時(shí)間：2022-04-27 18:35:46
導(dǎo)語：在擴(kuò)頻技術(shù)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
論文關(guān)鍵詞：擴(kuò)頻通信原理特點(diǎn)發(fā)展應(yīng)用
論文摘要：擴(kuò)頻通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中新的通信方式，它具有較強(qiáng)的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能，頻譜利用率高。本文介紹了擴(kuò)頻通信的工作原理、特點(diǎn)、及其發(fā)展應(yīng)用。
一、擴(kuò)頻通信的工作原理
在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號(hào)，然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號(hào)以展寬信號(hào)的頻譜，展寬后的信號(hào)再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號(hào)，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去相關(guān)解擴(kuò)，再經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出?？梢?，一般的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較，多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。擴(kuò)頻通信應(yīng)具備如下特征：(1)數(shù)字傳輸方式；(2)傳輸信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對(duì)被傳信息的信元重新進(jìn)行調(diào)制實(shí)現(xiàn)的；(4)接收端用相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(解擴(kuò))，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴(kuò)頻函數(shù)(也稱偽隨機(jī)碼)調(diào)制和對(duì)信號(hào)相關(guān)處理是擴(kuò)頻通信有別于其他通信的兩大特點(diǎn)。
二、擴(kuò)頻通信技術(shù)的特點(diǎn)
擴(kuò)頻信號(hào)是不可預(yù)測(cè)的、偽隨機(jī)的寬帶信號(hào)，其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬，同時(shí)接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。
1．抗干擾性強(qiáng)
擴(kuò)頻信號(hào)的不可預(yù)測(cè)性，使擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進(jìn)行干擾，干擾起不了太大作用。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴(kuò)展了信號(hào)帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號(hào)功率低于干擾信號(hào)功率的情況下，仍能不受干擾、高質(zhì)量地進(jìn)行通信，擴(kuò)展的頻譜越寬，其抗干擾性越強(qiáng)。
2.低截獲性
擴(kuò)頻信號(hào)的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號(hào)的功率密度很低，偵察接收機(jī)很難監(jiān)測(cè)到，因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號(hào)與直達(dá)路徑信號(hào)相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會(huì)嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過程，利用擴(kuò)頻碼序列間的相關(guān)特性，在接收端解擴(kuò)時(shí)，從多徑信號(hào)中分離出最強(qiáng)的有用信號(hào)，或?qū)⒍鄰叫盘?hào)中的相同碼序列信號(hào)疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號(hào)衰落現(xiàn)象，使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發(fā)射功率下，擴(kuò)頻信號(hào)分布在很寬的頻帶內(nèi)，無線信道中有用信號(hào)功率譜密度極低，這樣信號(hào)可以在強(qiáng)噪聲背景下，甚至在有用信號(hào)被噪聲淹沒的情況下進(jìn)行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進(jìn)一步檢測(cè)出信號(hào)的特征參數(shù)就更難了．所以擴(kuò)頻系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隱蔽通信。同時(shí)，對(duì)不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴(kuò)頻系統(tǒng)具有高保密性。
5.易于實(shí)現(xiàn)碼分多址
在通信系統(tǒng)中，可充分利用在擴(kuò)頻調(diào)制中使用的擴(kuò)頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，接收端利用相關(guān)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號(hào)，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時(shí)通話而互不干擾。
三、擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
在過去由于技術(shù)的限制，人們一直在走增加信號(hào)功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實(shí)，擴(kuò)頻通信獲得極其迅速的發(fā)展．通信的發(fā)展史又到了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，由用信噪比換帶寬的年代進(jìn)入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴(kuò)頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機(jī)+最佳接收機(jī)．幾十年來，最佳接收理論已經(jīng)很成熟，但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決，偽碼擴(kuò)頻是一種最佳的信號(hào)形式和調(diào)制制度，構(gòu)成了最佳發(fā)射機(jī)．因此，有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴(kuò)頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識(shí)，人們就不難預(yù)測(cè)擴(kuò)頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴(kuò)頻通信和自適應(yīng)通信的年代．?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個(gè)人通信以及各種無線本地環(huán)路，發(fā)揮越來越大的作用．接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng)，逐步發(fā)展、演變和升級(jí)而形成的．現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)．由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚，往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”，各國(guó)都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展，因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經(jīng)營(yíng)者和用戶不需申請(qǐng)授權(quán)就可以自由地使用這些頻段，而無線擴(kuò)頻技術(shù)所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段．在無線接人系統(tǒng)中，擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有著3個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾性強(qiáng)、頻點(diǎn)問題容易處理、價(jià)格比較便宜．而且，擴(kuò)頻微波接入技術(shù)相對(duì)有線接入技術(shù)來說，有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢(shì)，在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用．
擴(kuò)頻微波主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面．語音接入(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))；數(shù)據(jù)接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(wǎng)(Internet)接入。
四、結(jié)語
擴(kuò)頻通信是通信的一個(gè)重要分支和發(fā)展方向，是擴(kuò)頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)、理論可行性及典型的工作方式。擴(kuò)頻通信的強(qiáng)抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點(diǎn)，使它的應(yīng)用迅速從軍用擴(kuò)展到民用通信中，它的易于實(shí)現(xiàn)碼分多址的特點(diǎn)，使它能與第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)完美結(jié)合，發(fā)展前景極為廣闊。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：多用戶檢測(cè)，多址干擾，盲自適應(yīng)，代價(jià)函數(shù)，信干比
1．引言
在CDMA系統(tǒng)中，由于多個(gè)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(huì)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(shí)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(cuò)編碼等進(jìn)行。但功率控制的方法并沒有從接收信號(hào)中真正去除多址干擾，只能暫時(shí)緩解這種矛盾；另一方面，由于信號(hào)在移動(dòng)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(hào)功率變化，特別是當(dāng)移動(dòng)臺(tái)速度很快時(shí)，功率控制技術(shù)會(huì)失效。而多用戶檢測(cè)是將造成多址干擾的所有用戶信號(hào)信息均看作有用信號(hào)信息，對(duì)單個(gè)期望信號(hào)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(duì)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(cè)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(huì)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(cè)。盲自適應(yīng)多用戶檢測(cè)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(shí)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(cè)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(duì)簡(jiǎn)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(cè)算法。
以下將簡(jiǎn)單介紹幾種常用的盲自適應(yīng)多戶檢測(cè)算法。
2．系統(tǒng)模型
為了方便，我們只考慮一個(gè)具有K個(gè)用戶的同步CD MA系統(tǒng)，信道為A WGN信道，令比特持續(xù)時(shí)間為Tb，碼片持續(xù)時(shí)間為Tc ，N =Tb/Tc為擴(kuò)頻增益，K為用戶數(shù)。接收信號(hào)經(jīng)過采樣后可以表示成矩陣形式：
（1）
其中rT=[r1 … rN]是一個(gè)比特時(shí)間內(nèi)接收到的信號(hào)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(gè)用戶的擴(kuò)頻碼，A=diag（A1，…，AK）為接收信號(hào)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(cè)算法
3．1最小輸出能量檢測(cè)算法(MOE)
最小輸出能量檢測(cè)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(gè)常數(shù)，對(duì)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(jià)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(gè)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(shí)刻的輸出，y(n-1) =wT（n-1）r。
恒模算法利用發(fā)送信號(hào)的權(quán)幅度統(tǒng)計(jì)特性調(diào)整系數(shù)，使輸出信號(hào)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(hào)上，而不是期望檢測(cè)的信號(hào)。
3．3基于MMSE準(zhǔn)則的盲自適應(yīng)多用戶檢測(cè)算法
基于MMSE準(zhǔn)則的多用戶檢測(cè)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(hào)滿足以下條件:①用戶發(fā)送的信息符號(hào)滿足E { bi}=0， E{ bi2}=1；②不同用戶之間的信號(hào)不相關(guān)，即E { bibj }=0, ij;③用戶信號(hào)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(shí)有
（11）
此時(shí)可以將（10）簡(jiǎn)化為
（12）
其中，y( n-1)是濾波器n-1時(shí)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)?；谠撍惴ǖ亩嘤脩艚邮諜C(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(cè)器。
4．仿真實(shí)驗(yàn)
4．1對(duì)基于CMA的多用戶檢測(cè)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(hào)功率為1,即A12=1,其他用戶的信號(hào)其中前4個(gè)干擾用戶的功率相等，且Ai2/A12=10dB, i=2, 3, 4 5；第5個(gè)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(shí)算法的性能優(yōu)于e=0.1時(shí)的情況。
圖1不同值時(shí)CMA算法的性能比較
4．2對(duì)本文提到的盲算法進(jìn)行仿真比較
我們采用31位長(zhǎng)的Gold碼作為擴(kuò)頻序列，干擾用戶數(shù)為4，信號(hào)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(shí)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(zhǎng)=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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)算法，并且通過MATLAB仿真證明了CMA算法更為有效。
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由于高校實(shí)際情況限制，所開設(shè)的移動(dòng)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容時(shí)，更顯得力不從心。這樣在有限學(xué)時(shí)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(jiǎn)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(dòng)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。
新的移動(dòng)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(gè)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(gè)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(shí)，同時(shí)也對(duì)移動(dòng)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(dòng)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(tái)。工業(yè)實(shí)習(xí)安排在移動(dòng)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(yíng)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(dòng)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(dòng)終端制造與維修；3G應(yīng)用等多個(gè)方面。通過工業(yè)實(shí)習(xí)使學(xué)生對(duì)當(dāng)前移動(dòng)通信所涉及到具體問題有了充分的感性認(rèn)識(shí)，這對(duì)之后實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展，特別是移動(dòng)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(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展涵蓋以下幾個(gè)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)。基礎(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?qǐng)D2OFDM仿真結(jié)構(gòu)圖，利用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)圖2中不同測(cè)試點(diǎn)處的信號(hào)波形。專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作則是在南京潤(rùn)眾RZ6001實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基礎(chǔ)之上，利用TMS320和GSM模塊實(shí)現(xiàn)：直接序列擴(kuò)頻編解碼；跳頻通信；DS/CDMA碼分多址；利用AT命令實(shí)現(xiàn)GSM/GPRS移動(dòng)臺(tái)短信收發(fā)、語音呼叫；CDMA數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)。例如，直接序列擴(kuò)頻實(shí)驗(yàn)，利用DSP編程實(shí)現(xiàn)圖3結(jié)構(gòu)功能，并用示波器測(cè)量比較各測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)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(hào)，利用頻譜分析儀等儀器實(shí)現(xiàn)CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA信號(hào)的分析。同時(shí)實(shí)現(xiàn)基站放大器、塔頂放大器性能指標(biāo)的測(cè)試。例如，圖4中給出利用頻譜分析儀所測(cè)得實(shí)際CDMA2000和WCDMA信號(hào)的頻譜特性。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)階段主要是針對(duì)有興趣參加各類設(shè)計(jì)競(jìng)賽的學(xué)生開展，將全國(guó)及各省、校級(jí)電子設(shè)計(jì)大賽題目進(jìn)行改造，從中選取與移動(dòng)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(jí)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(jí)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(jiǎn)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。
關(guān)鍵詞：小型化，寬頻帶，微帶貼片天線，WCDMA，電磁仿真
1 引言
隨著無線通信系統(tǒng)與用戶的迅猛增加，對(duì)系統(tǒng)通信容量的要求大大提高，人們更希望能夠享受到圖像、數(shù)據(jù)等寬頻帶多媒體服務(wù)。在這種情況下，世界各國(guó)均競(jìng)相研究第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱3G），其中采用直接擴(kuò)頻技術(shù)的WCDMA體制是最具競(jìng)爭(zhēng)力的系統(tǒng)方案，得到了人們的廣泛關(guān)注。
WCDMA系統(tǒng)射頻的工作頻帶范圍是1920-2170MHz，頻寬達(dá)250MHz，相對(duì)帶寬達(dá)到13%，因此對(duì)于WCDMA移動(dòng)終端的天線設(shè)計(jì)要求有大帶寬、小尺寸且在整個(gè)方位平面上提供均勻覆蓋、增益0dBi以上。目前商用的移動(dòng)終端設(shè)備大多采用鞭狀天線，存在尺寸不易縮小，人體鄰近效應(yīng)造成輻射方向不均勻等問題。而微帶天線以其體積小、重量輕、能與載體共形等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用在移動(dòng)通信終端上。本文結(jié)合多種微帶天線小型化，寬頻帶的方法，設(shè)計(jì)了一種適用于WCDMA系統(tǒng)的小型寬頻帶的微帶天線，該天線采用短路針加載等邊三角形貼片實(shí)現(xiàn)小型化，采用在貼片上開縫實(shí)現(xiàn)寬頻帶。
2 天線的結(jié)構(gòu)與仿真
本文設(shè)計(jì)的天線的結(jié)構(gòu)選擇短路針加載等邊三角形貼片來實(shí)現(xiàn)天線小型化，采用空氣介質(zhì)并在貼片上開兩條窄縫，來展寬天線的帶寬。天線結(jié)構(gòu)如圖1所示，微帶天線貼片為等邊三角形，邊長(zhǎng)L，一對(duì)窄縫位于中心線兩側(cè)，縫長(zhǎng)與寬分別記為d和w，縫距底邊距離記為c，兩條窄縫之間距離記為S。饋電采用50Ω同軸饋電，饋電位置位于中心線上距底邊距離記為dp，短路針距底邊距離記為ds，饋電探針與短路針半徑分別記為Rp與Rs。采用空氣介質(zhì)，貼片距接地板高度記為h。
圖1 微帶天線結(jié)構(gòu)
經(jīng)過HFSS9.2大量的仿真優(yōu)化，最終得到的天線參數(shù)值如表5.1所示。
表5.1 天線優(yōu)化后的具體參數(shù)值 單位(mm)
關(guān)鍵詞：自動(dòng)列車控制，無線通信，定位，軌道交通
1、 概述
列車自動(dòng)控制（Automatic TrainControl,簡(jiǎn)稱ATC）系統(tǒng)由列車自動(dòng)防護(hù)（AutomaticTrain Protection,簡(jiǎn)稱ATP）、列車自動(dòng)運(yùn)行（AutomaticTrain Operation,簡(jiǎn)稱ATO）、列車自動(dòng)監(jiān)督（AutomaticTrain Supervision,簡(jiǎn)稱ATS）三個(gè)子系統(tǒng)組成。ATC系統(tǒng)早在20世紀(jì)60年代開始研制試用，世界上第一條使用ATC系統(tǒng)的線路——維多利亞線——于1968年在英國(guó)倫敦投入運(yùn)行。。隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)的快速發(fā)展, 20世紀(jì)80年代以來，出現(xiàn)了基于通信的ATC系統(tǒng)（Communication Based Train Control,簡(jiǎn)稱CBTC）。基于通信的ATC系統(tǒng)(CBTC)是指利用不依賴于軌道電路的高精度的列車定位、雙向連續(xù)、大容量的車——地?cái)?shù)據(jù)通信以及車載、地面的安全功能處理器, 實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)列車控制的一種系統(tǒng)。基于通信的ATC系統(tǒng)（CBTC）又分為采用軌間電纜為傳輸通道的CBTC(稱為IL CBTC)和采用無線數(shù)據(jù)通信的CBTC（稱為RF CBTC）。近年來隨著無線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)路技術(shù)、安全處理技術(shù)的飛速發(fā)展，基于無線通信技術(shù)的ATC系統(tǒng)（RF CBTC）在我國(guó)軌道交通中已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用階段，并成為ATC系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。
2、 基于無線通信的ATC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
基于無線通信的ATC系統(tǒng)（RF CBTC）車——地間通過無線數(shù)據(jù)通信方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)、高速、雙向、大容量的信息交換，能夠滿足移動(dòng)閉塞車——地通信的要求，它代表著ATC發(fā)展的最新方向，一般采取移動(dòng)閉塞制式。從結(jié)構(gòu)上看，整個(gè)系統(tǒng)由聯(lián)鎖設(shè)備、RF CBTC地面設(shè)備、無線通信網(wǎng)絡(luò)和RF CBTC車載設(shè)備組成，如圖1 所示。但從功能上分為ATP子系統(tǒng)、ATO子系統(tǒng)、ATS子系統(tǒng)和聯(lián)鎖子系統(tǒng)。RF CBTC地面設(shè)備實(shí)現(xiàn)地面軌旁ATP功能，RF CBTC車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)車載ATP、ATO功能，ATS在ATP、ATO子系統(tǒng)及聯(lián)鎖設(shè)備的支持下完成對(duì)全線列車運(yùn)行的自動(dòng)管理和監(jiān)控。
3、 基于無線通信的ATC系統(tǒng)的基本原理
基于無線通信的ATC系統(tǒng)（RF CBTC）的基本工作原理如圖2所示。調(diào)度控制中心(DCC) 位于整個(gè)架構(gòu)的最頂層, 它負(fù)責(zé)控制多個(gè)車站控制中心(SCC) , 以實(shí)現(xiàn)相鄰SCC 之間的控制通信。每個(gè)車站設(shè)一個(gè)車站控制中心。每一列車裝備有RF CBTC車載設(shè)備(OBE) , 車站控制中心控制其范圍內(nèi)所有列車的運(yùn)行。SCC 通過其管轄范圍之內(nèi)的多個(gè)基站(BS) 與覆蓋范圍內(nèi)的RF CBTC車載設(shè)備實(shí)時(shí)雙向通信。信息的發(fā)送范圍就是車站無線通信系統(tǒng)的覆蓋范圍, 因此列車在運(yùn)行過程中, RF CBTC 車載設(shè)備要依次與各個(gè)SCC 建立通信聯(lián)系, 接收SSC 發(fā)送的信息。每一SCC 要向其控制范圍內(nèi)的所有列車發(fā)送信息, 因此一個(gè)SCC 要同時(shí)與多個(gè)RF CBTC車載設(shè)備（OBE ）保持通信聯(lián)系。而一列車不能夠同時(shí)與多個(gè)SCC 通信, 在經(jīng)過不同的車站控制信號(hào)區(qū)域時(shí), RF CBTC車載設(shè)備（OBE）會(huì)自動(dòng)地采取信號(hào)區(qū)域的切換。列車在區(qū)段內(nèi)運(yùn)行時(shí),OBE利用無線方式通過BS將列車位置、速度信息發(fā)送給SCC。BS通過無線信道向空間發(fā)送信息,所在區(qū)域的列車根據(jù)自身的編號(hào)地址,接收發(fā)送給自己的信息,不會(huì)發(fā)生信息竄碼事件。SCC通過BS周期地將前行列車的位置、速度及線路參數(shù)等信息發(fā)送給后行列車；后行列車的OBE收到信息后,根據(jù)前車運(yùn)行狀態(tài)(位置、速度)、線路參數(shù)(彎道、坡度等)、本車運(yùn)行狀態(tài)、列車參數(shù)(列車長(zhǎng)度、牽引重量、制動(dòng)性能等) , 采用車上計(jì)算、地面(SCC) 計(jì)算或是車上、地面同時(shí)計(jì)算, 預(yù)期列車在一個(gè)信息周期末的狀態(tài)能否滿足列車追蹤間隔的要求,從而確定合理的駕駛策略,實(shí)現(xiàn)列車在區(qū)段內(nèi)高速、平穩(wěn)地以最優(yōu)間隔追蹤運(yùn)行, 從而為實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞分區(qū)提供可靠的技術(shù)支持。
4、 基于無線通信的ATC系統(tǒng)的車地通信方式及定位技術(shù)
（1）車地通信方式及特點(diǎn)
基于無線通信的ATC系統(tǒng)的車—地通信方式有三種。
1)無線電臺(tái)方式
采用自然空間作為車地信息傳輸?shù)闹饕浇?。無線信號(hào)在空氣中自然傳播，衰耗相對(duì)較大,并且要考慮不同電磁環(huán)境下的防干擾問題。但軌旁設(shè)備簡(jiǎn)單，工程投資相對(duì)較少，設(shè)備可以采用高度通用化模塊，直接采用商業(yè)現(xiàn)貨，維修工作量小，長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低。
2)漏泄電纜方式
采用漏泄電纜作為車地信息傳輸?shù)闹饕浇椤?。漏泄電纜安裝于軌旁或頂部，沿線貫通敷設(shè)，無線信號(hào)沿漏泄電纜傳輸。其特點(diǎn)是場(chǎng)強(qiáng)覆蓋效果均勻，傳輸速率高，傳輸衰耗較小，但漏纜價(jià)格較貴，工程投資較大。漏泄電纜系統(tǒng)可提供較寬的帶寬，不僅可傳輸車地雙向連續(xù)的數(shù)據(jù)，還可傳輸音頻和視頻信號(hào)。
3)裂縫波導(dǎo)方式
采用裂縫波導(dǎo)作為車地信息傳輸?shù)闹饕浇椤２▽?dǎo)管沿線貫通敷設(shè)，安裝于線路的一側(cè)，無線信號(hào)沿波導(dǎo)管傳輸。其特點(diǎn)是波導(dǎo)傳輸方式衰耗小，且衰耗均勻，無反射波、鄰頻干擾、傳輸死區(qū)等情況。微波波導(dǎo)系統(tǒng)具有較寬的帶寬，不僅可傳輸車地雙向連續(xù)的數(shù)據(jù)，還可傳輸語音和視頻信號(hào)，而且傳輸衰耗小。。但波導(dǎo)價(jià)格貴，工程投資相對(duì)大。對(duì)于裂縫波導(dǎo)還可以完成列車的輔助定位功能。
（2）定位技術(shù)
基于無線通信的ATC系統(tǒng)的列車定位主要通過車載定位設(shè)備和地面定位設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)。車載定位設(shè)備主要有：編碼里程計(jì)、測(cè)速雷達(dá)、測(cè)速電機(jī)（OPG）、車載測(cè)速傳感器、加速計(jì)、接近傳感器、車載擴(kuò)頻電臺(tái)等；地面定位設(shè)備主要有：應(yīng)答器、信標(biāo)、裂縫波導(dǎo)、地面擴(kuò)頻電臺(tái)等。應(yīng)答器（或信標(biāo)）主要用于確定列車在線路中的絕對(duì)位置，對(duì)于兩個(gè)應(yīng)答器（或信標(biāo)）之間的位置車載設(shè)備通過測(cè)速設(shè)備計(jì)算其走行距離加上上一應(yīng)答器(或信標(biāo))的絕對(duì)位置計(jì)算而得。系統(tǒng)的定位精度取決于應(yīng)答器（或信標(biāo)）在線路上安裝密度和車載設(shè)備測(cè)速誤差。目前開通或?qū)⒁_通的絕大多數(shù)RF CBTC系統(tǒng)主要采用這種定位方式，通過應(yīng)答器（或信標(biāo)）加車載測(cè)速設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)列車定位。
另外一種定位方式就是利用擴(kuò)頻電臺(tái)實(shí)現(xiàn)列車定位。擴(kuò)頻無線電臺(tái)定位的原理是：在地面沿線設(shè)置無線基站，無線基站不斷發(fā)射帶有其位置信息的擴(kuò)頻信號(hào)，車載擴(kuò)頻電臺(tái)同時(shí)接收到3個(gè)以上的無線基站信息，并分別計(jì)算出列車與基站的距離，即可以確定列車的即時(shí)位置。擴(kuò)頻定位的精度取決于偽隨機(jī)編碼的頻率，編碼頻率越高，定位精度越高。150MHZ頻率的編碼可以實(shí)現(xiàn)1m以下的測(cè)距誤差。
5、 小結(jié)
基于無線通信的ATC系統(tǒng)（RF CBTC）應(yīng)用無線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)列車與地面之間的雙向、實(shí)時(shí)、可靠、大容量的信息傳輸。車地間通過無線網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、雙向、安全、可靠的控車信息和列車運(yùn)行狀態(tài)信息的傳輸，實(shí)現(xiàn)列車的實(shí)時(shí)、連續(xù)、閉環(huán)控制，不僅能實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的移動(dòng)閉塞，縮短列車的行車間隔，大幅度提高列車的運(yùn)行效率，而且還可以實(shí)現(xiàn)語音、視頻信息的傳輸，為旅客實(shí)現(xiàn)各種增值業(yè)務(wù)服務(wù)，滿足旅客多元化的旅行要求?；跓o線通信的ATC系統(tǒng)（RF CBTC）是軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展的主要方向，隨著無線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、安全處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，以及設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率逐步的提高，基于無線通信的ATC系統(tǒng)（RF CBTC）在我國(guó)軌道交通中將會(huì)得到更加廣泛的推廣與應(yīng)用。
參 考 文 獻(xiàn)
1 IEEE Standard forCommunications-Based Train Control (CBTC)
Performanceand Functional Requirements. 1999.
2 曾小清,王長(zhǎng)林，張樹京.《基于通信的軌道交通運(yùn)行控制》同濟(jì)大學(xué)出版社,2007.5.
3 傅世善. 《閉塞與列控概論》中國(guó)鐵道出版社,2006.3.
南海某區(qū)巖石物理測(cè)試及規(guī)律分析
裂縫與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的關(guān)系及其對(duì)油藏開發(fā)的影響——以十屋油田營(yíng)城組為例
頻譜分解技術(shù)在廣利—青南地區(qū)勘探中的應(yīng)用
經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式預(yù)測(cè)烴氣驅(qū)MMP方法評(píng)價(jià)
非均質(zhì)氣藏考慮壓力計(jì)位置的產(chǎn)能方程校正方法研究
加蓬G4-188區(qū)塊WZ構(gòu)造復(fù)雜油氣層測(cè)井解釋及評(píng)價(jià)
杏四～六面積北區(qū)塊一次加密井網(wǎng)層系互換可行性研究
應(yīng)用重復(fù)試井資料研究注水壓力保持界限
塞392區(qū)長(zhǎng)6油藏水平井開發(fā)效果分析
張家垛阜三段儲(chǔ)層敏感性和油水相滲特征
吳起—鐵邊城油田長(zhǎng)6儲(chǔ)層四性關(guān)系及有效厚度下限研究
鎮(zhèn)涇油田長(zhǎng)8油層纖維網(wǎng)絡(luò)加砂壓裂試驗(yàn)研究
LHW-1壓裂用加重劑性能評(píng)價(jià)
考慮多組分吸附的頁巖氣儲(chǔ)量計(jì)算
延平1水平連通井組優(yōu)化鉆井設(shè)計(jì)
RMRS測(cè)距儀在延平1水平連通井組中的應(yīng)用
《油氣藏評(píng)價(jià)與開發(fā)》第1卷總目次
《油氣藏評(píng)價(jià)與開發(fā)》征稿簡(jiǎn)則
地震波逆時(shí)偏移方法研究綜述
地震地質(zhì)一體化研究中的地震數(shù)據(jù)處理質(zhì)量監(jiān)控方法綜述
時(shí)間域剩余曲率偏移速度分析技術(shù)在iCluster軟件中的實(shí)現(xiàn)
各向異性含氣砂巖模型正演及AVO響應(yīng)特征分析
高密度電法測(cè)量中接地電阻試驗(yàn)研究
基于高階譜估計(jì)技術(shù)的潛山裂縫儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)
多參數(shù)交會(huì)流體識(shí)別方法及應(yīng)用
遙感圖在地震勘探中的應(yīng)用——以酒泉盆地洪積扇區(qū)為例
兩種數(shù)據(jù)規(guī)則化地震處理技術(shù)應(yīng)用探討
地震波頻率衰減梯度在油氣預(yù)測(cè)中的應(yīng)用
基于QAPM模型的元素俘獲譜測(cè)井應(yīng)用
儲(chǔ)層物性參數(shù)與其微觀孔隙結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系
利用遠(yuǎn)程應(yīng)用技術(shù)構(gòu)建地震資料解釋虛擬桌面環(huán)境
技術(shù)動(dòng)態(tài)
物探專利技術(shù)選登
行業(yè)新聞
高精度三維地震(Ⅲ):資料解釋與配套技術(shù)
國(guó)外地震相劃分技術(shù)研究新進(jìn)展
地震勘探中的去噪技術(shù)新進(jìn)展
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關(guān)鍵詞:MC-CDMA; 最優(yōu)多用戶檢測(cè); 次優(yōu)多用戶檢測(cè); 蟻群算法; 復(fù)雜度
中圖分類號(hào):TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1004-373X(2010)08-0157-03
Ant Colony Optimization Multi-user Detection Used in MC-CDMA System
YANG Yu-bing LUAN Ying-zi
(Xidian University, Xi’an710071, China)
Abstract:The detection technology is one of the key technologies which affects the systematic performance ofmulti-carrier code division multiple access (MC-CDMA) systems. The method of the optimum multi-user detection is analysed briefly. Taking the judge criterion of the optimum multi-user detection as its objective function, the performance of the multi-user detection of ant colony algorithm is compared to that of others multi-user detections. The result proves that the ant colony optimization multi-user detection has strong points of low-complexity comparing to the optimum multi-user detection, and has higher performance than MMSE detection in practical application.
Keywords:MC-CDMA; optimum multi-user detection; sub- optimummulti-user detection; ant colony algorithm; complexity
多載波碼分多址(MC-CDMA)系統(tǒng)將正交頻分復(fù)用(OFDM)與碼分多址(CDMA)結(jié)合,具有較高的頻譜效率與系統(tǒng)容量。在MC-CDMA系統(tǒng)上行鏈路中,由于多個(gè)用戶的信號(hào)在不同子載波上經(jīng)歷了相互獨(dú)立的衰落,從而破壞了不同用戶特征序列的正交性,導(dǎo)致了嚴(yán)重的多址干擾。多址干擾是影響MC-CDMA無線通信系統(tǒng)性能的主要因素,而使用多用戶檢測(cè)技術(shù)可有效消除多址干擾。因此各種多用戶檢測(cè)方法成了MC-CDMA系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。1986年Verdu提出的最優(yōu)多用戶檢測(cè)由于具有非常高的復(fù)雜度而無法采用,因此,次優(yōu)檢測(cè)器的研究成為必要的任務(wù)。在此提出的蟻群算法多用戶檢測(cè)正是一種具有低復(fù)雜度并且性能很好的次優(yōu)多用戶檢測(cè)器。
1 MC-CDMA系統(tǒng)模型
MC-CDMA發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的框圖如圖1所示。其中xj是第j個(gè)用戶的符號(hào)數(shù)據(jù),Cj=[c1j,c2j,…,cNCj]T是第j個(gè)用戶的的擴(kuò)頻碼。每個(gè)信息符號(hào)先與擴(kuò)頻序列各位相乘,相乘后的每路信號(hào)調(diào)制到每個(gè)子載波上,若擴(kuò)頻碼長(zhǎng)為N則調(diào)制到NЦ鱟釉夭ㄉ稀R簿褪撬,一個(gè)原始數(shù)據(jù)符號(hào)通過擴(kuò)頻后,成為多個(gè)碼片,每個(gè)碼片在一個(gè)子載波上傳輸。這樣一個(gè)符號(hào)的信息就在多個(gè)子載波上并行傳輸。經(jīng)過信道后的接收信號(hào)進(jìn)行和發(fā)送端相反的操作[1]。
圖1 MC-CDMA發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的框圖
MC-CDMA系統(tǒng)中的多用戶檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)框圖如圖2所示。
圖2 多用戶檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)框圖
考慮采用BPSK調(diào)制的MC-CDMA系統(tǒng),在同步的條件下,接收信號(hào)r可以用矩陣形式表示為:
Иr=hcAb+n(1)И
式中:r是接收信號(hào)的向量;h是信道頻域響應(yīng);c是用戶的擴(kuò)頻碼矩陣;b是用戶發(fā)送的比特?cái)?shù)據(jù),b∈{-1,+1};A為接收到的用戶幅度對(duì)角陣;n為與發(fā)送數(shù)據(jù)不相關(guān)的均值為0,方差為σ的高斯白噪聲。判決信號(hào)的充分統(tǒng)計(jì)量為匹配濾波器組的輸出:
Иy=RAb+n(2)И
式中:y是匹配濾波器的輸出向量;R是所有用戶的擴(kuò)頻波形的歸一化自相關(guān)矩陣[2]。
1.1 最優(yōu)多用戶檢測(cè)算法
1986年 Verdu首先提出利用已知擴(kuò)頻碼的結(jié)構(gòu)信息與統(tǒng)計(jì)信息來克服多個(gè)用戶之間干擾的多用戶檢測(cè)理論與方案。最優(yōu)多用戶檢測(cè)器是根據(jù)最大似然序列檢測(cè)(Maximum Likelihood Sequence Detection,MLSD)提出的。它采用的是Bayes后驗(yàn)概率最大原理,因此是一種最大似然估計(jì)算法。假設(shè)用戶數(shù)為K,最優(yōu)檢測(cè)器可以看作在2K個(gè)解中尋找使下式的函數(shù)值最大的解:
ИJ(b)=2bTAr-bTHb(3)И
式中:b和A分別為用戶發(fā)送的信息比特向量和幅度對(duì)角陣;r為匹配濾波器的輸出信號(hào)向量;H為歸一化的相關(guān)函數(shù)[2-3]。最優(yōu)多用戶檢測(cè)器的復(fù)雜度和用戶數(shù)成指數(shù)關(guān)系,根據(jù)最優(yōu)多用戶檢測(cè)器的判決準(zhǔn)則尋找最優(yōu)多用戶的檢測(cè)結(jié)果成了一個(gè)解決組合優(yōu)化的NP完全問題[4]。
1.2 蟻群算法多用戶檢測(cè)
基于蟻群算法在解決NP完全問題上表現(xiàn)出的優(yōu)異性能[5],可以把這種智能算法引入到多用戶檢測(cè)問題上來[6-7]。本文主要闡述使用蟻群算法的多用戶檢測(cè)模型,誤碼率性能和復(fù)雜度比較。
1.2.1 蟻群算法用于多用戶檢測(cè)的模型
蟻群算法是意大利學(xué)者M(jìn).Dorigo于1991年在他的博士論文中首次系統(tǒng)地提出了一種基于螞蟻種群的新型優(yōu)化算法――蟻群算法(Ant Colony Optimization,ACO),并用該方法解決了一系列的組合優(yōu)化問題。該算法受到自然界中真實(shí)蟻群的集體行為的啟發(fā),采用的正反饋機(jī)制具有較強(qiáng)的魯棒性,優(yōu)良的分布式計(jì)算機(jī)制,易于與其他方法結(jié)合等優(yōu)點(diǎn),在解決許多復(fù)雜優(yōu)化問題方面已經(jīng)展現(xiàn)出優(yōu)異的性能和巨大的發(fā)展?jié)摿?。蟻群算法雖然是從研究求解旅行商問題(TSP)開始提出的,但它現(xiàn)在已經(jīng)在求解多種組合優(yōu)化問題中獲得了廣泛應(yīng)用。像TSP問題、機(jī)器人領(lǐng)域、生命科學(xué)問題、網(wǎng)絡(luò)路由問題、圖像處理以及車輛路徑問題等。蟻群算法已經(jīng)成為國(guó)際智能計(jì)算領(lǐng)域中備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)和前沿性課題[8-9]。
本文通過對(duì)MC-CDMA中多用戶檢測(cè)問題(Mutiuser Detection,MUD)的分析,建立了一個(gè)基于蟻群算法的多用戶檢測(cè)問題模型,通過分析多用戶檢測(cè)問題與TSP問題的異同,針對(duì)多用戶檢測(cè)問題提出一種更為簡(jiǎn)單的蟻群算法實(shí)現(xiàn)思想。該思想可以描述如下:在TSP問題中,每一只螞蟻所要完成的任務(wù)就是找到一條經(jīng)過n個(gè)城市的一條路徑。在每到達(dá)一城市后,螞蟻都要先檢查隨身攜帶的禁忌表(Tabulist),然后依據(jù)轉(zhuǎn)移概率在沒有經(jīng)過的城市中選擇下一個(gè)將要到達(dá)的城市,并將這個(gè)城市添加到禁忌表中。在多用戶檢測(cè)中不失一般性,可以讓螞蟻按照從第1個(gè)用戶到第K個(gè)用戶的順序進(jìn)行判斷,直到螞蟻?zhàn)咄暌?guī)定的節(jié)點(diǎn)數(shù)即用戶數(shù)。這樣在設(shè)計(jì)程序時(shí)就可以拋棄在基本蟻群算法中的禁忌表,降低程序的復(fù)雜度[7]。另外,因?yàn)槊總€(gè)用戶的數(shù)據(jù)只有1或者-1兩種可能,相當(dāng)于螞蟻每一次經(jīng)過一個(gè)節(jié)點(diǎn)只有兩條供選擇的路徑,轉(zhuǎn)移概率的公式也會(huì)比TSP問題簡(jiǎn)單。在TSP問題中,往往是把城市之間的距離作為啟發(fā)信息;在多用戶檢測(cè)問題中,因?yàn)楦鱾€(gè)用戶之間的獨(dú)立性以及每個(gè)用戶所發(fā)送數(shù)據(jù)的平穩(wěn)隨機(jī)性,很難尋找到類似于TSP問題中城市間距離這樣的啟發(fā)信息,所以本文中直接將啟發(fā)信息拋棄,僅利用信息素強(qiáng)度進(jìn)行轉(zhuǎn)移概率計(jì)算。由此可得到Уm只螞蟻從第i個(gè)分支上節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到第jЦ齜種上節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移概率公式為:
Иpmij(t)=τij(t)/∑k∈1,2τik(t)(4)
至此就可以用蟻群算法的思想將多用戶檢測(cè)問題描述成如圖3所示的一個(gè)路徑選擇問題。
圖3 螞蟻隨機(jī)選擇的路徑
在這個(gè)模型中,K個(gè)節(jié)點(diǎn)代表著K個(gè)用戶,上下兩條路徑分支上的節(jié)點(diǎn)分別代表第K個(gè)用戶的數(shù)據(jù)+1和-1,螞蟻按照一定的概率確定下一個(gè)節(jié)點(diǎn)是上面的節(jié)點(diǎn)還是下面的節(jié)點(diǎn),每個(gè)螞蟻?zhàn)咄暌?guī)定的節(jié)點(diǎn)數(shù)K就得到一條路徑。如下所示的是螞蟻隨機(jī)選擇的兩條路徑:
路徑1:+1 +1 -1 +1 -1 +1…
路徑2:-1 -1 +1 -1 +1 -1…
1.2.2 蟻群算法的改進(jìn)
本文從三個(gè)方面對(duì)蟻群算法進(jìn)行改進(jìn):
(1) 為了使算法能夠更好更快的找到問題的最優(yōu)解,對(duì)螞蟻初始路徑的尋找做出了干擾。通過在匹配濾波器的輸出做硬判決的值的這條路徑上放置更多的信息素使螞蟻趨向于選擇某些節(jié)點(diǎn)。其他路徑節(jié)點(diǎn)上信息素初值為一個(gè)正常數(shù)。
(2) 只給最優(yōu)路徑上增加信息素。即使用精英螞蟻策略。每一次螞蟻選完路徑,根據(jù)一定的準(zhǔn)則找出最優(yōu)的幾條路徑,只給這幾條路徑的節(jié)點(diǎn)上增加信息素。這樣可以更好地利用螞蟻的正反饋信息更快的找到最優(yōu)的路徑。
(3) 設(shè)定最小最大信息素值,既擴(kuò)大蟻群的搜索范圍又不會(huì)很快陷入局部最優(yōu)。
1.2.3 算法描述及步驟
(1) 蟻群算法初始參數(shù)設(shè)置,根據(jù)用戶數(shù)設(shè)定螞蟻個(gè)數(shù)及迭代個(gè)數(shù),信息素?fù)]發(fā)系數(shù),初始信息素常數(shù)等;
(2) 計(jì)算節(jié)點(diǎn)上信息素的量,根據(jù)式(3)計(jì)算選擇概率;
(3) 每個(gè)螞蟻根據(jù)選擇概率選擇自己的路徑;
(4) 完成路徑選擇之后調(diào)整每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息素量在設(shè)定的范圍之內(nèi);
(5) 給最優(yōu)路徑上增加信息素;
(6) 信息素?fù)]發(fā);
(7) 判斷最大循環(huán)次數(shù)是否大于設(shè)定最大次數(shù),是,繼續(xù);否,進(jìn)入步驟(2);
(8) 所有經(jīng)過路徑中的目標(biāo)函數(shù)最大值作為全局最優(yōu)解。
2 仿真結(jié)果及分析
本文在MC-CDMA系統(tǒng)上行鏈路同步的條件下所做的仿真。調(diào)制方式采用BPSK;16倍的Walsh碼進(jìn)行擴(kuò)頻時(shí)系統(tǒng)有16個(gè)用戶;32倍的Walsh碼進(jìn)行擴(kuò)頻時(shí)系統(tǒng)有32個(gè)用戶;信道為慢衰落的瑞利信道。
圖4為16個(gè)用戶時(shí)候傳統(tǒng)匹配濾波器(CD),最小均方誤差多用戶檢測(cè)(MMSE)和蟻群算法多用戶檢測(cè)(ACO)的誤碼率性能比較。
圖4 誤碼率性能比較(一)
圖5為32個(gè)用戶時(shí)候傳統(tǒng)匹配濾波器(CD),最小均方誤差多用戶檢測(cè)(MMSE)和蟻群算法多用戶檢測(cè)(ACO)的誤碼率性能比較。
圖4和圖5是用戶數(shù)分別為16和32的時(shí)候的傳統(tǒng)匹配濾波器(CD),最小均方誤差多用戶檢測(cè)(MMSE)和蟻群算法多用戶檢測(cè)(ACO)的誤碼率性能比較。可以看到在信噪比大于6 dB時(shí)候蟻群算法的誤碼率性能比MMSE好很多,在信噪比較小的時(shí)候二者性能相差無幾,但都比傳統(tǒng)的匹配濾波器的性能好。誤碼率10-3時(shí)候蟻群算法多用戶檢測(cè)性能比最小均方誤差性能改善了約3.5 dB,而且通過增加改變蟻群算法中螞蟻個(gè)數(shù)和螞蟻搜索最大代數(shù),還可以再改善誤碼率的性能。蟻群算法的參數(shù)設(shè)置是根據(jù)多次試驗(yàn)的結(jié)果最適合的配置在表1中列出。
圖5 誤碼率性能比較(二)
表1 蟻群算法的參數(shù)設(shè)置
揮發(fā)系數(shù)初始信息素啟發(fā)信息素最大/最小信息素量精英螞蟻個(gè)數(shù)
0.256610/05
其中螞蟻個(gè)數(shù)是用戶數(shù)的2倍,16個(gè)用戶數(shù)時(shí)候搜索次數(shù)是20,32個(gè)用戶時(shí)候搜索次數(shù)是30。與最優(yōu)多用戶檢測(cè)進(jìn)行比較,最優(yōu)檢測(cè)器的復(fù)雜度在16個(gè)用戶時(shí)候是216,而蟻群算法的復(fù)雜度[6]是16×2×20=640,蟻群算法的復(fù)雜度是最優(yōu)檢測(cè)器的復(fù)雜度的640/216= 9.8×10-3 。在32個(gè)用戶時(shí)候最優(yōu)檢測(cè)器的復(fù)雜度是232,蟻群算法的復(fù)雜度是最優(yōu)檢測(cè)器的復(fù)雜度的32×2×30/232=4.5×10-7。通過試驗(yàn)表明蟻群算法用于多用戶檢測(cè)不僅可以減少復(fù)雜度,而且可以獲得很好的性能,具有很大的實(shí)用價(jià)值。
3 結(jié) 語
本文首先對(duì)MC-CDMA系統(tǒng)中最優(yōu)多用戶檢測(cè)方法做出了簡(jiǎn)要的分析,然后引入了蟻群算法多用戶檢測(cè),并對(duì)蟻群算法和其他多用戶檢測(cè)性能做了比較。結(jié)果表明蟻群算法性能優(yōu)于最小均方誤差多用戶檢測(cè),并且和最優(yōu)多用戶檢測(cè)復(fù)雜度比值低于10-3數(shù)量級(jí)以上,隨著系統(tǒng)中用戶數(shù)的增多其復(fù)雜度并不呈指數(shù)增加而是線性增加。因此蟻群算法多用戶檢測(cè)在MC-CDMA系統(tǒng)多用戶檢測(cè)的應(yīng)用中表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢(shì),在系統(tǒng)用戶數(shù)很多時(shí)可以達(dá)到實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。
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移動(dòng)電視是數(shù)字電視地面廣播的重要應(yīng)用。數(shù)字電視地面廣播在應(yīng)用需求上要求實(shí)現(xiàn)移動(dòng)和便攜接收的功能，使整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的要求最高。它具備無線數(shù)字系統(tǒng)所共有的優(yōu)點(diǎn)，較之衛(wèi)星接收，有實(shí)現(xiàn)容易、價(jià)格低廉的特點(diǎn)；較之有線接收不易受城市施工建設(shè)、自然災(zāi)害戰(zhàn)爭(zhēng)等因素造成的斷網(wǎng)影響。移動(dòng)和便攜的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)使該系統(tǒng)能滿足現(xiàn)代信息社會(huì)“信息到人”的要求，也就是無論何人何時(shí)在何地均能任意獲取他想得到的信息。
二、移動(dòng)接收制式
眾所周知，地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)目前有多種制式，除了國(guó)外正在使用的幾種標(biāo)準(zhǔn)外，還有我國(guó)自己提出的若干種制式。這些制式總體上可以分為單載波方式和多載波方式兩類，美國(guó)用的ATSC是單載波的，歐洲的DVB-T是多載波的。國(guó)外主要有三種數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)：歐洲的DVB-T(DigitalVideoBroadcasting-Terrestrial)、美國(guó)的ATSC(AdvancedTelevisionSystemsCommittee)和日本的ISDB-T(IntegratedServicesDigitalBroadcastingTerrestrial)(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播)。
ATSC采用的是單載波調(diào)制方式(VSB)，抗多徑干擾和抗多譜勒效應(yīng)能力差，難以建立單頻網(wǎng)和進(jìn)行移動(dòng)接收。ISDB-T雖然支持單頻網(wǎng)和移動(dòng)接收的應(yīng)用要求，但是該技術(shù)應(yīng)用較少。從世界各地對(duì)數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)的采用情況來看，DVB-T標(biāo)準(zhǔn)較ATSC和ISDB-T更具優(yōu)勢(shì)。DVB-T是歐洲D(zhuǎn)VB系列標(biāo)準(zhǔn)中較新的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(此外還有有線數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DVB-C，以及衛(wèi)星數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DVB-S)，也是最復(fù)雜的DVB傳輸系統(tǒng)。此標(biāo)準(zhǔn)是1998年2月批準(zhǔn)通過的。DVB-T標(biāo)準(zhǔn)的核心是MPEG-2數(shù)字視音頻壓縮編碼，采用編碼正交頻分復(fù)用COFDM(CodedOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)調(diào)制方式，適用于大范圍多發(fā)射機(jī)的8k載波方式。為高清晰度電視(HDTV)信號(hào)傳輸提供大于20Mbps的凈荷碼率，支持簡(jiǎn)單天線室內(nèi)固定接收。為標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)信號(hào)傳輸提供大于5Mbps的凈荷碼率，并能在車速移動(dòng)條件下支持移動(dòng)接收。具有單頻組網(wǎng)能力。目前采用DVB-T標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家和地區(qū)有德國(guó)、西班牙、挪威等歐洲國(guó)家及澳大利亞、新加坡等其它國(guó)家。其中新加坡和德國(guó)等國(guó)將移動(dòng)接收和手持設(shè)備作為主要方向。歐洲的DVB-T標(biāo)準(zhǔn)最初是為便攜和固定接收而設(shè)計(jì)，它采用的是COFDM（編碼正交頻分復(fù)用）多載波調(diào)制方式，其調(diào)制參數(shù)（如星座圖、編碼率、保護(hù)間隔等）可調(diào)，可提供120種常規(guī)模式和1200種分級(jí)模式。隨后，針對(duì)DVB-T(DigitalvideobroadcastingTerrestrial)在移動(dòng)接收中的不足，人們提出了一種DVB-H的制式專門用于移動(dòng)接收，而原有的數(shù)字音頻廣播（DAB）也發(fā)展到播出多媒體。DVB-H(Digitalvideobroadcastinghandheld)，通過地面數(shù)字廣播網(wǎng)絡(luò)向便攜/手持終端提供多媒體業(yè)務(wù)所制定的傳輸標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是歐洲的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DVB-T的擴(kuò)展應(yīng)用。和DVB-T相比，DVB-H終端具有功耗更低、移動(dòng)接收和抗干擾性更強(qiáng)的特點(diǎn)，因此該標(biāo)準(zhǔn)適用于移動(dòng)電話、手持計(jì)算機(jī)等小型便攜設(shè)備通過地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)接收信號(hào)。也可以說DVB-H標(biāo)準(zhǔn)依托DVB-T傳輸系統(tǒng)，通過增加一定的附加功能和改進(jìn)技術(shù)使手機(jī)等手持便攜設(shè)備能夠在固定和移動(dòng)狀態(tài)下穩(wěn)定地接收廣播電視信號(hào)。DVB-H采用時(shí)分?jǐn)?shù)字多媒體廣播帶寬、以脈沖方式發(fā)送各頻道的數(shù)據(jù)。一般情況下，除接收所需頻道的數(shù)據(jù)外，調(diào)諧器電路在其它時(shí)間均處于關(guān)閉狀態(tài)，因此可有效減少耗電。DVB-H的基本商業(yè)要求是用電池供電的小的屏幕移動(dòng)終端。它應(yīng)該能夠在手提式的，移動(dòng)的和室內(nèi)的環(huán)境中，使用單一天線接收多媒體業(yè)務(wù)。目前看來，數(shù)字移動(dòng)電視非數(shù)字電視地面廣播莫屬。
我國(guó)地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)于2006年8月18日頒布(GB20600-2006)，并自2007年8月1日起正式實(shí)施(國(guó)標(biāo)地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)稱為DTMB-DigitalTerrestrialMultimediaBroadcasting。較早時(shí)也稱為DMBTH)。DMB-TH采用了PN序列填充的時(shí)域同步正交頻分復(fù)用(TDS-OFDM)多載波調(diào)制技術(shù)，這種獨(dú)特的先進(jìn)技術(shù)有機(jī)地將信號(hào)在時(shí)域和頻域的傳輸結(jié)合起來，在頻域傳送有效載荷，在時(shí)域通過擴(kuò)頻技術(shù)傳送控制信號(hào)以便進(jìn)行同步、信道估計(jì)，實(shí)現(xiàn)快速碼字捕獲和穩(wěn)健的同步跟蹤性能。DMB-TH具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，能較好地支持移動(dòng)接收，高清數(shù)字電視廣播，單頻組網(wǎng)。
三、小結(jié)
廣播電視的移動(dòng)接收作為當(dāng)前的技術(shù)熱點(diǎn)，盡管它的市場(chǎng)前景和受眾分析還有待進(jìn)一步的研究，但它的技術(shù)還在發(fā)展中。它還有著信號(hào)衰落、多普勒效應(yīng)、覆蓋網(wǎng)的建設(shè)，接收機(jī)（特別是便攜機(jī)）的耗電，接收天線的安裝等問題，所以要說哪一種制式最適合移動(dòng)接收還為時(shí)尚早，因?yàn)槊糠N制式都會(huì)根據(jù)市場(chǎng)的需要及時(shí)改進(jìn)其技術(shù)，從而改善其移動(dòng)接收的性能。
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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?cè)诩夹g(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(shì)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(shì)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(jí)，只需增加新的信道單元，升級(jí)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(shí)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(dòng)通信系統(tǒng)的互操作性和對(duì)GSM核心網(wǎng)的兼容性；CDMA2000的開發(fā)策略是對(duì)以IS-95標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本的窄帶CDMA的平滑升級(jí)。
（1）這兩個(gè)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(dòng)臺(tái)需要切換時(shí)，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(gè)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(hào)開銷。CDMA2000分兩個(gè)方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個(gè)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(hào)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(jí)。
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(gè)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(gè)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(gè)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(dòng)臺(tái)成本會(huì)大幅上升，在CDMA2000系統(tǒng)中則不會(huì)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(yíng)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(dòng)用戶均有唯一標(biāo)識(shí)，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(shí)隙可提供9.6kbit/s的數(shù)據(jù)服務(wù)。如果復(fù)用多個(gè)時(shí)隙就能升級(jí)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(jí)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(yíng)商將來自現(xiàn)在的窄帶CDMA運(yùn)營(yíng)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(jí)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(jí)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(jí)和演進(jìn)。對(duì)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(guó)經(jīng)過多年發(fā)展后，從IS241A到IS241B到IS241C，我國(guó)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。
二、WCDMA和CDMA2000在我國(guó)的前景
對(duì)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(guó)國(guó)情、市場(chǎng)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(guó)，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(duì)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(yíng)者獨(dú)立性強(qiáng)；對(duì)于電信設(shè)備制造行業(yè)，我國(guó)在GSM蜂窩移動(dòng)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(shí)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(duì)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(jí)，即可將IS-95基站升級(jí)為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長(zhǎng)時(shí)間在我國(guó)共存，鹿死誰手？尚未分曉。
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