无线通信系统的发展历程与趋势-1Ggtvg.docx

- 27 - 通 信 学 报 第xx卷无线通信信系统的的发展历历程与趋趋势汪涛（华南理理工大学学 电子子与信息息学院220055级1班班，广州州 51106441）摘 要：本文以多址接接入和双双工技术术这两项项现代无无线通信信的基础础技术为为主干，回回顾1GG和2GG系统使使用的主主要技术术、性能能指标和和关键技技术，比比较正在在发展中中的几种种3G系系统的标标准，还还简要介介绍了44G系统统和未来来的无线线通信系系统的特特点及其其关键技技术。关键词：无线通通信系统统；频分多多址；时时分多址址；码分分多址；双工中图分类类号：TTN9224.22 文献献标识码码：A 文章章编号：10000-4436XX(20008)05-xxxxx-xxxHisttoryy annd DDeveeloppmenntoff Wiirellesss Coommuuniccatiion SysstemmsWANGG Taao(Claass 05(1), Scchoool oof EElecctroonicc annd IInfoormaatioon EEngiineeerinng,SoutthChhinaaUniiverrsitty oof TTechhnollogyy, Guuanggzhoou 55106641, Chhinaa)Absttracct:TThiss paaperr reevieews thee 1GG annd 22G ssysttemss byy inntrooduccingg twwo ccoree teechnnoloogiees oof mmodeern wirreleess commmunnicaatioons,Multtiplle AAcceess andd Multtipllexiing. Thhen, seeverral devveloopinng 33G sstanndarrds aree prreseenteed aand commparred. Fiinallly, neew ffeatturees aand corre ttechhnollogiies of 4G andd fuuturre wwireelesss ccommmuniicattionn syysteems aree brrieffly inttrodduceed.Key worrds:wirreleess commmunnicaatioon ssysttem; FDDMA; TDDMA; CDDMA; Muultiipleexinng1 引言言现代无线线通信系系统中最重要要的两项项基础是是多址接接入（MMulttiplle AAcceess）和和双工（MMulttipllexiing）。从1G到4G的无线通信系统演进史基本上就是在这两项技术上进行不断改进。多址接入入技术为为不同的的用户同同时接入入无线通信信网提供供了可能能性。图图1给出出了三种种最典型型的多址址接入技技术：FFDMAA、TDDMA和和CDMMA的比比较。收稿日期期：20008-05-13；修订日日期：220088-xxx-xxx作者简介介：汪涛涛（19987-），男男，华南南理工大大学 220055级1班班本科生生，专业业为信息息工程（通通信工程程），学学号2000533021141550。图1 三三种最典典型的多多址接入入技术双工技术术为用户户同时接接收和发发送数据据提供了了可能性性。图22给出了了两种最最典型的的双工技技术：FFDD模模式和TTDD模模式的比比较。图2两种种最典型型的双工工技术 表1给给出了历历代蜂窝窝系统所所采用的的多址接接入和双双工技术术。11(pp4500)蜂窝系统统多址接入入和双工工技术Advaanceed MMobiile Phoone Sysstemm（AMMPS）FDMAA/FDDDGlobbal Sysstemm foor MMobiile（GGSM）TDMAA/FDDDUS DDigiitall Ceelluularr（USSDC）TDMAA/FDDDPaciificc Diigittal Celllullar（PPDC）TDMAA/FDDDCT2 Corrdleess Tellephhonee（无绳绳电话）FDMAA/TDDDDigiitall Euuroppeann Coordllesss Teelepphonne（DDECTT，无绳绳电话）FDMAA/TDDDUS NNarrrowbbandd Sppreaad SSpecctruum（IIS-995）CDMAA/FDDDW-CDDMA（33GPPP）CDMAA/FDDDCDMAA/TDDDcdmaa20000（33GPPP2）CDMAA/FDDDCDMAA/TDDD表1 历代蜂蜂窝系统统所采用用的多址址接入和和双工技技术2 第一一代无线线通信系系统2.1 第一代代无线通通信系统统简介采用频分分多址（Frequency Division Multiple Access）技术组建的模拟蜂窝网也被称为第一代（First Generation，下称1G）无线通信系统。这些系统中，话务是主要的通信方式。由于采用模拟调制，这些系统容易被第三方窃听。1G的主要蜂窝系统包括AMPS、NMT、Hicap、CDPD、Mobitex、DataTac、TACS和ETACS。20世纪纪70年年代末，AT&T的贝尔实验室发明了美国的第一个蜂窝电话系统，即AMPS（Advanced Mobile Phone Service）。Ameritech公司的AMPS在1983年首次在芝加哥的城区和郊区部署。当年，FCC（Federal Communications Commission）分配了位于800MHz频段的40MHz频谱给AMPS，到了1989年，由于业务量激增，FCC又额外分配了10MHz（称为扩展频谱）给AMPS。最初的AMPS蜂窝系统的特点是：蜂窝较大，基站采用全向天线以减少成本。在芝加哥部署的AMPS覆盖了大约2100平方英里。时至今日日，AMMPS仍仍然在世世界上的的许多地地方（尤尤其是农农村）使使用，包包括美国国、南美美、澳大大利亚和和中国。虽然在每个国家AMPS所使用的频带不同，但其无线接口标准是一致的。到了800年代中中期，EETACCS（TThe Eurropeean Tottal Acccesss Coommuuniccatiion Sysstemm）在欧欧洲发展展了起来来，ETTACSS和AMMPS基基本一致致，但其其每个信信道的带带宽为225KHHz（AAMPSS为300KHzz）。ETAACS和和AMPPS的另另一个不不同在于于电话号号码（MMobiile Ideentiificcatiion Nummberr）的划划分，因因为欧洲洲的电话话号码要要划分为为国家区区号，而而美国的的电话号号码要划划分的是是州区号号（Arrea Codde）。11(p5533)中国于119833年规定定蜂窝式式移动电电话系统统频段为为8700-8889.9975MMHz与与9155-9335.9975MMHz，频频道间隔隔为255KHzz。19990年年8月确确定采用用TACCS制式式，即频频段为8890-9155MHzz与9335-9960MMHz，双双工间隔隔频率为为45MMHz，并并且规定定即日起起停止引引进非该该频段的的模拟蜂蜂窝系统统，原来来已引进进的各种种系统可可以沿用用到20005年年。22(pp2211)表2给出出了AMMPS、ETAACS和和NTTT（日本本采用的的1G系系统）系系统的性性能指标标比较。系统名称称AMPSSTACSSNTT使用地区区美国欧洲、中中国日本频段/MMHz基站发射射移动台发发射870-8900825-8455935-9600890-9155915-9400860-8855频道间隔隔Bc/KHz302525收发频率率间隔/MHzz454555基站发射射功率/W10010025移动台发发射功率率/W375小区半径径/kmm2-2002-2002-200区群小区区数/NN7/1227/1229/122话音调制方式式FMFMFM频偏/KKHz+12+9.55+5信令调制方式式FSKFSKFSK频偏/KKHz+8.00+6.44+4.55速率/(KB/s)1080.3纠错编码码基站BCH(40,28)BCH(40,28)BCH(43,31)移动台BCH(48,36)BCH(48,36)BCH(15,11)表2 第第一代无无线通信信系统的的性能指指标比较较所有1GG系统都都有两类类逻辑信信道：业业务信道道和控制制信道。业业务信道道传输模模拟FMM电话，同同时还传传输必要要的模拟拟信令。控控制信道道分为下下行的寻寻呼信道道和上行行的接入入信道，均均传输数数字信令令。2.2 频分多多址接入入技术FDMAA技术是是1G系系统广泛泛采用的的多址接接入技术术，每个个用户被被分配了了一个独独一无二二的频带带或信道道。这些些信道按按需分配配，且不不能被其其他用户户共享。在采用了了频分双双工（FFreqquenncy Divvisiion Dupplexxingg，下称称FDDD）模式的系统中中，用户户被同时时分配了了一对频频率，一一个用于于前向信信道，一一个用于于反向信信道。较高的的频谱用用作前向向信道即即基站向向移动台台方向的的信道，较低的的频谱用用作反向向信道即即移动台台向基站站方向的的信道。FDDD模式要要求同时时占用22个信道道（2对对频谱）才才能实现现双工通通信。所以，基基站必须须同时发发射和接接收多个个不同频频率的信信号，任意两两个移动动用户之之间进行行通信都都必须经经过基站站的中转转。此外外还要设设置频道道间隔，以以免因系系统的频频率漂移移造成频频道间重重叠。前向信信道与反反向信道道之间设设有保护护频带，用户频频道之间间也设有保保护频隙隙。如图3所示。图3 频分双双工的前前向与反反向信道道FDMAA遇到的的主要干干扰如表表3所示。干扰方式式起因解决方法法互调干扰扰系统内非非线性器器件产生生的各种组合合频率成成份落入入本频道道接收机机通带内内选用无互互调的频频率集邻道干扰扰相邻波道道信号中中存在的的寄生辐射射落入本本频道接接收机带带内加大频道道间的隔隔离度同频干扰扰相邻区群群中同信信道小区区的信号号造成的的干扰适当选择择频道干干扰因子子Q表3 频分多多址的主主要干扰扰下面是消消除互调调干扰（亦亦称“非线性性作用”）的一个个例子。假设一个个基站传传输的两两个载波波频率为为19330和119322MHzz，并由由一个可可以产生生非线性性作用的的放大器器放大。该基站使用的频段为1920MHz到1940MHz，则由高频电子线路课程的知识可知，则带内和带外互调干扰产生的频率为mf1+nf2，其中m、n为任意整数，而f1、f2为载波频率。一些典型的频率包括：1930，1928，1932，1934，1926，1924，1936，1938（单位：MHz）。在AMPPS中，当一个用户与基站通信时，将占用一对双工信道，它们间距45MHz。如果多个用户要同时使用AMPS，则需要占用多对信道。因此，不难想到一个FDMA系统能同时支持的最多用户数由式(1)给出：(1)N=(BBt-2Bguuardd)/Bc式中Btt是总的的频谱宽宽度，BBguaard是是在频谱谱宽度边边沿的保保护频带带，Bc是频道间间隔（参参见表22）。此处的的Bt和Bc可以理理解为双双工信道道中的一一个，所所以需要要为前向向和反向向信道同同时分配配一对对称称的频带带（通常常相隔445MHHz或555MHHz）。对于美国国的AMMPS蜂蜂窝运营营商，如如果它分分配到了了每个单单工频带带12.5MHHz的宽度，即Bt为122.5MMHz，BBguaard为为10KKHz，且且Bc为300KHzz，那么么按照式式(1)可得N=(12.5×1106-2(110×1103)/30××1033=4166，即每每个蜂窝窝载波可可分配最最多4116个信信道。1(p4552)FDMAA的优点点在于其其符号时时间远大大于平均均延迟扩扩展，所所以码间间干扰较较少，无无需自适适应均衡衡。但每信道道占用一一个载频频，信道道的相对对带宽较较窄，即即通常在在窄带系系统中实实现；且且基站复复杂庞大大，易产产生信道道间的互互调干扰扰，必须使使用带通通滤波器器来限制制邻道干干扰。最最后，FFDMAA的越区区切换较较为复杂杂，必须须瞬时中中断传输输，对于于数据传传输将带带来数据据的丢失失。33 第二二代无线线通信系系统3.1第第二代无无线通信信系统简简介从2G开开始，无无线通信信步入了了纯数字时时代。22G的另另一个显显著特点点是，所所有的标标准都以以商业利益益为宗旨。目目前，世世界上大大多数运运营中的的无线通通信系统统都是22G系统统，其中中60%的市场场被欧洲洲标准占占据。22G标准准包括GGSM、iiDENN、USSDC（D-AMPS）、IS-95、PDC、CSD、PHS、GPRS、HSCSD和WiDEN。第一代AAMPSS系统并并不能满满足当今今大城市市的通信信容量需需求。数数字蜂窝窝（Diigittal Celllullar），亦亦即采用用数字调调制技术术的蜂窝窝系统，可以极极大地提提供系统统的容量量和性能能。经过过主要蜂蜂窝产商商的大量量研究和和比较，在20世纪80年代晚期，USDC（The United States Digital Cellular System）实现了可以在固定频带内支持更多用户的时分多址（Time Division Multiple Access）系统。在每个AMPS信道上，USDC可以支持3个全速率（Full-rate）用户或6个半速率（Half-rate）用户。在FDD模式上，USDC沿用了AMPS的45MHz间隔。1990年，USDC/AMPS双模式系统由EIA/TIA（Electronic Industries Association and Telecommunication Industry Association）在Interim Standard 54（IS-54）中标准化，随后被升级到IS-136。由于USDC保持了和AMPS的兼容性，有时也被称为D-AMPS（Digital AMPS）。USDC系统的性能指标如表4所示。参数USDCC ISS-544标准多址接入入/双工工模式TDMAA/FDDD数字调制制方式/4 DPSSK频道间隔隔Bc30KHHz反向信道道频带824-8499MHzz前向信道道频带860-8944MHzz前向和反反向信道道数据速速率48.66Kbps频带利用用率1.622bps/Hz均衡器未指定信道编码码7比特CCRC 和码率率为1/22、约束束长度为为6的卷卷积码交织2时隙交交织器每信道用用户数3（全速速率，77.955Kbpps/用用户）6（半速速率，33.9775Kbbps/用户）表4 USDDC系统统的性能能指标表4中信信道编码码中采用用7比特特CRCC 和码码率为11/2、约约束长度度为6的的卷积码码，即输输入1个个比特，输输出2个个比特，前前后6个个码元均均有约束束关系。而交织编码主要应对突发干扰，交织深度越深，抗突发错误的能力越强。交织是按照水平写入、垂直读出的顺序进行的。1(p542)19822年，北北欧四国国向CEEPT（CConffereencee Euuroppe oof PPostt annd TTeleecommmunnicaatioons）提提交了一一份建议议书，要要求订制制9000MHzz频段的的欧洲公公共电信信业务规规范，建建立全欧欧统一的的蜂窝网网移动通通信系统统，以解解决欧洲洲各国在在1G系系统中采采用多种种不同系系统造成成的互不不兼容、无无法漫游游的问题题。同年，GGSM（GGrouup SSpecciall Moobille）成成立。经经过几年年的讨论论和现场场测试和和论证比比较，19886年，GSM成员国选定了窄带TDMA方案。1988年，欧洲18国达成GSM谅解备忘录并颁布了GSM（Global System for Mobile communications）标准。它包括两个并行的系统，GSM 900和DCS 1800，这两个系统功能相同，主要的差异是频段不同。在GSM标准中，未对硬件做出规定，只对功能、接口等做了详细规定，便于不同公司的产品可以互连互通。GSM标准共有12项内容，包括：概述、业务、网络、MS-BS（移动台-基站）接口与协议、无线链路的物理层、话音编码规范、MS的终端适配器、BS-MSC（基站-移动交换中心）接口与协议、网络互通、业务互通、设备型号认可规范、操作和维护。2(p228)图4是GGSM的的Loggo，它它的身影影出现在在无数手手机和其其它无线线通信设设备上。4图4 GGSM的的LoggoGSM蜂蜂窝系统统的网络络结构如如图5所示。由由图可见见，GSSM蜂窝窝系统的的主要组组成部分分可分为为移动台台（MSS）、基基站子系系统和网网络子系系统。基基站子系系统（简简称基站站BS）由基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）组成；网络子系统由移动交换中心（MSC）、操作维护中心（OMC）、原籍位置寄存器（HLR）、访问位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）和移动设备识别寄存器（EIR）等组成。由MS、BS和网络子系统构成公用陆地移动通信网，该网络由MSC与公用交换电话网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）和公用数据网（PDN）进行互连。图5GSSM蜂窝窝系统的的网络结结构3.2 时分多多址接入入技术TDMAA是2GG系统中中的几个个应用最最广泛的的系统，包包括USSDC和和GSMM，所采采用的多多址接入入技术。它把频谱资源分为几个时隙（Time Slots），每个时隙只允许一个用户收发数据。用户通过周期性地占用时隙来占用信道，所以一个信道可以认为是一个在每帧（Frame）中重复出现的，这里N个时隙组成一个帧。TDMA传输数据的方法是buffer-and-burst，所以每个用户的传输并非实时的。这也要求TDMA不能再采用FDMA那样的模拟调制方式。TDMAA的帧结结构如图图6所示。图6 时时分多址址的帧结结构TDMAA的效率率是指TDMMA系统统所传输输的数据据中有百百分之多多少是包包含了要要传输的的信息，而而非同步信信息的。帧效率率f，指的的是每帧帧中信息息比特所所占的百百分比。这里的信息包括了信源和信道编码时所需要的比特，所以对用户来说真正的效率要比f还低。每帧用于于同步的的比特总总数bOOH由式式(2)给出。(2)bOH=Nrbr+Ntbp+Ntbg+Nrbg式中Nrr是每帧帧中同步步突发（RRefeerennce Burrst，用用于网络络同步）的数量量，Ntt是每帧帧中话务务突发（TTraffficc Buurstt，用于于数据传传输）的数量量，brr是每个个同步突突发中所所需要的的同步比比特数，bbp是每个个话务突突发中所所需要的的同步比比特数。bg是保护时间等效的比特数（保护比特）。整个帧的比特数bT由式(3)给出。(3)bT=TTfR式中Tff是帧的的时间长长度，RR是比特特率。这这时的帧帧效率f由式(44)给出出：(4)f=(1 bOHH/bT)×1000% TDMMA系统统的信道道数量可可由每个个信道TTDMAA时隙的的数量乘乘以信道道的数量量得到，由由式(55)给出出：(5)N = m ( Bttot 22Bguuardd ) / BBc式中m是是每个信信道上用用户复用用的最大大数量。在采用TTDMAA/FDDD的GGSM系系统中，假设使使用255MHzz为前向向链路，并并将其分分为2000KHHz每个个的信道道。如果果通过TTDMAA，每个个信道又又支持88个话务务信道，并并假设不不使用保保护频段段，那么么由式(5)可可得N = 225MHHz / (2000KHHz) / 88) = 10000。这这表示该该GSMM系统可可支持110000用户同同时使用用，在实际际应用中中其容量量比FDDMA大大，在前述述的计算算过程中中可知FFDMAA占用112.55MHzz时只可分配配4166个信道。如果在上上述GSSM系统统中，每每个时隙隙包含1156.25比比特，且且该信道道的数据据速率为为2700.8883Kbbps，那那么每个个比特的的时间TTb = 1 / 2770.8883KKbpss = 3.6692 s，每每个时隙隙为Tsloot = 1556.225 ×× Tbb = 0.5577 ms，每每帧为TTf = 8 ×× Tsslott = 4.6615 ms。这这意味着着一个用用户在相相邻的传传输中需需要等44.6115mss。如果一个个正常的的GSMM时隙包包含6个个尾比特特、8.25个个保护比比特、226个同同步比特特，和两两个话务务突发，每每个588比特的的数据，那那么一个个时隙就就有6 + 88.255 + 26 + 22(588) = 1556.225 bbitss，一帧有有8 ×× 1556.225 = 12250 bitts/fframme，每帧用用于同步步的比特特总数为为：bOOH = 8(6) + 88(8.25) + 8(226) = 3322 bitts，帧效率为f = (1 3322/12550) × 1100 = 774.224%。1(p4456)TDMAA系统的的缺点包括括：突发发传输的的速率高高，远大大于语音音编码速速率，故故TDMMA系统统中需要要较高的的同步开开销。发射信信号速率率随N的的增大而而提高，引引起码间间串扰加加大，所所以必须须采用自自适应均均衡。当然，TTDMAA的优点点也十分分明显。由由于采用用了帧的的交错（IInteerleeaviing），即即移动台台在接收收发射时时使用同同样的时时隙号，而而接收的的TDMMA帧开开始时刻刻相对于于发射的的TDMMA帧开开始时刻刻延迟了了若干个时时隙的时时间间隔隔（USSDC为为2时隙隙，GSSM为33时隙），使时间的接收发射时隙分开，从而避免了GSM在同一时间同时接收发射引起的于扰，所以TDMA手机无需采用价格昂贵的双工滤波器，从而也降低了成本。此外，TTDMAA基站复复杂性小小，互调调干扰小小，抗干扰扰能力强强，频率率利用率率高，系系统容量量也较FFDMAA大。最后，TTDMAA的越区区切换简简单，可可在无信信息传输输时进行行，不会会丢失数数据。33.3 2.55G和2.775G无无线通信信系统简简介2.5GG或2.775G系系统是指指在2GG系统的的基础上上，提供供GPRRS或EEDGEE业务的的系统。GPRRS（GGeneerall Paackeet RRadiio SServvicee）是为为GSMM和USSDC（IS-136）移动用户提供的以包交换为基础的移动数据服务，为用户提供从56Kbps到114Kbps速率的分组数据业务。EDGE（Enhanced Data rates for GSM Evolution）也称为EGPRS（Enhanced GPRS），GSM用户可以容易地升级到EDGE。EDGE是GPRS的扩展集，并向下兼容GPRS。EDGE可以将GSM中每时隙的总速率从22.8Kbps提高到69.2Kbps。GPRSS通过动动态利用用多个时时隙（如如4个）建建立链路路，每个个时隙的的数据传传输速率率可由99.6KKbpss提高到到14.4Kbbps。EEDGEE通过采采用8-PSKK调制技技术代替替原来的的GMSSK调制制，从而而将GPPRS的的传输速速率提高高到原来来的3倍倍。将现有GGSM网网络改造造为能提提供GPPRS业业务的网网络需要要增加两两个主要要单元：SGSSN（GGPRSS服务支支持节点点）和GGGSNN（GPPRS网网关支持持节点）。SGSN对移动终端进行定位和跟踪，并发送和接收移动终端的分组。GGSN将SGSN发送和接收的GSM分组按照其它分组协议（如IP）发送到其它网络。升级到EDGE无需对GSM核心网络进行硬件或软件上的改动，但基站子系统必须升级，安装EDGE收发模块。表5给出出了GPPRS和和EDGGE的编编码、调调制方式式和速率率。552G系统统扩展类类型编码和调调制方式式速率（KKbpss/时隙隙）GPRSS（2.55G）CS-11/GMMSK8.0CS-22/GMMSK12.00CS-33/GMMSK14.44CS-44/GMMSK20.00EDGEE（2.775G）MCS-1/GGMSKK8.8MCS-2/GGMSKK11.22MCS-3/GGMSKK14.88MCS-4/GGMSKK17.66MCS-5/88-PSSK22.44MCS-6/88-PSSK29.66MCS-7/88-PSSK44.88MCS-8/88-PSSK54.44MCS-9/88-PSSK59.22表5 GPRRS和EEDGEE的编码码、调制制方式和和速率4 第三三代无线线通信系系统4.1第第三代无无线通信信系统简简介为了满足足不断增增长的网网络容量量需求，数数据速率率亟待提高高到能提提供高速速数据传传输和多多媒体应应用的水水平上来来，于是是3G标标准出现现了。33G系统统基本上上是2GG的线性性扩展，它它们基于于两种不不同的骨骨干架构构，一种种基于电电路交换换，另一一种则基于包包交换。ITU（IInteernaatioonall Teeleccommmuniicattionn Unnionn）定义义了一组组特定的的空中接接口技术术并称之之为3GG，包含含在IMMT-220000（Innterrnattionnal Mobbilee Teeleccommmuniicattionns-220000）倡议议中。IIMT-20000是33G的国国际标准准，它包包括IMMT-DDS（IIMT Dirrectt Seequeencee，或WW-CDDMA、UUTRAA-FDDD）、IIMT-MC（IIMT Mullti Carrrieer，或或CDMMA20000）、IMT-TD（IMT Time Division，或TD-CDMA和TD-SCDMA）、IMT-SC（IMT-Single Carrier，或EDGE，实际上是2.75G标准）和IMT-FT（IMT-Frequency Time或DECT）。现在，2G到3G的转换正在进行中，无数的技术正在被标准化。常见的33G标准准包括：UMTTS（WW-CDDMA）、CCDMAA20000、FFOMAA、TDD-SCCDMAA、GAAN/UUMA、WWiMaax。表表6给出了了三种主主流第三三代移动动通信系系统主要要技术性性能的比比较。2(p3663)标准WCDMMACDMAA20000TS-SSCDMMA载频间隔隔/MHHz51.2551.6码片速率率/（MMc/ss）3.8441.222881.288帧长/mms102010（分分为两个个子帧）基站同步步不需要需要，典典型方法法是GPPS需要功率控制制快速功控控：上、下下行15500HHz反向：8800HHz前向：慢慢速、快快速功控控0-2000Hzz下行发射射分集支持支持支持频率间切切换支持，可可用压缩缩模式进进行测量量支持支持，可可用空闲闲时隙进进行测量量检测方式式相干解调调相干解调调联合解调调信道估计计公共导频频前向、反反向导频频DwPCCH、UUpPCCH、中中间码编码方式式卷积码Turbbo码卷积码Turbbo码卷积码Turbbo码表6 第三代代无线通通信系统统的性能能指标比比较4.2码码分多址址接入技技术码分多址址（Coode Divvisiion Mulltipple Acccesss）技术术实际上上是扩频频多址（SSpreead Speectrrum Mulltipple Acccesss）的一一种，广广泛应用用于3GG系统中中。不过，美美国的IIS-995这个个2G系系统中就就已经率率先采用用了CDDMA。SSMA使用比最小所需的RF带宽大好几个数量级的带宽来传输信号。通过伪噪声（pseudo-noise，下称PN）信号，可以将一个窄带信号转变为一个宽带的、类似于噪声的信号，然后再传播。SSMA提供对多径干扰（Multipath Interference）更好的抵抗力，以及更大的多址容量。SSMA在单用户情况下的带宽利用率并不高，然而当多个用户可以同时使用同样的频谱且互不干扰时，SSMA的优势就体现了出来。SSMA主要可以分为FH（Frequency Hopped）和DS（Direct Sequence）两种，后者就是CDMA。FHMAA（Frrequuenccy HHoppped Mulltipple Acccesss）和FFDMAA有点相相像，每每个用户户同一时时刻占用用一个窄窄带，只只是每个个FHMMA用户户的频率率是在不不断切换换的，这这种切换换是由收收发端同同步产生生的特定定PN码码决定的的。如果果频率切切换的速速率大于于码率，那那么这种种FHMMA系统统就称为FFFHS（FFastt Frrequuenccy HHopppingg Syysteem），反反之就是是SFHHS（SSloww Frrequuenccy HHopppingg Syysteem）。FHMA的一个重要优点在于，频率的跳跃为加密提供了一道天然屏障。蓝牙（Bluetooth）和HomeRF无线技术都采用FHMA作为一种高电源效率和低成本的实现方式。CDMAA和FHHMA的的区别在在于，窄窄带信号号被扩频频到一个个非常宽宽的频域域上，这这个信号号称为扩扩频信号号（Sppreaadinng SSignnal），也即前文提到的PN信号。扩频信号的速率比数据速率大好几个数量级，它使得每个用户所传输的都是伪随机码字，且大致上与其它所有码字都是正交的。接收器进行一次时间相关运算来判定想要的接收信号。为了接收信号，接收器需要知道发送器使用的本地地址码。每个CDMA用户都是独立的，并不知道其它用户的情况。1(p458)CDMAA系统工工作如图图7所示。图7 码分多多址系统统的工作作示意图图CDMAA系统的的特点包包括：多多用户共共享同一一频率；通信容容量大；容量具有有软特性性（多增加加一个用用户只会会使通信信质量略略有下降降，不会会出现硬硬阻塞现现象）；由于信信号被扩扩展在一一较宽频频谱上而而可以减减小多径径衰落信信道数据据速率很很高，无无需自适适应均衡衡；平滑的的软切换换和有效效的宏分分集，不不会引起起通信中中断；低信号号功率谱谱密度的的好处；抗窄带带干扰能能力强；对窄带带系统的的干扰很很小，可可以与其其它系统统共用频频段。CDMAA的越区区过程使使用“软切换换”，即每当当移动台台处于小小区边缘缘时，同同时有两两个或两两个以上上的基站站向该移移动台发发送相同同的信号号，移动动台的分分集接收收机能同同时接收收合并这这些信号号，此时时处于宏宏分集状状态，当某一一基站的的信号强强于当前前基站信信号且稳稳定后，移移动台才才切换到到该基站站的控制制上去，这这种切换换可以在在通信的的过程中中平滑完完成，称称为软切切换。3软切换过过程如图图8所示。图8 码分多多址系统统的软切切换过程程CDMAA系统存存在的主主要问题题之一是是移动用用户所在在的位置置的变化化以及深深衰落的的存在，会会使基站站接收到到的各用用户信号号功率相相差很大大，强信信号对弱弱信号有有着明显显的抑制制作用（也称为为Thee Neear-farr Prrobllem）。解解决这个个问题的的方法是是在每个个基站采采用功率率控制，它保证每个基站覆盖范围内的移动用户提供同样的信号强度到基站的接收器。另一个问题是多址干扰，因为不同用户的扩频序列不完全正交，扩频码集的非零互相关系数会引起用户间的相互干扰。5第四代代和未来来的无线线通信系系统5.1 第四代代无线通通信系统统简介在UMTTS（WW-CDDMA）的的基础上上，诞生生了HSSPA（HHighh Sppeedd Paackeet AAcceess）家家族，它它包括HHSDPPA（HHighh Sppeedd Doownllinkk Paackeet AAcceess）和和HSUUPA（HHighh Sppeedd Upplinnk PPackket Acccesss）。目目前实现现的HSSDPAA支持11.8、33.6、77.2和和14.4Mbbps的的下行速率率，而HHSUPPA则提提供最高高5.776Mbbps的的上行速率率。采用了正正交频分分复用技技术（Ortthoggonaal FFreqquenncy Divvisiion Mulltipplexxingg）和多天天线等新新技术的的系统则则被称为为后3GG（Poost 3G）、超超3G（BBeyoond 3G或或Supper 3G），或或4G系系统。这这类系统统中的典典型是基基于UMMTS的的HSOOPA（HHighh Sppeedd OFFDM Pacckett Acccesss），它它是由33GPPP的LTTE（LLongg Teerm Evooluttionn）提供供的升级级方案。3GPP（3rd Generation Partnership Project）是一个不同国家（包括中国）的电信组织之间的一个协会，它正不断地在IMT-2000的框架内提供3G系统的实现。4G系统统将采用用OFDDM，它它是多载载波调制制的一种种。其主主要思想想是