移動(dòng)通信技術(shù)畢業(yè)論文--利用寬帶cdma技術(shù)增加蜂窩系統(tǒng)容量研究

1、<p>　設(shè)計(jì)（論文）題目</p><p>　利用寬帶CDMA技術(shù)增加蜂窩系統(tǒng)容量研究</p><p>　學(xué) 院： 電子與信息工程學(xué)院 </p><p>　學(xué)生姓名： </p><p>　專業(yè)班級(jí)： 08移動(dòng)通信技術(shù)2班 </p><p>　學(xué)

2、 號(hào)： </p><p>　指導(dǎo)教師： </p><p>　20 11 年 6月 6 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　系統(tǒng)容量是衡量蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。本文介紹了蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)、寬帶CDMA技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)

3、展過程、幾種多址方式的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)容量比較，分析了寬帶CDMA與GSM系統(tǒng)重疊覆蓋時(shí)的蜂窩系統(tǒng)容量，通過計(jì)算得出用寬帶CDMA系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)進(jìn)行頻帶共享，可以大大提高整個(gè)系統(tǒng)的容量的結(jié)論。 </p><p>　　關(guān)鍵詞 ：蜂窩系統(tǒng)；寬帶CDMA；GSM；容量</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　sy

4、stem capacity is the measure cellular mobile communication system performance is an important index. This paper introduces the cellular mobile communication system, broadband CDMA technical characteristics and developmen

5、t process, several multi-access way of cellular mobile communication system capacity comparison and analysis the broadband CDMA and GSM system overlapping coverage of cellular system capacity, the calculations with broad

6、band CDMA system and GSM system bandwidth sharing, can gre</p><p>　　Key words: cellular systems;Wideband CDMA;GSM;capacity</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I<

7、;/b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　第二章 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)2</p><p>　　2.1 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)概念2</p><p>　　2.2 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展史2</p>

8、;<p>　　2.2.1 第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)3</p><p>　　2.2.2 第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)4</p><p>　　2.2.3 第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)5</p><p>　　第三章 CDMA技術(shù)簡介6</p><p>　　3.1 CDMA概念6</p><p>　　3.2

9、 CDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6</p><p>　　3.3 技術(shù)背景6</p><p>　　3.4 CDMA演進(jìn)過程7</p><p>　　3.4.1 cdma20008</p><p>　　3.4.2 cdma2000-1X/EV8</p><p>　　第四章 寬帶技術(shù)12</p><

10、p><b>　　4.1 寬帶12</b></p><p>　　4.2 蜂窩寬帶12</p><p>　　4.2.1 蜂窩寬帶概述13</p><p>　　4.2.2 蜂窩寬帶發(fā)展史13</p><p>　　第五章 幾種多址方式的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)容量比較15</p><p>　

11、　5.1 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量度量方法15</p><p>　　5.2 頻分多址(FDMA)的小區(qū)容量15</p><p>　　5.3 時(shí)分多址(TDMA)的小區(qū)容量16</p><p>　　5.4 碼分多址(CDMA)的小區(qū)容量17</p><p><b>　　5.5 結(jié)論18</b></p>

12、<p>　　第六章 寬帶CDMA與GSM系統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)容量19</p><p>　　6.1 寬帶 CDMA與 GSM系統(tǒng)頻帶共享19</p><p>　　6.2 混合蜂窩容量分析19</p><p>　　6.2.1 容量分析模型19</p><p>　　6.2.2 GSM前向鏈路分析21</p>&l

13、t;p>　　6.2.3 CDMA前向鏈路分析22</p><p>　　6.3 容量計(jì)算結(jié)果23</p><p><b>　　結(jié)束語25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p&g

14、t;<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　目前，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中應(yīng)用的多址技術(shù)有三類，它們是頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)。其中，CDMA技術(shù)已經(jīng)被公認(rèn)為是性能最優(yōu)越、最具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。這主要是因?yàn)镃DMA有著其它兩種多址技術(shù)無法比擬的如下優(yōu)點(diǎn)：固有的抗多徑衰落能力；可以運(yùn)用話音激活技術(shù)增加系統(tǒng)的容量、減小傳輸功率；

15、具有軟切換和軟容 量的特性；系統(tǒng)容量大、保密性好、組網(wǎng)簡單；適合與窄帶系統(tǒng)共享頻帶等等。 </p><p>　　在CDMA技術(shù)發(fā)展過程中，最先提出的窄帶CDMA系統(tǒng)發(fā)展迅猛，短短幾年就已經(jīng)完成了從理論向商用產(chǎn)品轉(zhuǎn)變的全過程，而稍后提出的寬帶CDMA則更具有無限廣闊的發(fā)展前景。寬帶CDMA，由于更寬的帶寬，使其具有更大的抗衰落能力，這就意味著在相同的輸出功率下能提供范圍更廣泛的性能，或者在同樣的覆蓋范圍下可降低功率

16、要求，寬帶CDMA的寬廣頻譜使它對(duì)于市區(qū)環(huán)境中的干擾和多徑傳播環(huán)境具有更高的抗干擾能力，在多蜂窩環(huán)境下能夠提供更大的容量和更高的話音質(zhì)量。另外，附加的帶寬意味著有更大的能力支持更高帶寬業(yè)務(wù)和提供更靈活多樣的混合業(yè)務(wù)。 </p><p>　　寬帶CDMA與窄帶CDMA的一個(gè)重要區(qū)別在于窄帶CDMA只能在固定的1．25MHz帶寬范圍內(nèi)有效，而寬帶CDMA則可根據(jù)特定的應(yīng)用需要使用不同的帶寬，而且可以更好地與現(xiàn)有的任何

17、窄帶系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)頻帶共享。這就為我們?nèi)绾胃浞值乩脤氋F的頻譜資源提供了一種思路。本文就是根據(jù)這一思路，應(yīng)用寬帶CDMA技術(shù)與現(xiàn)有的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行頻率共享，以求達(dá)到提高頻譜利用率、增加整個(gè)蜂窩系統(tǒng)容量的目的[1]。 </p><p>　　第二章 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)</p><p>　　2.1 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)概念</p><p>　　蜂窩系統(tǒng)也叫“小區(qū)制”系

18、統(tǒng)，是將所有要覆蓋的地區(qū)劃分為若干個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)的半徑可視用戶的分布密度在1~10km左右。在每個(gè)小區(qū)設(shè)立一個(gè)基站為本小區(qū)范圍內(nèi)的用戶服務(wù)，并可通過小區(qū)分裂進(jìn)一步提高系統(tǒng)容量。</p><p>　　這種系統(tǒng)由移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、基站（BS）設(shè)備及移動(dòng)臺(tái)（MS）（用戶設(shè)備）以及交換中心至基站的傳輸線組成。目前在我國運(yùn)行的900MHz 第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（TACS）模擬系統(tǒng)和第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）數(shù)字

19、系統(tǒng)都屬于這一類。　　</p><p>　　就是說移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)交換中心與公共的電話交換網(wǎng)（就是我們平時(shí)所說的電話網(wǎng)PSTN）之間相連，移動(dòng)交換中心負(fù)責(zé)連接基站之間的通信，通話過程中，移動(dòng)臺(tái)（比如手機(jī)）與所屬基站建立聯(lián)系，由基站再與移動(dòng)交換中心連接，最后接入到公共電話網(wǎng) 。</p><p>　　蜂窩式公用陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)適用于全自動(dòng)撥號(hào)、全雙工工作、大容量公用移動(dòng)陸地網(wǎng)組網(wǎng)，可與公用電話網(wǎng)中

20、任何一級(jí)交換中心相連接，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶與本地電話網(wǎng)用戶、長途電話網(wǎng)用戶及國際電話網(wǎng)用戶的通話接續(xù)。這種系統(tǒng)具有越區(qū)切換、自動(dòng)或人工漫游、計(jì)費(fèi)及業(yè)務(wù)量統(tǒng)計(jì)等功能。這些功能將在以后中陸續(xù)介紹?！　?lt;/p><p>　　目前模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)主要用于開放電話業(yè)務(wù)。隨著GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，已逐步開放數(shù)據(jù)、傳真等多種非電話業(yè)務(wù)?！　?lt;/p><p>　　特點(diǎn)：用戶容量大，服務(wù)性能較好，

21、頻譜利用率較高，用戶終端小巧而且電池使用時(shí)間長，輻射小等等。　　</p><p>　　新的問題：系統(tǒng)復(fù)雜、越區(qū)切換、漫游、位置登記、更新和管理、以及系統(tǒng)鑒權(quán)等等。</p><p>　　2.2 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展史</p><p>　　移動(dòng)通信的發(fā)展歷史可以追溯到19 世紀(jì)。1864 年麥克斯韋從理論上證明了電磁波的存在；1876 年赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在

22、；1900 年馬可尼等人利用電磁波進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線電通信取得了成功，從此世界進(jìn)入了無線電通信的新時(shí)代。現(xiàn)代意義上的移動(dòng)通信開始于20 世紀(jì)20 年代初期。1928 年，美國Purdue 大學(xué)學(xué)生發(fā)明了工作于2MHz 的超外差式無線電接收機(jī)，并很快在底特律的警察局投入使用，這是世界上第一種可以有效工作的移動(dòng)通信系統(tǒng)；20 世紀(jì)30 年代初，第一部調(diào)幅制式的雙向移動(dòng)通信系統(tǒng)在美國新澤西的警察局投入使用；20 世紀(jì)30 年代末，第一部調(diào)頻制式的

23、移動(dòng)通信系統(tǒng)誕生，試驗(yàn)表明調(diào)頻制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)比調(diào)幅制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)更加有效。在20 世紀(jì)40 年代，調(diào)頻制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)逐漸占據(jù)主流地位，這個(gè)時(shí)期主要完成通信實(shí)驗(yàn)和電磁波傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)工作，在短波波段上實(shí)現(xiàn)了小容量專用移動(dòng)通信系統(tǒng)。這種移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻率較低、話音質(zhì)量差、自動(dòng)化程度低，難以與公眾網(wǎng)絡(luò)互通。在第二次世界大戰(zhàn)期間，軍事上的需求促使技術(shù)快速進(jìn)步，同時(shí)導(dǎo)致移動(dòng)通信的巨大發(fā)展。戰(zhàn)后，軍事移動(dòng)通信技術(shù)逐漸被應(yīng)用于民用<

24、/p><p>　　從20 世紀(jì)60 年代中期至70 年代中期，美國推出了改進(jìn)型移動(dòng)電話系統(tǒng)，它使用150MHz和450MHz 頻段，采用大區(qū)制、中小容量，實(shí)現(xiàn)了無線頻道自動(dòng)選擇及自動(dòng)接入公用電話網(wǎng)。20 世紀(jì)70 年代中期，隨著民用移動(dòng)通信用戶數(shù)量的增加，業(yè)務(wù)范圍的擴(kuò)大，有限的頻譜供給與可用頻道數(shù)要求遞增之間的矛盾日益尖銳。為了更有效地利用有限的頻譜資源，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室提出了在移動(dòng)通信發(fā)展史上具有里程碑意義的小區(qū)制、

25、蜂窩組網(wǎng)的理論，它為移動(dòng)通信系統(tǒng)在全球的廣泛應(yīng)用開辟了道路。</p><p>　　2.2.1 第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)</p><p>　　1978 年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了先進(jìn)移動(dòng)電話業(yè)務(wù)（AMPS）系統(tǒng)，這是第一種真正意義上的具有隨時(shí)隨地通信能力的大容量的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。AMPS 采用頻率復(fù)用技術(shù)，可以保證移動(dòng)終端在整個(gè)服務(wù)覆蓋區(qū)域內(nèi)自動(dòng)接入公用電話網(wǎng)，具有更大的容量和更好的語音質(zhì)量

26、，很好地解決了公用移動(dòng)通信系統(tǒng)所面臨的大容量要求與頻譜資源限制的矛盾。20 世紀(jì)70 年代末，美國開始大規(guī)模部署AMPS 系統(tǒng)。AMPS 以優(yōu)異的網(wǎng)絡(luò)性能和服務(wù)質(zhì)量獲得了廣大用戶的一致好評(píng)。AMPS 在美國的迅速發(fā)展促進(jìn)了在全球范圍內(nèi)對(duì)蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)的研究。到20 世紀(jì)80 年代中期，歐洲和日本也紛紛建立了自己的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，主要包括英國的ETACS 系統(tǒng)、北歐的NMT-450 系統(tǒng)、日本的NTT/JTACS/NTACS 系統(tǒng)等。

27、這些系統(tǒng)都是模擬制式的頻分雙工（Frequency Division Duplex，F(xiàn)DD）系統(tǒng)，亦被稱為第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)或1G 系統(tǒng)。</p><p>　　2.2.2 第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)</p><p>　　900/1800MHz GSM第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信(簡稱GSM移動(dòng)通信)業(yè)務(wù)是指利用工作在900/1800MHz頻段的GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GSM移動(dòng)

28、通信系統(tǒng)的無線接口采用TDMA技術(shù)，核心網(wǎng)移動(dòng)性管理協(xié)議采用MAP協(xié)議。 </p><p>　　900/1800MHz GSM第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)包括以下主要業(yè)務(wù)類型： </p><p>　　端到端的雙向話音業(yè)務(wù)。 </p><p>　　移動(dòng)消息業(yè)務(wù)，利用GSM網(wǎng)絡(luò)和消息平臺(tái)提供的移動(dòng)臺(tái)發(fā)起、移動(dòng)臺(tái)接收的消息業(yè)務(wù)。 &l

29、t;/p><p>　　移動(dòng)承載業(yè)務(wù)及其上移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 </p><p>　　移動(dòng)補(bǔ)充業(yè)務(wù)，如主叫號(hào)碼顯示、呼叫前轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)等。 </p><p>　　經(jīng)過GSM網(wǎng)絡(luò)與智能網(wǎng)共同提供的移動(dòng)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，如預(yù)付費(fèi)業(yè)務(wù)等。 </p><p>　　國內(nèi)漫游和國際漫游業(yè)務(wù)。 </p><p>　　

30、900/1800MHz GSM 第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的經(jīng)營者必須自己組建GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，所提供的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)類型可以是一部分或全部。提供一次移動(dòng)通信業(yè)務(wù)經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)可以是同一個(gè)運(yùn)營者的網(wǎng)絡(luò)，也可以由不同運(yùn)營者的網(wǎng)絡(luò)共同完成。提供移動(dòng)網(wǎng)國際通信業(yè)務(wù)，必須經(jīng)過國家批準(zhǔn)設(shè)立的國際通信出入口。 </p><p>　　800MHz CDMA第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù) </p>&l

31、t;p>　　800MHz CDMA 第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信(簡稱CDMA移動(dòng)通信)業(yè)務(wù)是指利用工作在800MHz 頻段上的CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。CDMA移動(dòng)通信的無線接口采用窄帶碼分多址CDMA技術(shù)，核心網(wǎng)移動(dòng)性管理協(xié)議采用IS-41協(xié)議。 </p><p>　　800MHz CDMA第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)包括以下主要業(yè)務(wù)類型： </p><p

32、>　　端到端的雙向話音業(yè)務(wù)。 </p><p>　　移動(dòng)消息業(yè)務(wù)，利用CDMA網(wǎng)絡(luò)和消息平臺(tái)提供的移動(dòng)臺(tái)發(fā)起、移動(dòng)臺(tái)接收的消息業(yè)務(wù)。 </p><p>　　移動(dòng)承載業(yè)務(wù)及其上移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 </p><p>　　移動(dòng)補(bǔ)充業(yè)務(wù)，如主叫號(hào)碼顯示、呼叫前轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)等。 </p><p>　　經(jīng)過CDMA網(wǎng)絡(luò)

33、與智能網(wǎng)共同提供的移動(dòng)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，如預(yù)付費(fèi)業(yè)務(wù)等。 </p><p>　　國內(nèi)漫游和國際漫游業(yè)務(wù)。 </p><p>　　800MHz CDMA 第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的經(jīng)營者必須自己組建CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，所提供的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)類型可以是一部分或全部。提供一次移動(dòng)通信業(yè)務(wù)經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)，可以是同一個(gè)運(yùn)營者的網(wǎng)絡(luò)，也可以由不同運(yùn)營者的網(wǎng)絡(luò)共同完成。提供移動(dòng)網(wǎng)國際通信業(yè)務(wù)

34、，必須經(jīng)過國家批準(zhǔn)設(shè)立的國際通信出入口。</p><p>　　2.2.3 第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) </p><p>　　第三代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信(簡稱3G移動(dòng)通信)業(yè)務(wù)是指利用第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像等業(yè)務(wù)。 </p><p>　　第三代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)主要特征是可提供移動(dòng)寬帶多媒體業(yè)務(wù)，其中高速移動(dòng)環(huán)境下支持144kb/s速率，

35、步行和慢速移動(dòng)環(huán)境下支持384kb/s速率，室內(nèi)環(huán)境支持2Mb/s速率數(shù)據(jù)傳輸，并保證高可靠服務(wù)質(zhì)量(QoS) 。第三代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)包括第二代蜂窩移動(dòng)通信可提供的所有的業(yè)務(wù)類型和移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)。 </p><p>　　第三代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的經(jīng)營者必須自己組建3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，所提供的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)類型可以是一部分或全部。提供一次移動(dòng)通信業(yè)務(wù)經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)，可以是同一個(gè)運(yùn)營者網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，也可以由不同

36、運(yùn)營者的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施共同完成。提供移動(dòng)網(wǎng)國際通信業(yè)務(wù)，必須經(jīng)過國家批準(zhǔn)設(shè)立的國際通信出入口[2]。</p><p>　　第三章 CDMA技術(shù)簡介</p><p>　　3.1 CDMA概念</p><p>　　CDMA (Code Division Multiple Access) 又稱碼分多址，是在無線通訊上使用的技術(shù)，CDMA 允許所有的使用者同時(shí)使用全部頻帶(1

37、.2288Mhz)，并且把其他使用者發(fā)出的訊號(hào)視為雜訊，完全不必考慮到訊號(hào)碰撞 (collision) 的問題。 CDMA的優(yōu)點(diǎn)包括： CDMA中所提供的語音編碼技術(shù)，其通話品質(zhì)比目前的GSM好，而且可以把用戶對(duì)話時(shí)周圍環(huán)境的噪音降低，使通話更為清晰。 </p><p>　　3.2 CDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　CDMA，就是利用展頻的通訊技術(shù)，因而可以減少手機(jī)之間的干擾，并且可

38、以增加用戶的容量，而且手機(jī)的功率還可以做的比較低，不但可以使使用時(shí)間更長，更重要的是可以降低電磁波輻射對(duì)人的傷害。 CDMA的帶寬可以擴(kuò)展較大，還可以傳輸影像，這是第三代手機(jī)為什么選用CDMA的原因。就安全性能而言，CDMA不但有良好的認(rèn)證體制，更因?yàn)槠鋫鬏數(shù)奶匦?，用碼來區(qū)分用戶，防止被人盜聽的能力大大地增強(qiáng)。 目前CDMA系統(tǒng)正快速發(fā)展中。 Wideband CDMA(WCDMA)寬帶碼分多址傳輸技術(shù)，為IMT-2000的重要基礎(chǔ)技術(shù)

39、，將是第三代數(shù)字無線通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)之一。 </p><p><b>　　3.3 技術(shù)背景</b></p><p>　　CDMA技術(shù)的出現(xiàn)源自于人類對(duì)更高質(zhì)量無線通信的需求。第二次世界大戰(zhàn)期間因戰(zhàn)爭的需要而研究開發(fā)出CDMA技術(shù)，其思想初衷是防止敵方對(duì)己方通訊的干擾，在戰(zhàn)爭期間廣泛應(yīng)用于軍事抗干擾通信，后來由美國高通公司更新成為商用蜂窩電信技術(shù)。1995年，第一個(gè)CD

40、MA商用系統(tǒng)（被稱為IS-95）運(yùn)行之后，CDMA技術(shù)理論上的諸多優(yōu)勢在實(shí)踐中得到了檢驗(yàn)，從而在北美、南美和亞洲等地得到了迅速推廣和應(yīng)用。全球許多國家和地區(qū)，包括中國大陸、中國香港、韓國、日本、美國都已建有CDMA商用網(wǎng)絡(luò)。在美國和日本，CDMA成為國內(nèi)的主要移動(dòng)通信技術(shù)。在美國，10個(gè)移動(dòng)通信運(yùn)營公司中有7家選用CDMA。到2006年4月，韓國有60%的人口成為CDMA用戶。在澳大利亞主辦的第27屆奧運(yùn)會(huì)中，CDMA技術(shù)更是發(fā)揮了重要

41、作用。中國聯(lián)通于2002年1月8日正式開通了CDMA網(wǎng)絡(luò)并投入商用，2008年10月1日后轉(zhuǎn)由中國電信經(jīng)營，手機(jī)號(hào)段為133、153、189及尚未放號(hào)的180號(hào)段。　　</p><p>　　女演員海蒂拉瑪和她的作曲家丈夫定義Spectrum(頻譜)的概念早在1942年。該專利提出了一個(gè)重要的概念“展布頻譜技術(shù)”此后的這個(gè)思路帶給了我們這個(gè)世界不可思議的變化。5０年代，紐約州的Sylvania公司（臺(tái)積電老板張忠謀

42、在美國的第一份工作，就是在這家半導(dǎo)體公司）開始以海蒂和喬治的專利為出發(fā)點(diǎn)作相關(guān)的研發(fā)。后來在6０年代，相關(guān)的展頻（Spread Spectrum）技術(shù)出現(xiàn)了，美國軍方也開始在軍事通訊系統(tǒng)中使用展頻技術(shù)。8０年代冷戰(zhàn)結(jié)束后，美國軍方解除了對(duì)展頻技術(shù)的管制，允許其商業(yè)化。然后在1985年，美國的一家小公司在加州成立，以展頻技術(shù)為基礎(chǔ)，研發(fā)出CDMAJI（Code Division Multiple Access）系統(tǒng)，這公司就是高通！ &l

43、t;/p><p>　　3.4 CDMA演進(jìn)過程 </p><p>　　經(jīng)過十多年時(shí)間的發(fā)展和改進(jìn)，CDMA技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了多個(gè)發(fā)展階段(見圖3-1)。 </p><p>　　圖3-1 CDMA發(fā)展階段圖</p><p>　　一般認(rèn)為，這兩個(gè)移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)屬于第二代移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。IS-95A是1995年美國TIA正式頒布的窄帶CDMA(N-CDM

44、A)標(biāo)準(zhǔn)。IS-95B是IS-95A的進(jìn)一步發(fā)展，于1998年制定的標(biāo)準(zhǔn)。主要目的是能滿足更高的比特速率業(yè)務(wù)的需求，IS-95B可提供的理論最大比特速率為115kbit/s，實(shí)際只能實(shí)現(xiàn)64kbit/s。IS-95A和IS-95B均是系列標(biāo)準(zhǔn)，其總稱為IS-95。 </p><p>　　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)

45、。 </p><p>　　3.4.1 cdma2000 </p><p>　　cdma2000是美國向ITU提出的第三代移動(dòng)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)。 </p><p>　　cdma2000 1X原意是指采用單載波形式的cdma2000系統(tǒng)，也可以理解為cdma2000的第一階段，可支持308kb

46、it/s的數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)部份引入了分組交換，可支持移動(dòng)IP業(yè)務(wù)。 </p><p>　　有人稱cdma2000 3X為cdma2000第二階段，實(shí)際上并不準(zhǔn)確。它與cdma2000 1x的主要區(qū)別是前向CDMA信道采用3載波方式，而cdma2000 1X用單載波方式。因此它的優(yōu)勢在于能提供更高的速率數(shù)據(jù)，但占用頻譜資源也較寬。從目前的情況來看，在較長時(shí)間內(nèi)運(yùn)營商未必會(huì)考慮cdma2000 3X，而會(huì)考慮cdma2

47、000 1X/EV。 </p><p>　　IS-2000則是采用cdma2000技術(shù)的正式標(biāo)準(zhǔn)總稱。 </p><p>　　3.4.2 cdma2000-1X/EV </p><p>　　cdma2000-1X/EV是在cdma2000-lx基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高速率的增強(qiáng)體制。這個(gè)技術(shù)也分為兩個(gè)部分，一個(gè)被稱為1X/EV-DO技術(shù)，主要對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行了增強(qiáng)，另一個(gè)叫

48、做1X/EV-DV技術(shù)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)進(jìn)行了增強(qiáng)[3]。 </p><p>　　CDMA系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　CDMA系統(tǒng)采用碼分多址的技術(shù)及擴(kuò)頻通信的原理，使得可以在系統(tǒng)中使用多種先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，為系統(tǒng)帶來許多優(yōu)點(diǎn)。以下介紹了CDMA無線通信系統(tǒng)的幾個(gè)顯著特點(diǎn)。</p><p><b>　　(1).大容量</b>

49、</p><p>　　根據(jù)理論計(jì)算及現(xiàn)場試驗(yàn)表明，CDMA系統(tǒng)的信道容量是模擬系統(tǒng)的10~20倍，是TDMA系統(tǒng)的4倍。CDMA系統(tǒng)的高容量很大一部分因素是因?yàn)樗念l率復(fù)用系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它制式的蜂窩系統(tǒng)，同時(shí)CDMA使用了話音激活和扇區(qū)化，快速功率控制等。</p><p>　　決定CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)容量的主要參數(shù)是：處理增益、Eb/No、話音負(fù)載周期、頻率復(fù)用效率和基站天線扇區(qū)數(shù)。<

50、;/p><p>　　若不考慮蜂窩系統(tǒng)的特點(diǎn)，只考慮一般擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，接收信號(hào)的載干比定義為載波功率與干擾功率的比值，可以寫成：</p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　Eb：信息的比特能量；</p><p>　　R

51、b：信息的比特率；</p><p>　　Io：干擾的功率譜密度；</p><p>　　W：總頻段寬度（這里也是CDMA信號(hào)所占的頻譜寬度，即擴(kuò)頻寬度）；</p><p>　　Eb/Io：類似與通常所說的歸一化信噪比，其取值決定于系統(tǒng)對(duì)誤比特率或話音質(zhì)量的要求，并與系統(tǒng)的調(diào)制方式和編碼方案有關(guān)；</p><p>　　W/Rb：系統(tǒng)的處理增益。&

52、lt;/p><p>　　若N個(gè)用戶共用一個(gè)無線信道，顯然，每一個(gè)用戶的信號(hào)都受到其它N-1個(gè)用戶信號(hào)的干擾。假定到達(dá)一個(gè)接收機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度和各干擾強(qiáng)度都相等，則載干比為： </p><p><b>　　=或=</b></p><p><b>　　若N>>1，于是</b></p><p><

53、;b>　　=</b></p><p>　　結(jié)果說明，在誤比特率一定的條件下，所需要的歸一化信噪比越小，系統(tǒng)可以同時(shí)容納的用戶數(shù)越多。應(yīng)該注意這里的假定條件，所謂到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度和各個(gè)干擾強(qiáng)度都一樣，對(duì)單一小區(qū)（沒有鄰近小區(qū)的干擾）而言，在前向傳輸時(shí)，不加功率控制即可滿足；但是在反向傳輸時(shí)，各個(gè)移動(dòng)臺(tái)向基站發(fā)送的信號(hào)必須進(jìn)行理想的功率控制才能滿足。</p><p>　　

54、其次，應(yīng)根據(jù)CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的特征對(duì)這里得到的公式進(jìn)行修正。</p><p><b>　　話音激活期的影響</b></p><p>　　在典型的全雙工通話中，每次通話中話音存在時(shí)間一般為40%。如果在話音停頓時(shí)停止信號(hào)發(fā)射，對(duì)CDMA系統(tǒng)而言，減少了對(duì)其它用戶的干擾，使系統(tǒng)的容量提高到原來的1/0.35=2.86倍。雖然FDMA和TDMA兩種系統(tǒng)都可以利用這種停頓

55、，使容量獲得一定程度的提高，但是要做到這一點(diǎn)，必須增加額外的控制開銷，而且要實(shí)現(xiàn)信道的動(dòng)態(tài)分配必然會(huì)帶來時(shí)間上的延遲，而CDMA系統(tǒng)可以很容易地實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　(2).扇區(qū)化</b></p><p>　　CDMA小區(qū)扇區(qū)化有很好的容量擴(kuò)充作用，其效果好于扇區(qū)化對(duì)FDMA和TDMA系統(tǒng)的影響。小區(qū)一般劃分為三個(gè)扇區(qū)，天線波束寬度一般小于120度，因?yàn)?/p>

56、天線方向幅度寬而且經(jīng)常出現(xiàn)傳播異常，這些天線覆蓋區(qū)域有很大的重疊，扇區(qū)之間的隔離并不可靠。因此，窄帶系統(tǒng)在小區(qū)扇區(qū)化時(shí)小區(qū)頻率復(fù)用并無改善。而對(duì)于CDMA系統(tǒng)來說，扇區(qū)化之后（采用方向性天線），干擾可以看成近似減少為原來的三分之一，因此網(wǎng)絡(luò)容量增加為原來的三倍。</p><p><b>　　(3).頻率再用</b></p><p>　　在CDMA系統(tǒng)中，若干小區(qū)的基站

57、都工作在同一頻率上，這些小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)也工作在同一頻率上。因此，任一小區(qū)的移動(dòng)臺(tái)都會(huì)受到相鄰小區(qū)基站的干擾，任一小區(qū)的基站也都會(huì)受到相鄰小區(qū)移動(dòng)臺(tái)的干擾。這些干擾的存在必然會(huì)影響系統(tǒng)的容量。因此必須采取措施限制來自臨近小區(qū)的干擾，才能提高系統(tǒng)的頻率再用效率。</p><p>　　(4).低的Eb/No</p><p>　　Eb/No是數(shù)字調(diào)制和編碼技術(shù)藉以比較的標(biāo)準(zhǔn)。由于CDMA系統(tǒng)采用很

58、寬的信道帶寬，可以采用高冗余的強(qiáng)糾錯(cuò)編碼技術(shù)，而窄帶數(shù)字系統(tǒng)由于信道帶寬限制，只能采用低冗余的糾錯(cuò)編碼，糾錯(cuò)能力也較低。因此，CDMA系統(tǒng)要求的Eb/No比窄帶系統(tǒng)要低，降低干擾，擴(kuò)大了容量。</p><p><b>　　(5).軟容量</b></p><p>　　在FDMA、TDMA系統(tǒng)中，當(dāng)小區(qū)服務(wù)的用戶數(shù)達(dá)到最大信道數(shù)，已滿載的系統(tǒng)再無法增添一個(gè)信號(hào)，此時(shí)若有新

59、的呼叫，該用戶只能聽到忙音。而在CDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)目和服務(wù)質(zhì)量之間可以相互折中，靈活確定。例如系統(tǒng)運(yùn)營者可以在話務(wù)量高峰期將某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，例如可以將目標(biāo)誤幀率稍稍提高，從而增加可用信道數(shù)。同時(shí)，在相鄰小區(qū)的負(fù)荷較輕時(shí)，本小區(qū)受到的干擾較小，容量就可以適當(dāng)增加。</p><p>　　體現(xiàn)軟容量的另外一種形式是小區(qū)呼吸功能。所謂小區(qū)呼吸功能就是指各個(gè)小區(qū)的覆蓋大小是動(dòng)態(tài)的。當(dāng)相鄰兩個(gè)小區(qū)負(fù)荷一輕一重時(shí)，負(fù)荷重

60、的小區(qū)通過減小導(dǎo)頻發(fā)射功率，使本小區(qū)的邊緣用戶由于導(dǎo)頻強(qiáng)度不夠，切換到相鄰的小區(qū)，使負(fù)荷分擔(dān)，即相當(dāng)于增加了容量。</p><p>　　這項(xiàng)功能可以避免在切換過程中由于信道短缺造成的掉話。在模擬系統(tǒng)和數(shù)字TDMA系統(tǒng)中，如果沒有可用信道，呼叫必須重新被分配到另一條候選信道，或者在切換時(shí)中斷。但是在CDMA中，建議可以適當(dāng)提高用戶的可接受的誤比特率直到另外一個(gè)呼叫結(jié)束[4]。</p><p>

61、;<b>　　第四章 寬帶技術(shù)</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及社會(huì)的進(jìn)步，人類對(duì)物質(zhì)和文化的需求不斷提高，作為連接世界群體或個(gè)人之間橋架的網(wǎng)絡(luò)必將走向全球化、統(tǒng)一化和寬帶化。舊的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施一定要升級(jí)。由于網(wǎng)民們從事的工作和生活環(huán)境的不同，決定了接入網(wǎng)在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)是多樣化的，不公要將現(xiàn)有的窄帶網(wǎng)升級(jí)到亞寬帶(Wideband)和寬帶(Broadband)，而且還要保留現(xiàn)

62、有的窄帶（PSTN和N—ISDN）。此外還要按照節(jié)省、有效的原則，選擇適當(dāng)?shù)纳?jí)技術(shù)，包括升級(jí)現(xiàn)有雙絞線的DSL，升級(jí)同軸結(jié)構(gòu)的Cable Modem，無源光網(wǎng)ATM—PON、無線和電力線接入。</p><p><b>　　4.1 寬帶 </b></p><p>　　寬帶，其實(shí)并沒有很嚴(yán)格的定義，一般是以目前撥號(hào)上網(wǎng)速率的上限 56Kbps(Bits per Seco

63、nd，數(shù)據(jù)傳輸速率的常用單位)為分界，將 56Kbps及其以下的接入稱為“窄帶”，之上的接入方式則歸類于“寬帶”。寬帶，從一般的角度理解，它是能夠滿足人們感觀所能感受到的各種媒體在網(wǎng)絡(luò)上傳輸所需要的帶寬，因此它也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的概念。目前的寬帶對(duì)家庭用戶而言是指傳輸速率超過1M，可以滿足語音、圖像等大量信息傳遞的需求。 包括：光纖，xDSL（ADSl，HDSL），Cable ，ISDN（嚴(yán)格來說不算是寬帶）。 </p>

64、<p>　　FCC（Federal Communications Commission 全稱美國聯(lián)邦通訊委員會(huì)）2010年07月24日為“寬帶”這個(gè)詞語下了一個(gè)定義，F(xiàn)CC認(rèn)為寬帶意味著下載速率為4Mbps，上行為1Mbps，可以實(shí)現(xiàn)視頻等多媒體應(yīng)用，并同時(shí)保持基礎(chǔ)的Web瀏覽和E-Mail特性?！　?lt;/p><p>　　寬帶網(wǎng)絡(luò)可以分為三大部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)、接入網(wǎng)。寬帶網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)也分為3類：傳

65、輸技術(shù)、交換技術(shù)、接入技術(shù)。寬帶傳輸網(wǎng)主要以SDH（同步數(shù)字系列）為基礎(chǔ)的大容量光纖網(wǎng)絡(luò);寬帶交換網(wǎng)是采用ATM（異步傳輸模式）技術(shù)的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)；寬帶接入網(wǎng)主要有光纖接入、銅線接入、混合光纖/銅線接入、無線接入等。 </p><p><b>　　4.2 蜂窩寬帶</b></p><p>　　蜂窩寬帶是采用蜂窩無線組網(wǎng)方式，在終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通過無線通道連接起來

66、，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶在活動(dòng)中可相互通信。其主要特征是終端的移動(dòng)性，并具有越區(qū)切換和跨本地網(wǎng)自動(dòng)漫游功能。蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)是指經(jīng)過由基站子系統(tǒng)和移動(dòng)交換子系統(tǒng)等設(shè)備組成蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)提供的話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像等業(yè)務(wù)。 </p><p>　　4.2.1 蜂窩寬帶概述</p><p>　　在移動(dòng)通信領(lǐng)域，目前為人們所廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)技術(shù)即是第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3G）。與第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，第三代移

67、動(dòng)通信技術(shù)最大的優(yōu)勢是能夠向用戶提供移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)接入，從而能向用戶提供寬帶多媒體業(yè)務(wù)。除了3G以外，從2G向3G演進(jìn)的2.5G、2.75G移動(dòng)通信技術(shù)也能向用戶提供一定的寬帶接入能力。由此，包括2.5G、2.75G、3G在內(nèi)的能向用戶提供一定寬帶接入能力的蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，歸于寬帶無線接入技術(shù)。 </p><p>　　4.2.2 蜂窩寬帶發(fā)展史</p><p>　　蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)從發(fā)展

68、到現(xiàn)在主要經(jīng)歷了三個(gè)階段，即第一代、第二代和第三代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)。第一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)是模擬蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，以美國貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的先進(jìn)移動(dòng)電話系統(tǒng)AMPS為典型代表。第一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)由于采用模擬技術(shù)和FDMA多址接入方式，在使用中暴露出很多弊端，如頻譜利用率比較低、保密性差、只能提供低速語音業(yè)務(wù)、設(shè)備體積大成本高等，在實(shí)際中已經(jīng)基本不再使用。 </p><p>　　第二代移動(dòng)通信技術(shù)是數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)

69、，采用數(shù)字調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高，保密性好的特點(diǎn)，不僅可以支持話音業(yè)務(wù)，也可以支持低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因而又稱為窄帶數(shù)字通信系統(tǒng)。第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)典型代表有美國的DAMPS系統(tǒng)、IS-95系統(tǒng)和歐洲GSM系統(tǒng)，其中DAMPS和GSM都采用TDMA多址接入方式，而IS-95采用則采用CDMA多址接入方式，系統(tǒng)容量比GSM和DAMPS要大的多。第二代數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)是目前廣泛應(yīng)用的蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，但由于只能提供窄帶業(yè)務(wù)，已經(jīng)不能滿足人

70、們?cè)絹碓蕉嗟膶?duì)于移動(dòng)寬帶多媒體業(yè)務(wù)的需求。</p><p>　　第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是寬帶數(shù)字通信系統(tǒng)，它的目標(biāo)是提供移動(dòng)寬帶多媒體通信，多址方式基本都采用CDMA多址接入，屬于寬帶CDMA移動(dòng)通信技術(shù)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)能提供多種類型的高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)，能實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力并與固定網(wǎng)絡(luò)相兼容。它可以實(shí)現(xiàn)小型便攜式終端在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)進(jìn)行任何種類的通信。第三代移動(dòng)通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作由3GPP和

71、3GPP2兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織來推動(dòng)和實(shí)施。目前，在世界范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)體制為WCDMA和CDMA2000。下面將對(duì)這兩種體制的第三代移動(dòng)通信技術(shù)以及相應(yīng)的二代半過渡性技術(shù)進(jìn)行介紹。 </p><p>　　第五章 幾種多址方式的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)容量比較</p><p>　　蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)使用的頻譜是很有限的，因而如何最高實(shí)現(xiàn)頻譜利用率，即通信容量最大,是蜂窩系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)

72、重要方面。蜂窩系統(tǒng)的容量與多址方式有著密切的關(guān)系。由于容量不足和其它性能上的問題，第1代FDMA模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)僅僅運(yùn)行了幾年，就被第2代TDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)所替代。隨著第2代系統(tǒng)的推廣普及，用戶數(shù)的增長速度隨之加快，對(duì)系統(tǒng)容量的需求也日益加大。1993年，美國研制的IS－95空中接口標(biāo)準(zhǔn)下的窄帶CDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)投入使用，成為與TDMA并駕齊驅(qū)的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。</p><p>　　5.1 蜂窩

73、移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量度量方法</p><p>　　通信系統(tǒng)的通信容量可以用不同表征方法進(jìn)行度量。對(duì)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，因?yàn)樾诺涝诜涓C中的分配，涉及到頻率再用和由此產(chǎn)生的共信道干擾問題，因而系統(tǒng)的通信容量用每個(gè)小區(qū)的可用信道數(shù)進(jìn)行度量比較合適。每小區(qū)的可用信道數(shù)即每小區(qū)允許同時(shí)工作的用戶數(shù)(小區(qū)容量)越大，系統(tǒng)的通信容量也越大。此外，還可以用每小區(qū)的愛爾蘭數(shù)、每平方公里的用戶數(shù)以及每平方公里每小時(shí)的通話次數(shù)等進(jìn)行度

74、量。當(dāng)然這些度量方法之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。本文的容量度量以每小區(qū)可用的信道數(shù)為度量方法。</p><p>　　5.2 頻分多址(FDMA)的小區(qū)容量</p><p>　　FDMA方式是把通信系統(tǒng)的總頻段劃分為若干個(gè)等間隔、互不交疊的頻道分配給不同的用戶使用，每個(gè)頻道的寬度都能傳輸一路話音信息，在相鄰頻道間無明顯的串?dāng)_。把系統(tǒng)中的小區(qū)劃為區(qū)群，每個(gè)區(qū)群有K個(gè)小區(qū)。再把總頻段W分成U=W/B(

75、B是頻道寬度)個(gè)頻道，把它們互不重復(fù)地分成K個(gè)頻組，指配給一個(gè)區(qū)群的K個(gè)小區(qū)使用。利用蜂窩區(qū)群結(jié)構(gòu)的頻率復(fù)用特點(diǎn)，U個(gè)頻道在蜂窩結(jié)構(gòu)的不同區(qū)群中被重復(fù)利用，這樣能同時(shí)通話的用戶數(shù)，即每小區(qū)的用戶數(shù)會(huì)大幅增加。在總頻率資源和用戶信道帶寬M給定的前提下，區(qū)群內(nèi)的信道數(shù)是一定的，所以小區(qū)的容量就取決于區(qū)群內(nèi)所含的小區(qū)數(shù)，即小區(qū)數(shù)K越小，小區(qū)內(nèi)的頻道數(shù)M/K就越大。但是小區(qū)數(shù)K越小，相鄰區(qū)群之間的地理位置靠得越近，同頻(共道)小區(qū)之間存在的同頻

76、(共道)干擾就越大。因此小區(qū)數(shù)目受制于同頻小區(qū)的共道干擾。在模擬蜂窩系統(tǒng)中，一般要求接收端載干比(C/I)大于等于18dB，這時(shí)解調(diào)后的基帶信噪比(S/N)可達(dá)38dB，能滿足通信話音質(zhì)量的要求。令小區(qū)半徑為R，D為相鄰?fù)l小區(qū)間距離，C為信號(hào)的載波功率，路徑損耗因子λ一般?。?。I為總的共道干擾，Ii為每一同頻小區(qū)的干擾，有，假設(shè)只考</p><p>　　式(1)中，q=D/R，是六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)的共道再用因子，

77、它與區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)K的關(guān)系為： </p><p>　　把上面對(duì)模擬系統(tǒng)的要求C/I≥18dB，代入(1)，有1/6qλ≥63.096，由(2)可得K≥6.48，實(shí)際應(yīng)用中K一般取7，即7小區(qū)區(qū)群蜂窩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這樣在7小區(qū)區(qū)群蜂窩結(jié)構(gòu)中的小區(qū)容量為：　　W/(KB)=M/K≤W/(B(2C/3I)1/2)=M/(2C/3I)1/2。 (3)</p><p>　　例如總帶寬W=25MHz，信道

78、帶寬B=30kHz，小區(qū)半徑為1km，則區(qū)群總信道數(shù)U=W/B≈833，在7小區(qū)區(qū)群蜂窩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)中小區(qū)容量為U/7=119 (結(jié)果1)。</p><p>　　由于共信道干擾的存在，為了滿足系統(tǒng)所要求的載干比，K不能任意小。但也可采用小區(qū)基站使用定向天線以減少共道小區(qū)的相互干擾等方法來減少K，提高小區(qū)容量。</p><p>　　5.3 時(shí)分多址(TDMA)的小區(qū)容量</p&g

79、t;<p>　　TDMA方式是把時(shí)間分割成周期性不交疊的幀，每一幀再分割成若干個(gè)不交疊的時(shí)隙，再根據(jù)一定的時(shí)隙分配原則，使各個(gè)移動(dòng)臺(tái)在每幀內(nèi)按指定的時(shí)隙發(fā)送信號(hào)；在接收端按不同時(shí)隙來區(qū)分出不同用戶的信息，從而實(shí)現(xiàn)多址通信。由于TDMA采用了話音編碼技術(shù)，再加上移動(dòng)臺(tái)輔助越區(qū)切換技術(shù)、跳頻技術(shù)和分集技術(shù)等手段的運(yùn)用，TDMA數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的容量可以提升至FDMA系統(tǒng)的3倍乃至更高。</p><p>

80、　　以GSM系統(tǒng)為例，系統(tǒng)總帶寬W=25MHz，信道寬度B=200kHz，每頻道含8個(gè)時(shí)隙，則信道總數(shù)M=25×8/0.2=1000；小區(qū)半徑為1km，每小區(qū)分3個(gè)扇區(qū)，運(yùn)用了跳頻技術(shù)后的C/I=9dB，由(1)式可得共道再用因子q=2.62≈3；每小區(qū)信道數(shù)為1 000/3≈333(結(jié)果2)。</p><p>　　5.4 碼分多址(CDMA)的小區(qū)容量</p><p>　　CD

81、MA多址方式用不同碼型的地址碼來劃分信道，每一地址碼對(duì)應(yīng)一個(gè)信道，每一信道對(duì)時(shí)間及頻率都是共享的，而FDMA、TDMA系統(tǒng)信道的數(shù)量要受到頻率或時(shí)隙的限制。在發(fā)射端，信息數(shù)據(jù)被高速地址碼調(diào)制；在接收端，用一與發(fā)端相同的本地地址碼控制的相關(guān)器進(jìn)行相關(guān)接收；其它與本地地址碼不同碼型的信號(hào)被作為多址干擾處理。</p><p>　　在CDMA蜂窩系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)雙工通信，前向信道(基站到移動(dòng)臺(tái))與反向信道(移動(dòng)臺(tái)到基站)

82、各使用一個(gè)頻率，即頻分雙工。在實(shí)際中前后向信道是不完全對(duì)稱的，不能以基站收到的信號(hào)功率大小來確定用戶所需的基站發(fā)射功率；一般用前向與后向鏈路功率之和(是一個(gè)常數(shù))來確定基站發(fā)射功率。下面以前向鏈路在考慮功率控制的情況下，估算CDMA系統(tǒng)的小區(qū)容量。</p><p>　　對(duì)于一般的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，C/I與基帶Eb/I0密切相關(guān)。又由于到達(dá)一接收機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度和各個(gè)干擾強(qiáng)度都一樣，則有：C/I= EbRb/I0W=1/(

83、M－1) (4)</p><p>　　Eb為基帶每比特信息能量，I0為單位赫茲的干擾功率，Rb為基帶信息速率，W為載波帶寬。當(dāng)M>>1時(shí)可得：M=I0W/EbRb (5)</p><p>　　根據(jù)CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)(5)式進(jìn)行如下修正：</p><p>　　(1)小區(qū)扇區(qū)化。利用方向性天線將小區(qū)分成3個(gè)扇區(qū)，這樣多址干擾只有原來的1／3，理論上容量可

84、增加3倍，但考慮天線覆蓋的重疊因素，一般扇區(qū)化因子g=2.5、系統(tǒng)容量增加為M1=2.5M；</p><p>　　(2)話音激活。利用話音激活技術(shù)減小干擾，由于人類語音的間歇性質(zhì)，在實(shí)際通話過程中發(fā)音時(shí)間一般只占35％，使不發(fā)音期只有很低功率的背景噪聲發(fā)出，這樣通過話音激活容量可提高1／0.35=2.8倍，有M2=2.8M1=7M。</p><p>　　(3)功率控制。讓基站發(fā)給用戶的功率

85、是根據(jù)移動(dòng)臺(tái)和基站的距離進(jìn)行調(diào)整，距離越遠(yuǎn)，功率越大，反之則越小。經(jīng)過功率控制后基站發(fā)射的總功率減小一半，意味著干擾也減小一半，即用戶數(shù)比系統(tǒng)增大一倍。M3=2M2=14M；</p><p>　　(4)鄰近小區(qū)干擾。作為近似計(jì)算，只取3層多址干擾，另有本小區(qū)M－1個(gè)多址干擾(M為小區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)數(shù))。由蜂窩幾何結(jié)構(gòu)可計(jì)算出第一、二、三層小區(qū)的基站到所假設(shè)的移動(dòng)臺(tái)距離分別為R、2R、2.64R。小區(qū)邊界處移動(dòng)臺(tái)接收信號(hào)

86、載波強(qiáng)度為C=PRR－4，則可得移動(dòng)臺(tái)接收載干比為：C/I =PRR－4/[M－1)×PRR－4＋2MPRR－4＋3MPR×(2R)－4＋6MPR×(2.64R)－4]≈0.3/M。</p><p>　　也就有：M=0.3/(C/I)，即信道再用效率F=0.3，則：M4=M3×0.3=4.2M (6)</p><p>　　設(shè)Rb=8kbit/s，W=

87、25MHz。CDMA系統(tǒng)在保證通信質(zhì)量的前提下，要求Eb/I0≥7dB，由(5)得M=625，再代入(6)知M=2 625。考慮CDMA的頻率復(fù)用因素，同信道干擾抑制因子取q=2，由(2)可得頻率復(fù)用因子K=1.33。最后得到小區(qū)容量M/K =2 625/1.33=1 973(結(jié)果3)。</p><p><b>　　5.5 結(jié)論</b></p><p>　　從上面計(jì)算

88、分析得到的結(jié)果1～3可知3種多址方式下的容量關(guān)系為：4VCDMA≥20VTDMA≥64VFDMA?？梢钥闯鯟DMA方式下的容量比前兩種有很大增加[5]。</p><p>　　第六章 寬帶CDMA與GSM系統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)容量</p><p>　　6.1 寬帶 CDMA與 GSM系統(tǒng)頻帶共享</p><p>　　在我國，GSM已經(jīng)成為主要的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，發(fā)展速度非?？?，

89、用戶數(shù)量連年增加，容量問題正逐漸暴露出來。如何在解決容量問題的同時(shí)，向大眾提供話音、傳真、電子函件、錄像等各種靈活多樣的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)多媒體通信，已經(jīng)成為擺在我們面前的重要課題。而寬帶 CDMA技術(shù)的提出使得這些難題迎刃而解。下面我們將對(duì)在 GSM系統(tǒng)頻帶上重疊覆蓋寬帶 CDMA系統(tǒng)做一探討。</p><p>　　圖6-1 CDMA系統(tǒng)頻帶圖</p><p>　　如圖6-1所示，寬帶 CDMA

90、的頻帶覆蓋了整個(gè) GSM系統(tǒng)的帶寬，KG是 GSM區(qū)群內(nèi)小區(qū)的數(shù)目，WC是 CDMA系統(tǒng)的帶寬， WG是 GSM系統(tǒng)的頻道帶寬。GSM系統(tǒng)的蜂窩小區(qū)大小與結(jié)構(gòu)完全不變，寬帶 CDMA系統(tǒng)的小區(qū)設(shè)置與 GSM系統(tǒng)的相同，基站與 GSM基站建于同一地點(diǎn)，但發(fā)射機(jī)由兩個(gè)系統(tǒng)分別單獨(dú)控制。 </p><p>　　6.2 混合蜂窩容量分析 </p><p>　　6.2.1 容量分析模型</p

91、><p>　　在單一 CDMA系統(tǒng)的情況下，系統(tǒng)容量主要取決于反向鏈路容量。然而在采用混合蜂窩結(jié)構(gòu)時(shí)，反向鏈中移動(dòng)臺(tái)自由分布，這樣基站受到來自其它移動(dòng)臺(tái)的平均干擾要小得多，所以其載干比(C／I)要大于前向鏈路的 C／I。CDMA系統(tǒng)與模擬蜂窩系統(tǒng)重疊覆蓋時(shí)，兩者的前向鏈路 C／I均小于反向鏈路 C／ I的結(jié)論。TDMA只不過是在 FDMA的基礎(chǔ)上將載頻再分成幾個(gè)時(shí)隙，可以預(yù)見當(dāng) CDMA與 TDMA進(jìn)行頻帶共享時(shí)，兩

92、者的前向鏈路 C／I也是均小于反向鏈路 C／I。所以混合蜂窩的容量是由 GSM 系統(tǒng)與 CDMA系統(tǒng)的前向鏈路來決定的。</p><p>　　圖6-2 混合蜂窩區(qū)群結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖 6-2為 KG＝7時(shí)混合蜂窩區(qū)群結(jié)構(gòu)圖。圖中，(n，k)代表蜂窩小區(qū)基站 BSnk在坐標(biāo)系 </p><p>　　V—U中的坐標(biāo)，(0，0)為本地小區(qū)，其基站表示為 BS0

93、0。小區(qū)中的阿拉伯?dāng)?shù)字代表該小區(qū)所使用的 GSM頻率組。</p><p>　　我們考慮最壞的情況，此時(shí)本地小區(qū)移動(dòng)臺(tái) MS0處于圖中的 M點(diǎn)，受到的干擾最大。設(shè)小區(qū)半徑為 R，各小區(qū)基站到 M點(diǎn)的距離為：</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　下面我們將分別對(duì) GSM系統(tǒng)和寬帶 CDMA系統(tǒng)的前向鏈路進(jìn)行分析，分析是在

94、以下幾個(gè)條件基礎(chǔ)之上進(jìn)行的：</p><p>　?。?）電波傳播遵循 4次的傳播損耗規(guī)律，忽略陰影效應(yīng)。</p><p>　　（2）兩個(gè)系統(tǒng)各自均具有良好的前向鏈路與反向鏈路功率控制。</p><p>　　（3） CDMA系統(tǒng)采用扇形化技術(shù)和話音激活技術(shù)，而 GSM系統(tǒng)只采用扇形化技術(shù)。設(shè)扇形化對(duì)干擾的減少因子為γ，話音激活因子為 μ。</p><

95、;p>　　（4）兩個(gè)系統(tǒng)的比特速率相同，GSM每載頻分為 nG個(gè)時(shí)隙，CDMA系統(tǒng)的處理增益 。</p><p>　　6.2.2 GSM前向鏈路分析 </p><p>　　GSM移動(dòng)臺(tái)處于圖6-2中 M點(diǎn)時(shí)，受到的干擾有小區(qū)內(nèi) GSM干擾 I G(in)、小區(qū)外 GSM干擾 IG(OUT)、小區(qū)內(nèi) CDMA干擾 Ie(in)和小區(qū)外 CDMA干擾 IC(out)。下面先分析 CDM

96、A基站對(duì) GSM移動(dòng)臺(tái)的干擾。</p><p>　　在 CDMA前向鏈路具有良好的功率控制時(shí)，設(shè) CDMA移動(dòng)臺(tái)接收到來自本基站的信號(hào)功率為 PC，基站發(fā)射總功率為，NC為小區(qū)內(nèi) CDMA移動(dòng)臺(tái)數(shù)目?？紤]采用扇形化和話音激活技術(shù)的作用， </p><p>　　GSM移動(dòng)臺(tái)受到 CDMA基站 BSnk的干擾為：</p><p><b>　　(2)</b

97、></p><p><b>　　則有：</b></p><p><b>　　(3)</b></p><p>　　我們只考慮圖6-2中示出的小區(qū)的影響，其余小區(qū)的干擾可以忽略。將（1）、（2）式代入（3）式，計(jì)算得：</p><p>　　所以，GSM前向鏈路載干比為： </p>&

98、lt;p><b>　　(4)</b></p><p>　　6.2.3 CDMA前向鏈路分析 </p><p>　　CDMA移動(dòng)臺(tái)處于圖6-2中 M點(diǎn)時(shí)，受到的干擾同樣包括小區(qū)內(nèi) GSM干擾 IG(in)、小區(qū)外 GSM干擾 IG(out)、小區(qū)內(nèi) CDMA干擾 IC(in)和小區(qū)外 CDMA干擾 IC(out)。 </p><p>　　

99、(1)GSM基站對(duì) CDMA移動(dòng)臺(tái)的干擾 GSM具有功率控制時(shí)，設(shè) GSM移動(dòng)臺(tái)接收到來自 </p><p>　　GSM基站的信號(hào)功率為 PG，與基站的距離為 r，則對(duì)此移動(dòng)臺(tái)基站需發(fā)射功率 PG(r)＝PGr4，那么平均對(duì)每個(gè) GSM移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率為(見圖 6-3)：</p><p>　　圖6-3 GSM移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率圖</p><p>　　設(shè) NG為 GSM

100、系統(tǒng)每小區(qū)最大用戶數(shù)，GSM基站 BSnk對(duì) CDMA移動(dòng)臺(tái)MSO的干擾為：</p><p><b>　　(5)</b></p><p><b>　　則有： </b></p><p><b>　　(6) </b></p><p>　　只計(jì)算圖6-2中所示的小區(qū)的 GSM基站對(duì)

101、CDMA移動(dòng)臺(tái)的干擾，將(1)、(5)式代入 </p><p><b>　　(6)式得： </b></p><p>　　CDMA基站對(duì) CDMA移動(dòng)臺(tái)的干擾小區(qū)內(nèi)的 CDMA干擾為：</p><p><b>　　可以推出：</b></p><p>　　所以，CDMA前向鏈路載干比為： </p&

102、gt;<p><b>　　(7)</b></p><p>　　6.3 容量計(jì)算結(jié)果</p><p>　　下面我們對(duì)混合蜂窩容量進(jìn)行估算，根據(jù) GSM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，取 WC＝25MHz，WG＝200kHz，nG ＝8，可得 G＝1000；取 KG＝7，得 GSM每小區(qū)用戶數(shù) NG＝143；取話音激活因子 μ＝0．5，設(shè)每小區(qū)分割成 3扇區(qū)，則γ＝1／3。由于

103、 CDMA重疊覆蓋而導(dǎo)致的窄帶系統(tǒng)用戶的 CIR減少量不超過 1dB。設(shè) GSM系統(tǒng)在 CDMA重疊覆蓋以前的載干比為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　引入 CDMA系統(tǒng)后，GSM系統(tǒng)的 CIR將遭受 1dB的損失，但它至少應(yīng)等于 9dB，所以 </p><p>　　CIRfg(0)=10dB，代入(8)式可得

104、 IG(in+IG(out)＝0．1PG，將這一結(jié)果代入(4)式，重疊覆蓋前后的 CIRG(down)的差值應(yīng)小于 ldB，得： </p><p><b>　　(9)</b></p><p>　　通常在實(shí)際情況中，PG已經(jīng)給定，但是可以調(diào)整 PC的大小，使得 NC達(dá)到最大值。如果在與 GSM系統(tǒng)重疊覆蓋情況下，對(duì)寬帶 CDMA系統(tǒng)前后鏈路的 CIR值的要求是 CIRC

105、(down)≥5dB，將(9)式代入(7)式，得 NC最大值為 325(此時(shí) PC／PG＝0．035)。這樣，混合蜂窩每小區(qū)的總用戶數(shù)為 NG十 NC＝468，大約是單一 GSM系統(tǒng)的3倍[6]。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　通過這次的設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到我對(duì)通信方面的知識(shí)知道的太少了，對(duì)于書本上的很多知識(shí)還不能靈活運(yùn)用，有很多我們需要掌

106、握的知識(shí)在等著我去學(xué)習(xí)，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)生活中彌補(bǔ)我所缺少的知識(shí)。本次的設(shè)計(jì)使我從中學(xué)到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到我以后的工作中去。我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)、生活中磨練自己，使自己適應(yīng)于以后的競爭。</p><p>　　本篇論文是在指導(dǎo)老師閆云利老師指導(dǎo)下完成的。在研究分析的過程中，閆云利老師給予了指導(dǎo)，并提供了很多與該課題相關(guān)的重要信息，培養(yǎng)了我對(duì)事情研究分析的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度

107、和創(chuàng)新精神，很大程度上提高了我分析問題，解決問題的能力，這非常有利于我現(xiàn)在和今后的學(xué)習(xí)和工作。這篇論文的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開您的細(xì)心指導(dǎo)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]韓睿，郝士琦，徐云.幾種多址方式的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)容量比較，《中興通訊技術(shù)》 2001年01期 </p><p>　　[

108、2] 王寧國.蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)技術(shù)的研究[D]，2010.</p><p>　　[3]萬屹.CDMA技術(shù)發(fā)展綜述.泰爾網(wǎng)[M]，2004.</p><p>　　[4]聯(lián)通新時(shí)空 CDMA工程技術(shù)手冊(cè) IS95A無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) [EB/OL].</p><p>　　[5]韓睿， 郝士琦，徐云. 幾種多址方式的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)容量比較[J]，2003.</p

109、><p>　　[6]崔立偉 ，蔣 磊 ，湯漢屏.利用寬帶CDMA技術(shù)增加蜂窩系統(tǒng)容量研究[A],移動(dòng)通信論文集,2006. </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　感謝培養(yǎng)教育我的xx學(xué)院，xx學(xué)院濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境我將終生難忘！祝母校蒸蒸日上，永創(chuàng)輝煌！</p><p>　　三年的讀

110、書生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開始。三年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻(xiàn)給一位平凡的人，我的導(dǎo)師。我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，