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1、青海民族大学毕业论文 1 摘要 摘要:第三代移动通信(3G)被认为是世界上最具发展潜力的产业, 关于 3G 的发展策略、标准化工作进展、最新技术与产品、市场运营等情 况备受瞩目。本文简要介绍了第三代移动通信及其系统原理并概括了 IMT- 2000 系统的无线传输技术方案,其中主要介绍了 CDMA2000 系统的相关原 理。 本文分为四大部分,第一部分对移动通信做了简介并回顾了移动通信 的三代发展历程;第二部分开始正式介绍第三代移动通信系统,包括基本 系统模型,3G 的特点;第三部分介绍的是 3G 技术中的关键技术,即无线 传输技术的标准方案;第四部分涉及到了此次毕业设计中要研究的 CDMA20
2、00 系统,对其进行了简要概括并以 CDMA2000 1x 为例介绍了 CDMA2000 系统的关键技术,之后介绍了 3G 技术的应用以及 3G 在我国的发 展情况,最后讲述了 3G 向 4G 演进趋势。 关键词:第三代移动通信,无线传输技术,智能天线,功率控制技术 3G 关键技术探讨 2 Abstract Abstract:The third generation (3 G) mobile phone is believed to be the worlds largest potential industry, about 3 G development strategy, standar
3、dization work progress, the latest technology and products, market operation and so on high-profile case. This paper briefly introduces the third generation mobile communication and its system principle and generalizes the IMT-2000 system of wireless transmission technology plan, which mainly introd
4、uced the CDMA2000 system of related principles. This paper will be divided into four most, the first part of mobile communications made a brief introduction and reviewed the mobile communication development course of three generations; The second part of the formal introduction to start the third ge
5、neration mobile communication system, including basic system model and the characteristics of the 3 G; The third part of the 3 G technology is introduced the key technology, including wireless transmission technology standard solution; The fourth part involved in the graduation design to the CDMA200
6、0 system, the paper has briefly summarized and CDMA2000 1 x as an example to introduce the CDMA2000 system key technology, then introduces the application of the 3 G and 3 G in the development of our country, and about 3 G to 4 G evolution trend. Key words: the third generation mobile communication,
7、 wireless transmission technology, smart antenna, power control technology 青海民族大学毕业论文 3 目 录 1、绪论 .4 1.1 课题背景与意义 .4 1.2 移动通信的发展 .5 1.3 2G 和 3G 协同规划及优化 .6 1.3.1 协同规划 2G 和 3G 网络6 1.3.2 协同优化 2G 和 3G 网络7 2、第三代移动通信系统 .8 2.1 3G 的含义 8 2.2 IMT-2000 系统模型 8 2.3 3G 主要特点及目标 9 3、IMT-2000 无线传输技术方案10 3.1 各种技术方案的提出简
8、介 10 3.2 三种主流 3G 标准概述与比较 .11 3.2.1 三种主流 3G 标准概述11 3.2.2 三种主流 3G 标准主要技术性能比较12 4、3G 关键技术分析13 4.1 CDMA 技术 .13 4.2 CDMA2000 1x 的关键技术 13 4.3 智能天线 14 4.3.1 智能天线的自适应算法.14 4.3.2 智能天线的优点.15 4.4 功率控制技术15 4.5 3G 技术的应用 .16 4.6 3G 技术发展方向 .17 4.6.1 总体发展 17 4.6.2 业务发展 17 4.7 3G 技术在我国的发展情况 .17 4.8 4G 的介绍 .19 4.9 3G
9、 全球概况及向 4G 演进趋势 20 结论 .22 参考文献 .23 致谢 .24 3G 关键技术探讨 4 1、绪论 随着移动通信的迅猛发展,现有的包括 GSM 和 IS-95 通信系统已很难 满足发展要求,因此第三代移动通信倍受注目,而在第三代移动通信中, 宽带 DS/CDMA 是迄今最为看好的多址接入方式。宽带 CDMA 系统与窄带 CDMA 系统相比,不仅是带宽的提高,更是单位带宽利用率的增加,互操作 性和移动性的增强,以及更广泛的业务范围和支持更高的移动速率。在 CDMA 通信系统中,由于多个用户的随机接入,所使用的扩频码集一般并非 严格正交,码片之间的非零互相关系数将引起各用户间的干
10、扰,这样不仅 会严重限制系统的容量,而且强多址信号会淹没弱用户信号,使“远近” 效应的影响加剧。由于用户的扩频码已知,所以用户间的互相关系数是已 知的,接收机可以知道多址干扰中的某些重要信息,如多址干扰的扩频码 字、组成结构及与目标信号的关系。利用这些信息,接收机可以对各用户 做联合检测或从接收信号中减掉相互间的干扰,从而有效地消除多址干扰 的负面影响,这种在检测时利用了多个用户信息的策略称为多用户检测。 对于 CDMA 这样一个干扰限制的系统,研究干扰抑制技术将非常有意义, 对多址干扰进行抑制将意味着系统容量的直接提高。 1.1课题背景与意义 移动通信技术是当今世界上发展最快、应用最广和最前
11、沿的科学技术 之一,特别是第三代移动通信技术(3G)的发展十分迅速,这种快速的变 化给我国的电子信息产业的长期发展带来了越来越多的机遇和挑战。由于 我们的需要不断增长,第三代移动通信系统应运而生,进而正一步一步走 进千家万户。3G 移动通信系统的出现给人们的生活带来了诸多方便,也给 生活带来全新享受。由于移动通信发展的最终目标是实现任何人可以在任 何地点、任何时间与任何人进行任何方式的通信,所以随着社会的发展, 知识的积累,4G 也在孕育着,但在每一代通信系统升级换代的时候,如何 利用原有的系统和设备,在原来的系统设备上进行升级换代,达到平滑过 渡的目的,一直都是人们考虑和关心的问题。所以学好
12、 3G 技术是非常有 必要的。而我也坚信只有站在前人的肩膀上,我们才能学得更好更快,社 会也才能更快速的前进。 青海民族大学毕业论文 5 1.2移动通信的发展 移动通信系统的发展大致可分为四个阶段,即第一代、第二代、第三 代、已及后三代(第四代)移动通信系统。从工程角度来看,当前移动通 信系统的建设和运营正逐步从第二代向第三代过渡。从标准化角度来看, 面向第三代移动通信系统的长期演进(long term evolution,LTE)及空 中接口演进(air interface evolution,AIE)的标准化工作已经取得一 点进展。从研究角度来看,面向后三代移动通信系统的各层关键技术及网
13、络体系架构的研究也在各国如火如荼地展开。 第一代蜂窝移动通信技术是模拟蜂窝移动通信技术,以美国贝尔实验 室开发的先进移 动电话系统 AMPS 为典型代表。第一代蜂窝移动通信技术 由于采用模拟技术和频分多址(frequency division multiple access,FDMA)接入方式,在使用中暴露出很多弊端,如频谱利用率比较低、 保密性 差、只能提供低速语音业务、设备体积大成本高等,在实际中已经 基本不再使用。 第二代蜂窝移动通信技术是数字蜂窝移动通信技术,采用数字调制技 术,具有 频谱利用率高,保密性好的特点,不仅可以支持话音业务,也可以 支持低速数据业务,因而又称为窄带数字通信系
14、统。第二代数字移动通信 系统典型代表有美国的 DAMPS 系统、IS-95 系统和欧洲 GSM 系统,其中 DAMPS 和 GSM 都采用时分多址(time division multiple access,TDMA) 接入方式,而 IS-95 采用则采用码分多址(code division multiple access,CDMA)接入方式,系 统容量比 GSM 和 DAMPS 要大的多。第二代数 字移动通信技术是目前广泛应用的蜂窝移动通信技术,但由于只能提供窄 带业务,已经不能满足人们越来越多的对 于移动宽带多媒体业务的需求。 第三代移动通信系统是宽带数字通信系统,它的目标是提供移动宽带
15、多媒体通信,多址方式基本都采用 CDMA 多址接入,属于宽带 CDMA 移动通信 技术。第三代移动通信系统能提供多种类型的高质量多媒体业务,能实现 全球无缝覆盖,具有全球漫游能力并与固定网络相兼容。它可以实现小型 便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类的通信。第三代移动通信 技术的标准化工作由 3GPP(3 rd Generation Partenership Project)和 3GPP2 两个标准化组织来推动和实施。下面将就 3G 做进一步介绍。 对于移动运营商来说,3G 网络建设是一个长期的过程,期间必将是 “混合”的时代,既有 2G 网络,又有 3G 网络,二者相互依存,互为补充。
16、 移动运营商要成功实现由 2G 向 3G 的转型,2G 网络的支撑至关重要。从传 3G 关键技术探讨 6 统 2G 的网络规模角度来看,经过多年的建设,2G 网络的覆盖优势是 3G 网 络在一定时间内无法比拟的。因此,在 3G 网络建设初期,2G 网络应作为 一个覆盖范围广阔的底层网络为移动用户提供基本话音业务和数据业务, 而 3G 应凭借自身的先进技术在部分地区为所有需求的用户提供高速的移 动多媒体业务。通过在 2G 网络基础上平滑演进,提供 3G 业务,用 2G 与 3G 组成“一个网络,两种接入,无缝覆盖,无缝业务”的模式,实现 3G 与 2G 网络的长期协调发展,做到以最低投资提供最大
17、容量和最大的覆盖 面,最终实现网络的平滑演进。 1.3 2G和 3G协同规划及优化 目前移动运营商已拥有成熟的 2G 网络,在满足用户语音需求上已不 成问题,因此在 3G 发展初期应首先在数据业务需求大的发达城市或区域 建设 3G 网络,然后逐渐扩大覆盖范围。由于 3G 网络采用 cdma 接入方式, 是干扰受限系统,建网时应该按照“一步规划,分步实施”的原则。首先 做好长期的网络规划,然后按照移动通信普及率和业务发展需求在不同地 区逐步推进。在建设过程中,对现有网络进行优化,以降低成本,提高服 务质量。 1.3.1协同规划 2G和 3G网络 在 2G 和 3G 无线接入网络的协同规划中,需要
18、考虑在满足不同的话务 和业务管理需求下,为不同层次、不同地域的用户提供相应的业务服务。 在这个原则下,考虑如何共用 2G 网络的相关设施,如网络的站址、室内 分布系统、机房、传输、电源等基础设施以及其他公共关键网络节点和资 源。 (1)业务连续性进行 3G 网络规划时首先考虑满足长期业务发展(特 别是数据业务)的需要,对业务及网络部署等方面进行统一设计规划,然 后根据实际业务发展状况、市场策略等在不同区域分步推进。在开始部署 3G 网络时,2G 网络也会不断发展,所以很多业务在 3G 和 2G 网络都会同 时提供。要继续发挥 2G 和 2.5G 网络业务成熟的优势,并在 3G 发展初期 主要覆
19、盖高密度用户区和数据业务集中区的前提下,实现 3G 与 2G 和 2.5G 网络的平滑切换。这样,当用户在两个网络中移动时,才能够保证业务的 连续性。 青海民族大学毕业论文 7 (2)共站的可能性对于移动运营商来说,由于已经拥有了庞大的 GSM 网络,因而同时拥有数目众多的 GSM 站址。在进行 3G 网络系统建设时, 应该结合 2G 网络合理安排网络布局,充分利用已有的 2G 网络站址来实施 3G 网络。这样不仅可以节约大量的基础设施投资,而且可以降低寻找新站 址的难度,节约大量的时间,从而加快网络的建设速度。 2G 和 3G 网络的站间距的差异直接关系到两个系统是否可以共用站址。 如果两个
20、系统的站间距差异过大,则不能共用站址或可共用的比例极低; 如果两个系统的站间距差异较小,则完全可以共用站址。以 WCDMA 系统为 例,理论上 WCDMA 的覆盖范围小于 GSMArray00,但大于 GSM1800。由于 GSM 网络容量的增加,导致 GSM 的小区半径进一步缩小,特别是在城市和 城市密集地区,GSM 的小区半径更小,使得 WCDMA 与 GSM 的小区半径非常 接近,因此,WCDMA 和 GSM 在较大范围内可以实现共站。除了站间距,还 有许多因素决定是否可以共用站址,如机房面积、塔顶面积和承重等。 (3)2G 和 3G 网络关键节点 2G 与 3G 网络协同规划,除了无线
21、接入网 络,还包括共同的核心网络、共同的网络管理系统、共享的传输网络等公 共资源。 理论上,基站资源中除了基站主体设备外,其他公共资源都可以考虑 共用,包括天线、馈线、传输、电源等。如 GSM 和 WCDMA 系统可以共用同 一个塔架,分别安装独立的天线系统,但需要注意的是两个不同系统的天 线之间至少要有 30dB 的隔离度,以防止产生干扰。当安装 GSM 天、馈线 系统的塔架的承重或固定位置不允许加装 WCDMA 的馈线系统时,可以考虑 两个系统共享同一馈线系统。电源方面,应综合考虑电源设备的负荷能力 和安全性,以决定是否需要新建电源系统。传输方面,除了电路数量外也 可以利用原有资源。核心网
22、络及网络管理系统等方面,在进行建设及投资 规划时,尽可能整合利用现有网络资源,满足不同的接入技术,为以后网 络用户和业务的增长提供发展空间。 1.3.2协同优化 2G和 3G网络 类似 2G 网络系统,3G 网络规划的主要目的是提供良好的信号覆盖, 以及如何利用现有的 2G 网络对 3G 网络进行支撑。 (1)增大网络覆盖为了进一步扩大 3G 的网络覆盖,我们可以采用新 建基站的方式,从而使得网络结构更加合理,并且在增加信号覆盖的同时 提升网络质量。但是,由于 3G 网络采用 CDMA 接入方式,属于自干扰系统, 3G 关键技术探讨 8 新增基站会造成同频干扰增加,因此要按照预先规划的网络结构
23、,适当增 加,而不能像 GSM 那样大量使用。除此之外,还可以采用升高天线,调整 天线角度等措施,达到增大网络覆盖的目的。 (2)扩大网络容量话务量均衡、容量参数控制以及增加功率放大器 是扩大网络容量的主要方法,当然增加基站也可以进一步扩大网络容量, 但是由于 3G 网络的自身特点,对于新建基站的方式一定要慎重。 2、第三代移动通信系统 2.1 3G的含义 第三代移动通信系统,简称 3G,也即国际电信联盟(international telecommunication union,ITU)定义的 IMT-2000,意指在 2000 年左右 开始商用并工作在 2GHz 频段上的国际移动通信系统,
24、且其最高业务速率 可达 2000Kbit/s。该标准化工作开始于 1985 年,时称未来公众路地移动 通信系统(future public land mobile telecommunications system,FPLMTS) ,1996 年 ITU 正式将其更名为 IMT-2000,在欧洲被称为 通用移动通信系统(universal mobile telecom system,UMTS) 。 3G(3rd-generation)是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。 3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的大幅提升,它能够在全 球范围内更好地实现无线漫游,并处理图像、音乐、视频
25、流等多种媒体形 式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务、视频交互等多种信息服务, 同时兼容已有的第二代系统。为了提供这种服务,无线网络必须能够支持 不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支 持至少2Mbps、384kbps以及144kbps的传输速度。目前,国际上最具代表 性的3G技术标准有W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA3种。 2.2 IMT-2000系统模型 IMT-2000 系统采用模块化概念,在交换网络和无线接入网之间定义了 一个明确的无线网络接口,如图 1 所示 青海民族大学毕业论文 9 用 户 终 端 无线接 入网 现存 核心 网 移动终
26、端其他 功能 其他 IMT- 2000 的核 心网 无线 接口 无线接 入网络 接口 NNI 接口 图 1 其中用户终端即 MS(移动台) ,是为用户提供服务的设备,它与网络 之间的通信链路为无线链路,通过空中无线接口给用户提供接入移动网络, 实现具体的服务。 无线接入网用于完成从无线信息传输到有线信息传输的形式转化,完 成空中无线资源管理和控制,把信息交换到网络交换系统。主要包括 BTS(基站收发信机) ,RNC(无线网控制器)或 BSC(基站控制器)等。 核心网又叫网络交换系统(NSS) 。主要包括移动交换中心(MSC) ,一 些寄存器等,通过核心网还可以连接到外部的 PSTN(公用交换电
27、话网) , PDN(公用数据网)等。 2.3 3G主要特点及目标 第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升,它 主要特点和目标如下: 1. 全球统一标准。全球各个地区多种系统组成了一个 IMT-2000 家 族,各个系统间设计上具有高度的互通性。 2. 要能在全球范围内更好地实现无缝漫游。 3. 全球使用公共频段。 4. 综合化。能够提供多种业务特别能够支持多媒体业务和 Internet 业务,并有能力容纳新类型业务。 5. 适应多种环境。ITU 要求第三代移动通信系统的无线网络必须能 够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够 分别支持至少 2Mbps(
28、兆比特每秒) 、384kbps(千比特每秒)以及 144kbps 的传输速度。 (此数值根据网络环境会发生变化) 6. 高频谱利用率。 3G 关键技术探讨 10 7. 个人化。全球唯一的个人号码,因此需要足够的系统容量。 8. 高服务质量,高保密性。 9. 便于过渡,演进,易于向下一代发展。 可见,3G 是一个全球覆盖的移动综合业务数字网,它将高速移动接入 和基于 Internet 协议的服务结合起来,在提高无线频谱利用率同时,为 用户提供了更经济、内容更丰富的无线通信服务,真正实现任何人 (Whoever) 、在任何时间(Whenever) 、任何地点(Whereever) 、向任何 人(W
29、homever) 、传递任何信息(Whatever)的“5W”要求。 3、IMT-2000 无线传输技术方案 3.1各种技术方案的提出简介 为使第三代移动通信标准化,国际电联 ITU 自 1997 年 7 月开始征集 IMT-2000 无线传输技术方案。 截止到 1998 年 6 月,ITU 共收到 10 地面无线传输方案,其中包括中 国电信科学技术研究院(China academy of telecommunications technology,CATT)提交的 TD-SCDMA。 2000 年,ITU 完成 IMT-2000 的全部网络规范,将无线接口的标准明 确为五个标准(见表 1)
30、多址 方式 标准名称 对应提案 双工 方式 1 提交者 IMT-2000 CDMA DS(直接序 列扩频) WCDMA FDD 欧洲ETSI IMT-2000 CDMA MC(多载波) CDMA2000 FDD 美国 TIACDMA IMT-2000 CDMA TDD(时分 双工) TD-CDMA UTRA TDD TDD 中国 CATT 1 1双工方式有两种:频分双工(frequency division duplex ,FDD) ,时分双工( time division duplex,TDD ) 青海民族大学毕业论文 11 IMT-2000 CDMA DS(单载波) UWC-136 FDD
31、 美国 TIATDMA IMT-2000 CDMA DS(双载波) DECT TDD 欧洲ETSI 表 1 由表 1 可见,宽带 CDMA 技术是第三代移动通信的主要技术。因此基 于 CDMA 制式的三种标准被普遍看好,分别对应 WCDMA,CDMA2000,和 TD- SCDMA 三种技术,它们被认为是 3G 的三大主流应用技术标准,目前中国的 3G 即将进入商用化应用阶段,对技术标准的取舍选择是移动运营商面临的 重要问题。因此下一节将对这三种主流技术标准进行比较分析。 3.2三种主流 3G标准概述与比较 3.2.1三种主流 3G标准概述 1、WCDMA 全称为 Wideband CDMA,
32、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。该标准提出了 GSM(2G)GPRSEDGEWCDMA(3G) 的演进策略。GPRS 是 General Packet Radio Service(通用分组无线业 务)的简称,EDGE 是 Enhanced Data rate for GSM Evolution(增强数 据速率的 GSM 演进)的简称,这两种技术被称为 2.5 代移动通信技术。目 前中国移动正在采用这一方案向 3G 过渡,并已将原有的 GSM 网络升级为 GPRS 网络。 2、C
33、DMA2000 CDMA2000 是由窄带 CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带 CDMA 技 术,由美国主推,该标准提出了从 CDMA IS95(2G)CDMA20001x CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA20001x 被称为 2.5 代移动通信技术。 CDMA20003x 与 CDMA20001x 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。目前中国联通正在采用这一方案向 3G 过渡,并已 建成了 CDMA IS95 网络。 3G 关键技术探讨 12 3、TD-SCDMA 全称为 Time Division-Synchronous CDMA(时
34、分同步 CDMA),是由 我国大唐电信公司提出的 3G 标准,该标准提出不经过 2.5 代的中间环节, 直接向 3G 过渡,非常适用于 GSM 系统向 3G 升级。 3.2.2三种主流 3G标准主要技术性能比较 WCDMA、CDMA2000 与 TDSCDMA 都属于宽带 CDMA 技术。宽带 CDMA 进 一步拓展了标准的 CDMA 概念,在一个相对更宽的频带上扩展信号,从而 减少由多径和衰减带来的传播问题,具有更大的容量,可以根据不同的需 要使用不同的带宽,具有较强的抗衰落能力与抗干扰能力,支持多路同步 通话或数据传输,且兼容现有设备。WCDMA、CDMA2000 与 TD-SCDMA 都
35、能在 静止状态下提供 2Mbit/s 的数据传输速率,但三者的一些关键技术仍存在 着较大的差别,性能上也有所不同。其主要技术性能比较如表 2: WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA 标准组织 3GPP 3GPP2 3GPP 载波间隔 5MHz 1.25MHz 1.6MHz 码片速率 3.84Mchip/s 1.2288Mchip/s 1.28Mchip/s 帧长 10ms 20ms 10ms(两个子帧) 基站同步 不需要 需要(GPS) 需要 功率控制 功控速率1500Hz 功控速率800Hz 功控速率200Hz 双工方式 FDD/TDD FDD TDD 编码方式 卷积码 Turbo
36、 码 卷积码 Turbo 码 卷积码 Turbo 码 调制方式 QPSK(前 向) QPSK(反 向) QPSK(前 向) HPSK(反 向) QPSK(前 向) BPSK(反 向) 检测方式 相干解调 相干解调 联合检测 表 2 青海民族大学毕业论文 13 三种主流技术标准在技术上各有千秋,至于在 3G 时代谁能占据更大 的市场份额,关键是看哪个技术标准更符合市场需求和竞争需要,在此不 做赘述。下面主要介绍 CDMA2000 标准。 4、3G 关键技术分析 4.1 CDMA技术 CDMA 是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access), 它 2是在扩频通信
37、技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。 CDMA 技术的原理是基于扩频技术,即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,把宽带信号转换成原信息数据的窄带 信号,即解扩,以实现信息通信。 扩频通信的特点: 1. 抗干扰能力强。这是扩频通信的基本特点,是所有通信方式无 法比拟的。 2. 宽带传输,抗衰落能力强。 3. 由于采用宽带传输,在信道中传输的有用信号的功率比干扰信 号的功率低得多,因此信号好像隐蔽在噪声中;即功率化密度比较低,有
38、 利于信号隐蔽。 4. 利用扩频码的相关性来获取用户的信息,抗截获的能力强。 5. 多个用户同时接收,同时发送。 此外,在扩频 CDMA 通信系统中,由于采用了新的关键技术而具有 一些新的特点。 4.2 CDMA2000 1x的关键技术 CDMA2000 是由窄带 CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带 CDMA 技 术,由美国主推,该标准提出了从 CDMA IS95(2G)CDMA20001x CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA20001x 被称为 2.5 代移动通信技术。 3G 关键技术探讨 14 CDMA20003x 与 CDMA20001x 的主要区别在于应用了
39、多路载波技术, CDMA20001x 为单载波,码片速率为 1.2288Mchip/s,CDMA20003x 为三载波, 其码片速率为 1.228833.6864Mchip/s。 CDMA2000 1x 是一种成熟的,经过商用验证的技术。其关键技术介绍 如下: 1. 前向快速功率控制,可减少基站发射功率,最终增大前向信道 容量。 2. 反向相干解调。提高了反向链路性能和容量。 3. 前向链路发射分集技术。可采用发射分集方式 OTD 或 STS,提高 了信道的抗衰落能力 4. 前向快速寻呼信道技术。 5. 编码采用 Turbo 码,具有优异的纠错性能。 6. 连续的反向空中接口波形,此措施可减少
40、外界电磁干扰,改善 搜索性能。 7. 灵活的帧长,与 IS-95 不同,CDMA 2000 1x 支持多种帧长,不 同的信道支持不同的帧长。 4.3智能天线 智能天线是一种安装在基站现场的双向天线,通过一组带有可编程电 子相位关系的固定天线单元获取方向性,并可以同时获取基站和移动台之 间各个链路的方向特性。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方 向,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向 DOA(Direction of Arrinal),旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到 充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。 智能天线由以下三部分构成:天线阵列,信号合成通道
41、和自适应控制单 元。其中,天线阵列是由按某种规律排列的单元天线构成的。常用的阵列 形式有直线阵列与圆形阵列。信号合成通道则将来自每个单元天线的空间 感应信号加权相加,其中的权系数为复数。也就是说,每路信号的幅度与相 位均可改变。自适应控制单元是智能天线的核心。该单元的功能是根据一 定算法和优化准则主动地去适应周围电磁环境的变化。 青海民族大学毕业论文 15 4.3.1智能天线的自适应算法 自适应信号处理是智能天线智能体现的一个重要方面,它以自适应算 法为核心,主要体现在算法控制器上。自适应算法决定瞬时响应速率和电 路实现的复杂程度,因此重要的是选择较好算法实现波束的智能控制。目 前针对自适应阵
42、列天线所提出的各类自适应算法很多,按照是否需要利用 系统的导频信息可以将算法分成三类:非盲算法、盲算法和半盲算法。 (1)非盲算法。是指需要借助参考信号(导频序列或导频信道)的算 法,此时收端知道发送的是什么,按一定准则确定或逐渐调整权值,使智 能天线输出与已知输入最大相关,常用的相关准则有 MMSE(最小均方误差)、 LMS(最小均方)和 LS(最小二乘)等。 (2)盲算法。无需发端传送已知的导频信号,它一般利用调制信号 本身固有的与具体承载的信息比特无关的一些特征,如恒模-子空间-有限 符号集-循环平稳等,并调整权值以使输出满足这种特性,常见的是各种 基于梯度的使用不同约束量的算法。 (3
43、)半盲算法。将非盲算法与盲算法相结合,又提出了一种半盲算 法,它是先利用导频信号根据非盲算法确定初始化加权适量值,再用盲算 法进行跟踪调整用户和信道变化,这样做可综合两者的优点。 4.3.2智能天线的优点 智能天线可以显著改善无线通信系统的性能,并提高天线系统的灵活 性,具有诸多优点。具体体现在下列方面: 1. 提高频谱利用率,扩大系统的覆盖区域,增加通信距离。 2. 增加系统容量,解决稠密市区容量瓶颈。 3. 抑制干扰信号。 4. 抗衰减。 5. 降低基站发射功率,节省系统成本,延长移动台电池寿命。 4.4 功率控制技术 第三代蜂窝移动通信系统(3G)与第二代的数字式蜂窝移动通信系统最 大的
44、区别是无线网络的空中接口(Um 接口)采用码分多址(CDMA)的接入方式 3G 关键技术探讨 16 CDMA 为一干扰受限的系统,即干扰的大小直接影响到系统容量。 即由于 “远近效应”和“边缘效应”等现象都会导致系统容量下降和实际通信服 务范围的缩小等。而解决这些问题的一个最有效的方法是采用功率控制技 术 。 功率控制带的优点 : 一方面可以使每一用户满足服务质量(Quality of Service,QoS)的 要求; 另一方面还能最小化每一个移动台的发射功率,从而最大化系统 的容量和最优化系统的性能。 从不同的角度来考虑有不同的功率控制方法,比如若从通信的上、下 行链路角度来考虑,一般可分
45、为反向功率控制与前向功率控制 。 4.5 3G技术的应用 当前,一些移动流媒体业务已经能够在 2.5G 网络上实现,3G 网络将 为移动业务发展提供更有效的支撑。由于 3G 网络拥有更高的数据传输速 率和数据业务支撑能力,3G 运营商不仅可以向用户提供高质量的语音业务, 而且还能够提供高速率的流媒体业务。从全球来看,随着 3G 商用进程的 加快,日本和韩国以及欧美地区的一些移动运营商已相继推出了基于移动 流媒体技术的视频业务,移动流媒体业务已成为 3G 网络的核心业务和热 点业务。从实际应用的情况来看,移动流媒体可提供点播、直播、下载播 放三种业务形式。其中,点播应用主要包括电影片花、精彩片断
46、、MTV 等; 直播包括电视节目、视频监控、重大赛事、音乐现场会等;下载播放比较 适合于那些非在线、对音视频质量要求较高的多媒体节目。 目前国人对手机、电脑等移动高速上网的需求都在增长,相对于其它 业务,移动宽带很可能短时间内成为 3G 的主流应用。中国电信目前推出 的“天翼”品牌,主打“互联网手机”概念,就是充分利用目前 CDMA 网 络峰值传输速率能达到 153.6KBps 的优势,为用户打造高速率、全域覆盖、 使用便捷的手机互联网体验,满足用户互联网商务、娱乐、生活、信息咨 询等需求。作为回应,中国移动大幅降低了手机 GPRS 上网费。很显然, 在 3G 时代,三大运营商在围绕移动宽带展
47、开竞争的同时,也必将为消费 者带来更丰富、更实惠的差异化应用。 青海民族大学毕业论文 17 4.6 3G技术发展方向 4.6.1 总体发展 (1)以保证企业收益为核心。继续实施精细化营销,整合客户品牌, 拉紧集团客户,推进渠道建设,加强市场服务支撑资源建设,持续提升客 户服务水平,巩固市场主导地位。建立多元化业务体系。继续以话音业务 为基础,以新业务为新增长点,形成以移动业务为核心,以固定业务为补 充的多元化业务体系,增强企业可持续发展能力。 (2)继续实施精细化营销。加大市场细分力度,调配市场资源,提 高对集团客户、大客户的工作力度,实现服务资源与客户价值合理匹配。 实施分区聚焦策略。在不同
48、聚焦区域实行不同的业务策略。聚焦话音市场、 公众无线数据业务市场、农村市场及集团客户市场。 (3)继续整合客户品牌,提升品牌核心价值,增强核心竞争力。提 升网络对业务支撑能力。根据市场需求,网络建设引入新技术,持续保持 网络优势及网络支撑能力。 4.6.2 业务发展 以“立体创新”战略为指导,以客户导向为经营原则,由提供“通信 产品”延伸到提供“信息服务”,实现向“移动成长价值战略”转型。适 应新需求、新竞争、新环境,以更加创新的思维,更加高效的流程,去开 发更具吸引力的产品,提供更加优质的服务,及时、充分、持续地满足用 户多样化、个性化、信息化的需求,以“专家”的精神开创品质卓越的移 动信息
49、服务。 4.7 3G技术在我国的发展情况 我国现在手机用户有 6.1 亿,其中有 4.5 亿是移动用户,占手机用户 的 73.7% ;有 1.3 亿是联通用户,占手机用户的 21.3% ;有 3000 万左 右是电信用户,占手机用户的 5%。在把现有用户发展成 3G 用户的市场竞 争中,明显中国移动更具优势。从技术上看,联通的 WCDMA 技术是目前全 3G 关键技术探讨 18 球用户最多、技术最完善的通讯标准。中国电信采用的 CDMA2000 技术标 准,其网络也经历过大规模商用的考验,而中国移动的 TD-SCDMA 是第一 次面临大规模的商用,在之前的试商用中,经常出现无法视频通话等问题。 对于一些商务人士来说,手机终端的多样性及其是否能够使用国际漫游也 是一项重要的选择因素。目前 WCDMA 可以选择的手机终端是最多的,而 TD-SCDMA 最少。对于未来广大 3G 用户的手机选择,可以从服务质量、业 务需求、资费等方面来考虑选择不同的运营商。中国移动选择 TD-SCDMA 是因为它是中国人自己研发的,这样在第三代移动通信里面中国通信业就 有了自己的标准。我国在 1G,2G 时代已经落后于世界,如果使用基于自 主知识产权的 TD-SCDMA 标准,形成 3G 产业链,不仅是对民族工业的支 持,同时也将带动我国通信制造业、运营业的快速发展。现在同时
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