cdma技术论文范例6篇
更新时间：2023-04-05 19:31:48
cdma技术论文范文1
摘要:本文阐述了3g技术及特点，并讨论了3g在
三、3g主要技术标准及其在
w-cdma：全称为wideband cdma，也称为cdma direct spread，意为宽频分码多重存取，这是基于gsm网 发展 出来的3g技术规范，是欧洲提出的宽带cdma技术，它与日本提出的宽带cdma技术基本相同，目前正在进一步融合。其支持者主要是以gsm系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的ntt、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的gsm 网络 上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡，而gsm系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此w-cdma具有先天的市场优势。该标准提出了gsm(2g)-gprs-edge-wcdma(3g)的演进策略。
cdma2000：cdma2000是由窄带cdma(cdma is95)技术发展而来的宽带cdma技术，也称为cdma multi-carrier，cdma2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3g手机已经率先面世。该标准提出了从cdma is95(2g)-cdma20001x-cdma20003x(3g)的演进策略。cdma2000 1x被称为2.5代移动通信技术。cdma2000 3x与cdma2000 1x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。前
cdma技术论文范文2
关键词:多输入多输出;正交频分复用;单载波频域均衡;码分多址接入
中图分类号:TN914 文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)05-005-04
Research on OFDM and SC-FDE Systems with MIMO and CDMA
CUI Ling,CAO Yan
(School of Electronic and Information Engineering,South China University of Technology,Guangzhou,510640,China)
Abstract:Aimming at disadvantages of Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM),combining OFDM technology and Single Carrier-Frequency Domain Equalization (SC-FDE) technology with Code Division Multiple Access (CDMA) technology,and based on high frequency communication of Multiple Input Multiple Output (MIMO) architecture,architectures of the two baseband systems are studied.The frequency domain channel equalization and its coefficients are analyzed.The simulation results show that the MIMO-SC-FDE-CDMA systems have better performance.
Keywords:multiple input multiple output;orthogonal frequency division multiplexing;single carrier-frequency domain equalization;SC-FDE;code division multiple access
0 引 言
在新一代移动通信的核心技术中,MIMO技术已成为当前的研究热点,该技术正在渗透到每一种无线技术标准,包括3G蜂窝网络、WLAN,WiBro,WIMAX,802.20和4G蜂窝网络。MIMO技术是利用多个接收和发送天线构成的多输入多输出信道多样性来提升信道容量,提高传输效率的一种技术。OFDM被认为是第四代移动通信中的核心技术,它通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为多个平坦信道,能够在提高频谱效率的同时,降低系统在多径环境下的接收机复杂度。在多用户系统中,OFDM技术需要和其他多址技术结合,以实现多用户复用;多载波技术和CDMA的结合,融合了两者的优势,具有高频谱效率,抗干扰能力强,适合高速数据传输等优点,被认为是一种极具竞争力的多用户系统技术框架,多载波CDMA技术将成为新一代移动通信系统的关键技术。最引人瞩目的是将MIMO技术与OFDM,CDMA技术的结合。因为4G需要高的频谱利用技术和高速传输系统,为了更进一步提高系统传输速率,使用OFDM技术的无线通信网就必须增加载波的数量,而这种方法会增加系统的复杂性,并增大系统的占用带宽。MIMO多天线技术能在不增加带宽的情况下,在每一个窄带平坦子信道上获得更大的信道容量,可以成倍提高通信系统的容量和频谱效率,是一种利用空间资源换取频谱资源的技术。所以,有必要将MIMO技术与OFDM,CDMA技术结合起来进行传输利用。SC-FDE和OFDM均是IEEE 802.16标准制定的2~11 GHz频带的空中接口标准物理层关键技术。SC-FDE和OFDM相比,两者在原理和实现结构上都有很多相似之处,具有相同的复杂度和近似的性能,但SC-FDE克服了OFDM系统存在对定时误差、频偏敏感以及高峰均功率比等的不足,目前,MIMO技术与SC-FDE,CDMA技术结合的研究还不多,大多集中在其中两种技术相结合方面,使CDMA技术没有得到充分的利用。Myung H G等研究了SC-FDE与FDMA相结合的SC-FDMA技术[5]。Sonu Punnoose研究了MIMO上行链路SC-CDMA的信道盲检测算法,但未和MIMO技术与OFDM、CDMA技术结合的系统性能进行比较。
针对这一不足,本文对基于MIMO通信的OFDM/SC-FDE码分多址接入技术进行了研究。其中,MIMO采用贝尔实验室的垂直空时分层结构(V-BLAST),以实现空间复用,提高传输速率。文中首先对MIMO-OFDM-CDMA技术相结合与MIMO-SC-FDE-CDMA技术相结合的基带系统结构进行了讨论,分析其各自优缺点,然后对两种系统进行仿真,并得出性能比较结果。
1 基于MIMO的MC-CDMA基带系统结构
1.1 发送端模型
发送端的OFDM与CDMA技术结合,采用频域扩频的多载波CDMA(MC-CDMA)。一个具有Nt根发射天线,Nr根接收天线,扩频增益为N的沃尔什码扩频,任一用户K(设用户总数为U)的发送端模型如图1所示。各天线之间相互独立,用户K的数据经过V-BLAST编码后被分为Nt组数据流,每组数据中的s个符号经过串并变换后,用扩频增益为G的沃尔什码扩频,映射到s•N=Nc个正交的子载波上,通过IFFT处理后变换到时域,添加循环前缀(CP),并串变换后通过Nt根天线同时发送出去。不同的用户采用不同的扩频码和相同的Nc个子载波。
图1 MIMO-MC-CDMA发射端模型
1.2 接收端模型
接收端模型如图2所示,对Nr根接收天线接收到的信号首先进行串并变换,移除CP,FFT处理后变换到频域,进行信道均衡,再经过解扩处理和V-BLAST译码后,得到用户K数据。
虽然MC-CDMA技术具有高频谱效率、抗干扰能力强,适合高速数据传输等优点,但MC-CDMA系统在经过频域选择性衰落信道的过程中,子载波可能有不同的幅度和不同的相移,因而可能导致用户间正交性的破坏,用户之间不能严格同步,存在码间干扰,系统峰均功率比较大,对发射机射频功放的线性度提出了很高的要求,同时也导致了发射机的功率效率降低。针对这些缺点,采用与OFDM技术有近似性能的SC-FDE技术,以取代OFDM在上述系统中的相应位置,即组成基于MIMO的SC-FDE-CDMA基带系统。
图2 MIMO-MC-CDMA接收端模型
2 基于MIMO的SC-FDE-CDMA基带系统结构
2.1 发射端模型
一个具有Nt根发射天线,Nr根接收天线,扩频增益为N的沃尔什码扩频,任一用户K(设用户总数为U)的发送端模型如图3所示。用户K的数据经过V-BLAST编码后被分为Nt组数据流,每组数据中的s个符号经过串并变换后用扩频增益为N的沃尔什码扩频,映射到s•N=Nc个符号上,通过添加循环前缀(CP),并串变换后,再通过Nt根天线同时发送出去。不同的用户采用不同的扩频码和相同的Nc个符号。
图3 MIMO-SC-FDE-CDMA发射端模型
2.2 接收端模型
接收端模型如图4所示。对Nr根接收天线接收到的信号,首先进行串并变换,移除CP,FFT处理后变换到频域,进行信道均衡,再经过IFFT变换到时域,解扩处理和V-BLAST译码后,得到用户K数据。
可以看出,SC-FDE和OFDM具有相同的复杂度,通过频域信道均衡,也具有抗频率选择性多径衰落的能力,不但克服了OFDM系统存在对定时误差、频偏敏感以及高峰均功率比等的不足,而且SC-FDE-CDMA系统同样可以提高频谱利用率,改善系统性能。
图4 MIMO-SC-FDE-CDMA接收端模型
3 频域信道均衡算法
频域均衡可以采用多种均衡设计方案,这里采用迫零(ZF)均衡及最小均方误差(MMSE)均衡两种线性均衡方法进行比较。在上述两种系统的多天线发射端:
第i根发射天线发送的时域数据块(已经去除循环前缀) 可表示为:
si=T,
i=1,2,…,Nt
式中:Nc为每次处理数据块的大小,也即进行快速傅里叶变换的阶数。si所对应的频域数据块为:
Si=T,
i=1,2,…,Nt
(2)
在接收端,第k根接收天线接收的时域数据块可表示为:
rk=T,
k=1,2,…,Nr
(3)
rk所对应的频域数据块为:
Rk=T,
k=1,2,…,Nr
(4)
上述两种系统中,每个频点对应的数值都有如下关系:
Rk(m)=∑Nti=1Hk,i(m)Si(m)+Nk(m),
m=1,2,…,Nc
(5)
式中:Hk,i(m)表示从第i根发射天线到第k根接收天线的信道在第m个频点的频域响应;Nk(m)为第k根接收天线的噪声在第m个频点的频率响应。将式(5)写成矩阵形式:
R(m)=H(m)S(m)+N(m)
(6)
R1(m)R2(m)RNr(m)〗=
H1,1(m)H1,2(m)…H1,Nt(m)
H2,1(m)H2,2(m)…H2,Nt(m)
螃螵鳓
HNr,1(m)HNr,2(m)…HNr,Nt(m)
〗•
S1(m)S2(m)SNt(m)〗+
N1(m)N2(m)NNt(m)〗
m=1,2,…,Nc
(7)
设通过信道频域均衡后的数据矢量为:
Z(m)=W(m)R(m)=W(m)H(m)S(m)+(m)
(8)
式中:W(m)为第m个频点上的均衡因子;W(m)的第i行对应的是第i根发射天线在第m个频点的频域均衡系数,(m)=W(m)N(m)为噪声项,则根据迫零(ZF)准则有:
WZF(m)=H(m)-1
(9)
根据最小均方误差(MMSE)准则有:
WMMSE(m)=H(m)HH(m)+1SNR(m)-1H(m)H
(10)
式中:SNR(m)为信噪比。
如果使用ZF均衡,信道深衰点带来子信道的噪声放大都会给系统带来很大的损失。利用MMSE均衡可以保证深衰点不会放大噪声,保证子信道上符号的检测不受放大噪声的影响,采用MMSE均衡优于ZF均衡。这种优势在信道存在深衰点的情况下十分明显。
4 性能仿真
IEEE 802.16建议6种SUI多径信道,在这里选取中等路径衰落的SUI-3信道,设最短路径延迟时间为0 s,各条路径的相对延迟时间为0 μs,0.4 μs,0.9 μs,归一化幅度衰减分别为0 dB,-5 dB,-10 dB,MIMO天线采用2发2收结构,信源采用QPSK调制,FFT运算长度为256,CP的长度为32,扩频码长为16,假设接收端可以理想地知道收发天线间的信道响应。图5给出单用户情况下,MIMO-MC-CDMA基带系统及MIMO-SC-FDE-CDMA基带系统分别采用ZF和MMSE两种均衡方法的性能比较。从图中可以看出,MIMO-SC-FDE-CDMA系统性能比MIMO-MC-CDMA系统性能优越,随着信噪比(SNR)的增大,这种差距越来越大,说明此时MIMO-MC-CDMA系统的误码率(BER)较大地由各子载波频偏引起,同时与采用ZF均衡相比,采用MMSE均衡对系统性能有更大的改善,验证了之前的结论。图6给出两种系统均采用MMSE均衡的条件下,用户总数U分别为1,2,4时对系统性能的影响。可以看出,即随着用户的增多,用户之间的干扰对BER的影响在增大,但MIMO-SC-FDE-CDMA系统性能仍然较MIMO-MC-CDMA系统性能优越。
图5 单用户性能仿真
图6 多用户性能仿真
5 结 语
综上所述,与MC-CDMA相比,SC-FDE-CDMA系统能够更有效地降低用户间干扰,提高系统性能,同时结合MIMO技术增大信道容量,提高传输效率,在未来高速无线通信中,基于MIMO通信的SC-FDE码分多址技术有着良好的应用前景。
参 考 文 献
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cdma技术论文范文3
关键词：CDMA网络技术；水利水电；监控系统
中图分类号： TV 文献标识码： A
一 网络技术CDMA概述
GPRS、GSM、CDMA为现有主要无线通信技术。GPRS是GSM进化而来，可在下载数据与通话同时进行；成为全球通的GSM为蜂窝系统；CDMA具有软切换、高质量、大容量、综合业务、国际漫游等优点的通信移动网络技术，其将宽带信号数据在伪随机码的高速调制下，扩展了原信号数据，最后通过调制载波传输。CDMA在关键技术上具有领先优势，因CDMA存在自扰，在频率、宽带相同情况下有远近效应出现，核心技术功率技术控制可避免远近效应，在通信高标准前提下避免了产生其他干扰。系统容量、接入、抗干扰力、切换速度受PN码的影响，当前-m系列为 PN技术的基本地址码，可对差异用户进行区分。另外，语音编码技术、软切换技术、RAKE技术为CDMA技术运用带来了不少的便利。在网络特点上，CDMA具有大容量系统、良好的通话效果、简易的频率规划、灵活配设系统的容量等网络特点优势，在技术成熟基础上，网络成本建设也相应的下降。在主要运营商中，联通的CDMA1X网络在升级的基础上网络覆盖面极为广泛， 传输速率高达308kb/s，实现IP业务兼容，并且实现与IS-95的平滑过渡，因存在相同载波，节省了运营商的投资。CDMA 1X具有发送分集、相干反向解调、Turbo编码、向前快速功控的功能，容量大于IS-95，有着280Kb/s的宽带速率。
因为CDMA具有诸多优点，有光明的发展前途，创始着高通公司具有技术优势，在竞争环境下，1xEV-DV、1xEV-DO技术也被研发出来。随着3G技术的发展，CDMA作为成熟的网络远程监控平台，是正确的数据传输选择方式。
二 监控系统技术实现概述
水利水电的监控系统设计应包括采集水文数据、传送水文数据的硬件设备，也包括软件系统设计两个方面。坚持原则为在系统的要求功能满足下实现准确、可靠、先进、实用等要求。水利控制板功能在采集数据对RS-485总线传输数据，随后对数据接收，打包处理，最终个传送到CDMA设备。语音录放、串口模块、液晶模块、CPU模块德国是水利控制板的组成。通电后系统开始初始化，进行波特率的协商处理，再进行DTGS800的初始模块化处理，配置参数，传送AT指令。水利控制板各部分功能不同，水利设备在RS-485串口下与水利模块相接，对水文资料收集处理，通信终端CDMA与RS-232谅解，对处理完善数据打包传输到中心控制平台。CDMA通信终端在接受数据处理上不可或缺，现在主流的终端为TCP/IP module+CDMA模块，在同样价格优势下，可满足多样化的用户所需。在该技术实现应用中，外部接口与通信模块是主要组成部分，TCP/IP协议在通信模块下实现数据打包，或数据剥离。外接口由RS-232串口、天线接口、UIM卡座接口组成，进行外部通信。DTGS800由于其通信质量好、传输数据块、抗干扰性强的优势，通过RS-232C串口，实现接口设计简化，开发周期短。通信终端的设计电路为电源、TTL电平接口、UIM卡电路、语音部分等电路。AT指令主要用于MODEM与计算机上的通信，因有事实标准，AT指令具有很强的兼容性。
监控设备主要是基于以上硬件设施发挥作用，下面介绍设备软件功能设计。软件主要包括现场之终端程序设计中心控制系统的软件设计。监控系统终端设备主要放置在水文站、水库、湖泊等地，组成部分包括水利控制板、水利设施、通信终端，MEGA64单片机程序设计是水利控制板的中心，对AT指令进行发送，收集水文数据资料，控制模块。单片机负责对系统初始化，协商处理水利设施，再初始DTGS800模块后配置参数。通过AT指令传输配置数据，终端扫描，监测新数据，如有则打包处理新数据，如无，则进入省电状态。在遇到信号阻塞，网络不畅，非网络覆盖范围，数据会得到缓存处理，打包列队稍后发送。 在循环处理打包数据中，对数据类型进行判断，分类发送差异数据，监测UART运行状况，若闲置则进行数据发送，反之则等待判断。对于数据是否发送完毕进行等待判断，发送完毕系统推出。解压数据包也存在循环执行，接受完毕进行解码，相反则等待执行。在数据中心控制系统的软件设计其主要进行接受和存取水文数据，对数据情况判断进行升降闸门。监测动态接收的数据，制作变化曲线图。构建监测的动态数据库，提供浏览、插入、删除、修改的功能。信息数据库自动生成，进行信息管理与统计，对信息实时在internet上公布，为社会公众提供水文资料的咨询服务。存在网络接入的PC机以及通信软件是中心控制系统的组成，实现了UDP的接收传送。通信设备存在接口，对不同的协议与资料格式进行远程监控系统的传输。该软件系统采取的是C++运用语言，支持网络编程。可方便实现对Socket的编写。在转换IP地址、Create过程装换与主机名的转换中，CAsync Socket有着将繁杂类型转换为简单字符的功能，通过异步特点，线性操作实现了简洁化。
三 结语
水情状况的采集及时，对水资源管控、水文预报、抗旱防汛工作的决策提供了数据参考，这就要求监控系统具有高速的采集、传送能力，网络技术CDMA可有效实现水位、水量、展开升降作出实时收集。本文进行水电水利的监测技术的实现做了硬件与软件上的设计分析，存在不足之处，应该做到软件的配套，扩展电路，实现对资源的充分利用，监测系统上要做到点点对应开发。希望本文能为我国水电水利的监测设计实现带来理论参考，为水利智能化的实现注入新鲜的血液。
参考文献：
[1] 王晓亮.基于CDMA网络技术的水利水电监控系统的实现技术研究[D].中山大学,2007.
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cdma技术论文范文4
关键词：CDMA技术；TDMA技术；FDMA技术
1 CDMA技术简介
CDMA技术是在扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术，也称为码分多址技术。CDMA技术的原理是将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。
CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分，或者说，靠信号的不同波形来区分。如果从频域或时域来观察，多个CDMA信号是互相重叠的。接收机用相关器可以在多个CDMA信号中选出其中使用预定码型的信号。其它使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。它们的存在类似于在信道中引入了噪声和干扰，通常称之为多址干扰[1]。
2 CDMA原理
一种典型的CDMA通信系统，如图1所示。图中伪随机码产生器产生的伪随机码（PN码）对信息码进行调制，一般是进行模2加或相乘运算，就得到已扩频调制的射频信号。接收端解扩的过程与扩频过程相同，用本地的伪随机序列对接收信号进行相关解扩后进行解调。
原始信号m（t）进行CDMA编码调制，设调制码发生器输出的高速率伪随机序列为c（t），经过CDMA编码调制后得到的信号s（t）表示为：
s（t）=m（t）c（t） （公式1）
接收端接收到的信号r（t），不仅包含有发射端发送信号s（t），还有各种噪声信号成分n（t）。于是有r（t）表示如下：
r（t）=s（t）+n（t） （公式2）
首先经过解扩，与扩频码发生器生成的同步高速伪随机序列c*（t）进行相关检测，根据扩频码特征有：
c*（t）×c（t）=1 （公式3）
当同步随机序列c*（t）对接收到的信号r（t）进行解扩后，得到信号g（t）：
g（t）=r（t）c*（t）=m（t）+n（t）c*（t） （公式4）
扩频码c*（t）是伪随机序列，因为扩频码c*（t）是伪随机序列，具有扩展信号带宽的功能，从上面公式可以看出，接收信号中的噪声信号n（t）的频谱被c*（t）展宽，扩散了干扰信号的功率，提高了抗干扰能力，而信息码m（t）得到恢复。
在实际使用中，由于基本的PN码序列互相关性都不太好，因此，常常选用自相关性好的PN码作为扩频码，如m序列，而另外选择互相关性好的编码作为地址码，如Walsh码。
3 CDMA与FDMA、TDMA比较
FDMA为频分多址技术，通过把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道分配给不同的设备，由于各设备占用不同的频率，即采用不同的载波频率，接收时通过滤波器选取特定频段的信号并抑制无用干扰，从而接收到正确信号。
TDMA为时分多址技术，其是把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙，在满足定时和同步的条件下，发送端发出的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各接收端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来而不混扰。
CDMA与FDMA相比，两者在接收时都是通过特定的方式接收特定的信号，前者是通过特定码型做相关运算，后者则是通过特定滤波器选取相应的频段。两者也有许多不同之处：第一，CDMA是利用不同的地址码来区分用户；而FDMA是利用载波的不同频率来区分用户的。第二，CDMA可以在同一个频率上传输多个用户数据，系统容量较大；而FDMA对于太多用户会显得频率资源缺乏，这样系统的容量也会大大减少。第三，FDMA是在信道提供带宽大于信号带宽的情况下，为了提高频带利用率而提出的；而CDMA则是在频率资源稀有的情况下，为了提高同频率，同空间的利用率而提出的，实现了频谱的扩展。第四，CDMA在扩频的过程中提高了信号的抗干扰能力，而FDMA则没有[1]。
TDMA与CDMA相比，无论什么时候，通道上只能是一个设备在占用，其他的设备均被切断，待指定的使用时间间隔一到，则切换到下一个设备上去。具有通信口号质量高，保密较好，系统容量较大等优点，但它必须有精确的定时和同步信号以保证正常通信，技术上比较复杂。CDMA是码分多址无线接入系统，允许所有的使用者同时使用全部频带，通过加密的方式来区分不同的用户信号而不用像TDMA这样轮流使用一个公共通道，并且把其他使用者发出的信号视为干扰，完全不必考虑到信号碰撞的问题。由于是通过加密来区分这一传输特性，所以，CDMA网络比TDMA网络的保密性要好的多[2]。
三者比较图标如图2，表1所示。
[参考文献]
cdma技术论文范文5
本文介绍了第三代移动通信系统的研究现状，分析和比较了分别以日本、美国和欧洲为主提出的w-cdma、cdmaone和td-cdma系统的技术特点，最后探讨了第三代移动通信系统的发展趋势。
关键词 第三代移动通信系统 码分多址 imt-2000
1 引言
第三代移动通信系统是指能够满足国际电联提出的imt-2000/fplmts系统要求的新一代移动通信系统。国际电联于1995年提出了imt-2000/fplmts的评估标准，对未来蜂窝移动通信系统提出了较详细的要求。
imt- 2000系统的基本特征有以下几点：
球范围设计的高度兼容性；
mt- 2000中的业务与固定网络的业务兼容；
质量；
机体积很小，具有全球漫游能力；
用的频谱为
885 mhz～2025 mhz，2110 mhz～2200 mhz（共230 mhz）
1980 mhz～2010 mhz，2170 mhz～2200 mhz（限于卫星使用）
动终端可以连接地面网和卫星网，可移动使用也可固定使用；
线接口的类型应尽可能得少，而且具有高度的兼容性。
从而可以看出未来的第三代移动通信系统要具有很好的网络兼容性，用户终端可在全球范围内几个不同的系统间实现漫游，不仅要为移动用户提供话音及低速数据业务，而且要提供广泛的多媒体业务，这就对无线接口提出了较高的要求。itu已对imt-2000的测试环境提出了具体要求，给出了表征 imt-2000系统的最低限度的参数，包括：支持的数据率范围，误码率要求，单向的时延要求，激活因子和业务量模型。
根据itu的要求，目前各大电信公司联盟均已提出了自己的第三代移动通信系统方案，主要以日本docomo公司为首提出的w-cdma；美国lucent、motorola等公司提出的cdmaone；欧洲西门子、阿尔卡特等公司提出的td-cdma。总体来说，在第三代移动通信系统中采用cdma技术已达成共识，但各自实现方案还有较大差别，下面分别介绍并比较。
2 三种方案的特点
（1） w-cdma系统
由于欧洲的gsm系统已经在数字移动通信市场中占据了很大的份额，美国的窄带cdma系统（is-95）也正在迅速赶上来，而日本的第二代数字移动通信系统pdc仅限于国内使用，无法推广到其它国家，所以日本很早就开始从事第三代移动通信系统的开发工作，分别提出了基于tdma（时分多址）和基于cdma（码分多址）的第三代移动通信系统，希望在未来的市场中占据有利地位，尤其以docomo公司（ntt）的w-cdma系统最有竞争力，目前docomo公司正在同爱立信、motorola、lucent，以及其它厂家合作，努力完善系统，争取在 1998年完成样机，1999年进行商业试验。
w- cdma系统无线接口的基本参数为
扩频方式：可变扩频比（4～256）的直接扩频；
载波扩频速率：4．096 mchip/s；
每载波带宽：5 mhz（可扩展为10 mhz/20 mhz）；
载波速率：16 kbit/s～256 kbit/s
帧长度：10 ms；
时隙长度（功率控制组）：0．625 ms；
调制方式：qpsk
功率控制：开环＋自适应闭环方式（功控速率1．6 kbit/s）
w- cdma系统中采用导频符号相干rake接收机技术，解决了反向信道的容量限制问题，每个无线帧长度为10 ms，分成16个时隙（time slot），每个时隙长度为0．625 ms，在每个时隙的前部插入全“1”或全“0”的导频符号进行信道参数估计，这种方法在其它系统的调制中也有采用的，但w-cdma系统将从导频符号得到的衰落信道的振幅和相位信息，作为rake接收机最大比值合并的加权系数，取得了很好的效果。
与is- 95不同，w-cdma系统不采用gps精确定时方式，不同基站间不采用精确定时，优点是摆脱了美国gps系统的控制，可采用较为自由的信道管理方式。缺点是需要快速实现小区搜索。
自适应阵列天线技术可以增加系统容量，而干扰消除技术可以减少高速率用户对系统造成的干扰。虽然这两种技术在实际应用中还有许多问题尚未解决，但日本正努力在w-cdma系统中采用这两项技术。自适应阵列天线技术已经有很多文章论述过，这里不再介绍。干扰消除技术实际上是多用户检测技术的一种实现方式。采用2～3级干扰消除器，容量可增加30％。
另外，w- cdma系统采用了精确的功率控制，即采用基于sir（信噪比）的开环＋闭环的功率控制方式，在业务信道帧中插入功率控制比特，插入速率1．6 kbit/s，比is-95的功控速率增加一倍，可以跟踪一般的快衰落过程。
（2） cdmaone系统
cdmaone是lucent、 motorola、nortel、qualcomm和三星联合提出的第三代移动通信系统方案，是从is-95和is-41的标准发展而来，因此它与amps、damps和is-95均有较好的兼容性。同时，又由于它采用了一些新技术，使其能完全满足第三代移动通信系统即imt-2000/fplmts的要求，其无线接口参数如下：
载波带宽：5 mhz（可扩展为10/20 mhz）
扩频方式：采取直接扩频或多载波扩频；
扩频速率：3．6864 mchip/s；
扩频码长度：可根据无线环境和数据速率而变化；
帧长度：20 ms；
时隙长度（功率控制组）：1．25 ms；
调制方式：下行qpsk，上行bpsk；
功率控制：开环＋闭环方式（功控速率800 bit/s）。
cdmaone扇区内采用连续导频信道广播，能提供独立于传输速率的功控、定时和相位纠正，能以较小的复杂度提供基站的快速捕获和邻近基站的快速搜索。与is-95相同的短码结构加上walsh函数使信道之间正交，高速（800 bit/s）前向链路功控使前向链路平均发射功率最小化。
调制方式采取多载波方式和直扩方式。这两种方式有相同的信息传送率和实现复杂度。多载波cdma链路在5 mhz带宽内有3个1．25 mhz cdma载波，10 mhz带宽则有10个1．25 mhz载波。多载波cdma前向链路信号与is-95前向链路信号正交，编码后的信息符号同时在多个cdma载波上传送，由此带来的频域分集等效于将信号扩展到整个带宽。导频信号在is-95与多载波业务信道重叠时可以共享，在相同的频段允许前向链路容量在is-95和宽带用户之间动态共享，继续支持低成本/低功耗的is-95手机用于话音和低速数据业务。
直接扩频链路扩频速率为3．6864 mchip/s，采用256位的walsh码。walsh码的长度可根据无线环境和数据速率而变化，在信道速率为9．6 kbit/s或者14．4 kbit/s时采用256位walsh码；快速移动的用户可限制walsh码长大于等于16位；用户在无线信道情况较好时，可采用 4位的walsh码以实现最高的数据速率。
（3） td-cdma
umts是etsi针对第三代移动通信系统imt-2000提出的解决方案，目前又分为 2个子方案即由德国的kaiserslautern大学、西门子公司、阿尔卡特公司提出并得到gsm网络运营者支持的td-cdma系统和由ntt docomo、爱立信公司、诺基亚公司提出的w-cdma系统。
td- cdma可以单独运营以满足etsi/umts和itu/imt- 2000的要求也可双模工作向后兼容gsm900和dcs1800，使第二代gsm900、dcs1800系统可以平滑过渡至imt-2000，从而可以利用现有的gsm网络设备，节约了投资，其无线接口参数如下：
每载波带宽：1．6 mhz；
每载波时隙数：8 slot；
帧长度：4．615 ms；
时隙长度：577 μs；
单位时隙信道数：8个；
单位时隙传信率：8/16 kbit/s；
特征码扩频码长度：16 bit；
单位载波信道数：64个。
从td- cdma的接入方式可以看出其兼有tdma和cdma的特点，是以 tdma为基本框架在每个时隙传送具有正交特征码的多用户信号，好处是能利用tdma、cdma的优点并克服各自的缺点且与gsm有较好的兼容性。tdma的优势是已经通过了大量用户的试验和有全球最大的用户数；而cdma的优势是可灵活提供可变速率业务和多径分集能力。单位载波信道数的增加所带来的好处是对于同样的小区用户数而言，收发信机个数降低，最多可达8倍，从而可降低基站设备的投资。
td- cdma中的扩频调制不同于ds- cdma，它具有很强的适应性，既可适应于gsm中所采用的qpsk/gmsk方式，又可适应于多载波cdma和脉冲压缩（pulse compression） cdma，从而确保了对gsm系统的兼容性和对新技术的开放性。
由于td- cdma系统接入方式的特殊性，从时域上已大幅度降低了多址干扰，加上小区复用系数为 3，又从空间上隔离了部分多址干扰，仅考虑上述2项就比直扩cdma要优越。另外，由于td-cdma用户数少，每时隙最多为8个信道，共有16个特征码字表示的信道，多用户信号是同步的，从而决定了联合检测（即多用户检测）容易实现，且可进行最大似然检测以达到多用户检测的性能极限，大大降低了多址干扰。而在直扩cdma中（如is-95），由于反向信道异步和用户数多的特点使得多用户检测难以实现。
3 三种方案的性能比较
这三种方案都是根据itu的imt-2000系统框架要求，结合原有的系统及近几年移动通信领域的新技术，能够在2000年左右推出商用的移动多媒体通信系统。下面我们从几方面比较一下这三种方案。
（1） 利用cdma技术的程度
cdma技术主要有以下几个优点：小区复用系数为1，利用多径能力，可变扩频增益，多用户检测，软切换，软容量。td-cdma、w-cdma、cdmaone对cdma技术的利用程度各不相同，如表1所示。总的来说，td-cdma较差，这是因为td-cdma系统要与gsm系统兼容，小区复用系数为3，降低了频谱利用率，并且因为扩频带宽只有1．6 mhz，所以并不能充分利用多径，降低了系统效率，并且软切换和软容量能力实现起来很困难，但因为每个时隙内最多只有8个用户，所以采用联合检测相对来说要容易一些，对干扰抵消能力强。
表1 三种方案的比较 w- cdma cdmaone td-cdma 小区复用系数 1 1 3 利用多径能力 好 好 差 软切换 好 好 困难 扩频增益 4～256 4～256 16 多用户检测 困难 困难 容易 软容量 可以实现 可以实现 无法实现 （2） 同步方式，功率控制和支持高速业务能力
目前商用的cdma系统（is-95），采用64位walsh正交扩频码序列，反向信道采取非相干接收方式，成为限制系统容量的主要问题，所以在第三代系统中反向链路普遍采用相干接收方式。w-cdma系统采用内插导频符号辅助相干接收技术，两者具体性能目前还较难比较，涉及到接收机的结构及实际环境限制，但前者在车辆移动速度较快时，会跟踪不上快衰落变化，性能恶化。另外，cdmaone系统需要gps精确定时，小区间要保持同步，对定时系统要求较高；而w-cdma和td-cdma系统则不需要小区间的同步，可适应环境的变化，可在室外、室内、甚至地铁中使用。td-cdma系统继承了gsm900和dcs1800正反向信息同步的特点，从而克服了反向信道限制容量的瓶颈效应，而同步意味着正反向信道均可采用正交码，从而克服了远近效应，降低了对功率控制的要求。
cdmaone系统采用与is-95系统相同的开环加闭环功率控制方式，功控速率为800 bit/s，w-cdma系统采用开环加自适应闭环功控方式，功控速率增加到1600 bit/s，效果有较大提高，可以抵消一般快衰落的影响。td-cdma采用了联合检测进一步消除了多用户干扰，使得上行链路用户之间功率相差很大时仍能有效地解调信息即克服了远近效应，带来的好处是为了克服瑞利衰落（快衰落）的快速功率控制不是必须的，而消除对数正态衰落（慢衰落）的慢速功率控制仍有必要，其目的是为了节约功率、延长移动台的电池使用寿命和提高业务质量。由于对抗快衰落的能力较强，td-cdma可以支持高达每小时500 km的移动体的通信，这在现代移动通信中是至关重要的。而直扩 cdma对于高速移动通信的支持能力较差。
w-cdma系统在5 mhz带宽中可提供16 kbit/s、32 kbit/s、64 kbit/s、128 kbit/s等多个传输速率。当信息速率超过128 kbit/s时，w-cdma系统可分配多个码分信道给用户进行复用，采用并行传送方式可提供384 kbit/s（128 kbit/s×3），并且可容易地实现室内2 mbit/s的信息传送。cdmaone系统可通过多载波传送或复用码信道，实现较高速率的信息传送。 td-cdma提供综合业务是通过无线电资源的复用，可采用在每个时隙内的多码传输和时隙合并方式，为了达到2 mbit/s的峰值速率需采用16进制的qam调制方式，当移动台的传信率较高时需要较高的发射功率，又因为采用与gsm系统相同的tdma时隙分配方式，所以无法充分利用系统资源，造成浪费。
（3） 与已有系统的兼容性
cdmaone系统将is-95从一个话音、低速数据系统改进为一个无线多媒体系统，使之能提供基本满足imt-2000要求的容量和服务，优化了话音和数据业务，能支持高速率的电路和分组业务，提供平滑地向后兼容性（与 is-95），其网络结构和软件均从is-95系统发展而来，n× 1．25 mhz信道带宽与is-95已经使用的频带兼容。td-cdma系统与gsm有相同的帧长度和时隙长度，将gsm或dcs1800的网络作相应扩充，即可实现与td-cdma系统的兼容，在与公网的接口上则向atm过渡，提高了市场竞争能力。w-cdma系统，与第二代及在第二代基础上开发的pcs及pcn系统不兼容，需要单独的基站和移动台子系统，需要全面安装系统设备，所以初期投资要大一些。
4 未来的发展趋势
itu为 imt-2000/fplmts系统提出的时间表是：1998年底完成无线传输技术的选择，1999年完成标准的制定，2000年以后开始商用。现在以日本、欧洲和美国电信公司为主的联盟已分别提出了各自的第三代移动通信系统，决定最终结果的不仅是技术的先进，还有成本、系统的复杂性和市场需求，具体如下：（1） 市场需求。imt-2000商用系统将在2000年左右推出，会在以后十年内逐渐占领市场，所以要研究今后几年人们对移动通信业务需求，imt- 2000应能够提供那些业务。（2） 成本和系统复杂性。成本取决于系统本身的投入，及与已有系统设备的兼容性。从初期投入来分析，w-cdma系统采用了一些新技术，要设计全新的基站和移动台，及整个网络结构，所以投入要大一些。（3） 技术先进性。运营商希望以较少的基站覆盖较大的区域，并且提高系统容量。从整体的性能来衡量，w-cdma因为设计比较超前，可提供更多的业务、较大的系统容量而具有相当大的竞争力，td-cdma系统因为其本身的缺陷，无法充分发挥cdma技术的优势。
由于目前的移动运营商已在现有的第二代移动通信系统中投入了大量资金，因此必然希望将自己目前的系统平滑过渡到第三代系统；另外，欧、日、美电信公司都希望在未来的第三代移动通信系统市场中占有较大份额，都不会轻易放弃自己的方案。因此，国际电联很难最终形成一个统一的第三代移动通信标准，极有可能几种方案共存。
5 结束语
cdma技术论文范文6
1.1 无线通信技术概述
几千年来,人们从自身的需求出发,不断的努力,使得通信技术向前快速发展。从当年的烽火狼烟到现在各种各样的通信系统,它们见证了人类向大自然进军的一个个过程,成为人类征服自然的一个缩影。在古代,人类利用自然界的基本规律和人的感官系统建立通信系统,比如“烽火传信”和“飞鸽传书”,当然在古代最主流的通信系统还是以驿站为基础的“邮局”系统,这些都为人们的交流提供了有力的保障。到近代,利用电和磁技术实现通信,这也是近代通信起始的一个标志,电磁技术最早的一个电信应用就是电报。1835,美国科学爱好者,莫尔斯先生发明了有线电报。1876年,美国发明家贝尔发明了电话机,开启了人类电话的第一次通信。1897年,意大利工程师马可尼在布里斯托尔海峡进行了横跨该海峡的无线电通信实验,并且取得成功,这一事件标志着无线电通信的诞生[1];1901年,马可尼使用他所发明的无线发报机,成功发射穿越大西洋的无线信号。电话和电报开启了近代的通信历史,但这都是一些小范围的应用,同时由于一些基础的通信的理论没有建立和电子技术不成熟,因此早期的通信发展比较缓慢。随着时间的推移,通信理论逐渐成熟,微电子和半导体技术的飞速发展,大规模集成电路、可编程逻辑器件、数字信号处理器等以前不可想象的元器件相继问世。这样通信设备的小型化,轻量化,低能耗就成为了可能,进而促使通信技术飞速发展进入了一个崭新的时代
目前,全球范围内,已经形成了数字传输和程控电话交换通信为主,其他非语音通信为辅的综合电信系统:电话网向移动方向延伸,并日益与计算机,电视等技术融合。在移动通信[2]方面:第一代移动通信(AMPS)主要采用模拟技术语音调制技术和频分多址(FDMA)技术,由于通话质量不高,不能提供更多的业务,早已被淘汰。第二代移动通信(GSM)数字技术是其最主要的特点,它能提供低速率的语音服务,并且拥有初步的多媒体业务的能力,但是频谱利用率较低,同时数据通信速率低,不能够满足客户对多媒体业务高数据率的需要。第三代移动通信主流都采用CDMA技术,它能够提供大量的增值业务(手机上网,可视通话,视频分享,流媒体,POC对讲专网)。2009年,工信部为中国三家通信运营商(中国移动、中国电信和中国联通)发放了3G牌照,这标志着我国3G时代开始到来。第三代移动通信系统[3,4]是一个全球无缝覆盖的立体通信网络,它主要由卫星通信网和地面移动通信网组成,并且能够很好的适应高速移动环境。它能够提供话音、数据和多媒体等多种业务,以其高速度的优势而受人们的青睐。
然而这些并不能很好的解决人们对通信的要求,因此近几年,3GPP组织开启3GPP长期演进(LTE)项目[5]。它是以OFDM/FDMA技术为核心,被看作是一种“准4G”技术,它最大的特点是频谱利用率高,它能够用20M的频谱带宽提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率;同时能够为高速运动的移动用户提供高质量的接入服务。LTE已经在中国开启,中国移动推出的TD-LTE,2011年已在上海,广州,深圳,杭州,南京,厦门6个城市开展了TD-LTE规模试验。但是现有通信系统并不能满足人们的需求,不能实现随时,随地的服务。对于未来的通信,它应该以提供世界范围的个人通信为目标,能够在任何时间、任何地点、向任何人提供搞质量的通信服务[6]。
1.2 软件无线电技术
软件无线电(Software Radio),也称软件定义无线电(Software Define Radiio),是一种既能够兼容多种制式的无线通信设备,也能够满足未来个性化通信需求的无线通信体系及结构[7]。它最早由美国 MITER 公司的 Joseph Mitola 博士于 1992年在美国的全国电信系统会议上提出,软件无线电最初是指一种宽频段多模式的无线电台,在通用的硬件平台上加载软件,用软件实现所需的通信功能。现在软件无线电平台都是将模块化、标准化、通用化的硬件单元以总线或交换方式连接起来的。在平台上加载模块化、标准化和通用化的软件功能包可以实现各种方式的通信,整个平台对用户开放,用户可以自己下载程序进行自己设定的通信模式,因而它是一种开放的体系结构及技术。软件无线电最初是应用在军事领域,但是它所具有的优势使得它不断向民用领域发展,各国已经作了大量的相关系统研究[8-11]。民用移动通信对软件无线电寄予了很大的期望,希望能够采用软件无线电中的研究成果如多频段多模式移动电话通用手机、多频段多模式的移动电话通用基站、通用无线局域网和网关,以满足民用通信的需求。软件无线电主要强调其体系结构的开放性和全面可编程性,通过软件来实现通信中的各种功能。理想软件无线电系统不仅要求射频到基带的所有信号出来任务都以全数字的形式进行,各个部件完全可以软件编程控制,且网络和结构可以根据用户的要求进行重组。其主要由天线、射频前端、AD/DA 转换器、通用数字信号处理器以及相关软件组成。图 1.1 是一种理想的软件无线电结构图。
第二章 CDMA 通信技术的理论基础
码分多址(CDMA),是第三代通信系统多址接入的重要技术。它是在正交编码、相关接收、扩频通信技术等基础上发展起来的一种新型的多址技术。扩频通信,即在发送端用一个远大于信号带宽的高速伪随机码对信息比特进行扩频,这样使原数据比特的信号带宽被扩展,然后经过载波调制由天线发射出去。而在接收端经过载波解调之后也使用完全一样的伪随机码进行解扩,把宽带信号还原成信息数据的窄带信号,实现信息的解调以完成通信。多址的方式有许多种,在第一代通信系统中是采用的频分多址(FDMA)方式,它是按照频率的不同来区分不同用户信息;在第二代通信系统中主要采用的是频分多址和时分多址(TDMA),而时分多址(TDMA)是为每个用户分配一个时隙,用不同的时隙来区分不同的用户;在第三代通信系统中基本上都是采用码分多址(CDMA)的技术,它是用不同的编码序列来区分不同的用户,利用若干不同的互相正交的码序列实现多址通信。CDMA通信与FDMA、TDMA技术最大的不同是所有的用户都可
以同时在同一个频道上进行传输。在扩频通信中使用的扩频码序列有着非常丰富的地址码序列,这样我们就可以从中选取有着优良互相关性和自相关性的扩频码作为不同用户的地址码,在接收端经过相关多用户检测技术就可以实现信号的分离。 第三章 软件无线电通信平台的设计........... 29-39
3.1 软件无线电通信平台的硬件介绍........... 29-31
3.1.1 发送端 ...........29-30 3.1.2 接收端........... 30-31
3.2 通信平台软件设........... 31-38
3.2.1 设计要求 ...........31-32
3.2.2 软件设计方案...........32
3.2.3 软件的具体实现...........32-38
3.3 本章小结 ...........38-39
第四章 CDMA 通信系统的实现...........39-56
4.1 数字信号的调制与解调 ...........39-47
4.1.1 数字信号的调制 ...........39-41
4.1.2 数字信号的解调........... 41-47
4.2 CDMA 基带信号处理的软件实现........... 47-50
4.2.1 卷积编码的软件实现 ...........47-49
4.2.2 walsh 码扩频的软件实现........... 49-50
4.3 CDMA 通信的实现........... 50-55
4.3.1 发送端实现........... 51-52
4.3.2 接收端的实现 ...........52-53
4.3.3 CDMA 通信点对多点的实现........... 53-55
4.4 本章小结 ...........55-56
第五章 多用户检测技术的研究........... 56-71
5.1 多用户检测的信号模型........... 56-57
5.2 多用户检测技术的分类........... 57
5.3 基本多用户检测算法........... 57-60
5.3.1 最优多用户检测器 ...........57-59
5.3.2 次优多用户检测器 ...........59-60
5.4 基于蚁群算法的多用户检测 ...........60-70
5.5 本章小结 ...........70-71
结论
本文以软件无线电平台为基础,在此基础上用软件搭建了一个 CDMA 的通信环境,完成了对硬件各个模块的设置,并实现 CDMA 的通信,这其中包括基带信号的处理,数字信号的调制解调。在本文中,针对本平台的特点设计了一个解调方法,该方法简单易实现。同时,本文在理论上对 CDMA 多用户检测做了一些研究,通过仿真证明了本文所提算法的有效性。在该系统的设计过程中,作者认真学习了软件无线电、通信原理,CDMA 通信原理等相关知识,并将这些知识应用在该系统的设计开发中,通过这些知识的应用也进一步加深了对这些知识的理解。在整个系统的设计,首先搭建一个适合通用的通信平台,这其中包括硬件平台的搭建和软件配置的设计,在此基础上设计了进行 CDMA 的处理和数字信号的调制解调的软件设计,并画出流程图,最后整个系统进行了调试。通过这些工作大大的提高了我的分析问题和解决问题的能力。综合起来本文取得了如下成果:
(1)介绍了无线通信的发展,并对软件无线电和 CDMA 的通信技术进行了介绍,研究和分析了 CDMA 通信的理论和基础以及本系统的开发意义。
(2)在已有的硬件平台基础上,完成通用通信平台的配置的软件设计,使得平台的硬件部分工作在一个合适的环境中。
(3)针对该系统平台的特点设计了一个解调的算法,该算法简单易实现,同时,对 CDMA 的基带部分也在该平台上进行了实现,并给出了详细的实现过程。
