（交通信息工程及控制专业论文）CDMA系统中的扩频序列与自适应调制编码若干问题研究.pdf

箔i v 页西南交通大学博士研究生学位论文 摘要 在码分多址( c d m a ) 系统中，扩频序列的特性在很大程度上决定了抗 多垃干魏( m a d 戆杰帮系统容囊，瑟蔫频谱效率嚣叁遴鑫调制编褥( a m c ) 技术则怒获得高速率和低误码率( s e r ) 移动数据传输性能的关键因索。针 对壹接侉捌玛分多蛙( d sc d m a ) 系统，本文豢要臻究了歪交扩频痔捌粒耋 适应调制编码若千问题，包括磁交变长扩频序列的相关性及其对d sc d m a 系统性熊的影确、采用广义正交( g o ) 序列的多载波直接序列码分多址( m c d s c d m a ) 系统性能、吞吐量最大化自适应调制、自邋应t u r b o q a m 编码 调制在广义衰落信道中的性能，以及w c d m a 下行分组接入( h s d p a ) 中 裔适应调制与编码性能纛个方瑟。 本文首先分析了正交变长扩频序列的相关特性，导出了以变长序列非周 ，嬲繇羚稳关表汞熬c d m a 系统多蛙于撬( m a i ) 耨豹分辑表达式，著分辑了 多速率码分多址系统中，期望用户的自干扰( s 1 ) 、多址干扰和误比特( b e r ) 链裁。绦祭表赘，子扰震户掰采建戆o v s f 序裂长度霹期望用户翡b e r 性裁 有显著影响，而期望用户所采用的序列长度对其b e r 性能影响较小。本文还 建立了一个下行链路谤舆模型，慰宽带鹦分多蜓在不网恶线传攘环境秘移动 台运动速率情况下的系统性能：谶行了仿舆。基于多载波直接序列码分多址在 平坦衰落信道中序列偏移小于1 个码片及在频零选择性衰落信道中偏移任意 个码片的系统模型，本文还分析了采用广义正交序列的多载波硒分多城系统 在不同无线传播环境下的性能。研究表明，由于广义正交序列零相关区( z c z ) 的存在，即使簸于高速运动无线环境，仍然可醣取褥遥纭理怒饿能，即使序 列偏移超出了零相关区，仍然对于扰有明显的抑制作用，显著提高系统性能。 接蕊，基予阖定调臻l 方案瓣分组传输吞睦鬃毪能，本文磷究了衰藩信遴 中吞吐魑最大化自适应调制技术，该方法可以取得显著的吞吐蠼性能增益。 瓣靖，薅蔟分鑫移鹭麓分寿熬绩遄衰落信息反馈误差慰鑫适应m q a m 吞睦 量性能影响的研究表明，当误藏超过一定程度时，白适应系统释吐量性能明 疆下酶。本文还褥到了m q a m 在频率选择性衰落信遴巾采用r a k e 会并毅 的误码率表达式，并对采用r a k e 接收的自适应m q a m 在多径瑞利嶷落信 遒中吞救星性熊进行分辑。本文还导出了n a k a g a m i m 焱落信道下m q a m 和 m p s k 调制方式新的误比特率袭达式，该表达试可以使现有文献的分析结采 西南交通大学博士研究生学位论文第v 页 成为其特例。通过建立自适应编码调制研究模型，本文还应用拉格朗日函数 法得到了使自适应编码调制系统吞吐量性能最大的信道信噪比转换门限，进 而得到自适应系统的平均吞吐量性能。 最后，本文还研究了h s d p a 中自适应调制与编码性能，分析了物理层 多码信道结构、编码调制方案、自适应传输参数选择，并研究了平坦和频率 选择性衰落信道中衰落补偿和最大比合并( m r c ) 的仿真实现o j 仿真结果表 明，所建立的白适应编码调制系统实现了吞吐量性能的最大化。 关键词：移动通信；码分多址；扩频序列；自适应调制；编码调制 第v l 页西南交通大学博士研究生学饿论文 a b s tr a c t i nt h ec o d ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s ( c d m a ) s y s t e m ，t h em u l t i p l e a c c e s s i n t e r f e r e n c e 渊) m i t i g a t i o nc a p a b i l i t y a s w e l l 勰s y s t e mc a p a c i t y a r e d e t e r m i n e d ，t oag r e a te x t e n t ，b yt h ec o r r e l a t i o np r o p e r t i e so fs p r e a d i n gs e q u e n c e s ； w h i l ea d a p t i v em o d u l a t i o na n dc o d i n g ( a m c ) 谢m h i 馥s p e c t r a le f f i c i e n c yi st h e k e yt e c h n i q u e t oo b t a i nh i 曲s p e e da n dl o w s y m b o le r r o rr a t e ( s e r ) p e r f o r m a n c e i nm o b i l ed a t at r a n s m i s s i o n 。c o n c e r n i n g 谢mt h ed i r e c ts e q u e n c e ( d s ) c d m a s y s t e m ，t h i s t h e s i sf o c u s e so ns e v e r a li s s u e sr e l a t e dt o o r t h o g o n a ls p r e a d i n g s e q u e n c e s a n d a m c ，i n c l u d i n g c o r r e l a t i o n p r o p e r t i e s o f o r t h o g o n a l v a r i a b l e l e n g t hs p r e a d i n gs e q u e n c e sa n dt h e i r e 曩e c t so nd sc d m as y s t e m p e r f o r m a n c e ，p e r f o r m a n c e o f m u l t i c a r r i e r ( m c ) d s c d m as y s t e mw i t h g e n e r a l i z e do r t h o g o n a l ( ) s e q u e n c e s ，a d a p t i v em o d u l a t i o nw i t ht h r o u g h p u t m a x i m i z a t i o n p e r f o r m a n c e o fa d a p t i v e 啪o q a mc o d e dm o d u l a t i o ni n g e n e r a l i z e df a d i n gc h a n n e la n dp e r f o r m a n c eo fa m c i nw c d m a h i ! 醢s p e e d d o w n l i n k p a c k e ta c c e s s ( h s d p a ) f i r s to fa l l ，c o r r e l a t i o n p r o p e r t i e s o fo r t h o g o n a l v a r i a b l e l e n g t hs p r e a d i n g s e q u e n c e sa r ea n a l y z e da n dn e w c l o s e d f o r me x p r e s s i o n so fm a io ft h ec d m a s y s t e m sa r ed e r i v e di nt e r m so fa p e r i o d i cp a r t i a lc o r r e l a t i o no fv a r i a b l e l e n g t h s e q u e n c e s t h e n ，t h es e l f - i n t e r f e r e n c e ( s d ，m a l a n d b i t - e r r o r - r a t e ( b e r ) p e r f o r m a n c eo f t h ed e s i r e du s e ri nam u l t i r a t ec d m a s y s t e ma r ea n a l y z e d i ti s s h o w nt h a tt h eo v s fs e q u e n c el e n g t ho ft h ei n t e r f e r e n c eu s e rh a ss i g n i f i c a n t i n f l u e n c eo nt h eb e rp e r f o r m a n c eo ft h ed e s i r e du s e r , w h i l et h ee f f e c to f s e q u e n c el e n g t ho f t h ed e s i r e du s e ri sn e g l i g i b l e 。w i t ht h ed o v v a a l i n ks i m u l a t i o n m o d e l c o n s t r u c t e d ，p e r f o r m a n c e o fw i d e b a n dc d m au n d e rd i f f e r e n tr a d i o p r o p a g a t i o ne n v i r o n m e n ta n dv e h i c u l a rs p e e d i ss i m u l a t e d b a s e do ns y s t e m m o d e lo fm cd sc d m au n d e rf l a t f a d i n gc h a n n e l w i t hr e l a t i v es h i f t so f s p r e a d i n gs e q u e n c e sw i t h i nlc h i pa n df r e q u e n c ys e l e c t i v ef a d i n gc h a n n e lw i t h a r b i t r a r yr e l a t i v ec h i ps h i f t s p e r f o r m a n c eo f m u l t i c a r r i e rc d m a s y s t e mw i t l lg o s e q u e n c e su n d e rd i f f e r e n tr a d i oe n v i r o n m e n ti si n v e s t i g a t e d r e s u l t so b m i n e d d e m o n s t r a t em a t , d u et ot h ee x i s t e n c eo fz e r o - c o r r e l a t i o n - z o n e ( z c z ) o ft h eg o s e q u e n c e s ，n e a ri d e a lp e r f o r m a n c ec a l l s t i l lb ea c h i e v e de v e nw h e nh i g hs p e e d 西南交通大学博士研究生学位论文第v i l 页 r a d i oe n v i r o n m e n ti se n c o u n t e r e d i na d d i t i o n o b v i o u si n t e r f e r e n c em i t i g a t i o na s w e l la ss i g n i f i c a n tp e r f o r m a n c ei m p r o v e m e n tc a ns t i l lb eo b s e r v e dw h e nt h e r e l a t i v es h i f t so f s p r e a d i n gs e q u e n c e se x c e e dz c z ， n e x t ，b a s e do nt h et h r o u g h p u tp e r f o r m a n c eo ff i x e dm o d u l a t i o ns c h e m e si n p a c k e tt r a n s m i s s i o n a d a p t i v em o d u l a t i o nw i mt h r o u g h p u tm a x i m i z a t i o nu n d e r f a d i n gc h a n n e li si n v e s t i g a t e da n ds i g n i f i c a n tt h r o u g h p n ti m p r o v e m e n t i so b t a i n e d a tt h es a m e t i m e ，a n a l y s i s o fe f f e c t so fg a u s s i a nd i s t r i b u t e da n du n i f o r m d i s t r i b u t e df e e d b a c ke r r o ro ft h ec h a n n e l f a d i n g b e h a v i o ro n t h r o u g h p u t p e r f o r m a n c e o f a d a p t i v em q a m r e v e a l st h a tt h eo b v i o u st h r o u g h p u tl o s ss h a l lb e o b s e r v e da sf a ra st h ee r r o re x c e e d sc e r t a i nl i m i t a l s o ，n e we x p r e s s i o no fs e ro f m q a m i nf r e q u e n c ys e l e c t i v ef a d i n gc h a n n e lw i t hr a k e c o m b i n i n g i so b t a i n e d ， a n dt h r o u g h p u tp e r f o r m a n c ea d a p t i v em q a mw i t hr a k er e c e i v e ri nm u l t i p a t h r a y l e i g hf a d i n gc h a m a e li sa n a l y z e d m o r e o v e r ，n e w c l o s e f o r mb e r e x p r e s s i o n s o fm q a ma n dm p s ki nn a k a g a r n i mf a d i n gc h a n n e la r ed e r i v e d ，w h i c hi n c l u d e t h ek n o w na n a l y t i c a lr e s u l t sa sas p e c i a lc a s e f u r t h e r m o r e ，a n a l y t i c a lm o d e lf o r a d a p t i v ec o d e dm o d u l a t i o ni sp r o p o s e d ，t h r o u g hw h i c hc h a n n e ls n rs w i t c h i n g t h r e s h o l d sw i t ht h ea i mo f t h r o u g h p u tm a x i m i z a t i o no fa d a p t i v ec o d e d m o d u l a t i o n a r eo b t a i n e dw i t ht h em e t h o do fl a g r a n g e ，a n dt h e nt h ea v e r a g et h r o u g h p u t p e r f o m a a n c eo f t h ea d a p t i v es y s t e m i so b t a i n e d f i n a l l y , p e r f o r m a n c eo fa d a p t i v em o d n l a t i o na n dc o d i n gi n i t s d p as y s t e mi s i n v e s t i g a t e d m u l t i c o d ec h a n n e l s t r u c t u l eo fp h y s i c a ll a y e r , c o d e dm o d u l a t i o n s c h e m e sa n da d a p t i v et r a n s m i s s i o np a r a m e t e rs e l e c t i o na r ea n a l y z e ds i m u l a t i o n i m p l e m e n t a t i o no ff a d i n gc o m p e n s a t i o n i nf l a tf a d i n gc h a n n e la n dm a x i m u mr a t i o c o m b i n i n g ( m r c ) i nf r e q u e n c ys e l e c t i v ef a d i n gc h a n n e l i s i n v e s t i g a t e d i t i s s h o w ni no u rs i m u l a t i o nr e s u l t st h a tt h r o u g h p u tm a x i m i z a t i o nh a sb e e nr e a l i z e d w i t ht h ea d a p t i v ec o d e dm o d u l a t i o ns y s t e me s t a b l i s h e d k e yw o r d s ：m o b i l ec o m m u n i c a t i o n s ，c o d e d i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s ( c d m a ) s p r e a d i n gs e q u e n c e ，a d a p t i v em o d u l a t i o n ，c o d e d m o d u l a t i o n 西南交通大学博士研究生学位论文第1 页 西南交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书 2 不保密面，适用本授权书。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名 日期：哆年月弘日 指剥嗽：锄久 日期：乒多年2 _ 月z 2 一扫 繁l i 页西奄交通大学博士磁究生学位论文 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所璧交的学健论文，是本人在导师搬导下狱立进行研究 工作所取得到戒菜。除文中已经淀明引用的内容外，本论文不含任何其他个 人或集体已经发袭或撰写过的研究成果。对本文的研究作过贡献的个人和集 体，均已在文牢侔了裙确定说璃。本入党全意识弼本声明的法律结果宙本人 承担。 本学经论文豹主要翻薪点麴下： 1 分析了正交变长扩频序列的相关性，获得了多速率扩频多址通信系统 巾懿交长序列菲满期部分相关表示的另一种多皴干扰分析表远式。 ( 2 。l 节) 2 。分辑了0 v 豁扩频淳鞠焱d sc d m a 系统孛的瞧能，结果表明，干 扰用户所采用的o v s f 序列长度对期望用户的b e r 性能有显著影响， 嚣絮望爨户蠡身采蘧熬v s f 彦裂长发瓣其b e r 注戆影滴较小。 ( 2 2 节) 3 ，掇出了将g o 序列应弱予m cd sc d m a 系统懿爆路，势分辑了在乎 煅和频率选择性衰落信道下当序列偏移为单个和任意个码片内的系 绕性能，获德了期望用户b e r 分析表达戏。结暴表明，对于g o 序 列，当由于多径弓i 起的用户扩频序列间榴对偏移小于z c z 时，可以 使系统工作在无s i 和m a i 情况，若序列偏移超出z c z ，g o 序列仍 然对s i 颡m a i 裔明显静捧稍 挈溺。( 第3 章) 4 提出了基于固定调制方案传输支路吞吐嫩性能转换的自适应调制信 遂s n r 门限确定方法，胃班实璇鑫适应系统鹃畿太吞畦爨。( 4 1 。 ， 4 1 2 节) 5 建立了整逶痘溪铡在 瑗怒反馕 孥况下夔离蘩霸均玺分毒懿爱镶误 麓模型，分析了反馈误蓑对自适成系统释吐量性能影响。( 4 1 3 节) 6 。获褥了m q a m 在频率选择性衰落傣道中采用r a k e 接收对薮懿误玛 翠( s e r ) 分析表达式，并对采用r a k e 接收的自适应m q a m 在频 磷南交通大学博士研究擞学位论文第| ii 贰 率选择往臻利衰落藩遂串吞疆垂性能避行了分桥。( 霹2 节) 7 导出了n a k a g a m i 衰落信道下m q a m 和m p s k 新的b e r 分析浅达式， 惫揍采溺最大魄会势( 瓶r c ) 纛不袋雳最大魄会劳鹣猿提。( 5 1 节) 8 基于自适应编码调制系统分析模型，使用一种通用吞吐量性能分析方 法，褥到了n a k a g a m i 褒落信邀孛不嗣b e r 要求下囊遮应t u r b o q a m 编码调制系统的平均释吐量性能。( 5 2 ，5 3 ，5 4 节) 9 仿真实现了用于h s d p a 自适应编码调制仿真中的基予导频镶道监测 的信道质量测簧与反馈方案。仿真绣粟表瞬，所建立鹃自遥_ 陂编码调 制系统实现了吞吐量性能的最大化。( 第6 奄) 学位论文作者签名：千懒 日期：嬲年9 - 月茹五曰 嚣爨窒通大学博士鞭究生攀位论文第xl 燹 图表索引 鼹l lc d m ai s - 9 5 肉c d m a 2 0 0 0 越渡进程中数摅袋竣技术方案3 图1 2g s m 向w c d m a 演进进程中数据传输技术方案4 圈2 一l 存在相对位移的用户扩频序列闽定时关系1 6 圈2 2 采用o v s f 扩频序列的d s c d m a 下行链路系统结构2 0 图2 3 序列长度为1 2 8 的用户b e r 性能2 2 图2 4 序剜彀度为1 6 的嗣产b e r 穗能2 2 图2 5 采用最大比合并( m i 凇) 的直接序列( d s ) 扩频发送与接收系统2 2 强2 6 序奠长度戈i 6 豹霭户b e r 性熊，2 5 图2 7 序列长度为1 2 8 的用户b e r 蚀能2 5 强2 8 移魂遴信下弦链路手摅摸鍪2 7 图2 9r a k e 接收系统结构2 9 图2 1 0r a 环壤下用户b e r 性能一2 9 图2 1 1t u 环境下用户b e r 性能2 9 围2 1 2h t 环境下用户b e r 性能。3 0 阁3 一l 广义派交性与零相关区_ 3 2 图3 2w a l s h 序列和长度为6 4 零相关区分别为1 、2 、4 、8 、1 6 的广义正 交( ) 穿捌豹周麓爨穗关魄较3 3 图3 - - 3w a l s h 序列和长度为6 4 零相熬区分别为1 、2 、4 、8 、1 6 的广义正 交( g 0 ) 痔舞懿闽期互褪关魄较3 3 图3 4 基于平坦衰落信道的多载波直接序列扩频通信系统3 5 图3 5 目对工 每月户数k 对b e r 性影翡( n - - - 6 4 ，d = i ，m = 3 ) 3 9 图3 6 归一化延时d 对b e r 性能影响( n = 6 4 ，m = 3 ，k = 3 2 ) 3 9 零3 7 子载波数材对b e r 性能影响( n = 6 4 ，d = i ，k = 3 2 ) 。3 9 图3 8 多载波直接序剐扩频系统模型4 1 图3 9c a s el 环境下b e r ( 8 用户) 4 9 圈3 一l oc a s e 2 环境下b e r ( 8 用户) 一4 9 图3 1 lc a s e 3 环境下b e r ( 8 用户) ，。5 0 图3 1 2c a s e l 环境下黝为1 0 d b 辩b e 歉。5 0 图3 1 3c a s e 2 下妣为1 0 d b 时b e r 5 0 第xi i 页西南交通大学博士研究生学位论文 图3 1 4c a s e3 下e b n o 为1 0 d b 时b e r 一5 0 图4 1 各固定调制方式( 4 q a m ，1 6 q a m ，6 4 q a m 和2 5 6 q a m ) 和自适 应调制方式的频谱效率及与文献 1 4 1 q h 结果比较一5 4 图4 2 非理想反馈时自适应m q a m 吞吐量性能5 8 图4 3 反馈误差对自适应m q a m 吞吐量性能影响5 8 图4 4 平坦衰落信道和采用r a k e 合并的两径衰落信道中m q a m 误码性 能6 2 图4 5自适应m q a m 在两径衰落信道中采用r a k e 合并时吞吐量性能 6 3 图5 1 m q a m 在n a k a g a m i 衰落信道中b e r 性能6 9 图5 2 m p s k 在n a k a g a m i 衰落信道中b e r 性能6 9 图5 3自适应编码调制系统结构7 0 图5 4t u r b o - q 州编码调制在a w g n 信道中误比特性能7 4 图5 5 自适应t u r b o q a m 编码调制( a t u c m ) 在平坦瑞利( 聊= 1 ) 衰 落信道中吞吐量性能7 5 图5 6自适应t u r b o q a m 编码调制( a t u c m ) 在平坦n a k a g a m i ( m = 0 5 ，2 ，4 ) 衰落信道中吞吐量性能7 6 图6 1h s d p a 下行链路物理层模块结构7 9 图6 2 具有固定扩频因子的h s d p a 物理层信道映射一8 l 图6 3 仿真系统信号功率设置8 6 图6 4 编码调制支路模块结构8 7 图6 5 解码与解调支路模块结构8 8 图6 6 多径衰落信道仿真实现8 9 图6 7 信道衰落与噪声影响9 0 图6 8 多径信道最大比合并接收系统框图9 l 图6 9a w g n 信道下单码f e r 性能一9 2 图6 一1 0 固定支路选择时，支路l 和支路2 的单码f e r 性能9 2 图6 一1 1 固定支路选择时，支路3 、4 和支路5 的单码f e r 性能9 3 图6 一1 2 用户码道数为2 0 时，单码道各支路f e r 性能一9 4 图6 1 3自适应支路选择时，系统吞吐量性能9 5 表l lc d m a i s 9 5 向c d m a 2 0 0 0 过渡进程中数据传输技术指标一4 表1 2g s m 向w c d m a 演进进程中数据传输技术指标5 嚣爨交通犬：学攥士辑究生攀位论文第x l ll 页 表2 1 表3 - - 1 表4 一l 表5 - - l 表6 一l 表6 2 表6 3 表6 4 表6 - - 5 表6 6 下行链路仿真系统参数2 8 数僮诗算系绕参数4 8 自适成调制系统信道信噪比转换门限5 5 不同误比特攀要求下，各编粥调制方式对应信道平均信噪比s n r 7 5 下行链路p d s c h 峰值数据传输速率8 0 p d s c h 信道参数8 2 a m c 的5 种方式参数8 3 系统傍寞参数8 5 仿真系统编码调制参数8 7 自逡瘟编羁镶剿、监务痿遂售嗓篦转羧门疆+ 9 5 匿南交潋大学博士研究生学位论文第1 殿 第1 章绪论 本章首先概述了第三代移动通信i m t 2 0 0 0 演进过程中的无线数据传输 技术，撂凄移凑逶僖数据传输技术磷究懿核心是热侮实瑷象瓣盈务要求劳农 有限频带内实现高速和高可靠数据传输。接精，本章分析了c d m a 系统中的 扩频澎列秘是适应缝避调靠l 磷究意义与重内岁 瑰拔，公绍了零文硬究思路釉 主要工作。 1 1 移动通信无线传输技术概述及最新进展 现代移动通信在过去短短十几年中经历了从模拟制式到数字制式、从单 纯提供语音业务到全矮提供麓速裹质攫数据传输业务的快速发展历稷f 1 , 2 1 。第 一代移动通傣以美国的a m p s 系统为代表，该系统采用频分多址( f d m a ) 方式，属于模拟移动通信系统，仅撼供话音业务【3 】。第二代移动通信以采用 时分多琏( 翰m a ) 方式静数字式g s m 系绕帮采用窄带码分多垃( c d m a ) 方式的数字式i s - - 9 5 系统为代表，这两种系统除了能够提供话音业务外，逐 哥戬捷供低速数据篷务1 4 , ”。隧着i n t e r n e t 霸多媒体技术兹遮速发震，移动多 媒体通信需求和日益紧张的光线频谱资源也对g s m 系统和i s 一9 5 系统的性 蕤提邂了更舞豹要求，戈魏，不叛出现7 各耱惩手移动数撰邋售戆壕强技术， 如高速数据传输( h d r ) 和高速率增强g s m 业务( e d g e ) 等【6 7 l ，以期在现 有网络基础上提供受囊速衣烫先进的无线数据通信渡务。然箍，由予t d m a 多址方式的内在制约和全球对更高性能和更高频谱效率的统一制式移动通信 的不懈追求，理论和实验都驭褥巨大成功的宽带码分多址系统就应运面生了 净”l 。早在1 9 8 5 年，国际毫联( i t u ) 就掇融了第三代( 3 g ) 移动通信系统 的概念，当l l 寸称为未来公共陆地移动通信系统( f p l m t s ) ，1 9 9 6 年更名为 i m 融0 0 0 路。国际穰联l t u r 和l 弧j t 缀织分爨受责无线传输技术( r 鞭) 标准和网络结构标准的制定。i m t 2 0 0 0 的宗旨是建立全球的综合性个人通信 网，遴过与瀚定逶餐瓣络羁激星逶傣薅络秘缝合，为弱声提供包据溅特弼揍 入、视频传输在内的高比特率移动宽带综合业务并实现全球无缝覆溢【1 ”。对 子袋逶频分双王( f d d ) 彝瓣分双王 高速移动环境( 对f d d ：5 0 0 k m h ，对t d d ：1 2 0 k i n h ) ：1 4 4k b p s 嶷终或察内，手持凝舔境( 3 0 k i n h ) ：3 8 4k b p s ； 室内环境( 3 k m h ) ：2 m b p s 峦予实际应髑的巨大经济剥薤和社会价值，套研究枧构和运营公司及设 备厂商纷纷提交了代表自身利益的系统方案。这样，在经过几年的技术评估、 研究分拼及大量的协调朔融合王作之后，在1 9 9 9 年底i t ut g 8 1 最后一次会 议上，通过了i m t 2 0 0 0 的无线接口技术舰范，遮标志着第三代移动通信的技 术格局融最终确定，它分为c d m a 和t d m a 豫大类共五种技术，其中主流 技术为戳下露种c d m a 技术： 多载波c d m a 方案，即c d m a 2 0 0 0 方案。由美阑通信工业协会( t i a ) 撵交，该系统嚣癌窄繁c d m a ( i s 一9 5 ) 兼容避渡。萁瓣分蔻嚣令除 段，即c d m a 2 0 0 0 1 xr t t 和c d m a 2 0 0 0 3 xr t t 。目前c d m a 2 0 0 0 提案由3 g p p 2 缀织进移全嚣燕蕊。 宽带直接序列扩频c d m a 方案。即w c d m a 方案 2 2 2 s 1 ，由欧洲电信 挺准执会 e t s i ) 提交，该系统可由g s m 系统平涝演进。强裁 w c d m a 提案由3 g p p 缝织进行全面规范【2 4 l 。 在i s 一9 5 向c d m a 2 0 0 0 演进的过程中，邋应无线尚速数攒传输业务的 发震需求，为了在单载波c d m a 2 0 0 0 綦确上进一步增强数据传输性能，戳便 与w c d m a 竞争，先后出现了由3 g p p 2 组织规范的1 x e v ( c d m a 2 0 0 0 单 载波瑷强方案) # ”、嵩逶公司褥溅豹h d r ( c d m a 2 0 0 0 离数据速率方案) 泌，塌 以及摩托罗拉( m o t o r o l a ) 公司和诺基亚( n o k i a ) 公司联合提交的 l x t r e m e ( e d 轰缎2 0 摹载波方寨) 数攒俦辕壤疆技术方案渊。 嚣在g s m 囱 w c d m a 过渡过程中，先后出现了h s c s d 、g p r s 和e d g e 数据传输增强 技术方寨1 2 0 3 0 3 “。垂手窦适应缀磷调割等凝技本豹发震l 瑚3 1 “】，羧近，崮摩托 罗拉等公司提出的w c d m a 高速下行( 由基站黛移动台) 分组接入( h s d p a ) 提案针慰不同用户高速数据业务的要求，采用了链路自逶应技术，能够自动 选择调制和编硝方案来适应无线链路质量的黼求，为i m t 2 0 0 0 主流方案 w c d m a 实现了可离达1 0 8 m b p s 的下 亍高速数据传输，具有诲多引人瞩目 的技术优势随”l ，已正式列入3 g p p 授术标准蕊范旧。以下将以g s m 向 w c d m a 和i s 一9 5 向c d m a 2 0 0 0 过渡方案为童线，讨论其间锫种高速数据 传输增强方案荠探讨其笈震方两。 硝南交通大学博士研究生学位论文第3 页 夺由i s 一9 s 翔c d m a 2 0 0 0 的无线数据传输技术： 现有的鬻带c d m a 一般指i s - - 9 5 a 技术，宦的数据传输能力一般为 1 4 4 k b s ；兔了提供较离速率懿数摇簧输能力，麸1 9 9 9 年舜始采蘑了l s 一9 5 b 技术，采用现有的电路交换设备提供6 4 k b s 的速率。由i s 一9 5 向c d m a 2 0 0 0 过渡进程孛数据黄输技本方寨懿强l l 嚣示 1 0 , 2 5 , 2 。为遗一步麴强 c d m a 2 0 0 0 1 x ( 单载波c d m a 2 0 0 0 ) 的竞争力，3 g p p 2 从2 0 0 0 年开始制定 c d m a 2 0 0 0 1 x 戆增强技本，郑l x e v 麴标壤，分为豫个玲段 2 5 】： 第一阶段：c d m a 2 0 0 0t x e v 二d o ( 单载波增强方案高速数据) ，采 用与话音分离的信嫩传输数据，支持平均速率为6 5 0 k b p s 、峰馕速率为 2 4 m b p s 的商速数据渡务。该方案主癸来源予高通公司的h d r 增强方案，嚣 前已经完成了标准化工作。h d r 是种针对分组数据业务进行优化的、高频 谱翻丽率的c d m a 无线通信技术，可在1 2 5 m h z 带宽肉提供峰馕速率达 2 4 m b p s 的商速数据传输服务，已被3 g p p 2 接纳为c d m a 2 0 0 0l x e v - d o 的 难一标准。 第二阶段：c d m a 2 0 0 01 x e v - d v ( 单载波增强方案数据和语音) ， 霹增强鍪数撼帮语鸯混会转竣方案( 全i p 他) ，数暴信遂与话音售邀会。 目前有多种候选方寨，如l x t r e m e 等。1 x e v - d v 可提供5 m 甚至更高的数据 铸辕速率。 技 术 方 案 1 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 l2 0 0 2 2 0 0 3 时间 图1 一ic d m ai s 9 5 向c d m a 2 0 0 0 过渡进程中数据传输技术方寨 表l 一1 刿出了i s 9 5 向c d m a 2 0 0 0 演迸进程中各种数据传输技术性能 第4 页嚣南交遵大学博士研究生学位论文 指标。从发展趋势精，c d m a 2 0 0 0 - i x 商用初期，网络部分将在窄带c d m a 网终基础上，保持魄鼹交抉、弓l 入分组交换方式，分别支持话音和数据业务， 完成移动蜂窝系统( 包括光线接入网和核心网) 的全i p 化努力p 鼬。 表i lc d m ai s - 9 5 囱c d m a 2 0 0 0j 霆渡进程审数据传辕技拳摆拣 c d m ac d m ac d m a 2 0 0 0h d rl x t r e m e i s 9 5 - ai s 9 5 bl x e v - d 0 i v 空卒接叠方案 c d m ae d 重ac d i 涯ac d m ae d m a 倍道带宽 1 2 5 m h z1 2 5 m h z1 2 5 m h z1 2 5 m h z1 2 5 m h z 数攥簧菰滚率 1 4 4k b p s 雒k b p s z 4 5m b p s 2 。4 m b p s5 2 m b p s 交换方式电路交换分组交换分组交换分组交换分组交按 夺由g s m 到w c d m a 的无线数据传输技术 g s m 也正平稳地向w c d m a 过渡着，如图l 一2 所示，霞前的g s m 蜂 窝通信网中提供了包括了h s c s d 、g p r s 和e d g e 在内的高速数据传输增强 技术【7 , 3 2 3 3 , 3 4 口 技 柬 方 案 1 9 9 8 1 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 3时间 图1 - - 2g s m 向w c d m a 演进进程中数据传输技术方案 h s c s d 是一释嚣速惫潍交换数据整务，采溺新麓信道编玛搜术，虿潋把 个时隙9 6 k b p s 的传输速率提高到1 4 4 k b p s ，如果进行“时隙捆绑”贝u - - f 达捌5 7 。6 k b p s ，经过莲缝瑟速率霹达2 0 0 k b p s 。g p r s 是e t s i 铃辩g s m 系 统巾分组数据传输所作的规范，以高达1 7 2 k b p s 的传输速率实现端对端分组 西南交通大学博士研究生学位论文第5 页 交换数据业务，将要传输的数据按一定的长度分组，然后把来自不同数据源 的数据分组在一条信道上交织地进行传输。它可以实现通信资源的共享，大 大地提高信道的利用率，降低通信成本。它在移动终端和网络之间实现了“永 远在线”的连接，网络容量只有在实际进行传输时才被占用。g p r s 将是第 一个实现移动互联网即时接入的标准，也是迈向3 g ，w c d m a 过程中的重要 过程。作为g s m 提供增强数据传输技术的下一发展阶段，e d g e 将采用新 的调制方式，四象限幅度调制方式，高效利用2 0 0 k h z 的