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CDMA技術(shù)在衛(wèi)星移動(dòng)通信中的應(yīng)用

云知道


一、前言
當(dāng)今的信息時(shí)代對(duì)通信的容量、方便程度、業(yè)務(wù)種類(lèi)等方面的要求日益迫切 。因此,美國(guó)提出了意義深遠(yuǎn)的個(gè)人通信業(yè)務(wù)(PCS)的概念,它指的是可在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何個(gè)人之間實(shí)現(xiàn)任何業(yè)務(wù)的通信 。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)理想目標(biāo),要耗費(fèi)的最重要資源之一是無(wú)線頻譜 。眾所周知,可利用的無(wú)線頻譜帶寬是有限的,如何利用有限的帶寬高效地實(shí)現(xiàn)PCS,出路只有兩條:一是改造原系統(tǒng),采用頻譜效率高的數(shù)字方式;二是對(duì)已被占用的頻帶進(jìn)行重復(fù)利用 。在CDMA系統(tǒng)中,通過(guò)采用話音激活技術(shù)、前向糾錯(cuò)技術(shù)、功率控制技術(shù)、頻率復(fù)用技術(shù)、扇區(qū)技術(shù)等,其系統(tǒng)容量可擴(kuò)到FDMA的20倍左右、TDMA的3倍以上及GSM的4倍以上 。同時(shí),它還具有抗多徑干擾能力、更好的話音質(zhì)量和更低的功耗以及軟區(qū)切換等特點(diǎn) 。CDMA以其本身所具有的特點(diǎn)及優(yōu)越性而廣泛應(yīng)用于數(shù)字移動(dòng)通信和個(gè)人通信系統(tǒng)中 。非凡是近年來(lái),小衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)全球移動(dòng)通信和個(gè)人通信提供了條件,利用分布在中、低軌道的許多小衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球個(gè)人通信,已在國(guó)際上形成熱潮 。所以,對(duì)CDMA在衛(wèi)星移動(dòng)通信中的應(yīng)用探討,對(duì)我國(guó)中心衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信的發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義 。
二、CDMA技術(shù)優(yōu)勢(shì)
CDMA是基于擴(kuò)頻通信中的一種多址方式 。很多CDMA信號(hào)共用一個(gè)頻譜,每個(gè)信號(hào)由不同的PN序列組成,它對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制擴(kuò)展其頻譜 。信號(hào)在接收機(jī)中進(jìn)行相關(guān)處理 。只對(duì)所選的PN序列的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò),并將其能量重新集中起來(lái),其他用戶的信號(hào),因其所用的PN序列不匹配,其頻譜都被擴(kuò)展,相當(dāng)于噪聲 。CDMA具有許多優(yōu)點(diǎn)：
(1)系統(tǒng)容量大 。為采用不同多址方式的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量比較 。從比較中可以看出CDMA方式容量最高,NCDMA=4NTDMA=20NFDMA(N為系統(tǒng)容量) 。CDMA系統(tǒng)之所以大,并不是由于其技術(shù)本身,而是由于在CDMA系統(tǒng)中可更有效地采用許多新技術(shù)來(lái)增加系統(tǒng)容量,如：話音激活或可變速率話音編碼、糾錯(cuò)編碼、分集接收、功率控制、高效頻率復(fù)用、扇區(qū)劃分等技術(shù) 。
(2)頻率利用率高 。表2為采用不同多址方式的頻譜利用率,從表中可見(jiàn)CDMA的頻譜利用率最高 。
(3)具有軟容量 。在FDMA 和TDMA系統(tǒng)中,當(dāng)全部頻道或時(shí)隙被占滿后,再也不能增加一個(gè)用戶 。而 CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng),在指定的干擾電平下,即使用戶已達(dá)到限定數(shù)目,也答應(yīng)增加個(gè)別用戶,系統(tǒng)性能并無(wú)明顯下降,因?yàn)樵贑DMA系統(tǒng)中用戶數(shù)和容量之間存在一種“軟”的關(guān)系,在業(yè)務(wù)高峰期,答應(yīng)誤碼率增加一個(gè)小的數(shù)值,以增加忙時(shí)的可用信道數(shù),這是話音質(zhì)量只是略為下降,而不會(huì)出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象 。
(4)具有軟切換特點(diǎn) 。FDMA和TDMA的過(guò)區(qū)切換都是在中斷后切換,CDMA則是在中斷前切換,并且這種切換不易被用戶覺(jué)察,大大降低了呼叫中斷的可能性 。軟切換只改變擴(kuò)頻碼,不改變頻率,也便于治理和控制 。
(5)擴(kuò)容方便 。CDMA各小區(qū)使用相同頻率,不必向FDMA那樣進(jìn)行頻率配置,當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí),不用為適應(yīng)新的頻率安排而對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行改造,很大程度上方便了系統(tǒng)的擴(kuò)容 。
(6)CDMA以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ),因此它具有擴(kuò)頻通信所固有的優(yōu)點(diǎn)：
①抗干擾能力強(qiáng) 。CDMA采用寬帶傳輸,將有用信號(hào)和干擾信號(hào)頻譜能量都加以擴(kuò)散,在接收端利用PN序列的相關(guān)特性進(jìn)行相關(guān)處理,對(duì)有用信號(hào)頻譜能量壓縮集中,干擾和噪聲因與PN序列不匹配而被抑制,因此大大提高了信噪比,具有很強(qiáng)的抗干擾能力 。
②抗多徑衰落 。CDMA可提供多種形式的分集接收[時(shí)間分集、頻率分集、空間(路徑)分集等],大大降低了多徑衰落 。CDMA將信號(hào)能量擴(kuò)展到很寬的頻帶中,從而得到頻率分集；時(shí)間分集可通過(guò)使用交織和糾錯(cuò)編碼來(lái)達(dá)到最大效果；空間(路徑)分集可通過(guò)軟切換、rake接收機(jī)等來(lái)實(shí)現(xiàn) 。

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