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論文關鍵詞：擴頻通信原理特點發展應用
論文摘要：擴頻通信是現代通信系統中新的通信方式，它具有較強的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能，頻譜利用率高。本文介紹了擴頻通信的工作原理、特點、及其發展應用。
一、擴頻通信的工作原理
在發端輸人的信息先調制形成數字信號，然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴，再經信息解調，恢復成原始信息輸出。可見，一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制，二次調制為擴頻調制，三次調制為射頻調制，以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較，多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征：(1)數字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的；(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴)，求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術的特點
擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號，其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬，同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。
1．抗干擾性強
擴頻信號的不可預測性，使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾，干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能不受干擾、高質量地進行通信，擴展的頻譜越寬，其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號的功率密度很低，偵察接收機很難監測到，因此擴頻通信系統截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程，利用擴頻碼序列間的相關特性，在接收端解擴時，從多徑信號中分離出最強的有用信號，或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象，使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發射功率下，擴頻信號分布在很寬的頻帶內，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了．所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴頻系統具有高保密性。
5.易于實現碼分多址
在通信系統中，可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性，接收端利用相關檢測技術進行解擴，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統可以區分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。
三、擴頻技術的發展與應用
在過去由于技術的限制，人們一直在走增加信號功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術已經出現，但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規模集成電路的發展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實，擴頻通信獲得極其迅速的發展．通信的發展史又到了一個轉折點，由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統的角度看擴頻通信．最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機．幾十年來，最佳接收理論已經很成熟，但最佳發射問題一直沒有很好解決，偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度，構成了最佳發射機．因此，有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識，人們就不難預測擴頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代．擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路，發揮越來越大的作用．接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統，逐步發展、演變和升級而形成的．現代電信網絡分為3部分：傳輸網、交換網和接入網．由于接入網發展較晚，往往成為電信發展的“瓶頸”，各國都很重視接入網的發展，因此各類接人技術和系統應運而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段，而無線擴頻技術所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段．在無線接人系統中，擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點：抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說，有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢，在接入網中起著不可替代的作用．
擴頻微波主要應用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數據接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(Internet)接入。
四、結語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向，是擴頻技術與通信相結合的產物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點，使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中，它的易于實現碼分多址的特點，使它能與第三代移動通信系統完美結合，發展前景極為廣闊。
參考文獻：
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[2]查光明,熊賢祚.擴頻通信[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.
關鍵詞：多用戶檢測，多址干擾，盲自適應，代價函數，信干比
1．引言
在CDMA系統中，由于多個用戶的隨機接入，使用的擴頻碼集一般不完全正交，非零互相關系數會引起各用戶間的多址干擾(MAI)，在異步傳輸信道以及多徑傳播環境中多址干擾將更為嚴重。隨著同時接入系統用戶數的增加，多址干擾的功率也在增加，致使誤碼性能下降，系統容量受限。
多址干擾的抑制，可以通過選擇相關性能好的擴頻碼，結合功率控制、糾錯編碼等進行。但功率控制的方法并沒有從接收信號中真正去除多址干擾，只能暫時緩解這種矛盾；另一方面，由于信號在移動通信信道中呈現瑞利衰落，功率控制系統無法補償由快衰落引起的信號功率變化，特別是當移動臺速度很快時，功率控制技術會失效。而多用戶檢測是將造成多址干擾的所有用戶信號信息均看作有用信號信息，對單個期望信號解調，來降低多址干擾和遠近效應的影響，也降低了系統對功率控制控制精度的要求，可以有效地利用上行鏈路頻譜資源，進而提高了通信系統的容量。論文格式。
但是，多用戶檢測也存在一些局限性，需要使用訓練序列。而訓練序列的不斷發送會造成頻譜資源的大量浪費，因而人們轉去研究不需要訓練序列的盲自適應檢測。盲自適應多用戶檢測可以不需要訓練序列，在僅知道期望用戶地址PN碼及其定時信息條件下自適應跟蹤信道中用戶地址PN碼的變化，更有效地抵消小區內和小區間的多址干擾，很方便地應用在上行和下行鏈路。論文格式。
目前已有多種盲多用戶檢測方案被提出。在類型上，這些算法大致可分為基于子空間的，基于統計的，基于恒模的，以及直接型的，此外還有基于高階累積量的算法、基于最大似然比的算法、基于卡爾曼濾波的算法以及基于神經網絡的算法等等。由于結構相對簡單，且可以自適應實現，本文關注了盲自適應多用戶檢測算法。
以下將簡單介紹幾種常用的盲自適應多戶檢測算法。
2．系統模型
為了方便，我們只考慮一個具有K個用戶的同步CD MA系統，信道為A WGN信道，令比特持續時間為Tb，碼片持續時間為Tc ，N =Tb/Tc為擴頻增益，K為用戶數。接收信號經過采樣后可以表示成矩陣形式：
（1）
其中rT=[r1 … rN]是一個比特時間內接收到的信號向量，S=[s1 …sk] 為用戶的歸一化擴頻碼矩陣，sk是具有單位能量的第k個用戶的擴頻碼，A=diag（A1，…，AK）為接收信號的幅度矩陣，bT =[b1 …bk]為用戶的信息向量，bk取值為｛-1，1｝，n 是E{ zzT}= 2I的高斯白噪聲。假設用戶1為期望用戶，那么線性接收器的輸出為
（2）
其中CT =[C1... CN]是延遲線的權系數。
3．幾種盲自適應檢測算法
3．1最小輸出能量檢測算法(MOE)
最小輸出能量檢測算法(MOE)的基本原理是在保持期望用戶能量不變的情況下，使總的輸出能量最小。所以，可以將求解加權向量的問題轉化為如下最優化問題:
（3）
式(3)中 R=E(rrT)，其最優解為:
（4）
MOE的解與MMSE的解w= R-1s1相比，只相差一個常數，對性能無影響。但是直接計算最優解需要計算矩陣逆運算，計算量大，為O(N3)，一般都是通過自適應的方法求得w。采用標準隨機梯度算法，具體迭代為:
（5）
其優點是計算量小，為O(N)，缺點是收斂速度慢，不能保證收斂，而且在擴頻碼不匹配的情況下性能較差。
3．2恒模算法(CMA)
CMA算法是一種被應用于信道均衡的算法，消除信道引起的ISI。CMA的代價函數可以描述為:
（6）
在Godard算法中e定義為:
（7）
這里可以取一個正數。
我們采用標準隨機梯度算法，根據以上各式可以直接得出：
（8）
其中y( n-1)是濾波器n-1時刻的輸出，y(n-1) =wT（n-1）r。
恒模算法利用發送信號的權幅度統計特性調整系數，使輸出信號的幅度保持恒定。恒模算法的缺點是可能收斂到干擾信號上，而不是期望檢測的信號。
3．3基于MMSE準則的盲自適應多用戶檢測算法
基于MMSE準則的多用戶檢測器，應滿足使系統輸出的均方誤差(MSE)最小:
（9）
滿足該式的最優解為w0=R-1·p1，其中p1= E｛b1·r｝。采用最優權矢量最陡梯度法可以表示為：
（10）
假設接收信號滿足以下條件:①用戶發送的信息符號滿足E { bi}=0， E{ bi2}=1；②不同用戶之間的信號不相關，即E { bibj }=0, ij;③用戶信號與噪聲不相關即E { b；n}=0。實際系統中上述假設條件都較容易滿足，此時有
（11）
此時可以將（10）簡化為
（12）
其中，y( n-1)是濾波器n-1時刻的輸出，y(n-1) =rT（n-1）w（n-1），自相關矩陣
R=r（n）rT（n）。
該算法與LMS算法類似，因而具有LMS算法收斂速度慢的缺點。基于該算法的多用戶接收機的復雜度與傳統單用戶接收機相同，但其抗遠近效應的能力則明顯增強，其性能要優于MOE盲多用戶檢測器。
4．仿真實驗
4．1對基于CMA的多用戶檢測算法的性能進行了仿真。
假設用戶數為6,其中用戶1為期望用戶，且信噪比SNR=20dB用戶1的信號功率為1,即A12=1,其他用戶的信號其中前4個干擾用戶的功率相等，且Ai2/A12=10dB, i=2, 3, 4 5；第5個干擾用戶的干擾功率為A62/ A12=20dB，權矢量初始化為w（ 0) =s1，圖1中給出了不同常數值e下的算法的性能比較結果。論文格式。
由圖(1)可知，e值不同，則CMA算法的性能也不一樣，e=1時算法的性能優于e=0.1時的情況。
圖1不同值時CMA算法的性能比較
4．2對本文提到的盲算法進行仿真比較
我們采用31位長的Gold碼作為擴頻序列，干擾用戶數為4，信號功率分別為SNR=10dB, Ai2/A12=30dB，i=2, 3, 4 5，計算可得SIR=9.98dB，實驗中我們用時間平均代替數學期望。
圖2盲算法收斂性能比較
首先設e= A12，，步長=1e-5，圖（2）給出了CMA算法、MOE算法、基于MMSE準則的盲自適應多用戶檢測算法的收斂過程。我們可以看到三種算法都收斂，其中CMA算法收斂速度最快，穩態性最好；基于MMSE準則的盲自適應多用戶檢測算法收斂速度跟穩態性能都次之；MOE算法的收斂速度最慢，穩態性能最差。
5．結論
CDMA系統具有容量大、低功率、軟切換、抗干擾強等一系列優點。但是，在CDMA系統也存在多址干擾，遠近效應等一系列問題，而多用戶檢測是CDMA系統中關鍵的抗干擾技術，能進一步提高系統容量，改善系統性能。盲檢測由于不需要干擾用戶的信息而得到廣泛的關注。
本文重點研究了CMA算法、MOE算法、基于MMSE準則的盲自適應多用戶檢測算法，并且通過MATLAB仿真證明了CMA算法更為有效。
參考文獻:
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由于高校實際情況限制，所開設的移動通信實驗課很難全面涵蓋這些內容，尤其是涉及到移動通信網絡的內容時，更顯得力不從心。這樣在有限學時內就導致實驗內容只能側重于基本調制技術、信道特性等基礎簡單實驗，即便是開設GSM/CDMA的相關實驗，也只是停留在相應模塊的功能應用上，很難有深層次的提高[11-13]。這就使得學生反映移動通信理論課程很精彩，實驗課程很乏味。為了改變這一現狀，必須探索新的實驗教學思路，創立新的實驗教學體系。
新的移動通信實驗教學體系，將先修課學習、工業實習、理論課學習、實驗課開展、畢業論文等多個教學環節進行整合，形成從基礎理論仿真到專業實驗操作、工程技術實訓、創新實驗等一個開放的實驗教學體系通過通信類先修課程的學習，使學生準備好相關的基礎知識，同時也對移動通信在課程體系中的地位有明確的定位[14，15]。相應編程語言類課程的學習更為實驗仿真提供了良好的基礎。
移動通信理論課程的講授為實驗課程的開設提供了直接的理論平臺。工業實習安排在移動通信實驗課開設前一學期開展，實習內容是到各通信運營商公司和設備廠家進行跟崗實習，涉及到的內容有：移動通信系統基站的建設與維護；交換與傳輸系統管理和維護；光纖傳輸設施維護；移動終端制造與維修；3G應用等多個方面。通過工業實習使學生對當前移動通信所涉及到具體問題有了充分的感性認識，這對之后實驗教學的開展，特別是移動網絡方面實訓的進行有很好的促進作用。移動通信實驗教學的開展涵蓋以下幾個方面：基礎理論仿真、專業實驗操作、工程技術實訓、創新實驗、畢業設計。基礎理論仿真是利用MATLAB軟件實現：QPSK調制及解調；MSK、GMSK調制及相干解調；QAM調制及解調；OFDM調制解調；m序列產生及特性分析；Gold序列產生及特性分析；數字鎖相環載波恢復；Rake接收機仿真實驗。例如，OFDM調制解調實驗，按照圖2OFDM仿真結構圖，利用MATLAB程序實現圖2中不同測試點處的信號波形。專業實驗操作則是在南京潤眾RZ6001實驗平臺基礎之上，利用TMS320和GSM模塊實現：直接序列擴頻編解碼；跳頻通信；DS/CDMA碼分多址；利用AT命令實現GSM/GPRS移動臺短信收發、語音呼叫；CDMA數據傳輸實驗。例如，直接序列擴頻實驗，利用DSP編程實現圖3結構功能，并用示波器測量比較各測試點的信號波形。
工程技術實訓階段則是利用3G天線獲取實際信號，利用頻譜分析儀等儀器實現CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA信號的分析。同時實現基站放大器、塔頂放大器性能指標的測試。例如，圖4中給出利用頻譜分析儀所測得實際CDMA2000和WCDMA信號的頻譜特性。創新實驗階段主要是針對有興趣參加各類設計競賽的學生開展，將全國及各省、校級電子設計大賽題目進行改造，從中選取與移動或無線通信有關，且具有創新性、前瞻性、實用性的方案，經過適當修改作為創新實驗階段的實驗案例。學生可以通過這樣的實驗案例了解各級大賽的要求及特點，教師則也可以在實驗教學過程中，選拔優秀學生參加各級大賽，進而提高學生的能力和水平。畢業設計階段主要是利用實驗室實驗條件，從學院承擔的科研項目中，將某些項目進行簡化、修改、重組，轉化成通信專業類論文題目，或從本專業最新的科技論文中選擇其中合適的內容進行改進，作為通信專業類綜合性畢業設計案例，從而將先進的科研成果打造為優質教學資源，實現基礎與前沿、經典與現代的結合。為通信類專業學生提供了廣闊的選擇空間和開放的培養環境。
關鍵詞：小型化，寬頻帶，微帶貼片天線，WCDMA，電磁仿真
1 引言
隨著無線通信系統與用戶的迅猛增加，對系統通信容量的要求大大提高，人們更希望能夠享受到圖像、數據等寬頻帶多媒體服務。在這種情況下，世界各國均競相研究第三代移動通信系統（簡稱3G），其中采用直接擴頻技術的WCDMA體制是最具競爭力的系統方案，得到了人們的廣泛關注。
WCDMA系統射頻的工作頻帶范圍是1920-2170MHz，頻寬達250MHz，相對帶寬達到13%，因此對于WCDMA移動終端的天線設計要求有大帶寬、小尺寸且在整個方位平面上提供均勻覆蓋、增益0dBi以上。目前商用的移動終端設備大多采用鞭狀天線，存在尺寸不易縮小，人體鄰近效應造成輻射方向不均勻等問題。而微帶天線以其體積小、重量輕、能與載體共形等優點被廣泛地應用在移動通信終端上。本文結合多種微帶天線小型化，寬頻帶的方法，設計了一種適用于WCDMA系統的小型寬頻帶的微帶天線，該天線采用短路針加載等邊三角形貼片實現小型化，采用在貼片上開縫實現寬頻帶。
2 天線的結構與仿真
本文設計的天線的結構選擇短路針加載等邊三角形貼片來實現天線小型化，采用空氣介質并在貼片上開兩條窄縫，來展寬天線的帶寬。天線結構如圖1所示，微帶天線貼片為等邊三角形，邊長L，一對窄縫位于中心線兩側，縫長與寬分別記為d和w，縫距底邊距離記為c，兩條窄縫之間距離記為S。饋電采用50Ω同軸饋電，饋電位置位于中心線上距底邊距離記為dp，短路針距底邊距離記為ds，饋電探針與短路針半徑分別記為Rp與Rs。采用空氣介質，貼片距接地板高度記為h。
圖1 微帶天線結構
經過HFSS9.2大量的仿真優化，最終得到的天線參數值如表5.1所示。
表5.1 天線優化后的具體參數值 單位(mm)
關鍵詞：自動列車控制，無線通信，定位，軌道交通
1、 概述
列車自動控制（Automatic TrainControl,簡稱ATC）系統由列車自動防護（AutomaticTrain Protection,簡稱ATP）、列車自動運行（AutomaticTrain Operation,簡稱ATO）、列車自動監督（AutomaticTrain Supervision,簡稱ATS）三個子系統組成。ATC系統早在20世紀60年代開始研制試用，世界上第一條使用ATC系統的線路——維多利亞線——于1968年在英國倫敦投入運行。。隨著通信技術、計算機技術、控制技術的快速發展, 20世紀80年代以來，出現了基于通信的ATC系統（Communication Based Train Control,簡稱CBTC）。基于通信的ATC系統(CBTC)是指利用不依賴于軌道電路的高精度的列車定位、雙向連續、大容量的車——地數據通信以及車載、地面的安全功能處理器, 實現連續自動列車控制的一種系統。基于通信的ATC系統（CBTC）又分為采用軌間電纜為傳輸通道的CBTC(稱為IL CBTC)和采用無線數據通信的CBTC（稱為RF CBTC）。近年來隨著無線通信技術、計算機網路技術、安全處理技術的飛速發展，基于無線通信技術的ATC系統（RF CBTC）在我國軌道交通中已經進入了實用階段，并成為ATC系統發展的主要方向。
2、 基于無線通信的ATC系統的基本結構
基于無線通信的ATC系統（RF CBTC）車——地間通過無線數據通信方式實現連續、高速、雙向、大容量的信息交換，能夠滿足移動閉塞車——地通信的要求，它代表著ATC發展的最新方向，一般采取移動閉塞制式。從結構上看，整個系統由聯鎖設備、RF CBTC地面設備、無線通信網絡和RF CBTC車載設備組成，如圖1 所示。但從功能上分為ATP子系統、ATO子系統、ATS子系統和聯鎖子系統。RF CBTC地面設備實現地面軌旁ATP功能，RF CBTC車載設備實現車載ATP、ATO功能，ATS在ATP、ATO子系統及聯鎖設備的支持下完成對全線列車運行的自動管理和監控。
3、 基于無線通信的ATC系統的基本原理
基于無線通信的ATC系統（RF CBTC）的基本工作原理如圖2所示。調度控制中心(DCC) 位于整個架構的最頂層, 它負責控制多個車站控制中心(SCC) , 以實現相鄰SCC 之間的控制通信。每個車站設一個車站控制中心。每一列車裝備有RF CBTC車載設備(OBE) , 車站控制中心控制其范圍內所有列車的運行。SCC 通過其管轄范圍之內的多個基站(BS) 與覆蓋范圍內的RF CBTC車載設備實時雙向通信。信息的發送范圍就是車站無線通信系統的覆蓋范圍, 因此列車在運行過程中, RF CBTC 車載設備要依次與各個SCC 建立通信聯系, 接收SSC 發送的信息。每一SCC 要向其控制范圍內的所有列車發送信息, 因此一個SCC 要同時與多個RF CBTC車載設備（OBE ）保持通信聯系。而一列車不能夠同時與多個SCC 通信, 在經過不同的車站控制信號區域時, RF CBTC車載設備（OBE）會自動地采取信號區域的切換。列車在區段內運行時,OBE利用無線方式通過BS將列車位置、速度信息發送給SCC。BS通過無線信道向空間發送信息,所在區域的列車根據自身的編號地址,接收發送給自己的信息,不會發生信息竄碼事件。SCC通過BS周期地將前行列車的位置、速度及線路參數等信息發送給后行列車；后行列車的OBE收到信息后,根據前車運行狀態(位置、速度)、線路參數(彎道、坡度等)、本車運行狀態、列車參數(列車長度、牽引重量、制動性能等) , 采用車上計算、地面(SCC) 計算或是車上、地面同時計算, 預期列車在一個信息周期末的狀態能否滿足列車追蹤間隔的要求,從而確定合理的駕駛策略,實現列車在區段內高速、平穩地以最優間隔追蹤運行, 從而為實現移動閉塞分區提供可靠的技術支持。
4、 基于無線通信的ATC系統的車地通信方式及定位技術
（1）車地通信方式及特點
基于無線通信的ATC系統的車—地通信方式有三種。
1)無線電臺方式
采用自然空間作為車地信息傳輸的主要媒介。無線信號在空氣中自然傳播，衰耗相對較大,并且要考慮不同電磁環境下的防干擾問題。但軌旁設備簡單，工程投資相對較少，設備可以采用高度通用化模塊，直接采用商業現貨，維修工作量小，長期運營費用低。
2)漏泄電纜方式
采用漏泄電纜作為車地信息傳輸的主要媒介。。漏泄電纜安裝于軌旁或頂部，沿線貫通敷設，無線信號沿漏泄電纜傳輸。其特點是場強覆蓋效果均勻，傳輸速率高，傳輸衰耗較小，但漏纜價格較貴，工程投資較大。漏泄電纜系統可提供較寬的帶寬，不僅可傳輸車地雙向連續的數據，還可傳輸音頻和視頻信號。
3)裂縫波導方式
采用裂縫波導作為車地信息傳輸的主要媒介。波導管沿線貫通敷設，安裝于線路的一側，無線信號沿波導管傳輸。其特點是波導傳輸方式衰耗小，且衰耗均勻，無反射波、鄰頻干擾、傳輸死區等情況。微波波導系統具有較寬的帶寬，不僅可傳輸車地雙向連續的數據，還可傳輸語音和視頻信號，而且傳輸衰耗小。。但波導價格貴，工程投資相對大。對于裂縫波導還可以完成列車的輔助定位功能。
（2）定位技術
基于無線通信的ATC系統的列車定位主要通過車載定位設備和地面定位設備共同實現。車載定位設備主要有：編碼里程計、測速雷達、測速電機（OPG）、車載測速傳感器、加速計、接近傳感器、車載擴頻電臺等；地面定位設備主要有：應答器、信標、裂縫波導、地面擴頻電臺等。應答器（或信標）主要用于確定列車在線路中的絕對位置，對于兩個應答器（或信標）之間的位置車載設備通過測速設備計算其走行距離加上上一應答器(或信標)的絕對位置計算而得。系統的定位精度取決于應答器（或信標）在線路上安裝密度和車載設備測速誤差。目前開通或將要開通的絕大多數RF CBTC系統主要采用這種定位方式，通過應答器（或信標）加車載測速設備共同實現列車定位。
另外一種定位方式就是利用擴頻電臺實現列車定位。擴頻無線電臺定位的原理是：在地面沿線設置無線基站，無線基站不斷發射帶有其位置信息的擴頻信號，車載擴頻電臺同時接收到3個以上的無線基站信息，并分別計算出列車與基站的距離，即可以確定列車的即時位置。擴頻定位的精度取決于偽隨機編碼的頻率，編碼頻率越高，定位精度越高。150MHZ頻率的編碼可以實現1m以下的測距誤差。
5、 小結
基于無線通信的ATC系統（RF CBTC）應用無線通信技術，實現列車與地面之間的雙向、實時、可靠、大容量的信息傳輸。車地間通過無線網絡可以實現實時、雙向、安全、可靠的控車信息和列車運行狀態信息的傳輸，實現列車的實時、連續、閉環控制，不僅能實現先進的移動閉塞，縮短列車的行車間隔，大幅度提高列車的運行效率，而且還可以實現語音、視頻信息的傳輸，為旅客實現各種增值業務服務，滿足旅客多元化的旅行要求。基于無線通信的ATC系統（RF CBTC）是軌道交通信號系統發展的主要方向，隨著無線通信技術、計算機技術、安全處理技術的進一步發展和完善，以及設備國產化率逐步的提高，基于無線通信的ATC系統（RF CBTC）在我國軌道交通中將會得到更加廣泛的推廣與應用。
參 考 文 獻
1 IEEE Standard forCommunications-Based Train Control (CBTC)
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2 曾小清,王長林，張樹京.《基于通信的軌道交通運行控制》同濟大學出版社,2007.5.
3 傅世善. 《閉塞與列控概論》中國鐵道出版社,2006.3.
南海某區巖石物理測試及規律分析
裂縫與構造運動的關系及其對油藏開發的影響——以十屋油田營城組為例
頻譜分解技術在廣利—青南地區勘探中的應用
經驗關聯式預測烴氣驅MMP方法評價
非均質氣藏考慮壓力計位置的產能方程校正方法研究
加蓬G4-188區塊WZ構造復雜油氣層測井解釋及評價
杏四～六面積北區塊一次加密井網層系互換可行性研究
應用重復試井資料研究注水壓力保持界限
塞392區長6油藏水平井開發效果分析
張家垛阜三段儲層敏感性和油水相滲特征
吳起—鐵邊城油田長6儲層四性關系及有效厚度下限研究
鎮涇油田長8油層纖維網絡加砂壓裂試驗研究
LHW-1壓裂用加重劑性能評價
考慮多組分吸附的頁巖氣儲量計算
延平1水平連通井組優化鉆井設計
RMRS測距儀在延平1水平連通井組中的應用
《油氣藏評價與開發》第1卷總目次
《油氣藏評價與開發》征稿簡則
地震波逆時偏移方法研究綜述
地震地質一體化研究中的地震數據處理質量監控方法綜述
時間域剩余曲率偏移速度分析技術在iCluster軟件中的實現
各向異性含氣砂巖模型正演及AVO響應特征分析
高密度電法測量中接地電阻試驗研究
基于高階譜估計技術的潛山裂縫儲層精細預測
多參數交會流體識別方法及應用
遙感圖在地震勘探中的應用——以酒泉盆地洪積扇區為例
兩種數據規則化地震處理技術應用探討
地震波頻率衰減梯度在油氣預測中的應用
基于QAPM模型的元素俘獲譜測井應用
儲層物性參數與其微觀孔隙結構的內在聯系
利用遠程應用技術構建地震資料解釋虛擬桌面環境
技術動態
物探專利技術選登
行業新聞
高精度三維地震(Ⅲ):資料解釋與配套技術
國外地震相劃分技術研究新進展
地震勘探中的去噪技術新進展
優化的三維地震波旁軸近似吸收邊界條件
基于小波變換的微地震信號檢測方法研究
最優化相似加權Radon變換壓制多次波
中國東部某淺海區多次波壓制研究
庫車坳陷鹽下構造畸變特征分析和校正
喀什-阿圖什地區山地地震采集方法分析
基于最佳時窗刻畫技術的河道相儲集砂體識別——以港西油田為例
地震反演技術在三塘湖盆地油氣勘探中的應用與效果分析
三維疊前時間偏移技術在采穴斷塊區的應用
活性炭測氡法在煤礦采空區探測中的應用
無線擴頻技術在地震勘探數據采集系統中的應用
技術動態
物探專利技術選登
行業新聞
杭錦旗地區TLG工區天然氣富集區預測與評價
地震沉積學——地震解釋的新思路及沉積研究的新工具
江蘇油田分公司靜校正處理技術現狀評述
各向異性地層電磁脈沖測井響應的FDTD模擬
應用Morlet小波進行地震資料屬性提取效果分析
炮檢域迭代直接靜校正方法及應用效果
關鍵詞:MC-CDMA; 最優多用戶檢測; 次優多用戶檢測; 蟻群算法; 復雜度
中圖分類號:TP274文獻標識碼:A
文章編號:1004-373X(2010)08-0157-03
Ant Colony Optimization Multi-user Detection Used in MC-CDMA System
YANG Yu-bing LUAN Ying-zi
(Xidian University, Xi’an710071, China)
Abstract:The detection technology is one of the key technologies which affects the systematic performance ofmulti-carrier code division multiple access (MC-CDMA) systems. The method of the optimum multi-user detection is analysed briefly. Taking the judge criterion of the optimum multi-user detection as its objective function, the performance of the multi-user detection of ant colony algorithm is compared to that of others multi-user detections. The result proves that the ant colony optimization multi-user detection has strong points of low-complexity comparing to the optimum multi-user detection, and has higher performance than MMSE detection in practical application.
Keywords:MC-CDMA; optimum multi-user detection; sub- optimummulti-user detection; ant colony algorithm; complexity
多載波碼分多址(MC-CDMA)系統將正交頻分復用(OFDM)與碼分多址(CDMA)結合,具有較高的頻譜效率與系統容量。在MC-CDMA系統上行鏈路中,由于多個用戶的信號在不同子載波上經歷了相互獨立的衰落,從而破壞了不同用戶特征序列的正交性,導致了嚴重的多址干擾。多址干擾是影響MC-CDMA無線通信系統性能的主要因素,而使用多用戶檢測技術可有效消除多址干擾。因此各種多用戶檢測方法成了MC-CDMA系統的研究熱點。1986年Verdu提出的最優多用戶檢測由于具有非常高的復雜度而無法采用,因此,次優檢測器的研究成為必要的任務。在此提出的蟻群算法多用戶檢測正是一種具有低復雜度并且性能很好的次優多用戶檢測器。
1 MC-CDMA系統模型
MC-CDMA發射機和接收機的框圖如圖1所示。其中xj是第j個用戶的符號數據,Cj=[c1j,c2j,…,cNCj]T是第j個用戶的的擴頻碼。每個信息符號先與擴頻序列各位相乘,相乘后的每路信號調制到每個子載波上,若擴頻碼長為N則調制到NЦ鱟釉夭ㄉ稀R簿褪撬,一個原始數據符號通過擴頻后,成為多個碼片,每個碼片在一個子載波上傳輸。這樣一個符號的信息就在多個子載波上并行傳輸。經過信道后的接收信號進行和發送端相反的操作[1]。
圖1 MC-CDMA發射機和接收機的框圖
MC-CDMA系統中的多用戶檢測器實現框圖如圖2所示。
圖2 多用戶檢測器實現框圖
考慮采用BPSK調制的MC-CDMA系統,在同步的條件下,接收信號r可以用矩陣形式表示為:
Иr=hcAb+n(1)И
式中:r是接收信號的向量;h是信道頻域響應;c是用戶的擴頻碼矩陣;b是用戶發送的比特數據,b∈{-1,+1};A為接收到的用戶幅度對角陣;n為與發送數據不相關的均值為0,方差為σ的高斯白噪聲。判決信號的充分統計量為匹配濾波器組的輸出:
Иy=RAb+n(2)И
式中:y是匹配濾波器的輸出向量;R是所有用戶的擴頻波形的歸一化自相關矩陣[2]。
1.1 最優多用戶檢測算法
1986年 Verdu首先提出利用已知擴頻碼的結構信息與統計信息來克服多個用戶之間干擾的多用戶檢測理論與方案。最優多用戶檢測器是根據最大似然序列檢測(Maximum Likelihood Sequence Detection,MLSD)提出的。它采用的是Bayes后驗概率最大原理,因此是一種最大似然估計算法。假設用戶數為K,最優檢測器可以看作在2K個解中尋找使下式的函數值最大的解:
ИJ(b)=2bTAr-bTHb(3)И
式中:b和A分別為用戶發送的信息比特向量和幅度對角陣;r為匹配濾波器的輸出信號向量;H為歸一化的相關函數[2-3]。最優多用戶檢測器的復雜度和用戶數成指數關系,根據最優多用戶檢測器的判決準則尋找最優多用戶的檢測結果成了一個解決組合優化的NP完全問題[4]。
1.2 蟻群算法多用戶檢測
基于蟻群算法在解決NP完全問題上表現出的優異性能[5],可以把這種智能算法引入到多用戶檢測問題上來[6-7]。本文主要闡述使用蟻群算法的多用戶檢測模型,誤碼率性能和復雜度比較。
1.2.1 蟻群算法用于多用戶檢測的模型
蟻群算法是意大利學者M.Dorigo于1991年在他的博士論文中首次系統地提出了一種基于螞蟻種群的新型優化算法――蟻群算法(Ant Colony Optimization,ACO),并用該方法解決了一系列的組合優化問題。該算法受到自然界中真實蟻群的集體行為的啟發,采用的正反饋機制具有較強的魯棒性,優良的分布式計算機制,易于與其他方法結合等優點,在解決許多復雜優化問題方面已經展現出優異的性能和巨大的發展潛力。蟻群算法雖然是從研究求解旅行商問題(TSP)開始提出的,但它現在已經在求解多種組合優化問題中獲得了廣泛應用。像TSP問題、機器人領域、生命科學問題、網絡路由問題、圖像處理以及車輛路徑問題等。蟻群算法已經成為國際智能計算領域中備受關注的研究熱點和前沿性課題[8-9]。
本文通過對MC-CDMA中多用戶檢測問題(Mutiuser Detection,MUD)的分析,建立了一個基于蟻群算法的多用戶檢測問題模型,通過分析多用戶檢測問題與TSP問題的異同,針對多用戶檢測問題提出一種更為簡單的蟻群算法實現思想。該思想可以描述如下:在TSP問題中,每一只螞蟻所要完成的任務就是找到一條經過n個城市的一條路徑。在每到達一城市后,螞蟻都要先檢查隨身攜帶的禁忌表(Tabulist),然后依據轉移概率在沒有經過的城市中選擇下一個將要到達的城市,并將這個城市添加到禁忌表中。在多用戶檢測中不失一般性,可以讓螞蟻按照從第1個用戶到第K個用戶的順序進行判斷,直到螞蟻走完規定的節點數即用戶數。這樣在設計程序時就可以拋棄在基本蟻群算法中的禁忌表,降低程序的復雜度[7]。另外,因為每個用戶的數據只有1或者-1兩種可能,相當于螞蟻每一次經過一個節點只有兩條供選擇的路徑,轉移概率的公式也會比TSP問題簡單。在TSP問題中,往往是把城市之間的距離作為啟發信息;在多用戶檢測問題中,因為各個用戶之間的獨立性以及每個用戶所發送數據的平穩隨機性,很難尋找到類似于TSP問題中城市間距離這樣的啟發信息,所以本文中直接將啟發信息拋棄,僅利用信息素強度進行轉移概率計算。由此可得到Уm只螞蟻從第i個分支上節點轉移到第jЦ齜種上節點的轉移概率公式為:
Иpmij(t)=τij(t)/∑k∈1,2τik(t)(4)
至此就可以用蟻群算法的思想將多用戶檢測問題描述成如圖3所示的一個路徑選擇問題。
圖3 螞蟻隨機選擇的路徑
在這個模型中,K個節點代表著K個用戶,上下兩條路徑分支上的節點分別代表第K個用戶的數據+1和-1,螞蟻按照一定的概率確定下一個節點是上面的節點還是下面的節點,每個螞蟻走完規定的節點數K就得到一條路徑。如下所示的是螞蟻隨機選擇的兩條路徑:
路徑1:+1 +1 -1 +1 -1 +1…
路徑2:-1 -1 +1 -1 +1 -1…
1.2.2 蟻群算法的改進
本文從三個方面對蟻群算法進行改進:
(1) 為了使算法能夠更好更快的找到問題的最優解,對螞蟻初始路徑的尋找做出了干擾。通過在匹配濾波器的輸出做硬判決的值的這條路徑上放置更多的信息素使螞蟻趨向于選擇某些節點。其他路徑節點上信息素初值為一個正常數。
(2) 只給最優路徑上增加信息素。即使用精英螞蟻策略。每一次螞蟻選完路徑,根據一定的準則找出最優的幾條路徑,只給這幾條路徑的節點上增加信息素。這樣可以更好地利用螞蟻的正反饋信息更快的找到最優的路徑。
(3) 設定最小最大信息素值,既擴大蟻群的搜索范圍又不會很快陷入局部最優。
1.2.3 算法描述及步驟
(1) 蟻群算法初始參數設置,根據用戶數設定螞蟻個數及迭代個數,信息素揮發系數,初始信息素常數等;
(2) 計算節點上信息素的量,根據式(3)計算選擇概率;
(3) 每個螞蟻根據選擇概率選擇自己的路徑;
(4) 完成路徑選擇之后調整每個節點的信息素量在設定的范圍之內;
(5) 給最優路徑上增加信息素;
(6) 信息素揮發;
(7) 判斷最大循環次數是否大于設定最大次數,是,繼續;否,進入步驟(2);
(8) 所有經過路徑中的目標函數最大值作為全局最優解。
2 仿真結果及分析
本文在MC-CDMA系統上行鏈路同步的條件下所做的仿真。調制方式采用BPSK;16倍的Walsh碼進行擴頻時系統有16個用戶;32倍的Walsh碼進行擴頻時系統有32個用戶;信道為慢衰落的瑞利信道。
圖4為16個用戶時候傳統匹配濾波器(CD),最小均方誤差多用戶檢測(MMSE)和蟻群算法多用戶檢測(ACO)的誤碼率性能比較。
圖4 誤碼率性能比較(一)
圖5為32個用戶時候傳統匹配濾波器(CD),最小均方誤差多用戶檢測(MMSE)和蟻群算法多用戶檢測(ACO)的誤碼率性能比較。
圖4和圖5是用戶數分別為16和32的時候的傳統匹配濾波器(CD),最小均方誤差多用戶檢測(MMSE)和蟻群算法多用戶檢測(ACO)的誤碼率性能比較。可以看到在信噪比大于6 dB時候蟻群算法的誤碼率性能比MMSE好很多,在信噪比較小的時候二者性能相差無幾,但都比傳統的匹配濾波器的性能好。誤碼率10-3時候蟻群算法多用戶檢測性能比最小均方誤差性能改善了約3.5 dB,而且通過增加改變蟻群算法中螞蟻個數和螞蟻搜索最大代數,還可以再改善誤碼率的性能。蟻群算法的參數設置是根據多次試驗的結果最適合的配置在表1中列出。
圖5 誤碼率性能比較(二)
表1 蟻群算法的參數設置
揮發系數初始信息素啟發信息素最大/最小信息素量精英螞蟻個數
0.256610/05
其中螞蟻個數是用戶數的2倍,16個用戶數時候搜索次數是20,32個用戶時候搜索次數是30。與最優多用戶檢測進行比較,最優檢測器的復雜度在16個用戶時候是216,而蟻群算法的復雜度[6]是16×2×20=640,蟻群算法的復雜度是最優檢測器的復雜度的640/216= 9.8×10-3 。在32個用戶時候最優檢測器的復雜度是232,蟻群算法的復雜度是最優檢測器的復雜度的32×2×30/232=4.5×10-7。通過試驗表明蟻群算法用于多用戶檢測不僅可以減少復雜度,而且可以獲得很好的性能,具有很大的實用價值。
3 結 語
本文首先對MC-CDMA系統中最優多用戶檢測方法做出了簡要的分析,然后引入了蟻群算法多用戶檢測,并對蟻群算法和其他多用戶檢測性能做了比較。結果表明蟻群算法性能優于最小均方誤差多用戶檢測,并且和最優多用戶檢測復雜度比值低于10-3數量級以上,隨著系統中用戶數的增多其復雜度并不呈指數增加而是線性增加。因此蟻群算法多用戶檢測在MC-CDMA系統多用戶檢測的應用中表現出了很大的優勢,在系統用戶數很多時可以達到實時實現的目標。
參考文獻
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移動電視是數字電視地面廣播的重要應用。數字電視地面廣播在應用需求上要求實現移動和便攜接收的功能，使整個技術系統的要求最高。它具備無線數字系統所共有的優點，較之衛星接收，有實現容易、價格低廉的特點；較之有線接收不易受城市施工建設、自然災害戰爭等因素造成的斷網影響。移動和便攜的獨特優勢使該系統能滿足現代信息社會“信息到人”的要求，也就是無論何人何時在何地均能任意獲取他想得到的信息。
二、移動接收制式
眾所周知，地面數字電視廣播系統目前有多種制式，除了國外正在使用的幾種標準外，還有我國自己提出的若干種制式。這些制式總體上可以分為單載波方式和多載波方式兩類，美國用的ATSC是單載波的，歐洲的DVB-T是多載波的。國外主要有三種數字電視地面廣播標準：歐洲的DVB-T(DigitalVideoBroadcasting-Terrestrial)、美國的ATSC(AdvancedTelevisionSystemsCommittee)和日本的ISDB-T(IntegratedServicesDigitalBroadcastingTerrestrial)(綜合業務數字廣播)。
ATSC采用的是單載波調制方式(VSB)，抗多徑干擾和抗多譜勒效應能力差，難以建立單頻網和進行移動接收。ISDB-T雖然支持單頻網和移動接收的應用要求，但是該技術應用較少。從世界各地對數字電視地面廣播標準的采用情況來看，DVB-T標準較ATSC和ISDB-T更具優勢。DVB-T是歐洲DVB系列標準中較新的一個標準(此外還有有線數字電視標準DVB-C，以及衛星數字電視標準DVB-S)，也是最復雜的DVB傳輸系統。此標準是1998年2月批準通過的。DVB-T標準的核心是MPEG-2數字視音頻壓縮編碼，采用編碼正交頻分復用COFDM(CodedOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)調制方式，適用于大范圍多發射機的8k載波方式。為高清晰度電視(HDTV)信號傳輸提供大于20Mbps的凈荷碼率，支持簡單天線室內固定接收。為標準清晰度電視(SDTV)信號傳輸提供大于5Mbps的凈荷碼率，并能在車速移動條件下支持移動接收。具有單頻組網能力。目前采用DVB-T標準的國家和地區有德國、西班牙、挪威等歐洲國家及澳大利亞、新加坡等其它國家。其中新加坡和德國等國將移動接收和手持設備作為主要方向。歐洲的DVB-T標準最初是為便攜和固定接收而設計，它采用的是COFDM（編碼正交頻分復用）多載波調制方式，其調制參數（如星座圖、編碼率、保護間隔等）可調，可提供120種常規模式和1200種分級模式。隨后，針對DVB-T(DigitalvideobroadcastingTerrestrial)在移動接收中的不足，人們提出了一種DVB-H的制式專門用于移動接收，而原有的數字音頻廣播（DAB）也發展到播出多媒體。DVB-H(Digitalvideobroadcastinghandheld)，通過地面數字廣播網絡向便攜/手持終端提供多媒體業務所制定的傳輸標準。該標準是歐洲的數字電視標準DVB-T的擴展應用。和DVB-T相比，DVB-H終端具有功耗更低、移動接收和抗干擾性更強的特點，因此該標準適用于移動電話、手持計算機等小型便攜設備通過地面數字電視廣播網絡接收信號。也可以說DVB-H標準依托DVB-T傳輸系統，通過增加一定的附加功能和改進技術使手機等手持便攜設備能夠在固定和移動狀態下穩定地接收廣播電視信號。DVB-H采用時分數字多媒體廣播帶寬、以脈沖方式發送各頻道的數據。一般情況下，除接收所需頻道的數據外，調諧器電路在其它時間均處于關閉狀態，因此可有效減少耗電。DVB-H的基本商業要求是用電池供電的小的屏幕移動終端。它應該能夠在手提式的，移動的和室內的環境中，使用單一天線接收多媒體業務。目前看來，數字移動電視非數字電視地面廣播莫屬。
我國地面數字電視傳輸標準于2006年8月18日頒布(GB20600-2006)，并自2007年8月1日起正式實施(國標地面數字電視標準簡稱為DTMB-DigitalTerrestrialMultimediaBroadcasting。較早時也稱為DMBTH)。DMB-TH采用了PN序列填充的時域同步正交頻分復用(TDS-OFDM)多載波調制技術，這種獨特的先進技術有機地將信號在時域和頻域的傳輸結合起來，在頻域傳送有效載荷，在時域通過擴頻技術傳送控制信號以便進行同步、信道估計，實現快速碼字捕獲和穩健的同步跟蹤性能。DMB-TH具有自主知識產權，能較好地支持移動接收，高清數字電視廣播，單頻組網。
三、小結
廣播電視的移動接收作為當前的技術熱點，盡管它的市場前景和受眾分析還有待進一步的研究，但它的技術還在發展中。它還有著信號衰落、多普勒效應、覆蓋網的建設，接收機（特別是便攜機）的耗電，接收天線的安裝等問題，所以要說哪一種制式最適合移動接收還為時尚早，因為每種制式都會根據市場的需要及時改進其技術，從而改善其移動接收的性能。
參考文獻：
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由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術都是將CDMA技術用于蜂窩系統，許多的思想都是源于CDMA系統，因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處：從雙工方式上看，WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術要求，支持高速多媒體業務、分組數據和IP接入等。但它們在技術實現、規范標準化、網絡演進等方面都存在較大差異。
WCDMA和CDMA2000各有優勢和缺點。WCDMA技術較成熟，能同廣泛使用的GSM系統兼容；相比第二代通信系統能提供更加靈活的服務；而且WCDMA能靈活處理不同速率的業務。其缺點是只能共用現有GSM系統的核心網部分，無線側設備可以共用的很少。
CDMA2000的優勢是可以和窄帶CDMA的基站設備很好地兼容，能夠從窄帶CDMA系統平滑升級，只需增加新的信道單元，升級成本較低，核心網和大部分的無線設備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍，手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統無法和GSM系統兼容。
1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術比較
WCDMA和CDMA2000物理層技術細節上有相似也有差異，由于考慮出發點不同，造成了不同的技術特點。WCDMA技術規范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統的互操作性和對GSM核心網的兼容性；CDMA2000的開發策略是對以IS-95標準為藍本的窄帶CDMA的平滑升級。
（1）這兩個標準的物理層技術相似點可以歸納為以下幾點：
①內環均采用快速功率控制。CDMA系統是干擾受限系統，因此為了提高系統容量，應盡可能的降低系統的干擾。功率控制技術可以減少一系列的干擾，這意味著同一小區內可容納更多的用戶數，即小區的容量增加。因此CDMA系統中引入功率控制技術是非常必要的。
②系統都支持開環發射分集，信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。
③系統均采用軟切換技術。所謂軟切換是指移動臺需要切換時，先與新的基站連通再與原基站切斷聯系，而不是先切斷與原基站的聯系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進行，因此模擬系統、TDMA系統不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性，大大減少切換造成的掉話。
④WCDMA工作頻段：1900～2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900～2025MHz頻段(上行)，2110～2170MHz(下行)。
（2）兩個標準的物理層技術差異可以歸納為以下幾點：
①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據ITU關于5MHz信道基本帶寬的劃分規則，將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上，能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。CDMA2000分兩個方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統可支持話音、分組數據等業務，并且可實現QoS的協商。室內最高數據速率達2Mbit/s，步行環境384kb/s，車載環境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴頻，射頻帶寬為1.25MHz。
②支持不同的核心網標準。WCDMA要求實現與GSM網絡的兼容，所以它把GSMMAP協議作為上層核心網絡議；CDMA2000要求兼容窄帶CDMA，因此它把ANSI-41作為自己的核心網絡協議。
③WCDMA進行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保證更好的信號質量，并支持多用戶。
④為了使支持基于GSM的GPRS業務而部署的所有業務也支持WCDMA業務，為了完善新的數據話音網絡，CDMA2000-1x需要添加額外的網元或進行功能升級。
2.WCDMA與CDMA2000網絡接口的比較
3G標準的基本目標是能在車載、步行和靜止各種不同環境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數據速率。為多個用戶提供可變的無線接入數率是3G標準的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同，兩系統可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps，顯然WCDMA系統中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升，在CDMA2000系統中則不會如此。
WCDMA的接口標準規范、制定嚴謹、組織嚴密，而CDMA2000的接口標準嚴謹性有待加強。IS-95廠家設備難以互通，給運營商設備選型帶來了較大問題；3G許諾的高速無線數據服務必須可以和話音一樣實現無縫的漫游，這是至關重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游，沒有這些基本要素，3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術問題，更重要的是商業利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌，它支持全球漫游，全球移動用戶均有唯一標識，而CDMA2000尚不能很好做到這一點。
3.WCDMA和CDMA2000網絡演進的比較
（1）WCDMA的網絡演進技術
現有的GSM系統利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數據服務。如果復用多個時隙就能升級為HSCSD（高速電路交換數據）方式；此后出現了GPRS（通用分組無線業務），首次在核心網中引入了分組交換的方式，可提供144kbit/s的數據速率。接著繼續升級采用8PSK調制，這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE；WCDMA的數據傳輸速率將高達2M/s。
（2）CDMA2000網絡演進技術
主要的CDMA2000運營商將來自現在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數據傳輸速率為14.4kbit/s，為了提供更高的速率，1999年部分廠商開始采用IS-95B標準，理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進一步使容量加倍，最后升級為CDMA2000。
窄帶CDMA系統向CDMA2000系統的演進分為空中接口、網絡接口及核心網絡演進等方面。
①目前窄帶CDMA系統的空中接口是基于IS295A，其支持的數據速率為14.4kbit/s，由IS295A升級到IS295B，可支持64kbit/s。
②窄帶CDMA網絡接口的演進主要指窄帶CDMA系統A接口的升級和演進。對于窄帶CDMA系統，以前其A接口不是規范接口(即不是開放接口)，窄帶CDMA和GSM的A接口的規范相比較，GSM是先有A接口標準，然后廠家依據標準開發；窄帶CDMA是廠家各自開發，然后廣泛宣傳，最后憑借自身影響修改標準。
③窄帶CDMA的核心網在美國經過多年發展后，從IS241A到IS241B到IS241C，我國CDMA試驗網和紅皮書以IS241C為基礎，IS241D規范在1999年底，目前IS241E規范還未正式。
二、WCDMA和CDMA2000在我國的前景
對3G標準的選擇不僅要看其技術原理及成熟程度，還要結合本國國情、市場運作狀況等因素進行考慮。按目前的進展來看，兩種標準最后不能融合成一種，但可以共存。
在我國，GSMMAP網絡已形成巨大的規模，歐洲標準的WCDMA在網絡上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性，在技術上也考慮了與GSM的雙模切換兼容，向WCDMA體制的第三代系統演進，從一開始就解決了全網覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統，對GPS依賴較大；在小區站點同步方面，CDMA2000基站通過GPS實現同步，將造成室內和城市小區部署的困難，而WCDMA設計可以使用異步基站，運營者獨立性強；對于電信設備制造行業，我國在GSM蜂窩移動通信方面發展成熟，而窄帶CDMA系統尚未形成規模和產業。
WCDMA采用全新的CDMA多址技術，并且使用新的頻段及話音編碼技術等。因此GSM網絡雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數據服務，卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設計是以IS-95系統的豐富經驗為依據的，因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進無論從無線還是網絡部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板，并將系統軟件升級，即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存，鹿死誰手？尚未分曉。
參考文獻：
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