies Arnold places disorderly technique and CDMA spread spectrum technique, equilibrium Gold code is selected as spread spectrum sequence, make use ofWaston sense of vision model certains imbed strength,the imbed position is certained by the adaptting algorithm, a binary image is embedded to some DCT coefficients; taking advantage of correlation property of Gold code,watermark is extracted quickly on the precondition on which host image exists. The analysis of the algorithm and carry out process are given , the attack of Matlab experiments expressed the usefulness of algorithm. Compared with the former watermark algorithm,the safety of watermarking is greatly improved, and it is robust to standard JPEG compression, noising, filtering and cropping attacks.

Key words: digital watermarking; arnold places disorderly technique; waston sense of vision model; gold sequence; code division multiple acces(CDMA); discrete cosine transform(DCT)

數(shù)字水印技術(shù)是信息隱藏技術(shù)的一個分支,其基本思想是在數(shù)字媒體中嵌入版權(quán)保護(hù)信息,以防止對宿主媒體信息進(jìn)行篡改和未經(jīng)授權(quán)的拷貝和分發(fā)[1-2]。從本質(zhì)上講,數(shù)字水印處理可以看作一種通信過程[3],即在滿足不可見性的前提下在水印的嵌入者與接收者之間傳遞一條信息。因此許多數(shù)字通信的理論和方法都可以應(yīng)用到數(shù)字水印系統(tǒng)中[4]。

CDMA無線通信系統(tǒng)具有抗干擾性強(qiáng)、保密性好、截獲率低等優(yōu)點(diǎn),因此把CDMA技術(shù)應(yīng)用到數(shù)字水印系統(tǒng)中是一種安全有效的方法。Ruanaidh[5]等于1998年首先提出采用DS-CDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)CDMA擴(kuò)頻水印,首先將分組后的水印信息以字符序列的形式擴(kuò)頻到m序列上,然后進(jìn)行CDMA擴(kuò)頻編碼,最后對原始載體圖像進(jìn)行128×128分塊DCT變換,將編碼以后的水印信息嵌入到DCT系數(shù)上。但由于受到m序列地址個數(shù)的限制,作者只在DCT域上嵌入了19個字符,嵌入容量較小且安全性低。

由于數(shù)字圖像的JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)建立在DCT變換的基礎(chǔ)上,所以基于JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)模型的水印嵌入算法可以更好地抵抗JPEG壓縮處理,本文的水印算法便基于DCT域。本文針對文獻(xiàn)[5]中嵌入容量和安全性受限的不足并結(jié)合DCT域嵌入水印的優(yōu)點(diǎn),提出了一種采用CDMA技術(shù)在圖像DCT域的中低頻分量嵌入水印信息的改進(jìn)算法。

1 算法

算法分為水印生成、水印嵌入和水印提取三個步驟。

1.1 水印的生成

為增強(qiáng)水印的安全性和抗攻擊能力,原始水印在被嵌入之前需經(jīng)過Arnold置亂和CDMA擴(kuò)頻兩個步驟,其生成框圖如圖1所示。

1)原始二值水印生成

本文所使用的水印圖像為40×40的gzu.bmp,為增強(qiáng)水印的抗剪切能力,先利用Arnold置亂算法對原始水印圖像進(jìn)行最佳置亂(置亂次數(shù)為3),置亂后的水印圖像見圖4。然后將原始水印圖像信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制流,為使其能被9整除在二進(jìn)制碼流后加上2位變?yōu)閙,長度為N(N=1602)即:

m={mi | mi={0,1},0≤i≤1601}

將m序列以9比特為一組(作為一個字符),共生成178個字符,其產(chǎn)生的字符串可表示為:

s={si | 0≤si≤511,0≤i≤177}

2)生成Gold序列集

采用Gold序列作為擴(kuò)頻序列。通過對兩組m序列優(yōu)選對移項(xiàng)相加得到Gold序列集。選用的兩組m序列的生成多項(xiàng)式為1021和1131(八進(jìn)制)。一共生成了29+1=513個長度為29-1=511的Gold序列集:

pi={pij | pij∈{1,-1},0≤j≤510,0≤i≤512}

3)CDMA編碼

為每一個字符si從Gold序列集中找到下標(biāo)為si的偽隨機(jī)序列:

ri=psi,0≤i≤177

最后把所有的選出的偽隨機(jī)序列串聯(lián)起來就可構(gòu)成最終的擴(kuò)頻序列:

1.2 水印嵌入

水印嵌入分為利用自適應(yīng)位置算法確定嵌入位置、利用自適應(yīng)強(qiáng)度算法確定嵌入強(qiáng)度和DCT域嵌入水印三個步驟。

1)位置自適應(yīng)算法

本論文為實(shí)現(xiàn)嵌入位置的自適應(yīng)性,提出了以下位置自適應(yīng)算法:分塊DCT變換中低頻系數(shù)的首位置M1是隨著塊的均值不同而改變的,對于各8×8塊,其計(jì)算方法為:先計(jì)算該快64個像素和,然后取余16,得到余數(shù)加6,即

該算法的安全性和魯棒性比較高,但是水印提取時需要原始水印的參與,即不可實(shí)現(xiàn)盲提取。

本算法采用的載體水印圖像為一608×608的Lena.bmp灰度圖像。根據(jù)每一個圖像塊的平均亮度大小,利用上式確定第i(1≤i≤5776)塊DCT中低頻系數(shù)的起始位置Mi,所有的起始位置組合起來便形成了起始位置序列{P(k),1≤k≤5776}。

2)強(qiáng)度自適應(yīng)算法

本論文利用Waston視覺模型對不同的塊進(jìn)行分類,從而可以實(shí)現(xiàn)對水印嵌入強(qiáng)度進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié),在確保水印不可見的同時有效地增強(qiáng)水印的強(qiáng)度。

本文根據(jù)Watson模型,綜合考慮頻率掩蔽、亮度掩蔽和對比度掩蔽3種效應(yīng),得出DCT頻率分量的最佳嵌入強(qiáng)度序列{Tc(k,i,j),1≤k≤5776,1≤i,j≤8},其中Tc(k,i,j)表示第k塊第i行第j列的頻率分量最佳嵌入強(qiáng)度。

3)DCT域嵌入算法

本為算法是對圖I進(jìn)行分塊DCT操作的,首先對原始圖像I分成K個不重疊的8×8子塊,即:

其中,M和N分別為原始圖像的長和寬;然后分塊進(jìn)行DCT變換,即:

把每一塊DCT變換系數(shù)按“之“字形進(jìn)行排序,將其轉(zhuǎn)化為一維描述(,0≤u≤64),將每一塊的嵌入強(qiáng)度系數(shù)三維矩陣(Tc(k,i,j),1≤k≤5776,0≤i,j

嵌入完成后進(jìn)行反“之”字形排列,再進(jìn)行IDCT變換:

所有子快都進(jìn)行上述操作,就能得到嵌入水印后的圖像。水印嵌入框圖如圖2所示。

1.3 水印的提取

首先根據(jù)原始載體圖像利用位置與強(qiáng)度確定算法確定每一塊圖像的嵌入強(qiáng)度和嵌入位置,然后將原始圖像和水印化圖像分別進(jìn)行分塊(8×8)DCT變換,分別對各塊”之”字排列,按照嵌入位置和嵌入強(qiáng)度取其差值,提取出置亂后水印信息的擴(kuò)頻序列:

利用密鑰生成正交Gold序列集:

按每組長度為511把生成的擴(kuò)頻水印序列w'進(jìn)行分組:

把擴(kuò)頻序列的一個分組r'i與正交Gold序列集中的每一個Gold序列分別做相關(guān)運(yùn)算:

取其中互相關(guān)系數(shù)最大的那個Gold序列的下標(biāo)記為si,將生成的所有下標(biāo)串聯(lián)起來即可生成一個字符串:

把生成的字符串序列轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制,則可得提取到的水印序列:

把水印序列的最后2位去掉,再轉(zhuǎn)化為40×40的矩陣即得到置亂后的水印圖像的數(shù)據(jù)矩陣,最后利用圖像置亂算法(置亂次數(shù)為27)即可得到提取的水印圖像。水印提取框圖如圖3所示。

1.4 試驗(yàn)結(jié)果

仿真實(shí)驗(yàn)中,原始圖像為320×320的Lena灰度測試圖像,二值水印圖像為gzu.bmp。圖4給出原始圖像、水印圖像和水印化的載體圖像以及未受攻擊提取的水印圖像。由圖像可以看出,單純從視覺很難判斷水印化圖像與原始圖像的區(qū)別,本文算法的未受攻擊測試的水印化載體圖像與原始圖像的PSNR=36.3646,因此,不可見性良好,且從視覺上也可判斷其具有良好的不可見性。

主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括:JPEG壓縮攻擊,壓縮率最低到15%;不同程度的剪切攻擊;分別加入高斯噪聲、椒鹽噪聲和乘積噪聲,即噪聲攻擊,中值濾波攻擊,圖像直方圖化,圖像變亮或變暗,增加或降低對比度等攻擊。

(a)原始cdma_lena.bmp圖像 (b)原始水印圖像

(c)置亂后的水印圖像 (d)水印化cdma_lena,bmp圖像

(e)未受攻擊提取的水印圖像

圖4原始圖像

1.5 試驗(yàn)結(jié)果分析

從實(shí)驗(yàn)給出的測試圖像和測試數(shù)據(jù)可以看出,本文算法對基本的圖像處理具有很強(qiáng)的魯棒性,從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看出,處理后的圖像與水印化圖像的峰值信噪比有明顯的降低,但是提取出的水印質(zhì)量還是較好,尤其是對直方圖均勻化、亮度和對比度的變化以及乘積噪聲等攻擊具有較強(qiáng)的抗干擾性。由于本文在嵌入水印之前把水印進(jìn)行了置亂,所以使本論文對剪切處理具有較強(qiáng)的魯棒性,對于橫切處理,雖然提取的水印不是很清晰,但足以證明水印的存在性;零星剪切處理后,已經(jīng)把人類感興趣的部分切掉,由于剪切面積不是很大,所以,還能提起出水印,用視覺可以判斷出水印的存在;對于中間縱切和中間剪切的圖像處理,從攻擊圖像可以看出,人類感興趣的重要部分基本完全切掉,只剩下背景部分,這樣的圖像已經(jīng)沒有應(yīng)用價值,因此是否能提取出水印已經(jīng)不是那么重要了,但是,根據(jù)本文算法,仍然提取了水印圖像,只不過與原始水印

圖像相比,PSNR值較小,但用肉眼也能勉強(qiáng)分辨出水印圖像的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)證明無論從所給出的圖像質(zhì)量評價指標(biāo)來看,還是用視覺判斷,都成功的實(shí)現(xiàn)了水印的提取。與文獻(xiàn)[5]相比其魯棒性有顯著提高,特別是針對JPEG壓縮和剪切攻擊;同時由于本文利用到了自適應(yīng)算法,使水印系統(tǒng)安全性與文獻(xiàn)[5]相比有所提高。

本文算法也有不足之處,就是對圖像的旋轉(zhuǎn)測試不魯棒,因?yàn)榍度胛恢檬枪潭ǖ?待測圖像旋轉(zhuǎn)一定角度后,所有的圖像數(shù)據(jù)都移位了,在檢測時應(yīng)用本文算法找不到所嵌入的起始位置,導(dǎo)致不能正確提取水印。但是利用Hough變換法進(jìn)行直線提取其邊緣,然后矯正其圖像的旋轉(zhuǎn)角度,矯正之后就可以提取水印了。

2 總結(jié)

本文針對二值(圖像)水印,提出了一種在水印結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面使用Gold碼的擴(kuò)頻水印方法。為提高水印系統(tǒng)的魯棒性,對原始水印圖像在嵌入前進(jìn)行了Arnold置亂處理;為增強(qiáng)水印系統(tǒng)的安全性,水印嵌入時使用了自適應(yīng)嵌入,在得不到原始載體圖像的情況下絕對得不到任何水印信息。與使用m序列或正交序列對作為擴(kuò)頻序列的方法相比,本文所提方法的優(yōu)點(diǎn)在于,利用了Gold碼地址數(shù)多、抗干擾力強(qiáng)的特點(diǎn),使得水印系統(tǒng)在抵抗各種噪聲、濾波和壓縮等攻擊方面具有更好的魯棒性。

當(dāng)然,對于水印信息的檢測和恢復(fù),本文所提方法需要原始載體圖像參與,這可能會給實(shí)際應(yīng)用帶來不便,但可以通過進(jìn)一步改進(jìn)算法來實(shí)現(xiàn)盲提取。另外,本文提出的方案仍有其他需要研究之處,比如水印結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的擴(kuò)頻碼長度、原始水印圖像在嵌入前的置亂次數(shù)、擴(kuò)頻碼分組策略等。

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篇5

近幾年，有學(xué)者提出了采用CDMA技術(shù)進(jìn)行防碰撞的方法，其性能有明顯改善。文獻(xiàn)[6]提出在標(biāo)簽識別過程中，使用碼分多址技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一個時隙可以同時傳輸多個標(biāo)簽。文獻(xiàn)[7]提出了一種基于碼分多址思想的時隙ALOHA算法，來解決射頻識別中的防碰撞問題，此算法的系統(tǒng)穩(wěn)定范圍要大于時隙ALOHA系統(tǒng)，并且當(dāng)選用的擴(kuò)頻碼組階數(shù)為N時，此算法的最大吞吐量可達(dá)原時隙ALOHA的N倍。上述2個文獻(xiàn)所提到的算法，當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量很多時，數(shù)據(jù)碰撞的概率明顯增加，使系統(tǒng)的吞吐量急劇下降，影響了系統(tǒng)的整體性能?；谝陨显?，本論文提出了1種改進(jìn)的基于CDMA技術(shù)的防碰撞算法，能夠適應(yīng)大量標(biāo)簽的識別應(yīng)用，減少了識別碰撞的發(fā)生，使系統(tǒng)吞吐量得到明顯改善。

1基于CDMA技術(shù)的新型防碰撞算法

n×1-1Nn-1（2）由于傳統(tǒng)的基于ALOHA的防碰撞算法中一個時隙最多只能正確識別一個標(biāo)簽的信息，所以當(dāng)標(biāo)簽數(shù)目過大時，系統(tǒng)的吞吐率，即正確識別標(biāo)簽數(shù)目所占的百分比將會大幅度的降低，所以對于過量的標(biāo)簽，本算法將會采取對所有標(biāo)簽進(jìn)行分組識別，當(dāng)標(biāo)簽需要分成2組時（系統(tǒng)識別幀最大時隙數(shù)N為256）：nN×1-1Nn-1=n2N×1-1Nn2-1 （3）用上述公式可知n=354，所以當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量大于354時，系統(tǒng)將會對標(biāo)簽分組識別。

本文提出的新型算法如下：依據(jù)分組幀時隙ALOHA算法，通過此算法的分組規(guī)則，完成識別的所有標(biāo)簽的分組。分組幀時隙ALOHA算法的分組規(guī)則如下：當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量≤354時，無論幀長選擇8個時隙還是256個時隙，標(biāo)簽都不分組，按照一個大組來進(jìn)行識別；當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量>354時，幀長選擇256個時隙比較適合讀寫器的識別；當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量在355707時，標(biāo)簽分為2組；當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量在708～1 416時，標(biāo)簽分成4組更適合信息的傳輸識別。當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量更多時，按照這個規(guī)律分成合適的組數(shù)再進(jìn)行識別，詳細(xì)過程如圖1所示。標(biāo)簽分組工作完成后，在每個分組中分別采用碼分多址技術(shù)，利用其技術(shù)的保密性、抗干擾性和多址通信能力，對標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻處理并傳輸。然后讀寫器端利用碼組的自相關(guān)特性對不同標(biāo)簽所發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，從而達(dá)到防碰撞的目的，進(jìn)而完成對全部標(biāo)簽的識別，也實(shí)現(xiàn)了同一時隙可以傳輸多個信息的情況。本論文中提到的新型防碰撞算法需要預(yù)先在待識別的標(biāo)簽中植入擴(kuò)頻性良好的正交碼組，以防止接收端沒有辦法正確解擴(kuò)接收，本文選用Walsh序列。該算法可以有效減少圖1算法執(zhí)行過程示意圖標(biāo)簽識別過程中的碰撞次數(shù)，從而減少了識別時間并且降低了功耗。本論文將分組幀時隙ALOHA算法和碼分多址技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在每個分組內(nèi)可以有多個標(biāo)簽同時進(jìn)行擴(kuò)頻傳輸，并且在接收端采用并行接收技術(shù)進(jìn)行多個標(biāo)簽的同時接收。本發(fā)明在識別標(biāo)簽過程中，每個組內(nèi)均為一個獨(dú)立的識別過程，在分組幀長不改變的前提下，提高了標(biāo)簽數(shù)量龐大時的系統(tǒng)性能。有效地減小標(biāo)簽之間的碰撞概率，縮短讀寫器操作時間，提高吞吐率， 很適合應(yīng)用于具有較大數(shù)量標(biāo)簽的RFID系統(tǒng)中。

2仿真結(jié)果

本論文提出了采用碼分多址技術(shù)的新型防碰撞算法，并仿真了固定時隙數(shù)下ALOHA算法的系統(tǒng)吞吐率和本文所提出的算法改進(jìn)后的系統(tǒng)吞吐量。

RFID系統(tǒng)中時隙ALOHA算法的幀長取值從16個時隙到256個時隙變化，根據(jù)公式2，系統(tǒng)吞吐率如圖2所示。其中，系統(tǒng)仿真設(shè)定的信息幀長F即時隙數(shù)設(shè)定按2的冪次方遞增，即F取值從16個時隙變化到256個時隙，橫坐標(biāo)為標(biāo)簽數(shù)N從1變化到500，縱坐標(biāo)為吞吐率。當(dāng)幀長設(shè)定為256個時隙，標(biāo)簽數(shù)量少于256個時，系統(tǒng)吞吐量隨著標(biāo)簽數(shù)量的增加而增加，直到標(biāo)簽數(shù)量達(dá)到256時系統(tǒng)的吞吐量達(dá)到最大值。隨著標(biāo)簽數(shù)量的逐漸增多，系統(tǒng)的吞吐量又呈現(xiàn)下降趨勢。從圖2可以得出2點(diǎn)結(jié)論：一、當(dāng)標(biāo)簽個數(shù)接近信息幀長時，系統(tǒng)的吞吐率比較高；二、隨著幀長取值的增加，系統(tǒng)對標(biāo)簽的識別性能有明顯改善。

本論文提出的基于碼分多址技術(shù)的新型防碰撞算法選用Walsh序列碼，其在對標(biāo)簽的ID號進(jìn)行擴(kuò)頻處理后，即可實(shí)現(xiàn)在同一時刻有2個以上的標(biāo)簽同時進(jìn)入讀寫器的識別區(qū)域，它們同時發(fā)送各自的ID號后，讀寫器在接收到這些在空間疊加后的信號時也能完整地分離出不同標(biāo)簽的ID號，突破了時隙ALOHA算法在同一時刻不能有2個以上標(biāo)簽到達(dá)的限制。此時，系統(tǒng)的吞吐量為（Walsh序列的階數(shù)為r）esucc=∑t=2rt=1N×P（N，n，t）（4）固定時隙數(shù)的ALOHA算法的系統(tǒng)吞吐量仿真圖和其與基于碼分多址技術(shù)的新型防碰撞算法的比較仿真結(jié)果如圖3所示。仿真條件為標(biāo)簽的到達(dá)情況符合泊松過程。仿真圖3給出了RFID系統(tǒng)的讀寫器閱讀100個標(biāo)簽的識別結(jié)果，其中新型算法選用的是Walsh序列，其階數(shù)r取值從2變化到3，固定時隙數(shù)的ALOHA算法的信息幀長F取值從32變化到64，橫坐標(biāo)為標(biāo)簽數(shù)N從1變化到100，縱坐標(biāo)為吞吐量。從仿真結(jié)果看，在同樣的到達(dá)率的條件下，階數(shù)越大，算法的吞吐量越高，系統(tǒng)的識別性能有明顯改善。并且隨著到達(dá)率的增加，新型 算法的吞吐量也隨著增加，當(dāng)標(biāo)簽到達(dá)量與階數(shù)相等時，系統(tǒng)吞吐量達(dá)到最大，但到達(dá)量大于階數(shù)時，吞吐量隨著到達(dá)率的增加而呈下降趨勢。這是由于當(dāng)在同一時隙內(nèi)到達(dá)的標(biāo)簽數(shù)量增加到一定程度后，基于Walsh序列階數(shù)r的有限性，選用相同的Walsh序列作為擴(kuò)頻碼的標(biāo)簽數(shù)量將會增加，此時必然導(dǎo)致碰撞的增加。當(dāng)選用的Walsh序列階數(shù)為3時，基于碼分多址技術(shù)的新型防碰撞算法的系統(tǒng)吞吐量可高達(dá)3.2，遠(yuǎn)高于時隙ALOHA的0.368。而且隨著Walsh序列階數(shù)的提高，吞吐量的最大值還可以提高，但這會以增加讀寫器和標(biāo)簽的硬件復(fù)雜度為代價，在實(shí)際使用中必須根據(jù)需求在吞吐量和Walsh序列階數(shù)中作出折中選擇。

3結(jié)束語

本論文在標(biāo)簽的到達(dá)情況符合泊松過程的情況下，利用碼分多址技術(shù)的多址通信能力，結(jié)合分組幀時隙ALOHA算法的優(yōu)勢，創(chuàng)新地提出了一種RFID系統(tǒng)中基于碼分多址技術(shù)的新型防碰撞算法。理論和仿真實(shí)驗(yàn)表明：同已有的標(biāo)簽防碰撞算法相比，本論文提出的新型算法提高了標(biāo)簽數(shù)量龐大時的系統(tǒng)性能，能有效地減小標(biāo)簽之間的碰撞概率，縮短讀寫器操作時間，提高吞吐率， 很適合應(yīng)用于具有較大數(shù)量標(biāo)簽的RFID系統(tǒng)中。

篇6

上世紀(jì)70年代末,誕生了被稱為第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)的雙工FDMA模擬調(diào)頻系統(tǒng),但由于模擬系統(tǒng)固有的先天缺陷,在90年代初被以TDMA為基礎(chǔ)的第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)所取代,相對FDMA系統(tǒng)有諸多優(yōu)點(diǎn),如頻譜利用率高,系統(tǒng)容量大、保密性好等。與此同時產(chǎn)生了以CDMA為基礎(chǔ)的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng),相比TDMA系統(tǒng)具有低發(fā)射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)。

隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及,圖像、話音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)量大大增加,人們對通信業(yè)務(wù)多樣化的要求也與日俱增,而一代二代系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shù),它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式,提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。國際上承認(rèn)的3G標(biāo)準(zhǔn)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(shù)都是將CDMA技術(shù)用于蜂窩系統(tǒng),許多的思想都是源于CDMA系統(tǒng),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(shù)要求,支持高速多媒體業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。但它們在技術(shù)實(shí)現(xiàn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面都存在較大差異。

WCDMA和CDMA2000各有優(yōu)勢和缺點(diǎn)。WCDMA技術(shù)較成熟,能同廣泛使用的GSM系統(tǒng)兼容;相比第二代通信系統(tǒng)能提供更加靈活的服務(wù);而且WCDMA能靈活處理不同速率的業(yè)務(wù)。其缺點(diǎn)是只能共用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的核心網(wǎng)部分,無線側(cè)設(shè)備可以共用的很少。

CDMA2000的優(yōu)勢是可以和窄帶CDMA的基站設(shè)備很好地兼容,能夠從窄帶CDMA系統(tǒng)平滑升級,只需增加新的信道單元,升級成本較低,核心網(wǎng)和大部分的無線設(shè)備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍,手機(jī)待機(jī)時間也增加了兩倍。缺點(diǎn)是CDMA2000系統(tǒng)無法和GSM系統(tǒng)兼容。

1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術(shù)比較

WCDMA和CDMA2000物理層技術(shù)細(xì)節(jié)上有相似也有差異,由于考慮出發(fā)點(diǎn)不同,造成了不同的技術(shù)特點(diǎn)。WCDMA技術(shù)規(guī)范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統(tǒng)的互操作性和對GSM核心網(wǎng)的兼容性;CDMA2000的開發(fā)策略是對以IS-95標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本的窄帶CDMA的平滑升級。

(1)這兩個標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)相似點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn):

①內(nèi)環(huán)均采用快速功率控制。CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng),因此為了提高系統(tǒng)容量,應(yīng)盡可能的降低系統(tǒng)的干擾。功率控制技術(shù)可以減少一系列的干擾,這意味著同一小區(qū)內(nèi)可容納更多的用戶數(shù),即小區(qū)的容量增加。因此CDMA系統(tǒng)中引入功率控制技術(shù)是非常必要的。

②系統(tǒng)都支持開環(huán)發(fā)射分集,信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。

③系統(tǒng)均采用軟切換技術(shù)。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(lián)系,而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進(jìn)行,因此模擬系統(tǒng)、TDMA系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)差異可以歸納為以下幾點(diǎn):

①擴(kuò)頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據(jù)ITU關(guān)于5MHz信道基本帶寬的劃分規(guī)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(tǒng)可支持話音、分組數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù),并且可實(shí)現(xiàn)QoS的協(xié)商。室內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率達(dá)2Mbit/s,步行環(huán)境384kb/s,車載環(huán)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(kuò)頻,射頻帶寬為1.25MHz。

②支持不同的核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。WCDMA要求實(shí)現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡(luò)的兼容,所以它把GSMMAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡(luò)議;CDMA2000要求兼容窄帶CDMA,因此它把ANSI-41作為自己的核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

③WCDMA進(jìn)行功率控制的速度是CDMA2000的2倍,能保證更好的信號質(zhì)量,并支持多用戶。

④為了使支持基于GSM的GPRS業(yè)務(wù)而部署的所有業(yè)務(wù)也支持WCDMA業(yè)務(wù),為了完善新的數(shù)據(jù)話音網(wǎng)絡(luò),CDMA2000-1x需要添加額外的網(wǎng)元或進(jìn)行功能升級。

2.WCDMA與CDMA2000網(wǎng)絡(luò)接口的比較

3G標(biāo)準(zhǔn)的基本目標(biāo)是能在車載、步行和靜止各種不同環(huán)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(shù)據(jù)速率。為多個用戶提供可變的無線接入數(shù)率是3G標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps,顯然WCDMA系統(tǒng)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(tǒng)中則不會如此。

WCDMA的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、制定嚴(yán)謹(jǐn)、組織嚴(yán)密,而CDMA2000的接口標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)謹(jǐn)性有待加強(qiáng)。IS-95廠家設(shè)備難以互通,給運(yùn)營商設(shè)備選型帶來了較大問題;3G許諾的高速無線數(shù)據(jù)服務(wù)必須可以和話音一樣實(shí)現(xiàn)無縫的漫游,這是至關(guān)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(shù)問題,更重要的是商業(yè)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(biāo)識,而CDMA2000尚不能很好做到這一點(diǎn)。

3.WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的比較

(1)WCDMA的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)

現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數(shù)據(jù)服務(wù)。如果復(fù)用多個時隙就能升級為HSCSD(高速電路交換數(shù)據(jù))方式;此后出現(xiàn)了GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù)),首次在核心網(wǎng)中引入了分組交換的方式,可提供144kbit/s的數(shù)據(jù)速率。接著繼續(xù)升級采用8PSK調(diào)制,這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE;WCDMA的數(shù)據(jù)傳輸速率將高達(dá)2M/s。

(2)CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)

主要的CDMA2000運(yùn)營商將來自現(xiàn)在的窄帶CDMA運(yùn)營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn),理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進(jìn)一步使容量加倍,最后升級為CDMA2000。

窄帶CDMA系統(tǒng)向CDMA2000系統(tǒng)的演進(jìn)分為空中接口、網(wǎng)絡(luò)接口及核心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面。

①目前窄帶CDMA系統(tǒng)的空中接口是基于IS295A,其支持的數(shù)據(jù)速率為14.4kbit/s,由IS295A升級到IS295B,可支持64kbit/s。

②窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)接口的演進(jìn)主要指窄帶CDMA系統(tǒng)A接口的升級和演進(jìn)。對于窄帶CDMA系統(tǒng),以前其A接口不是規(guī)范接口(即不是開放接口),窄帶CDMA和GSM的A接口的規(guī)范相比較,GSM是先有A接口標(biāo)準(zhǔn),然后廠家依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā);窄帶CDMA是廠家各自開發(fā),然后廣泛宣傳,最后憑借自身影響修改標(biāo)準(zhǔn)。

③窄帶CDMA的核心網(wǎng)在美國經(jīng)過多年發(fā)展后,從IS241A到IS241B到IS241C,我國CDMA試驗(yàn)網(wǎng)和紅皮書以IS241C為基礎(chǔ),IS241D規(guī)范在1999年底,目前IS241E規(guī)范還未正式。

三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景

對3G標(biāo)準(zhǔn)的選擇不僅要看其技術(shù)原理及成熟程度,還要結(jié)合本國國情、市場運(yùn)作狀況等因素進(jìn)行考慮。按目前的進(jìn)展來看,兩種標(biāo)準(zhǔn)最后不能融合成一種,但可以共存。

在我國,GSMMAP網(wǎng)絡(luò)已形成巨大的規(guī)模,歐洲標(biāo)準(zhǔn)的WCDMA在網(wǎng)絡(luò)上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性,在技術(shù)上也考慮了與GSM的雙模切換兼容,向WCDMA體制的第三代系統(tǒng)演進(jìn),從一開始就解決了全網(wǎng)覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統(tǒng),對GPS依賴較大;在小區(qū)站點(diǎn)同步方面,CDMA2000基站通過GPS實(shí)現(xiàn)同步,將造成室內(nèi)和城市小區(qū)部署的困難,而WCDMA設(shè)計(jì)可以使用異步基站,運(yùn)營者獨(dú)立性強(qiáng);對于電信設(shè)備制造行業(yè),我國在GSM蜂窩移動通信方面發(fā)展成熟,而窄帶CDMA系統(tǒng)尚未形成規(guī)模和產(chǎn)業(yè)。

WCDMA采用全新的CDMA多址技術(shù),并且使用新的頻段及話音編碼技術(shù)等。因此GSM網(wǎng)絡(luò)雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數(shù)據(jù)服務(wù),卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設(shè)計(jì)是以IS-95系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)的,因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進(jìn)無論從無線還是網(wǎng)絡(luò)部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板,并將系統(tǒng)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(xiàn):

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隨著3G時代的到來，“移動通信”教學(xué)內(nèi)容面臨重大變革，對相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也提出了更高的要求。首先，移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)要注重所講授內(nèi)容的基礎(chǔ)性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)將移動通信領(lǐng)域基礎(chǔ)知識的講授和基本技能的培養(yǎng)作為教學(xué)工作的首要任務(wù)。其次，移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)要注重所講授內(nèi)容的應(yīng)用性[1，2]。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)能使學(xué)生對當(dāng)前正在采用的技術(shù)產(chǎn)品以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有明確的認(rèn)知；最后，移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)要注意所講授內(nèi)容的前瞻性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)該通過合理引導(dǎo)使學(xué)生對很有發(fā)展前景但尚處于研究階段的新技術(shù)、新成果給予關(guān)注[3-5]。但與理論課程教學(xué)相比，移動通信實(shí)驗(yàn)往往學(xué)時有限，實(shí)踐環(huán)節(jié)簡單。這就使得移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為通信類專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)矛盾的突出體現(xiàn)者[5-7]。在立足高校教學(xué)的實(shí)際情況的基礎(chǔ)之上，我們結(jié)合多個不同的教學(xué)環(huán)節(jié)，建立了一種開放式的移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。該體系以關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)教學(xué)為基礎(chǔ)，融合基本理論學(xué)習(xí)、關(guān)鍵（新型）技術(shù)仿真、通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)，逐步強(qiáng)化學(xué)生對移動通信系統(tǒng)的工程意識和實(shí)際操作的工程技能。通過幾年的探索與實(shí)踐，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

一、移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及現(xiàn)狀

當(dāng)前階段移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要應(yīng)該圍繞以下幾方面開展：①移動通信信道特性：主要涉及到無線電波傳播特性、移動信道的多徑及衰落特征、移動信道的傳播損耗及傳播模型、抗衰落技術(shù)。②移動通信中的基本調(diào)制技術(shù)：例如，數(shù)字頻率調(diào)制、數(shù)字相位調(diào)制、正交振幅調(diào)制等。③移動通信組網(wǎng)技術(shù)：主要有多址技術(shù)、區(qū)域覆蓋和信道配置、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、信令、越區(qū)切換和位置管理等問題。④現(xiàn)行的移動通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)：時分多址數(shù)字蜂窩系統(tǒng)、碼分多址移動通信系統(tǒng)、3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等；⑤移動及無線通信中的新技術(shù)[8，9]。由于高校實(shí)際情況限制，所開設(shè)的移動通信實(shí)驗(yàn)課很難全面涵蓋這些內(nèi)容，尤其是涉及到移動通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容時，更顯得力不從心。這樣在有限學(xué)時內(nèi)就導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只能側(cè)重于基本調(diào)制技術(shù)、信道特性等基礎(chǔ)簡單實(shí)驗(yàn)，即便是開設(shè)GSM/CDMA的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，也只是停留在相應(yīng)模塊的功能應(yīng)用上，很難有深層次的提高[11-13]。這就使得學(xué)生反映移動通信理論課程很精彩，實(shí)驗(yàn)課程很乏味。為了改變這一現(xiàn)狀，必須探索新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路，創(chuàng)立新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

二、移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放體系

新的移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，將先修課學(xué)習(xí)、工業(yè)實(shí)習(xí)、理論課學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)課開展、畢業(yè)論文等多個教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，形成從基礎(chǔ)理論仿真到專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作、工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等一個開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

通過通信類先修課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生準(zhǔn)備好相關(guān)的基礎(chǔ)知識，同時也對移動通信在課程體系中的地位有明確的定位[14，15]。相應(yīng)編程語言類課程的學(xué)習(xí)更為實(shí)驗(yàn)仿真提供了良好的基礎(chǔ)。移動通信理論課程的講授為實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)提供了直接的理論平臺。工業(yè)實(shí)習(xí)安排在移動通信實(shí)驗(yàn)課開設(shè)前一學(xué)期開展，實(shí)習(xí)內(nèi)容是到各通信運(yùn)營商公司和設(shè)備廠家進(jìn)行跟崗實(shí)習(xí)，涉及到的內(nèi)容有：移動通信系統(tǒng)基站的建設(shè)與維護(hù)；交換與傳輸系統(tǒng)管理和維護(hù)；光纖傳輸設(shè)施維護(hù)；移動終端制造與維修；3G應(yīng)用等多個方面。通過工業(yè)實(shí)習(xí)使學(xué)生對當(dāng)前移動通信所涉及到具體問題有了充分的感性認(rèn)識，這對之后實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展，特別是移動網(wǎng)絡(luò)方面實(shí)訓(xùn)的進(jìn)行有很好的促進(jìn)作用。移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展涵蓋以下幾個方面：基礎(chǔ)理論仿真、專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作、工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)?；A(chǔ)理論仿真是利用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)：QPSK調(diào)制及解調(diào)；MSK、GMSK調(diào)制及相干解調(diào)；QAM調(diào)制及解調(diào)；OFDM調(diào)制解調(diào)；m序列產(chǎn)生及特性分析；Gold序列產(chǎn)生及特性分析；數(shù)字鎖相環(huán)載波恢復(fù)；Rake接收機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。例如，OFDM調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)，按照圖2OFDM仿真結(jié)構(gòu)圖，利用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)圖2中不同測試點(diǎn)處的信號波形。

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新的移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，將先修課學(xué)習(xí)、工業(yè)實(shí)習(xí)、理論課學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)課開展、畢業(yè)論文等多個教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，形成從基礎(chǔ)理論仿真到專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作、工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等一個開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

通過通信類先修課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生準(zhǔn)備好相關(guān)的基礎(chǔ)知識，同時也對移動通信在課程體系中的地位有明確的定位[14，15]。相應(yīng)編程語言類課程的學(xué)習(xí)更為實(shí)驗(yàn)仿真提供了良好的基礎(chǔ)。移動通信理論課程的講授為實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)提供了直接的理論平臺。工業(yè)實(shí)習(xí)安排在移動通信實(shí)驗(yàn)課開設(shè)前一學(xué)期開展，實(shí)習(xí)內(nèi)容是到各通信運(yùn)營商公司和設(shè)備廠家進(jìn)行跟崗實(shí)習(xí)，涉及到的內(nèi)容有：移動通信系統(tǒng)基站的建設(shè)與維護(hù)；交換與傳輸系統(tǒng)管理和維護(hù)；光纖傳輸設(shè)施維護(hù)；移動終端制造與維修；3G應(yīng)用等多個方面。通過工業(yè)實(shí)習(xí)使學(xué)生對當(dāng)前移動通信所涉及到具體問題有了充分的感性認(rèn)識，這對之后實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展，特別是移動網(wǎng)絡(luò)方面實(shí)訓(xùn)的進(jìn)行有很好的促進(jìn)作用。移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展涵蓋以下幾個方面：基礎(chǔ)理論仿真、專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作、工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)?；A(chǔ)理論仿真是利用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)：QPSK調(diào)制及解調(diào)；MSK、GMSK調(diào)制及相干解調(diào)；QAM調(diào)制及解調(diào)；OFDM調(diào)制解調(diào)；m序列產(chǎn)生及特性分析；Gold序列產(chǎn)生及特性分析；數(shù)字鎖相環(huán)載波恢復(fù)；Rake接收機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。例如，OFDM調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)，按照圖2OFDM仿真結(jié)構(gòu)圖，利用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)圖2中不同測試點(diǎn)處的信號波形。

工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)階段則是利用3G天線獲取實(shí)際信號，利用頻譜分析儀等儀器實(shí)現(xiàn)CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA信號的分析。同時實(shí)現(xiàn)基站放大器、塔頂放大器性能指標(biāo)的測試。例如，圖4中給出利用頻譜分析儀所測得實(shí)際CDMA2000和WCDMA信號的頻譜特性。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)階段主要是針對有興趣參加各類設(shè)計(jì)競賽的學(xué)生開展，將全國及各省、校級電子設(shè)計(jì)大賽題目進(jìn)行改造，從中選取與移動或無線通信有關(guān)，且具有創(chuàng)新性、前瞻性、實(shí)用性的方案，經(jīng)過適當(dāng)修改作為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)階段的實(shí)驗(yàn)案例。學(xué)生可以通過這樣的實(shí)驗(yàn)案例了解各級大賽的要求及特點(diǎn)，教師則也可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，選拔優(yōu)秀學(xué)生參加各級大賽，進(jìn)而提高學(xué)生的能力和水平。畢業(yè)設(shè)計(jì)階段主要是利用實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)條件，從學(xué)院承擔(dān)的科研項(xiàng)目中，將某些項(xiàng)目進(jìn)行簡化、修改、重組，轉(zhuǎn)化成通信專業(yè)類論文題目，或從本專業(yè)最新的科技論文中選擇其中合適的內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，作為通信專業(yè)類綜合性畢業(yè)設(shè)計(jì)案例，從而將先進(jìn)的科研成果打造為優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的結(jié)合。為通信類專業(yè)學(xué)生提供了廣闊的選擇空間和開放的培養(yǎng)環(huán)境?？傊?，移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中基礎(chǔ)理論仿真、專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作和工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)是必修課程教學(xué)內(nèi)容，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)與根本[16]。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)則是移動通信實(shí)驗(yàn)向之后教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)的擴(kuò)展與延伸。這樣由必修和擴(kuò)展環(huán)節(jié)共同構(gòu)建起移動通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放體系。

本文作者：馮敏羅清龍作者單位：聊城大學(xué)

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1直放站的定義

直放站（又叫中繼器）屬于同頻放大設(shè)備，是指在無線通信傳輸過程中起到信號增強(qiáng)的一種無線電發(fā)射中轉(zhuǎn)設(shè)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(qiáng)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(wǎng)的小范圍信號盲區(qū)或弱信號區(qū)而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的通信設(shè)備。被廣泛應(yīng)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(dá)的信號盲區(qū)，同時對于消除城市因受高樓大廈影響而產(chǎn)生的室外局部信號陰影區(qū)或邊遠(yuǎn)郊區(qū)個別村鎮(zhèn)的弱信號區(qū)也具有相當(dāng)好的覆蓋效果。

2.1.2CDMA直放站可以擴(kuò)大CDMA基站的覆蓋范圍，大大節(jié)省CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(qū)等特殊環(huán)境下，CDMA直放站將充分發(fā)揮它的優(yōu)勢。由于各種地理環(huán)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(wǎng)覆蓋盲區(qū)或弱信號，延伸基站信號覆蓋的一種中繼設(shè)備，它能解決消除城市因受高樓大廈影響而產(chǎn)生的室外局部信號陰影區(qū)，地下停車場、地下隧道、商場、電梯等基地?zé)o法到達(dá)信號的盲區(qū)，提高了覆蓋范圍增強(qiáng)了信號覆蓋延伸。

2.1.4與傳統(tǒng)的2G無線通信系統(tǒng)相比，由于3G無線通信系統(tǒng)主要使用的頻段在2000MHz附近，根據(jù)電波傳播衰減規(guī)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(dá)到與2G網(wǎng)絡(luò)同等的覆蓋水平時，需要更多的直放站來完成網(wǎng)絡(luò)覆蓋。由此我們可以預(yù)期，在即將到來的3G無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(diǎn)：

高的系統(tǒng)增益且增益連續(xù)可調(diào)；采用先進(jìn)的數(shù)字濾波技術(shù)，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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，安裝極為方便；內(nèi)置電源且設(shè)計(jì)有電源保護(hù)系統(tǒng)和免維護(hù)備用電源接口；采用ALC技術(shù)，輸出電平連續(xù)可調(diào)，穩(wěn)定可靠；可選智能監(jiān)控，故障自動報警及遠(yuǎn)程維護(hù)；高線性功放，性能穩(wěn)定等。

2.2.2GSM移動通信頻帶選擇直放站的主要特點(diǎn)：

高的系統(tǒng)增益且增益連續(xù)可調(diào)；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(diào)，滿足不同客戶要求，帶外抑制好，不同營運(yùn)商之間的信號不會產(chǎn)生相互干擾；內(nèi)置電源且設(shè)計(jì)有電源保護(hù)系統(tǒng)和免維護(hù)備用電源接口；兩端口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，安裝極為方便；采用PLL控制技術(shù)的選頻模塊，性能穩(wěn)定可靠，噪聲系數(shù)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(jīng)放大后向用戶方向覆蓋；上行從用戶接收信號，經(jīng)放大后發(fā)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(jīng)光電變換變成光信號，傳輸后又經(jīng)電光變換恢復(fù)電信號再發(fā)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(fā)送出去。

3直放站的應(yīng)用

直放站可以擴(kuò)大服務(wù)范圍，消除覆蓋盲區(qū)，如高山，建筑物，樹林等阻擋物而形成的信號盲區(qū)；在郊區(qū)能夠增強(qiáng)場強(qiáng)，擴(kuò)大郊區(qū)站的覆蓋；沿高速公路架設(shè)，增強(qiáng)覆蓋效率；還可以解決室內(nèi)覆蓋，如大型建筑物內(nèi)信號衰減信號盲區(qū)、地下商城、遂道等衰減信號盲區(qū)；另外，將空閑基站的信號引到繁忙基站的覆蓋區(qū)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)疏忙等。

3.1公路、郊區(qū)重點(diǎn)農(nóng)村的覆蓋

隨著社會的發(fā)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(jié)約資源，直放站在這里得到了廣泛應(yīng)用。，某條高速公路如果全部利用宏基站覆蓋，共計(jì)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(jié)約了成本。

3.2“L”型覆蓋

某一風(fēng)景區(qū)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(wǎng)絡(luò)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(fā)射信號的方向成一定的角度，相當(dāng)于基站的電波在直放站處轉(zhuǎn)了一個彎。依靠山體的阻擋，直放站的施主天線和服務(wù)天線分別放在山體的兩側(cè)，隔離度很大，直放站的性能可以充分發(fā)揮，很好地解決了該風(fēng)景區(qū)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(jìn)行覆蓋的典型場合。當(dāng)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(nèi)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(jī)進(jìn)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?yàn)樵谄皆_闊地區(qū)，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(guī)律衰減；即距離每增加一倍，電波衰減6dB。

4直放站的優(yōu)點(diǎn)及不足

4.1直放站的優(yōu)點(diǎn)

4.1.1同等覆蓋面積時，使用直放站投資較低。在平原地區(qū)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(dāng)于一個基站。六個直放站的設(shè)備價約為一個基站的80%。但考慮到機(jī)房租用和裝修、交直流電源、空調(diào)、傳輸系統(tǒng)和電路租金等費(fèi)用，六個直放站的費(fèi)用只相當(dāng)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(qū)組網(wǎng)。

4.1.3在組網(wǎng)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(fā)展起來后現(xiàn)更換為基站，替換下來的直放站再進(jìn)一步放置在更邊緣的地區(qū)，這樣一步步地滾動發(fā)展。

4.1.4由于不需要土建和傳輸電路的施工，建網(wǎng)迅速。

4.2直放站的不足

不能增加系統(tǒng)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(huán)境惡化，覆蓋半徑減少。所以一個基站的一個扇區(qū)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(qū)的信號加以放大。引入過多的直放站后，導(dǎo)致基站短碼相位混亂導(dǎo)頻污染嚴(yán)重，優(yōu)化工作困難，同時加大了不必要的軟切換。

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3G Communication Technology Study

Jiang Xiaojie

(Wuhan Textile University Sun Campus,Wuhan 430011,China)

Abstract:This paper outlines the definition of 3G communications technology,analysis of the 3G wireless network technology,3G video phone technology,and comparative analysis of various types of 3G technology standards.

Keywords:3G;Communications technology;Wireless network;Terminal technology;Video Phone

前言：3G是英文3rdGeneration的縮寫，指第三代移動通信技術(shù)。相對第一代模擬制式手機(jī)（1G）和第二代GSM、TDMA等數(shù)字手機(jī)（2G），第三代手機(jī)一般地講，是指將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)。

一、3G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

由于移動通信用戶數(shù)量的迅速增加和不斷推出新的業(yè)務(wù)要求，現(xiàn)有頻率資源、網(wǎng)絡(luò)容量已經(jīng)無法支撐未來業(yè)務(wù)餓發(fā)展，必須在空中接口中改變調(diào)制方式和技術(shù)體制，提升移動通信網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載能力。目前3G無限接入將采用新一代的CDMA技術(shù)，主要有3種體制：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。

（一）CDMA無線接入能力

CDMA2000是由2G的IS-95發(fā)展而來的，標(biāo)準(zhǔn)由3GPP2組織制訂，版本包括Release0/A、EV-DO和EV-DV。到2.5G時，IS-95/A/B都發(fā)展為CDMA20001X技術(shù)，對應(yīng)有CDMA2000的Release0/A版本，在繼續(xù)發(fā)展為符合3G要求的標(biāo)準(zhǔn)時，出現(xiàn)了兩個分支：CDMA2000 1XEV-DO和CDMA2000 1XEV-DV。

CDMA2000 EV-DO可以在1.25MHz標(biāo)準(zhǔn)載波中支持平均速率為600kbit/s、峰值速率為2.4Mbit/s的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是在單獨(dú)的載波上提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而不支持話音。所以它必須與CDMA2000 1X互為補(bǔ)充，為用戶提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù)。當(dāng)1X/DO雙模終端工作在DO網(wǎng)上，可以通過監(jiān)聽1X網(wǎng)的尋呼信道避免錯過話音呼叫。因此，這種技術(shù)體系要求與原有2.5G提供話音業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)疊加，實(shí)現(xiàn)話音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

CDMA2000EV-DV可以在一個1.25Mhz的標(biāo)準(zhǔn)載波中，同時提供話音和高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最高速率可達(dá)3.1Mbit/s，并兼容IS-95和CDMA2000 1X終端。這種技術(shù)體系能夠在同一網(wǎng)絡(luò)上完整的提供話音業(yè)務(wù)和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，支持話音與分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的并發(fā)功能。

（二）WCDMA無線接入能力

WCDMA標(biāo)準(zhǔn)由2G的GSM發(fā)展而來，由3GPP組織制訂，目前已經(jīng)有五個版本，即R99、R4、R5、R6、R7，其中R99版本已經(jīng)穩(wěn)定，目前處于完善過程中。它的主要特點(diǎn)是空口采用WCDMA技術(shù)，核心網(wǎng)分為電路域和分組域，分別支持話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并提出了開放業(yè)務(wù)接入（OSA）的概念，最高下行速率可以達(dá)到384kbit/s。

（三）TD-SCDMA無限接入能力

TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)也由3GPP組織制訂，目前采用的是中國無線通信標(biāo)準(zhǔn)組織制訂的TSM標(biāo)準(zhǔn)，基于TSM標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)其實(shí)就是在GSM網(wǎng)絡(luò)支持下的TD-SCDMA系統(tǒng)。TSM系統(tǒng)的核心思想就是在GSM的核心網(wǎng)上使用TD-SCDMA的基站設(shè)備，其A接口和Gb接口與GSM完全相同，只需要對GSM的基站控制器進(jìn)行升級。一方面利用3G的頻譜來解決GSM系統(tǒng)容量不足，特別是在搞密度用戶區(qū)容量不足的問題；另一方面可以為用戶提供初期最高達(dá)384kbit/s的各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，所以基于TSM標(biāo)準(zhǔn)的TD-SCDMA系統(tǒng)對已有GSM網(wǎng)的運(yùn)營商是一種很好的選擇。TD-SCDMA已經(jīng)融入3GPP的R4及后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)中。

二、3G可視電話技術(shù)

H.324M標(biāo)準(zhǔn)指的是H.324標(biāo)準(zhǔn)的“移動部分”擴(kuò)展。H.324協(xié)議指定了如何用同步V.34Modem來進(jìn)行基于POTS的多媒體通信。H.223移動部分附件在錯誤保護(hù)和控制方面做了一些功能定義，這些都有效的使多路復(fù)用器在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中增強(qiáng)了抗數(shù)據(jù)通信錯誤的能力。H.324中使用了ITUH.245建議構(gòu)成其命令、控制和指示的組件。H.245為H.223總移動擴(kuò)展部分提供了附加餓命令和控制流程。3GPP采納H.324建議，為3G網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)視頻電話定了一個標(biāo)準(zhǔn)，并命名為3G-324M，且針對話音、視頻和多路復(fù)用操作提出了如下要求：GM-AMR稱為音頻編碼的可選編碼標(biāo)準(zhǔn)之一；強(qiáng)制規(guī)定ITUH.263為視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)；添加H.223附件B用來保護(hù)復(fù)用數(shù)據(jù)。

三、3G技術(shù)的比較

三種標(biāo)準(zhǔn)均采用了CDMA技術(shù)，但是WCDMA與TD-SCDMA在系統(tǒng)容量的關(guān)鍵技術(shù)方面源于CDMA2000，從某種意義上說，WCDMA與TD-SCDMA是為了應(yīng)對美國在CDMA技術(shù)的壟斷地位，由分別歐盟于國內(nèi)的電信設(shè)備提供商通過技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展而來的3G標(biāo)準(zhǔn)。WCDMA和CDMA2000則采用頻分雙工（FDD）方式；而TD-SCDMA采用時分雙工（TDD）方式。

四、結(jié)論

盡管3G技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)不同，但是3G通信中采用的3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、3G可視電話技術(shù)都具有通用性，而TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000等不同3G通信標(biāo)準(zhǔn)的競爭，必將為廣大消費(fèi)者提供優(yōu)質(zhì)的3G通信服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張智江.3G業(yè)務(wù)技術(shù)及應(yīng)用[M].人民郵電出版社,2007,2

篇11

現(xiàn)行UHF RFID空中接口的最大瓶頸是單信道接入，以致碰撞仲裁成為通信協(xié)議的核心。防碰撞算法幾經(jīng)改進(jìn)，始終沒有根本突破，多讀寫器密集配置更添讀寫器碰撞麻煩。徹底突破UHF RFlD空中接口接入能力瓶頸的思路唯有多信道接入，即接入網(wǎng)接入，唯一可能的技術(shù)途徑是在UHF RFID空中接口引入碼分接入。

直接序列擴(kuò)展頻譜(DSSS)，提供了一種提高信號抗干擾能力的技術(shù)手段。正交序列編碼調(diào)制，奠定了碼分接入技術(shù)基礎(chǔ)，其多信道共用載波、無需頻道選擇的特點(diǎn)更加適合于無源標(biāo)簽UHF RFID空中接口的應(yīng)用環(huán)境。

對此有兩種不同的認(rèn)識：一種認(rèn)為當(dāng)今的直接序列擴(kuò)展頻譜和碼分接入系統(tǒng)對于RFID空中接口而言，“復(fù)雜”、“困難”和“不可能”。另一種是探索適合于UHF RFID空中接口特定環(huán)境，尋找與移動通信不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，力求實(shí)現(xiàn)UHF RFID應(yīng)用條件下的碼分接入。

2　UHF RFlD空中接口單信道接入體制

這是無可奈何的選擇：

(1)受限于無源標(biāo)簽的工藝條件。無源標(biāo)簽不具備頻道選擇能力，不可能采用頻分接入(FDMA)實(shí)現(xiàn)多用戶接人。

(2)受限于無源標(biāo)簽的功耗條件。芯片的功耗與工作頻率的平方成正比，時分接入(TDMA)的系統(tǒng)總速率等于各時分信道速率之和，無源標(biāo)簽不可能靠增大總工作速率來提高接入能力。Aloha算法和二叉樹算法及其改進(jìn)算法，本質(zhì)上都屬于時分接入，與移動通信不同點(diǎn)在于移動通信TDMA信道總速率等于用戶速率與接入用戶數(shù)的乘積，單信道射頻識別信道速率保持單用戶速率不變。

(3)受限于無源標(biāo)簽的復(fù)雜度。碼分接入被認(rèn)為“復(fù)雜”、“困難”和“不可能”，詳見第4節(jié)。

3　ISO/IECl 8000標(biāo)準(zhǔn)的期待

ISO／IECl8000第一部分給出了ISO／IEC18000的一系列定義，包括DSSS占用信道帶寬、擴(kuò)展頻譜序列、chip率、chip率精度等參數(shù)。在每一冊分標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議參數(shù)部分，凡讀寫器到標(biāo)簽鏈路和標(biāo)簽到讀寫器鏈路參數(shù)表格中都留下了擴(kuò)展頻譜序列、chip率、chip率精度等條目，在子條款中則加注“不用”。甚至在135kHz以下的ISO／lECl8000-2和13 56MHz頻段的ISO／lECl8000-3中也如法炮制，在相應(yīng)章節(jié)保留條目，加注“不用”。

如此安排說明，標(biāo)準(zhǔn)編制者十分看重?cái)U(kuò)展頻譜技術(shù)，為今后條件成熟時加入相關(guān)內(nèi)容留足空間，而且歷經(jīng)十余年始終不舍棄，可見標(biāo)準(zhǔn)制定者期待之甚。

然而，CDMA不只是擴(kuò)展頻譜，擴(kuò)展頻譜技術(shù)本身只是做了把頻譜資源轉(zhuǎn)換為功率資源的工作，也就是改善了接收端信號接收能力。更重要的還需要再把獲得的功率資源轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)工作能力，如移動通信所做的實(shí)現(xiàn)正交多信道接入，甚至碼分組網(wǎng)。就這個層面而言，只預(yù)留擴(kuò)展頻譜參數(shù)尚顯不夠。

4　望而卻步者所說

CDMA技術(shù)因其在移動通信中的成功應(yīng)用，而使RFlD業(yè)界深受誘惑；同時又因其在移動通信中實(shí)現(xiàn)方案的復(fù)雜度，而令RFID業(yè)界望而生畏。望而卻步者斷定：在RFID空中接口引入CDMA技術(shù)，

復(fù)雜――在于cDMA系統(tǒng)通信組織中，多個邏輯信道，多種實(shí)體代碼，所用多種序列的產(chǎn)生和相關(guān)檢測，以及嚴(yán)格的系統(tǒng)同步需求；

困難――在于RFID的用戶端設(shè)備是電子標(biāo)簽(以下簡稱“標(biāo)簽”)，要求低成本、無源(接收讀寫器射頻能量對標(biāo)簽供電)；

不可能――無源標(biāo)簽只限于CMOS集成電路工藝，相當(dāng)于直接序列擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)，終端功能不可能在標(biāo)簽上實(shí)現(xiàn)。

5　努力追尋者所做

2009年波蘭學(xué)者Gustaw Mazu rek發(fā)表了《應(yīng)用擴(kuò)展頻譜發(fā)送的有源RFID系統(tǒng)》一文，文中給出了有源RFID空中接口的應(yīng)用擴(kuò)展頻譜技術(shù)的計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果。其特點(diǎn)是標(biāo)簽由電池供電，只發(fā)不收，使用16個127位GoId序列，實(shí)現(xiàn)有源標(biāo)簽碼分多信道發(fā)射。其之所以針對有源標(biāo)簽，說明功耗問題沒法解決；其之所以只發(fā)不收，是因?yàn)檎也坏竭m合于標(biāo)簽(甚至是有源標(biāo)簽)上實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展頻譜信號相干接收解擴(kuò)方案；其之所以只做了仿真，說明這僅僅是一個關(guān)鍵課題，還沒有形成完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

當(dāng)然這項(xiàng)研究也說明，國外也在探索UHF RFlD空中接口新體制，包括RFlD空中接口引入CDMA技術(shù)。

臺灣大學(xué)劉馨勤等曾使用霍夫曼(Huffman)序列作為RFID碼分接入擴(kuò)展頻譜序列，但其異步互相關(guān)值較大，影響系統(tǒng)性能。

元智大學(xué)郭芷琮以相互正交格雷互補(bǔ)序列集合為RFID擴(kuò)展頻譜序列，以碼分接入的方法處理RFID系統(tǒng)標(biāo)簽信號異步時碰撞的問題。若兩標(biāo)簽使用不同的相互正交格雷互補(bǔ)集合擴(kuò)展頻譜，無論各標(biāo)簽間接收信號是否同步，相互都不會有任何干擾。若兩標(biāo)簽使用同一組相互正交格雷互補(bǔ)集合擴(kuò)展頻譜，只要兩標(biāo)簽傳送的碼元擴(kuò)展頻譜序列到達(dá)讀寫器時間不同，也可在沒有相互干擾的情況下讀取各標(biāo)簽傳送資料，模擬結(jié)果比文獻(xiàn)中使用霍夫曼序列的性能更好。但是正交格雷互補(bǔ)序列數(shù)不足，可能成為擴(kuò)大系統(tǒng)功能的障礙。

本人從系統(tǒng)的角度出發(fā)，改變傳統(tǒng)的雷達(dá)模型思維，以通信思維指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從分析UHF RFID應(yīng)用環(huán)境入手，通過合適的序列選擇，利用移位m序列族內(nèi)在關(guān)聯(lián)特性處理多標(biāo)簽并行應(yīng)答，采用多讀寫器正交碼分組網(wǎng)方法，完成了系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)方案(見該系列后續(xù)論文)，預(yù)期可適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求。

篇12

（一）移動客戶群龐大

根據(jù)工業(yè)和信息化部的數(shù)據(jù)顯示，2009年中國手機(jī)終端的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到7.74億，接近上網(wǎng)用戶數(shù)量的3倍，而來自CNNIC的數(shù)據(jù)顯示，2009年底中國手機(jī)網(wǎng)民的數(shù)量已突破2.33億，手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模呈現(xiàn)迅速增長的勢頭。這表明我國移動電子商務(wù)業(yè)務(wù)的發(fā)展具有巨大的潛力。艾瑞咨詢預(yù)計(jì)，2011年移動電子商務(wù)營收規(guī)模將達(dá)到1.7億元。

（二）國家政策支持

包括移動電子商務(wù)在內(nèi)的電子商務(wù)被列入了2006年3月頒布的《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展信息化“十一五”規(guī)劃》。2007年6月，發(fā)改委與原國務(wù)院信息辦又專門出臺了《電子商務(wù)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》，其中移動電子商務(wù)試點(diǎn)工程作為六大重點(diǎn)引導(dǎo)工程之一。規(guī)劃中明確指出“鼓勵基礎(chǔ)電信運(yùn)營商、電信增值業(yè)務(wù)服務(wù)商、內(nèi)容服務(wù)提供商和金融服務(wù)機(jī)構(gòu)相互協(xié)作，建設(shè)移動電子商務(wù)服務(wù)平臺”、“發(fā)展小額支付服務(wù)、便民服務(wù)和商務(wù)信息服務(wù)，探索面向不同層次消費(fèi)者的新型服務(wù)模式”，并確定了轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、方便百姓生活和帶動戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大目標(biāo)，三大目標(biāo)正在逐步實(shí)現(xiàn)，初步顯現(xiàn)了移動電子商務(wù)巨大的效益和潛力。

（三）無線基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迅速

近年來，政府加大了對電信基礎(chǔ)建設(shè)的投資力度，中國移動、中國電信和中國聯(lián)通三大電信運(yùn)營商在2009年8月前完成了其3G網(wǎng)絡(luò)的第一階段部署工作?；贑DMA的3G服務(wù)，即中國電信的CDMA2000和中國聯(lián)通的WCDMA，發(fā)展迅速。相比之下，中國移動的TD-SCDMA3G技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程比預(yù)期緩慢。在網(wǎng)絡(luò)部署方面，中國電信在3G領(lǐng)域方面動作最快，預(yù)計(jì)它將發(fā)動價格戰(zhàn)以吸引更多的用戶。3G網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)，加速了我國移動電子商務(wù)的發(fā)展。

二、目前中國移動電子商務(wù)所面臨的問題及對策

（一）理論研究欠缺

篇13

TUO Qiuyan,WANG Fei

(GuangZhou Marine Engineering Corporation,GuangZhou 510250)

Abstract:This paper describes the composition and functions of ship position monitoring system and proposes an appropriate ship position monitoring system for water administration ship after analyzing the selection of communication link and supervised terminal, workflow and expense estimation etc.

Key words: Ship position monitoring system;water administration and Supervision;Commanding ship

1前言

船位監(jiān)控系統(tǒng)是指依托國際移動衛(wèi)星組織Inmarsat-C/MiniC 通信系統(tǒng)、陸地GPRS/CDMA基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)或全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）等信道設(shè)備，綜合應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（GIS）以及管理信息系統(tǒng)（MIS）實(shí)現(xiàn)對作業(yè)船舶各種信息進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控的綜合系統(tǒng)。

2系統(tǒng)組成及功能

完整的船位監(jiān)控系統(tǒng)由執(zhí)法船舶（或指揮船舶）、作業(yè)船舶、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)以及相關(guān)配套軟件等組成。執(zhí)法船舶是監(jiān)控系統(tǒng)的信息處理及管理中心，其上的監(jiān)控設(shè)備主要包括：通信鏈路及監(jiān)控服務(wù)器、顯示單元、CTrack™ Marine綜合平臺軟件等軟硬件設(shè)備。

作業(yè)船舶是本系統(tǒng)的受監(jiān)控點(diǎn)，其上的監(jiān)控設(shè)備主要有：GPS設(shè)備及AIS設(shè)備終端、GSM/GPRS/CDMA船載終端、Inmarsat-MiniC站終端等硬件設(shè)備。

在整個系統(tǒng)的運(yùn)行中，執(zhí)法船舶通過Inmarsat衛(wèi)星系統(tǒng)等信道設(shè)備建立與作業(yè)船舶的雙向數(shù)據(jù)通訊鏈路，向作業(yè)船舶發(fā)送各類控制指揮報文，作業(yè)船舶將執(zhí)法船舶要求的各種航行及作業(yè)信息回傳到執(zhí)法船舶。執(zhí)法船舶接收到作業(yè)船舶發(fā)送的信息后，解析、存儲于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，并標(biāo)示船位、狀態(tài)等信息于顯示系統(tǒng)，便于執(zhí)法人員直觀的監(jiān)控各類信息。

船位監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)如下功能：實(shí)時監(jiān)控各作業(yè)船舶；獲取作業(yè)船舶的名稱、符號、當(dāng)前經(jīng)緯度等；讓特定組別船舶按照一定時間間隔自動報告位置、航速和航向等信息；實(shí)時呼叫船舶位置（包括群呼、組呼、單呼和按地理區(qū)域呼叫）等。

3船位監(jiān)控系統(tǒng)在水政監(jiān)察執(zhí)法中的應(yīng)用

珠江河口水域是廣東省河砂開采的主要區(qū)域。對珠江河口水域河砂開采活動進(jìn)行監(jiān)督管理，維護(hù)河砂開采的良好秩序，保護(hù)合法采砂者的利益，是水政監(jiān)察執(zhí)法船舶的一項(xiàng)重要職責(zé)。

一般情況下，當(dāng)作業(yè)船舶在進(jìn)行作業(yè)時，執(zhí)法船舶及管理機(jī)關(guān)需要及時了解作業(yè)船舶的具置、航行情況、是否到達(dá)指定工作區(qū)域、具體停留時間等信息，以實(shí)現(xiàn)對所管轄水域的全天候監(jiān)控管理。傳統(tǒng)的水政監(jiān)察執(zhí)法采取人工目視直接監(jiān)管、輪巡值班等方式，往往耗費(fèi)大量人力、財(cái)力，而且執(zhí)法周期長，效率低。

因此，根據(jù)河砂開采過程中水政監(jiān)察執(zhí)法的特點(diǎn)，在珠江河口水政監(jiān)察執(zhí)法船上應(yīng)用適合的船位監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對珠江河口水域河砂開采活動的高效監(jiān)督管理是很有必要的。

3.1通信鏈路及監(jiān)控終端的選取

根據(jù)執(zhí)法船舶所要求的管轄范圍，監(jiān)控終端可選擇采用衛(wèi)星信道的Inmarsat-MiniC站（內(nèi)置GPS）終端、采用VHF信道的AIS設(shè)備（內(nèi)置GPS）終端或采用GSM等蜂窩信道的GSM/GPRS/CDMA船載終端。

MiniC站的特點(diǎn)是可覆蓋全球，且執(zhí)法船舶可主動獲得作業(yè)船舶的信息，但后續(xù)通信費(fèi)用相對較高；AIS設(shè)備的覆蓋范圍為VHF范圍，執(zhí)法船舶可主動獲得作業(yè)船舶的信息；GSM/GPRS/CDMA船載終端的覆蓋范圍則為GSM/GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋范圍，執(zhí)法船舶需有作業(yè)船舶的GPS號碼后，被動獲得作業(yè)船舶的信息。

珠江河口執(zhí)法船主要管轄珠江河口水域，該水域?qū)傥覈?jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的珠三角地區(qū)，其區(qū)內(nèi)各種民用無線通信信道設(shè)備建設(shè)齊全，中國移動/聯(lián)通等無線通信運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)如GSM/GPRS/CDMA等，均建設(shè)得十分完善、成熟，無線網(wǎng)絡(luò)信號具有極高的覆蓋率，基本上實(shí)現(xiàn)了全區(qū)域信號覆蓋，因此可選用GPS設(shè)備及GSM/GPRS/CDMA船載終端。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3.2工作流程

根據(jù)前文介紹和分析，珠江河口執(zhí)法船監(jiān)控終端選用GPS設(shè)備及GSM/GPRS/CDMA船載終端，則船位監(jiān)控系統(tǒng)工作流程如圖2所示。

3.3費(fèi)用估算

執(zhí)法船舶監(jiān)控中心的配置包括監(jiān)控服務(wù)器、綜合平臺軟件及顯示單元，初始建設(shè)費(fèi)用約30萬人民幣。作業(yè)船舶監(jiān)控終端選用GPS設(shè)備及GSM/GPRS/CDMA船載終端，每套約1萬元，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控范圍為GSM/GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋范圍。

4小結(jié)

船位監(jiān)控系統(tǒng)的配備，將使得珠江口海域各采砂企業(yè)的采砂船全部納入監(jiān)控，可及時、有效地獲取每艘采砂船的實(shí)時船位、識別采砂船所屬的企業(yè)等信息，同時可實(shí)現(xiàn)越界報警，防止越界生產(chǎn)及進(jìn)入非轄定區(qū)域采砂等違法情況的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)控。

綜上所述，在珠江河口執(zhí)法船配備船位監(jiān)控系統(tǒng)，將有效提高管理執(zhí)法水平，在實(shí)現(xiàn)對水域的有效管理方面發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)

[1]梁東業(yè),譚德寶,宋麗.空間信息技術(shù)在水政監(jiān)察執(zhí)法中的應(yīng)用研究