详解无线多媒体通信技术DS-CDMA

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包乃妹



  目前,关于第三代移动通信系统的无线接入技术已经有较为统一的标准,包括1个TDMA(时分多址)和3个CDMA(码分多址)标准。CDMA是第三代无线接入技术的主流,3个CDMA的标准分别是DS-CDMA、MC-CDMA、TDD-CDMA。这篇文章将详细介绍DS-CDMA通信标准。



  什么是DS-CDMA?



  DS-CDMA技术遵循ITU规定的IMT-2000规格,并以W-CDMA方式为基础的一种通信技术。该技术能够利用5MHz的信道提供高达2Mbps的数据速度,同时能够扩大系统容量,提高通话时的语音质量,降低通话的掉线率,支持IP数据服务。DS-CDMA技术除了能提供窄带业务(如话音业务)之外,还能提供多种用户速率通信、VOD带宽的能力,以及根据不同业务提供不同服务等级的能力。



  在CDMA标准中,DS-CDMA技术是其中的重要部分,是实现无线多媒体通信的关键。DS-CDMA技术最早起源于欧洲和日本的第三代无线研究活动,GSM的巨大成功对第三代系统在欧洲的标准化产生重大影响。在1996年,日本推出了一套DS-CDMA的实验系统方案,并得到了当时世界上主要的移动设备制造商的支持。1998年12月成立的3GPP(第三代伙伴项目)极大地推动了DS-CDMA技术的发展,加快了DS-CDMA的标准化进程,并最终使DS-CDMA技术成为ITU批准的国际通信标准。



  DS-CDMA基于ANSI-41核心网,它使用新的频带,采用FDD工作方式,码片速率为3.84Mbps。DS-CDMA有更大的覆盖范围,采用自适应天线及多用户检测等新技术,并可支持频率间切换。由DS-CDMA技术组成的通信系统通常包括无线基地局装置、无线网络控制装置、多媒体信号处理装置。DS-CDMA系统的空中连接采用5MHz、10MHz或20MHz的无线信道。



  引入DS-CDMA的原因



  21世纪的无线移动通信要求能够传输语音、图像以及数据等宽带多媒体业务,可以提供2Mbps范围内各种不同速率业务的传输。而在当前的第二代移动通信系统中主要业务是语音通信,每个用户的传输速率大概只有10kbps左右,这不能满足移动通信业务发展的要求。而且,现有GSM系统存在容量不足、语音失真度大、易掉线串线、功率辐射强、数据传输慢等问题。为了能解决这些问题,各大通信运营商以及手机生产商正在努力不懈地进行研究设计,希望能通过引入新的通信技术和通信系统,来缓解目前通信系统存在的通信压力,并在此基础上能进一步提高原有通信系统的能力。为此人们将注意力集中到了第三代移动通信系统IMT-2000上,而DS-CDMA作为第三代移动通信系统中的标准之一,它的引入也就成为自然而然的事情了。



  DS-CDMA有哪些优势?



  用户希望未来通信能满足各种业务要求,例如在线银行业务、手机定位业务等,此外,他们还希望能通过手机进行快速无线上网,并希望在网上能传递各种多媒体业务。然而,目前的通信技术和通信能力对这些新兴的业务与功能根本无能为力,而DS-CDMA作为第三代移动通信的代表,完全有能力提供上述通信能力。它与第二代通信技术相比,具有下面几个优势:



  1. 通信容量比第二代移动通信系统有大幅提升。由于DS-CDMA的基本标称带宽为5MHz,但其实际值可以以200kHz为步长,根据需要在4.4M~5.2MHz之间调整。基本带宽可以扩展至10/20MHz。。



  2. 有较高的数据传输率。由于DS-CDMA的码片速率高,有效地利用了频率选择性分集和空间的接收和发射分集,可以解决多径问题和衰落问题,并且DS-CDMA还采用Turbo信道编解码,所有这些技术都提高了数据传输效率。



  3. 有较强的抗干扰性能。DS-CDMA中采用了快速功率控制技术,使发射机的发射功率总是处于最小的水平,从而减少了多址干扰。另外,在下行链路发送用户专用导频信号而不是公共导频信号,使下行链路使用自适应天线成为可能,从而减少了小区的多用户干扰,这些技术保证了DS-CDMA有较强的抗干扰性能。



  4. 能支持更高带宽业务和提供更灵活的多种混合业务。与传统通信系统相比,DS-CDMA在通信速度方面有了很大的提升,现在它的最高速度可支持2Mbps的高速数据业务。此外,由于在DS-CDMA系统的下行链路上,基站中码分复用的用户分享总的功率,在上行链路中,基站有一个最大干扰容限,这个功率在小区中产生干扰的移动台之间分配。共享功率使DS-CDMA能灵活地处理有不同速率的业务。



  5. 能从GSM系统平滑过渡。为了保证运营商的投资,为未来通信运营提供良好的技术基础,DS-CDMA能够实现从现存的通信系统到下一代移动通信系统的平滑过渡。



  6. 系统操作更加灵活方便。DS-CDMA系统采用连续导频技术,能够支持高速移动终端;同时支持非平衡频带下采用时分双工的模式,采用单信元频率复用;支持自适应天线阵列技术与多用户检测技术;还支持基站间的异步操作以及支持智能网等。



  7. 有较高的安全保障。为防止通信过程中的盗听和手机密码的盗用,DS-CDMA系统在安全保密方面作了很大的改进。它可以向通信用户提供对用户平台数据的保护,提供在接入网络集中进行保护和基于网络的端到端的保护; 在核心网中提供对控制平台的保护和对用户平台的保护等。



  DS-CDMA技术的应用



  基于DS-CDMA的特点,DS-CDMA适用的业务种类很多,使用方法灵活。DS-CDMA特别适用于用户点多、分布面广、移动中、短信息使用等。



  1. 无线因特网



  DS-CDMA系统一旦推出,将凭借其自身的优势,给无线上网提供足够的带宽来确保上网的速度。



  2. 电子商务和交易



  在商业金融交易领域,如持卡购物、证券交易、电子银行、金融保险、POS系统等,都可用上DS-CDMA系统。



  3. 移动办公



  现代的生活节奏是快速的,许多工作或业务都需要在办公室以外的地方进行,DS-CDMA能帮助他们实现移动办公。



  4. 其他增值应用



  由于DS-CDMA系统能比传统通信系统提供更大的带宽,因此能实现其他各种增值服务,例如通过移动终端举行视讯会议、接收电子邮件、进行网上购物、游戏、与公司局域网连接并查询相关信息等;而收费机制将以传输的数据量为基础,从而能够有效促进移动通信业务的蓬勃发展,并且与互联网服务商、IT软硬件制造商以及其他传统行业形成良好的互动。



  DS-CDMA的发展规划



  随着人们对通信能力的要求不断提高,人们就开始把目光落到DS-CDMA的发展规划上。当现有GSM网络扩容时,使用DS-CDMA的基站子系统; 在用户集中地区的GSM基站中,增加DS-CDMA基站。如果用户使用DS-CDMA/GSM双频用户终端,在DS-CDMA基站覆盖区内,可以享受3G服务;在覆盖区域外,则以GSM方式通信。初期用户享受3G服务时,只能在同一BSS的DS-CDMA基站之间实现越区切换,但GSM功能不受影响。用此方式,能以比简单的GSM网络扩容更低的费用改造网络,不仅可解决频谱资源不足造成的容量问题,满足用户密集区的移动通信需求,还可提供第三代业务,同时,为今后全网进入第三代打下基础。在没有达到全国和全球覆盖之前,自动漫游当然还得依靠GSM系统。上述解决方案不仅可以在GSM系统中采纳,同样可以在IS-95标准的第二代CDMA系统中采纳。



摘自《计算机世界报》


   

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