多載波cdma系統(tǒng)擴(kuò)頻碼與載波分配技術(shù).研究

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1、北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文多載波CDMA系統(tǒng)擴(kuò)頻碼及載波分配技術(shù)研究1．1移動(dòng)通信發(fā)展?fàn)顩r第一章緒論當(dāng)今社會(huì)是信息化的社會(huì)，移動(dòng)通信越來(lái)越廣泛的影響著每個(gè)人的日常生活。人們對(duì)移動(dòng)通信的需求與日俱增，推動(dòng)了移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展：移動(dòng)通信技術(shù)的進(jìn)步，提供了更加豐富的新業(yè)務(wù)，反過(guò)來(lái)又刺激了用戶(hù)新的需求。技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)需求的互動(dòng)，使移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一。從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始至今的短短二十年間，移動(dòng)通信系統(tǒng)從以AMPS、TACS為代表的第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)，發(fā)展到以GSM、IS．95為代表的第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)(2G)，進(jìn)而又發(fā)展到當(dāng)前以WCDMA、CDMA2000和

2、TD．SCDMA為代表的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)。目前，3G系統(tǒng)在我國(guó)即將商用，移動(dòng)通信市場(chǎng)又將呈現(xiàn)出一番新局面?；?G系統(tǒng)的各種新業(yè)務(wù)的應(yīng)用，會(huì)進(jìn)一步提高人們的工作效率，豐富人們的生活。目前，移動(dòng)通信的發(fā)展呈現(xiàn)如下兩個(gè)方面的趨勢(shì)：一方面，移動(dòng)通信用戶(hù)的數(shù)量高速增長(zhǎng)。2000年，我國(guó)的移動(dòng)通信用戶(hù)僅為6000萬(wàn)，全球的移動(dòng)通信用戶(hù)僅為4億。在2004年，我國(guó)的移動(dòng)通信用戶(hù)數(shù)量超過(guò)了固定電話(huà)用戶(hù)數(shù)量。目前，我國(guó)的移動(dòng)通信用戶(hù)已達(dá)到3．9億，全球的移動(dòng)通信用戶(hù)也達(dá)N20億左右。我國(guó)的移動(dòng)電話(huà)普及率達(dá)至1]30部／百人，已居世界首位。據(jù)有關(guān)部門(mén)預(yù)測(cè)，N20lO年，全球移動(dòng)用戶(hù)將超過(guò)30億。未來(lái)

3、移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展應(yīng)能夠很好的滿(mǎn)足數(shù)量如此龐大的用戶(hù)的需求。另一方面，人們對(duì)高速移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和無(wú)線(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)的需求不斷提高。人們對(duì)移動(dòng)通信的需求已經(jīng)從起初單一的語(yǔ)音通信，發(fā)展到目前包括語(yǔ)音、圖像、文字等的多媒體通信，例如移動(dòng)電視、可視電話(huà)、彩信、E．mail、WAP上網(wǎng)等。據(jù)預(yù)測(cè)，2010年以后，多媒體業(yè)務(wù)量與語(yǔ)音業(yè)務(wù)量的比例將達(dá)到lO：l?？梢?jiàn)，未來(lái)的移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展也應(yīng)滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)移動(dòng)多媒體通信及高速數(shù)據(jù)通信的需要。然而，可利用的無(wú)線(xiàn)頻譜資源是有限的。如果下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜利用率沒(méi)有得到顯著提高，則不可能滿(mǎn)足未來(lái)高速無(wú)線(xiàn)通信的需求。雖然第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)能夠提供無(wú)線(xiàn)Intem

4、et業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)，但是3G系統(tǒng)在提供不對(duì)稱(chēng)高速數(shù)據(jù)的傳輸能力、IP多媒體業(yè)務(wù)的支持、頻譜利用率的提高以及資源綜合優(yōu)化北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文多載波CDMA系統(tǒng)擴(kuò)頻碼及載波分配技術(shù)研究等方面存在較多的局限和缺點(diǎn)。例如，目前3G系統(tǒng)的傳輸速率有限，在室內(nèi)或移動(dòng)速率不高的條件下，傳輸速率最高僅能達(dá)N2Mbps；在車(chē)載條件下，傳輸速率最高也只能達(dá)到144Kbps，難以適應(yīng)高速數(shù)據(jù)傳輸和多媒體業(yè)務(wù)的需要。雖然3GPP和3GPP2的LTE技術(shù)，女HHSDPA技術(shù)最高能提供10Mbps[箏j速率，但是受3G系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)資源的限制，每個(gè)蜂窩小區(qū)內(nèi)能使用高速HSDPA業(yè)務(wù)的用戶(hù)數(shù)量非常有限，難以很好的滿(mǎn)足用戶(hù)

5、需求。因此，高頻譜效率的高速無(wú)線(xiàn)通信成為當(dāng)今技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域。雖然人們對(duì)下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)(B3G)的定義未能達(dá)成統(tǒng)一，但是有如下幾個(gè)方面的共識(shí)：第一，下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)具有大容量，其容量約是3G系統(tǒng)容量的10倍；第二，具有適合分組突發(fā)業(yè)務(wù)的高速傳輸能力，峰值傳輸速率可達(dá)20～100Mbps，頻率利用率遠(yuǎn)高于3G系統(tǒng)；第三，業(yè)務(wù)速率具有大的動(dòng)態(tài)范圍，在多種業(yè)務(wù)共存時(shí)也能夠較好的支持低速語(yǔ)音業(yè)務(wù)；第四，支持基于IPv6的核心網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)控制與承載相分離，符合全I(xiàn)P的發(fā)展趨勢(shì)等。由于多入多出(MIMO)技術(shù)能夠成倍的提高系統(tǒng)容量【11121；正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)能夠以低復(fù)雜度有效對(duì)抗無(wú)

6、線(xiàn)信道中的多徑衰落【3”】，因此將MIMO和OFDM結(jié)合形成的MIMO．OFDM【5兒6】系統(tǒng)被認(rèn)為是下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要物理層技術(shù)。此外，碼分多址(CDMA)[7-9]作為一種多址技術(shù)能夠提供用戶(hù)的靈活接入，并在多小區(qū)組網(wǎng)環(huán)境下具有較高的頻率復(fù)用系數(shù)，因而結(jié)合CDMA多址方案的OFDM以及MIMO．OFDM系統(tǒng)在下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)用中具有良好的前景。下面將分別介紹上述所提到的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)1．2OFDM原理概要正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種特殊的多載波調(diào)制(MCM)技術(shù)。它具有抗干擾能力強(qiáng)、頻譜利用率高、數(shù)據(jù)傳輸率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常適用于無(wú)線(xiàn)環(huán)境的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。其傳送數(shù)據(jù)的基本原

7、理是把高速的數(shù)據(jù)流通過(guò)串并變換分成幾個(gè)低速并行的比特流，并將每個(gè)這樣的數(shù)據(jù)流調(diào)制在相互正交的單個(gè)載波上。由于每個(gè)子載波信道中的符號(hào)周期會(huì)相對(duì)增加，因此可以減輕由無(wú)線(xiàn)信道的多徑時(shí)延擴(kuò)展所產(chǎn)生的時(shí)間彌散性對(duì)系統(tǒng)造成的影響。并且還可以在OFDM符號(hào)之間插入保護(hù)間隔，令保護(hù)間隔大于無(wú)線(xiàn)信道的最大時(shí)延擴(kuò)展，這樣就可以最大限度地消除由于多徑而帶來(lái)的符號(hào)間干擾(ISI)[10-t1]。OFDM系統(tǒng)的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)就是可以利用