数据通信原理.doc

哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 数据通信原理结课大作业 GSM 与与 CDMA 2013 4 20 1 目 录 第 1 章 GSM 2 1 1 简介 2 1 2 特点 2 第 2 章 CDMA 简述 3 第 3 章 GSM 与 CDMA 比较 4 参考文献 5 2 第第 1 1 章章 GSMGSM 1 11 1 简介简介 全球移动通信 GSM Global System For Mobile Communication 是 1992 年欧洲标准化委员会统一推出的标准 它采用数字通信技术 统一的网络标准 使通信质量得以保证 并可以开发出更多的新业务供用户使用 它的空中接口 采用时分多址技术 自 90 年代中期投入商用以来 被全球超过 100 个国家采用 GSM 标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场 80 以上 GSM 是当前应用最为广泛的移动电话标准 全球超过200个国家和地区超过 10亿人正在使用 GSM 电话 所有用户可以在签署了 漫游协定 移动电话运营商 之间自由漫游 GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是 数字式的 因此 GSM 被看作是第二代 2G 移动电话系统 这说明数字通讯从很 早就已经构建到系统中 GSM 是一个当前由3GPP 开发的开放标准 从用户观点出发 GSM 的主要优势在于用户可以从更高的数字语音质量和 低费用的 SMS 之间作出选择 网络运营商的优势是他们可以根据不同的客户定 制他们的设备配置 因为 GSM 作为开放标准提供了更容易的互操作性 这样 标准就允许网络运营商提供漫游服务 用户就可以在全球使用他们的移动电话 了 中国于20世纪90年代初引进采用GSM技术标准 此前一直是采用蜂窝模拟移 动技术 目前 中国移动 中国联通各拥有一个GSM网 GSM系统包括 GSM 900 900MHz GSM1800 1800MHz 及 GSM 1900 1900MHz等几个频段 GSM属于第2代 2G 蜂窝移动通信技术 2代的说法是相对于应用于80年代 的模拟蜂窝移动通信技术以及目前正逐渐进入商用的宽带CDMA技术 模拟蜂窝 技术被称为一代移动通信技术 宽带CDMA技术被称为三代移动通信技术 即 3G 1 21 2 GSMGSM 特点特点 1 GSM使用上直观的特点 GSM系统有几项重要特点 防盗拷能力佳 网络容量大 手机号码资源丰富 通话清晰 稳定性强不易受干扰 信息灵敏 通话死角少 手机耗电量低 2 GSM的技术特点 1 频谱效率 由于采用了高效调制器 信道编码 交织 均衡和语音编码技 术 使系统具有高频谱效率 2 容量 由于每个信道传输带宽增加 使同频复用栽干比要求降低至9dB 故 GSM系统的同频复用模式可以缩小到4 12或3 9甚至更小 模拟系统为7 21 加 上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数 使GSM系统的 容量效率 每兆赫每小区的信道数 比TACS系统高3 5倍 3 话音质量 鉴于数字传输技术的特点以及GSM规范中有关空中接口和话音编 3 码的定义 在门限值以上时 话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量 无关 4 开放的接口 GSM标准所提供的开放性接口 不仅限于空中接口 而且报刊 网络直接以及网络中个设备实体之间 例如A接口和Abis接口 5 安全性 通过鉴权 加密和TMSI号码的使用 达到安全的目的 鉴权用来 验证用户的入网权利 加密用于空中接口 由SIM卡和网络AUC的密钥决定 TMSI是一个由业务网络给用户指定的临时识别号 以防止有人跟踪而泄漏其地 理位置 6 与ISDN PSTN等的互连 与其他网络的互连通常利用现有的接 口 如ISUP或TUP等 7 在SIM卡基础上实现漫游 漫游是移动通信的重要特征 它标志 着用户可以从一个网络自动进入另一个网络 GSM系统可以提供全球 漫游 当然也需要网络运营者之间的某些协议 例如计费 第第2 2章章 CDMACDMA简述简述 CDMA Code Division Multiple Access 又称码分多址 是在无线通讯上 使用的技术 CDMA允许所有使用者同时使用全部频带 1 2288Mhz 且把其他使 用者发出讯号视为杂讯 完全不必考虑到讯号碰撞 collision 问题 CDMA中 所提供语音编码技术 通话品质比目前GSM好 且可把用户对话时周围环境噪音 降低 使通话更清晰 就安全性能而言 CDMA不但有良好的认证体制 更因其 传输特性 用码来区分用户 防止被人盗听的能力大大增强 CDMA技术能够满 足市场对移动通信容量和品质的高要求 具有频谱利用率高 话音质量好 保 密性强 掉话率低 电磁辐射小 容量大 覆盖广等特点 可以大量减少投资 和降低运营成本 Wideband CDMA WCDMA 宽带码分多址传输技术 为IMT 2000 的重要基础技术 将是第三代数字无线通信系统标准之一 CDMA是指用于二代和三代无线通信中任何一种协议 CDMA是一种多路方 式 多路信号只占用一条信道 极大提高带宽使用率 应用于800MHz和1 9GHz 的超高频 UHF 移动电话系统 CDMA使用带扩频技术的模 数转换 ADC 输入 音频首先数字化为二进制元 传输信号频率按指定类型编码 因此只有频率响 应编码一致的接收机才能拦截信号 由于有无数种频率顺序编码 因此很难出 现重复 增强了保密性 CDMA通道宽度名义上1 23MHz 网络中使用软切换方案 尽量减少手机通话中信号中断 数字和扩频技术的结合应用使得单位带宽信号 数量比模拟方式下成倍增加 CDMA与其他蜂窝技术兼容 实现全国漫游 最初 仅用于美国蜂窝电话中CMDAOne标准只提供单通道14 4Kbps和八通道115Kbps的 传输速度 CDMA2000和宽带CDMA速度已经成倍提高 4 第三章第三章 CDMACDMA 与与 GSMGSM 比较比较 CDMA 移动通信网是由扩频 多址接入 蜂窝组网和频率复用等几种技 术结合而成 含有频域 时域和码域三维信号处理的一种协作 因此它具有抗 干扰性好 抗多径衰落 保密安全性高 同频率可在多个小区内重复使用 容 量和质量之间可做权衡取舍等属性 这些属性使 CDMA 比其它系统有很大的优势 这些优势体现在以下六大方面 1 1 系统容量大系统容量大 理论上 在使用相同频率资源的情况下 CDMA 移动网比模拟网容量大20倍 实际使用中比模拟网大10倍 比 GSM 要大4 5倍 2 2 系统容量的配置灵活 系统容量的配置灵活 在 CDMA 系统中 用户数的增加相当于背景噪声的增加 造成话音质量的下 降 但对用户数并无限制 操作者可在容量和话音质量之间折衷考虑 另外 多小区之间可根据话务量和干扰情况自动均衡 这一特点与 CDMA 的机理有关 CDMA 是一个自扰系统 所有移动用户都占 用相同带宽和频率 打个比方 将带宽想像成一个大房子 所有的人将进入惟 一的大房子 如果他们使用完全不同的语言 他们就可以清楚地听到同伴的声 音而只受到一些来自别人谈话的干扰 在这里 屋里的空气可以被想像成宽带 的载波 而不同的语言即被当作编码 可以不断地增加用户直到整个背景噪音 就限制住了 如果能控制住用户的信号强度 在保持高质量通话的同时 就可 以容纳更多的用户 3 3 通话质量更佳 通话质量更佳 TDMA 的信道结构最多只能支持4Kb 的语音编码器 它不能支持8Kb 以上的 语音编码器 而 CDMA 的结构可以支持13kb 的语音编码器 因此可以提供更好 的通话质量 CDMA 系统的声码器可以动态地调整数据传输速率 并根据适当的 门限值选择不同的电平级发射 同时门限值根据背景噪声的改变而变 这样即 使在背景噪声较大的情况下 也可以得到较好的通话质量 另外 TDMA 采用一 种硬移交的方式 用户可以明显地感觉到通话的间断 在用户密集 基站密集 的城市中 这种间断就尤为明显 因为在这样的地区每分钟会发生2至4次移交 的情形 而 CDMA 系统 掉话 的现象明显减少 CDMA 系统采用软切换技术 先连接再断开 这样完全克服了硬切换容易掉话的缺点 4 频率规划简单 用户按不同的序列码区分 所以不相同 CDMA 载波可在相邻的小区内使用 网络规划灵活 扩展简单 5 5 建网成本低 建网成本低 CDMA 技术通过在每个蜂窝的每个部分使用相同的频率 简化了整个系统的 规划 在不降低话务量的情况下减少所需站点的数量从而降低部署和操作成本 CDMA 网络覆盖范围大 系统容量高 所需基站少 降低了建网成本 CDMA 数字移动技术与现在众所周知的 GSM 数字移动系统不同 模拟技术被 称为第一代移动电话技术 GSM 是第二代 CDMA 是属于移动通讯第二代半技术 比 GSM 更先进 5 6 6 选择性广 选择性广 选择性为无线运营公司提供了为今日及将来用户服务的适应性 CDMA 将为 运营者提供四种不同最高速率的声码器 13 8 6 5 4kbit s 有了这种灵活 性 用户可以按需要选择不同环境下的话音服务 汽车 商业和高级语音服务 或者在高密度城市环境中 运营者根据所需的容量通过对峰值数据速率处理模 块的选择 提供即时的 指令带宽 CDMA 也提供如下可供选择的服务 高质 量的话音 分组数据 异步数据 G3传真和短消息 CDMA 可以在提供话音的同 时提供数据服务 因此 用户在通话时也可以接收寻呼消息 除了由1 25MHz CDMA 扩频信号提供的初始数据速率外 新的增强型 CDMA 空中接口已被提议作 为高速数据应用的标准 增强型 CDMA 将使用2 5MHz CDMA 扩频信号 并为运营 者提供高达76 8kbit s 的数据服务 这种高速服务可以提供