WCDMA系统的关键技术.doc

WCDMA系统的关键技术1CDMA发展历程为了明确什么是W-CDMA系统的关键技术，有必要回顾一下蜂窝移动通信的发展历史。1949年，ClaudeShannon等人首次给出了CDMA框袈，1956年，Price和Green提出RAKE接收机的概念，1978年Cooper等人给出在蜂窝移动通信系统中采用CDMA的建议。可以说CDMA技术由来以久，但CDMA或者确切地说扩频技术除了应用在军事领域外，还找不到更好的应用。上个世纪80年代可以说是移动通信发展的重要时期，因为这个时候几乎同时萌芽了两种重要的移动通信体制一种是TDMA体制，另一种是CDMA体制。1987年，欧洲确立了下一代移动通信体制将以TDMA技术为主，谈到CDMA时则认为是几乎无法实现的体制，国内的技术评论和分析也大致给出了相似的结论，TDMA的研究开发热情最终导致一个几乎被全球接收的GSM和其它类似系统如DAMPS和PDC。而几乎与此同时，一家美国的公司Quallcomm则坚定地研究CDMA技术，在当时力量显得非常微弱，1989年Quallcomm进行了首次CDMA试验，并在以后的年份验证了两项CDMA关键技术功率控制和软切换，随后通过网络运营说明CDMA的可行性。90年代中后期CDMA研究、开发热潮正式来临，就连老牌的TDMA设备制造商Ericcson也在3G中支持CDMA技术，Nokia很早就在积蓄CDMA力量，因此出现这样的局面，在3G标准化进程中CDMA成了主流技术，差异无非是各种CDMA的变形如MC-CDMA、DS-CDMA、TD-SCDMA和TD-CDMA等。很容易提出这样的问题，为什么几乎同时萌芽的技术，TDMA早已成熟并得到大规模商用，而CDMA则后来才受到重视。单就技术原因来看，CDMA是更为复杂的技术，如果没有功率控制等无线资源管理技术的支持，CDMA的性能比TDMA更差，Quallcomm的主要贡献正在于证实了CDMA系统无线资源管理的可能性。CDMA研究、开发热潮的到来说明了CDMA正在趋于成熟，国内有不少厂家已经初步掌握了TDMA技术，但对于CDMA还需要更多的努力。W-CDMA是3G的主要RTT标准，与IS-95相比，采用了宽带扩频技术，这样能更好地利用CDMA的优点如统计复用、多径分辨和利用等，总体上看W-CDMA与IS-95、CDMA2000没有本质不同，撇开IPR问题，所有的不同点无非是怎样才能更好发挥CDMA的优势、提高系统的性能如系统容量、通信质量和网络覆盖等。本文所指的W-CDMA关键技术并不是与IS-95、CDMA2000相比W-CDMA系统特有的技术，而是在W-CDMA协议框架范围内对系统性能有重要影响的技术，如果没有这些关键技术，W-CDMA将达不到预期的目标。整个W-CDMA系统可分为两大部分即无线接入网部分和核心网部分，两部分的发展有很大的不同，核心网受有线网络的技术发展影响很大，而无线接入网络的目标一直是提高无线资源利用率和业务提供的灵活性，本文所指的W-CDMA关键技术仅限于无线接入网部分。本文所指的关键技术不包括W-CDMA网络部分。2CDMA移动通信环境和需要解决的问题2.1CDMA的本质------一种无线资源的统计复用方式移动通信系统需要解决的首要问题是多个用户如何共享无线媒体，也就是解决多址接入问题。已经提出并实现了三种多址方式如FDMA、TDMA、CDMA，SDMA即依靠阵列天线来实现空分多址应该是非常有前途的第四种多址方式。在实际的移动通信系统中可能采用混合多址方式如GSM采用了FDMA/TDMA方式，SDMA可以与FDMA、TDMA、CDMA中的任何一个组合实现系统。移动通信系统的无线资源包括频谱、时间、功率、空间和特征码等要素。从移动通信发展历史看，提高无线资源利用率一直是追求的主要目标。FDMA、TDMA与CDMA的最大不同点在于：CDMA是统计复用资源，每个载频的所有用户共享频率、时间、功率资源，用户之间只依靠特征码来区分；而FDMA、TDMA是固定分配资源，不同的用户在频率、时间、功率资源上部分或全部不同，用户之间有较好的隔离度。所有FDMA、TDMA和CDMA的技术差异都来源于这个不同点。以GSM（TDMA）为例，在移动通信环境下，只要网络规划尤其是频率规划和干扰规划比较合理，由于用户之间有较好的隔离度（或者靠频率、或者靠时间），用户之间的相互干扰比较容易控制，某个用户增加或减少功率都不会给使用不同无线资源的用户造成很大影响，无线资源管理比较简单，系统主要依靠目前是否有无线信道设备决定接入用户，这是固定分配资源带来的好处，另外在GSM中采用了硬切换、慢速功率控制等技术，固定分配资源带来的问题主要是无线资源的利用率比较低，最明显的例子是语音通信，当用户不说话时频率资源被白白浪费掉。在IS-