什么是CDMA技术?
CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Muitiple Access),它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩,以实现信息通信。
移动通信系统有多种分类方法。例如按信号性质分,可分为模拟、数字;按调制方式分,可分为调频、调相、调幅;按多址连接方式分,可分为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。目前中国联通、中国移动所使用的GSM移动电话网采用的便是FDMA和TDMA两种方式的结合。GSM比模拟移动电话有很大的优势,但是,在频谱效率上仅是模拟系统的3倍,容量有限;在话音质量上也很难达到有线电话水平;TDMA终端接入速率最高也只能达到96kbit/s;TDMA系统无软切换功能,因而容易掉话,影响服务质量。因此,TDMA并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入,而CDMA多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等,正受到越来越多的运营商和用户的青睐。
CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术,其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰,在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信,后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年,第一个CDMA商用系统运行之后,CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验,从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。全球许多国家和地区,包括中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络。在美国和日本,CDMA成为国内的主要移动通信技术。在美国,10个移动通信运营公司中有7家选用CDMA。到今年4月,韩国有60%的人口成为CDMA用户。在澳大利亚主办的第28届奥运会中,CDMA技术更是发挥了重要作用
什么是GSM
20世纪80年代中期,当模拟蜂窝移动通信系统刚投放市场时,世界上的发达国家就在研制第二代移动通信系统。其中最有代表性和比较成熟的制式有泛欧GSM (Global System for Mobile Communication),美国的ADC(D-AMPS)和日本的JDC(现在改名为PDC)等数字移动通信系统。在这些数字系统中,GSM的发展最引人注目。1991年GSM系统正式在欧洲问世,网络开通运行。
GSM系列主要有GSM900、DCS1800和PCS1900三部分,三者之间的主要区别是工作频段的差异。
蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。其频率复用大大提高了频率利用率并增大系统容量,网络的智能化实现了越区转接和漫游功能,扩大了客户的服务范围,但上述模拟系统有四大缺点:各系统间没有公共接口;很难开展数据承载业务;频谱利用率低无法适应大容量的需求;安全保密性差,易被窃听,易做“假机”。尤其是在欧洲系统间没有公共接口,相互之间不能漫游,对客户造成很大的不便。
GSM数字移动通信系统源于欧洲。早在1982年,欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营,例如北欧多国的NMT(北欧移动电话)和英国的TACS(全接入通信系统),西欧其它各国也提供移动业务。当时这些系统是国内系统,不可能在国外使用。为了方便全欧洲统一使用移动电话,需要一种公共的系统,1982年,北欧国家向CEPT(欧洲邮电行政大会)提交了一份建议书,要求制定900MHz频段的公共欧洲电信业务规范。在这次大会上就成立了一个在欧洲电信标准学会(ETSI)技术委员会下的“移动特别小组(Group Special Mobile)”,简称“GSM”,来制定有关的标准和建议书。
我国自从1992年在嘉兴建立和开通第一个GSM演示系统,并于1993年9月正式开放业务以来,全国各地的移动通信系统中大多采用GSM系统,使得GSM系统成为目前我国最成熟和市场占有量最大得一种数字蜂窝系统。截至2002年11月,中国手机用户2亿,比2001年年底新增55092万。
FDMA 频分多址 用户以一个特定的频率发或收信息 TDMA时分多址 用户在一个频点上以不同的时隙收发信息 CDMA码分多址 用户以一个码来收发信息频分多址浪费频点(大哥大就是这样) 时分多址增加了频率利用率(2G手机)码分多址的频率利用率最大(3G) 他用不同的码字 大大增加了频率利用率
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。
GSM MODEM5) 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。 GSM - 技术 2GSM系统的技术规范及其主要性能
GSM标准共有12章规范系列,即:01系列:概述 02系列:业务方面 03系列:网络方面 04系列:MS-BS接口和规约(空中接口第2、3层) 05系列:无线路径上的物理层(空中接口第1层) 06系列:话音编码规范 07系列:对移动台的终端适配 08系列:BS到MSC接口(A和Abis接口) 09系列:网络互连 10系列:暂缺 11系列:设备和型号批准规范 12系列: *** 作和维护
3GSM系统关键技术
工作频段的分配
1)工作频段
中国陆地公用蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz频段:
890~915(移动台发、基站收)
935~960(基站发、移动台收)
双工间隔为45MHz,工作带宽为25 MHz,载频间隔为200 kHz。
随着业务的发展,可视需要向下扩展,或向18GHz频段的GSM1800过渡,即1800MHz频段:
1710~1785(移动台发、基站收)
1805~1880(基站发、移动台收)
双工间隔为95MHz,工作带宽为75 MHz,载频间隔为200 kHz。
2)频道间隔
相邻两频道间隔为200kHz。 每个频道采用时分多址接入(TDMA)方式,分为8个时隙,即8个信道(全速率)。每信道占用带宽200 kHz/8=25 kHz。
将来GSM采用半速率话音编码后,每个频道可容纳16个半速率信道。
3)多址方案
GSM通信系统采用的多址技术:频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)结合,还加上跳频技术。
GSM在无线路径上传输的一个基本概念是:传输的单位是约一百个调制比特的序列,它称为一个“突发脉冲”。脉冲持续时间优先,在无线频谱中也占一有限部分。它们在时间窗和频率窗内发送,我们称之为间隙。精确地讲,间隙的中心频率在系统频带内间隔200 kHz安排(FDMA情况),它们每隔0577ms(更精确地是15/26ms)出现一次(TDMA情况)。对应于相同间隙的时间间隔称为一个时隙,它的持续时间将作为一种时间单位,称为BP(突发脉冲周期)。
这样一个间隙可以在时间/频率图中用一个长15/26ms,宽200KHz的小矩形表示(见图)。统一地,我们将GSM中规定的200KHz带宽称为一个频隙。
4)在时域和频域中的间隙
在GSM系统中,每个载频被定义为一个TDMA帧,相当于FDMA系统的一个频道。每帧包括8个时隙(TS0-7)。每个TDMA帧有一个TDMA帧号。
TDMA帧号是以3小时28分53秒760毫秒(204851268BP或者说20485126个TDMA帧)为周期循环编号的。每20485126个TDMA帧为一个超高帧,每一个超高帧又可分为2048个超帧,一个超帧是5126个TDMA帧的序列(612秒),每个超帧又是由复帧组成。复帧分为两种类型。
26帧的复帧:它包括26个TDMA帧(268BP),持续时长120ms。51个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带TCH(和SACCH加FACCH)。
51帧的复帧:它包括51个TDMA帧(518BP),持续时长3060/13ms。26个这样的复帧组成一个超帧。这种复帧用于携带BCH和CCCH。
5)无线接口管理
在GSM通信系统中,可用无线信道数远小于潜在用户数,双向通信的信道只能在需要时才分配。这与标准电话网有很大的区别,在电话网中无论有无呼叫,每个终端都与一个交换机相连。
在移动网中,需要根据用户的呼叫动态地分配和释放无线信道。不论是移动台发出的呼叫,还是发往移动台的呼叫,其建立过程都要求用专门方法使移动台接入系统,从而获得一条信道。在GSM中,这个接入过程是在一条专用的移动台--基站信道上实现的。这个信道与用于传送寻呼信息的基站――移动台信道一起称为GSM的公用信道,因为它同时携带发自/发往许多移动台的信息。相反地,在一定时间内分配给一单独移动台的信道称作专用信道。由于这种区别,可以定义移动台的两种宏状态:
空闲模式:移动台在侦听广播信道,此时它不占用任一信道。
专用模式:一条双向信道分配给需要通信的移动台,使它可以利用基础设施进行双向点对点通信。
接入过程使移动台从空闲模式转到专用模式。
4GSM信道
GSM中的信道分为物理信道和逻辑信道,一个物理信道就为一个时隙(TS),而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的信息种类的不同而定义的不同逻辑信道,这些逻辑信道映射到物理信道上传送。从BTS到MS的方向称为下行链路,相反的方向称为上行链路。
逻辑信道又分为两大类,业务信道和控制信道。
1) 业务信道(TCH):
用于传送编码后的话音或客户数据,在上行和下行信道上,点对点(BTS对一个MS,或反之)方式传播。
2) 控制信道:
用于传送信令或同步数据。根据所需完成的功能又把控制信道定义成广播、公共及专用三种控制信道,它们又可细分为:
a保密措施
GSM系统在安全性方面有了显著的改进,GSM与保密相关的功能有两个目标:第一,包含网络以防止未授权的接入,(同时保护用户不受欺骗性的假冒);第二,保护用户的隐私权。
防止未授权的接入是通过鉴权(即插入的SIM卡与移动台提供的用户标识码是否一致的安全性检查)实现的。从运营者方面看,该功能是头等重要的,尤其在国际漫游情况下,被访问网络并不能控制用户的记录,也不能控制它的付费能力。
保护用户的隐私是通过不同手段实现时,对传输加密可以防止在无线信道上窃听通信。大多数的信令也可以用同样方法保护,以防止第三方了解被叫方是谁。另外,以一个临时代号替代用户标识是使第三方无法在无线信道上跟踪GSM用户的又一机制。GSMbPIN码
这是一种简单的鉴权方法。
在GSM系统中,客户签约等信息均被记录在SIM卡中。SIM卡插到某个GSM终端设备中,便视作自己的电话机,通话的计费帐单便记录在此SIM卡名下。为防止盗打,帐单上产生讹误计费,在SIM卡上设置了PIN码 *** 作(类似计算机上的Password功能)。PIN码是由4~8位数字组成,其位数由客户自己决定。如客户输入了一个错误的PIN码,它会给客户一个提示,重新输入,若连续3次输入错误,SIM卡就被闭锁,即使将SIM卡拔出或关掉手机电源也无济于事,必须向运营商申请,由运营商为用户解锁。
c鉴权
鉴权的计算如下图所示。其中RAND是网络侧对用户的提问,只有合法的用户才能够给出正确的回答SRES。
RAND是由网络侧AUC的随机数发生器产生的,长度为128比特,它的值随机地在0~2128-1(成千上万亿)范围内抽取。
SRES称为符号响应,通过用户唯一的密码参数(Ki)的计算获取,长度为32比特。
Ki以相当保密的方式存储于SIM卡和AUC中,用户也不了解自己的Ki,Ki可以是任意格式和长度的。
A3算法为鉴权算法,由运营者决定,该算法是保密的。A3算法的唯一限制是输入参数的长度(RAND是128比特)和输出参数尺寸(SRES必须是32比特)。
d加密
在GSM中,传输链路中加密和解密处理的位置允许所有专用模式下的发送数据都用一种方法保护。发送数据可以是用户信息(语音、数据……),与用户相关的信令(例如携带被呼号码的消息),甚至是与系统相关信令(例如携带着准备切换的无线测量结果的消息)。
加密和解密是对114个无线突发脉冲编码比特与一个由特殊算法产生的114比特加密序列进行异或运算(A5算法)完成的。为获得每个突发加密序列,A5对两个输入进行计算:一个是帧号码,另一个是移动台与网络之间同意的密钥(称为Kc),见图。上行链路和下行链路上使用两个不同的序列:对每一个突发,一个序列用于移动台内的加密,并作为BTS中的解密序列;而另一个序列用于BTS的加密,并作为移动台的解密序列。
d-1帧号:
帧号编码成一连串的三个值,总共加起来22比特。
对于各种无线信道,每个突发的帧号都不同,所有同一方向上给定通信的每个突发使用不同的加密序列。
d-2A5算法
A5算法必须在国际范围内规定,该算法可以描述成由22比特长的参数(帧号码)和64比特长参数(Kc)生成两个114比特长的序列的黑盒子。
d-3密钥Kc
开始加密之前,密钥Kc必须是移动台和网络同意的。GSM中选择在鉴权期间计算密钥Kc;然后把密钥存贮于SIM卡的永久内存中。在网络一侧,这个“潜在”的密钥也存贮于拜访MSC/VLR中,以备加密开始时使用。
由RAND(与用于鉴权的相同)和Ki计算Kc的算法为A8算法。与A3算法(由RAND和Ki计算SRES的鉴权算法)类似,可由运营者选择决定。
d-4用户身份保护
加密对于机密信息十分有效,但不能用来在无线路径上保护每一次信息交换。首先,加密不能应用于公共信道;其次,当移动台转到专用信道,网络还不知道用户身份时,也不能加密。第三方就有可能在这两种情况下帧听到用户身份,从而得知该用户此时漫游到的地点。这对于用户的隐私性来说是有害的,GSM中为确保这种机密性引入了一个特殊的功能。
在可能的情况下通过使用临时移动用户身份号TMSI替代用户身份IMSI,可以得到保护。TMSI由MSC/VLR分配,并不断地进行更换,更换周期由网络运营者设置。 GSM - 系统的组成移动交换子系统MSS完成信息交换、用户信息管理、呼叫接续、号码管理等功能。
基站子系统BSS
BSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控制,与MS进行通信的系统设备,完成信道的分配、用户的接入和寻呼、信息的传送等功能。
移动台MS
MS是GSM系统的移动用户设备,它由两部分组成,移动终端和客户识别卡(SIM卡)。移动终端就是“机”,它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。SIM卡就是“人”,它类似于我们现在所用的IC卡,因此也称作智能卡,存有认证客户身份所需的所有信息,并能执行一些与安全保密有关的重要信息,以防止非法客户进入网路。SIM卡还存储与网路和客户有关的管理数据,只有插入SIM卡后移动终端才能接入进网。
*** 作维护子系统
GSM子系统还包括 *** 作维护子系统(OMC),对整个GSM网络进行管理和监控。通过它实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能。GSM GSM - 发展现状 20世纪80年代中期,当模拟蜂窝移动通信系统刚投放市场时,世界上的发达国家就在研制第二代移动通信系统。其中最有代表性和比较成熟的制式有泛欧GSM ,美国的ADC(D-AMPS)和日本的JDC(现在改名为PDC)等数字移动通信系统。在这些数字系统中,GSM的发展最引人注目。1991年GSM系统正式在欧洲问世,网络开通运行。GSM系列主要有GSM900、DCS1800和PCS1900三部分,三者之间的主要区别是工作频段的差异。蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。其频率复用大大提高了频率利用率并增大系统容量,网络的智能化实现了越区转接和漫游功能,扩大了客户的服务范围,但上述模拟系统有四大缺点:各系统间没有公共接口;很难开展数据承载业务;频谱利用率低无法适应大容量的需求;安全保密性差,易被窃听,易做“假机”。尤其是在欧洲系统间没有公共接口,相互之间不能漫游,对客户造成很大的不便。GSM数字移动通信系统源于欧洲。早在1982年,欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营,例如北欧多国的NMT(北欧移动电话)和英国的TACS(全接入通信系统),西欧其它各国也提供移动业务。当时这些系统是国内系统,不可能在国外使用。为了方便全欧洲统一使用移动电话,需要一种公共的系统,1982年,北欧国家向CEPT(欧洲邮电行政大会)提交了一份建议书,要求制定900MHz频段的公共欧洲电信业务规范。在这次大会上就成立了一个在欧洲电信标准学会(ETSI)技术委员会下的“移动特别小组(Group Special Mobile)”,简称“GSM”,来制定有关的标准和建议书。中国自从1992年在嘉兴建立和开通第一个GSM演示系统,并于1993年9月正式开放业务以来,全国各地的移动通信系统中大多采用GSM系统,使得GSM系统成为目前中国最成熟和市场占有量最大得一种数字蜂窝系统。截至2002年11月,中国手机用户2亿,比2001年年底新增55092万。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。目前中国主要的两大GSM系统为GSM 900及GSM1800,由于采用了不同频率,因此适用的手机也不尽相同。不过目前大多数手机基本是双频手机,可以自由在这两个频段间切换。欧洲国家普遍采用的系统除GSM900和GSM1800另外加入了GSM1900,手机为三频手机。中国随着手机市场的进一步发展,现也已出现了三频手机,即可在GSM900\GSM1800\GSM1900三种频段内自由切换的手机,真正做到了一部手机可以畅游全世界。GSM早期来看,GSM900发展的时间较早,使用的较多,反之GSM1800发展的时间较晚。物理特性方面,前者频谱较低,波长较长,穿透力较差,但传送的距离较远,而手机发射功率较强,耗电量较大,因此待机时间较短;而后者的频谱较高,波长较短,穿透力佳。但传送的距离短,其手机的发射功率较小,待机时间则相应地较长。
紧急呼叫是GSM系统特有的一种话音业务功能。即使在GSM手机设置了限制呼出和没有插入用户识别卡(SIM)的情况下,只要在GSM网覆盖的区域内,用户仅需按一个键,便可将预先设定的特殊号码(如110、119、120等)发至相应的单位(警察局、消防队、急救中心等)。这一简化的拨号方式是为在紧急时刻来不及进行复杂 *** 作而专门设计的。
移动通信主要技术有:调制技术、移动信道中电波传输特性的研究、多址方式、抗干扰措施、组网技术。调制技术的主要作用是提高系统的频带利用率;增强抗噪声、抗干扰的能力;使信号适宜在衰落信道中传输;移动信道中电波传输特性的研究作用是弄清移动信道的传播规律和各种物理现象的机理以及这些现象对信号传输所产生的不良影响,进而研究消除各种不良影响的对策;多址方式的主要作用是提高通信系统的容量;抗干扰措施的作用是提高通信系统的抗干扰能力;组网技术的作用是解决移动通信组网中的问题。
CDMA专业定义
CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access),它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩,以实现信息通信。
CDMA技术背景
CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术,其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰,在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信,后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年,第一个CDMA商用系统运行之后,CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验,从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。全球许多国家和地区,包括中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络。在美国和日本,CDMA成为国内的主要移动通信技术。在美国,10个移动通信运营公司中有7家选用CDMA。到今年4月,韩国有60%的人口成为CDMA用户。在澳大利亚主办的第28届奥运会中,CDMA技术更是发挥了重要作用。
CDMA技术标准
CDMA技术的标准化经历了几个阶段。IS-95是cdmaONE系列标准中最先发布的标准,真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS-95A,这一标准支持8K编码话音服务。其后又分别出版了13K话音编码器的TSB74标准,支持19GHz的CDMA PCS系统的STD-008标准,其中13K编码话音服务质量已非常接近有线电话的话音质量。随着移动通信对数据业务需求的增长,1998年2月,美国高通公司宣布将IS-95B标准用于CDMA基础平台上。IS-95B可提供CDMA系统性能,并增加用户移动通信设备的数据流量,提供对64kbps数据业务的支持。其后,cdma2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。cdma2000在标准研究的前期,提出了1X和3X的发展策略,但随后的研究表明,1X和1X增强型技术代表了未来发展方向。
CDMA技术的标准化,推进了这项技术在世界范围的应用。目前,在美国、韩国、日本等国家,CDMA技术已获得了较大规模的应用。在一些欧洲国家,一些运营商也建起了CDMA网络。据CDG(世界CDMA发展集团)统计,1996年底CDMA用户仅为100万;到1998年3月已迅速增长到1000万;截至1999年9月,用户数量已超过4000万。2000年初全球CDMA移动电话用户的总数已突破5000万,在一年内用户数量增长率达到118%。CDG表示,目前亚洲已经成为CDMA市场增长的主要动力,亚洲地区CDMA用户数量比一年前增长88%,达到2800万。美国地区的增长率更是高达143%,达到1650万,但用户绝对数量要低于亚洲,在亚太地区,中国香港、日本、韩国、澳大利亚、泰国、印度、菲律宾、新西兰、孟加拉国等许多国家和地区都已建有CDMA商用网络,用户数量已超过2100万户。增长率位于第三的是中美洲和南美洲,CDMA用户数量达到500万。CDG还表示,今后全球CDMA市场中,中国大陆地区的增长潜力最大,估计2003年中国大陆市场的用户数量可以达到4000万。
CDMA是移动通信技术的发展方向。在2G阶段,CDMA增强型IS95A与GSM在技术体制上处于同一代产品,提供大致相同的业务。但CDMA技术有其独到之处,在通话质量好、掉话少、低辐射、健康环保等方面具有显著特色。在25G阶段,CDMA2000 1X RTT 与GPRS在技术上已有明显不同,在传输速率上1X RTT高于GPRS,在新业务承载上1X RTT比GPRS成熟,可提供更多的中高速率的新业务。从25G向3G技术体制过渡上, CDMA2000 1X向CDMA20003X过渡比GPRS向WCDMA过渡更为平滑。
CDMA所具优势
(1) 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) 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, *** 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,我们可以不断地增加用户直到整个背景噪音限制住了我们。如果能控制住用户的信号强度,在保持高质量通话的同时,我们就可以容纳更多的用户。
(3) 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)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 *** 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。
CDMA技术持点
1.CDMA是扩频通信的一种,他具有扩频通信的以下特点:
(1)抗干扰能力强。这是扩频通信的基本特点,是所有通信方式无法比拟的。
(2)宽带传输,抗衰落能力强。
(3)由于采用宽带传输,在信道中传输的有用信号的功率比干扰信号的功率低得多,因此信号好像隐蔽在噪声中;即功率话密度比较低,有利于信号隐蔽。
(4)利用扩频码的相关性来获取用户的信息,抗截获的能力强。
(5)多个用户同时接收,同时发送
2.在扩频CDMA通信系统中,由于采用了新的关键技术而具有一些新的特点:
(1)采用了多种分集方式。除了传统的空间分集外。由于是宽带传输起到了频率分集的作用,同时在基站和移动台采用了RAKE接收机技术,相当于时间分集的作用。
(2)采用了话音激活技术和扇区化技术。因为CDMA系统的容量直接与所受的干扰有关,采用话音激活和扇区化技术可以减少干扰,可以使整个系统的容量增大。
(3)采用了移动台辅助的软切换。通过它可以实现无缝切换,保证了通话的连续性,减少了掉话的可能性。处于切换区域的移动台通过分集接收多个基站的信号,可以减低自身的发射功率,从而减少了对周围基站的干扰,这样有利于提高反向联路的容量和覆盖范围。
(4)采用了功率控制技术,这样降低了平准发射功率。
(5)具有软容量特性。可以在话务量高峰期通过提高误帧率来增加可以用的信道数。当相邻小区的负荷一轻一重时,负荷重的小区可以通过减少导频的发射功率,使本小区的边缘用户由于导频强度的不足而切换到相临小区,使负担分担。
(6)兼容性好。由于CDMA的带宽很大,功率分布在广阔的频谱上,功率话密度低,对窄带模拟系统的干扰小,因此两者可以共存。即兼容性好。
(7)COMA的频率利用率高,不需频率规划,这也是CDMA的特点之一。
(8)CDMA高效率的OCELP话音编码。话音编码技术是数字通信中的一个重要课题。OCELP是利用码表矢量量化差值的信号,并根据语音激活的程度产生一个输出速率可变的信号。这种编五马方式被认为是目前效率最高的编码技术,在保证有较好话音质量的前提下,大大提高了系统的容量。这种声码器具有8kbit/S和13kbit/S两种速率的序列。8kbit/S序列从12kbit/s到96kbit/s可变,13kbit/S序列则从18kbt/s到144kbt/S可变。最近,又有一种8kbit/sEVRC型编码器问世,也具有8kbit/s声码器容量大的特点,话音质量也有了明显的提高。
移动通讯技术分类
移动通信系统有多种分类方法。例如按信号性质分,可分为模拟、数字;按调制方式分,可分为调频、调相、调幅;按多址连接方式分,可分为:
频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)。
目前中国联通、中国移动所使用的GSM移动电话网采用的便是FDMA和TDMA两种方式的结合。GSM比模拟移动电话有很大的优势,但是,在频谱效率上仅是模拟系统的3倍,容量有限;在话音质量上也很难达到有线电话水平;TDMA终端接入速率最高也只能达到96kbit/s;TDMA系统无软切换功能,因而容易掉话,影响服务质量。因此,TDMA并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入,而CDMA多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等,正受到越来越多的运营商和用户的青睐。
目前,中国联通拥有了CDMA业务。
关于GSM与CDMA手机辐射问题
众所周知,由于CDMA (IS-95) 系统中采用快速的反向功率控制、软切换、语音激活等技术,以及IS-95规范对手机最大发射功率的限制,使CDMA手机在通信过程中辐射功率很小而享有"绿色手机"的美誉。但最近有一些报导对"绿色手机"提出了质疑,认为GSM手机与CDMA手机辐射相当,其基本
观点是GSM手机只有八分之一的时间产生辐射,因此GSM手机与CDMA手机的SAR值 (人体单位质量吸收的射频功率) 大体相当。
究竟GSM手机和CDMA手机辐射功率谁大谁小或相差多少,为得出实际的客观的比较结果,由一家国际著名的CDMA技术权威公司和国内某知名的GSM网络优化公司工程技术人员于2001年12月上旬沿北京市二环路全线进行了CDMA和GSM现网中手机发射功率的测试。测试结果表明,在二环路上CDMA手机平均发射功率为24 dBm(172mW), GSM手机平均发射功率为289dBm(773 mW),考虑到GSM手机只在八分之一时间内发射,GSM 手机在时间上的等效平均发射功率可减少到1985dBm(9663mW)。由此而见,CDMA手机的平均发射功率相当于GSM手机在时间上的等效平均发射功率的178%。
一、CDMA和GSM系统对手机发射功率要求比较
我们先来了解一下CDMA和GSM相关技术规范对手机发射功率的要求。目前普遍使用的GSM手机900MHz频段最大发射功率为2W (33dBm),1800MHz频段最大发射功率为1W(30dBm),同时规范要求,对于GSM900和1800频段,通信过程中手机最小发射功率分别不能低于5dBm和0dBm。CDMA IS-95A规范对手机最大发射功率要求为02W~1W(23dBm~30dBm),目前网络实际上允许手机的最大发射功率为23dBm (02W),规范对CDMA手机最小发射功率没有要求。
在实际通信过程中,在某个时刻某个地点,手机的实际发射功率取决于环境,系统对通信质量的要求,语音激活等诸多因素, 实际上就是取决于系统的链路预算。在通常的网络设计和规划中, 对于基本相同的误帧率要求, GSM系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为9dB左右,由于CDMA系统采用扩频技术, 扩频增益对全速率编码的增益为21dB, (对其他低速率编码的增益更大), 所以对解扩前信号的等效载干比的要求小于 -14dB! (CDMA系统通常要解扩后信号的值为7dB左右)。
我们再来比较一下GSM和CDMA手机发射功率的初始值的取定及功率控制机制。手机与系统的通信可分为两个阶段,一是接入阶段,二是话务通信阶段。对于GSM系统,手机在随机接入阶段没有进入专用模式以前,是没有功率控制的,为保证接入成功,手机以系统允许的最大功率发射 (通常是手机的最大发射功率)。在分配专用信道(SDCCH或TCH)后,手机会根据基站的指令调整手机的发射功率,调整的步长通常为2dB。调整的频率为60ms一次。
对于CDMA系统,在随机接入状态下,手机会根据接收到的基站信号电平估计一个较小的值作为手机的初始发射功率, 发送第一个Access Probe,如果在规定的时间内没有得到基站的应答信息,手机会加大发射功率,发送第二个Access Probe,如果在规定时间内还没有得到基站的应答信息,手机会再加大发射功率。这个过程重复下去,直到收到基站的应答或者到达设定的最多尝试次数为止。在通话状态下,每125ms 基站会向手机发送一个功率控制命令信息,命令手机增大或减少发射功率, 步长为1dB。
由上面的比较可以看出,考虑到CDMA系统其他独有的技术, 如软切换、 RAKE接收机对多径的分集作用、强有力的前向纠错算法对上行链路预算的改善等, CDMA系统对手机的发射功率的要求比GSM系统对手机发射功的要求要小得多。而GSM手机在接入过程中以最大的功率发射,在通话过程中功率控制速度较慢,所以手机以大功率发射的机率较大。而CDMA手机独特的随机接入机制和快速的反向功率控制,可以使手机平均发射功率维持在一个较低的水平。上述的定性分析结论在后面的实际测量中得到了验证。
二、路测试验描述和结果分析
路测实验进行了CDMA和GSM手机在实际通信过程中发射功率的测试。CDMA测试手机和GSM测试手机同时拔打1861, 汽车内收音机调整到适当音量,模拟双向通话。车速40km左右。GSM手机每480ms抽样一次,CDMA手机每20ms抽样一次。试验测得的结果是: CDMA手机的线性平均发射功率为24dBm (172 mW),以最大功率 (23dBm, 02瓦) 发射的概率为02%;GSM手机的线性平均发射功率为289dBm (773 mW),以最大功率(2瓦W)发射的概率为218%。值得注意的是目前北京市区的北京移动GSM网络已相当成熟,基站间距较小,GSM手机可以较小功率发射,而CDMA网络处于发展阶段, 网络优化后, 对CDMA手机发射功率的要求会更小。
三、手机安全辐射标准与手机发射功率
手机辐射对人体的影响尚在不断的观察与研究之中, 国外有大量相互矛盾的研究报告, 目前尚未有全面的科学的结论。目前国际上(包括美国FCC, NCRP,欧洲的CENEIEC)普遍采用的标准是SAR值(SPECIFIC ABSORPTION RATE),它指的是人体单位质量吸收的射频功率。 (公式略)
由于手机在通话时靠近人的脑部(不带耳机),手机辐射天线与人脑的距离通常小于15cm。人脑处于天线辐射的近场,由于人体组织结构的复杂性,理论上计算天线辐射功率与人体内场强分布的关系非常困难。但根据电磁场理论,有一点是可以肯定的,在天线结构以及手机和人体相对位置一定的情况下,天线输出功率越大,在人体内形成的电场强度越高,人体吸收的射频辐射功率越大。目前测量SAR值一个重要方法是使用人体组织等效模型,利用探头来测量受射频辐射的人体内的实际场强值。
对SAR要求较严的是FCC标准,对30MHz-15GHz频段推荐了两类辐射标准:
1 受控制的辐射极限:
04mw/g(人体平均值),峰值8mw/g(对任何1克人体组织平均),平均时间6分钟;
2 非控制的辐射极限
008mw/g(人体平均值), 峰值16mw/g(对任何1克人体组织平均),平均时间30分钟。
手机辐射属于人不能控制射频源的非控制辐射。
需要特别指出的是,目前进行的手机SAR测试得到的结果,均是在手机以最大发射功率和全速率移动的情况下得到的。CDMA手机最大发射功率为 02W, GSM手机最大发射功率为2W,但GSM手机只在1/8的时间发射,而SAR值的测定是一个较长时间的平均,因此,GSM手机和CDMA手机在这种情况下的SAR值相近是不足为奇的。我们不能因为在这种极限情况下CDMA手机和GSM手机SAR值相当而武断地认为在实际的通信过程中CDMA手机和GSM手机辐射也相近。因为在实际通信过程中,GSM手机和CDMA手机都不会总是以最大功率发射,特别是CDMA手机以全速率,最大功率发射的概率极小。从前面路测的统计结果来看,GSM手机以大功率发射的概率远远大于CDMA 手机大功率发射的概率,CDMA手机的平均发射功率远远小于CDMA手机的最大发射功率,也远远小于GSM手机的平均发射功率,因此,在实际通信过程中的 CDMA手机对人体辐射的实际SAR值将大大低于CDMA手机标称的SAR值,也远低于GSM手机实际的SAR值。
另一方面, 客观地说, 目前广泛采用的SAR标准可能不能够全面反应手机辐射对人体的影响。因为该标准是根据电磁辐射对人体的热效应制定的。事实上, 电磁波, 特别是低频脉冲电磁波对人体辐射的非热效应也日益引起人们的关注, GSM手机发射产生的低频脉冲电磁波已经影响到精密医疗设备, 助听设备的正常使用, 是否对人体也有害, 目前尚无定论。为避免GSM手机的上述缺陷, 第三代移动通信系统的终端设备发射的将都是象CDMA手机一样连续的无线电波而非脉冲电波。
由于CDMA和GSM的技术体制对CDMA和GSM手机的发射功率的要求以及初始发射功率值的取定以及功率控制机制不同,在实际通信过程中, CDMA手机的平均发射功率远远低于GSM手机的平均发射功率。现网实测证实,CDMA手机的平均发射功率比GSM手机的发射功率小 500多倍,考虑到GSM手机只在八分之一时间内发射,在同等时间内,CDMA辐射的能量比GSM手机辐射的能量小60倍以上。
手机辐射的安全标准SAR值是在手机以最大功率发射的情况下得出的,在这种情况下GSM手机和CDMA手机的SAR值相当是完全正常的。由于 CDMA手机在实际通信过程中的平均发射功率远远小于CDMA手机的最大发射功率,也远小于GSM手机的平均发射功率,因此CDMA手机对人体的实际辐射远远低于手机最大发射功率下的SAR值,而且在使用过程中不辐射低频无线电波, CDMA手机是名副其实的"绿色手机"!
第二代通信系统采用的是时分多址和频分多址技术。
时分多址(time division multiple access,TDMA)把时间分割成互不重叠的时段(帧),再将帧分割成互不重叠的时隙(信道)与用户具有一一对应关系,依据时隙区分来自不同地址的用户信号,从而完成的多址连接。
频分多址:有许多不同技术可以用来实现信道共享。把信道频带分割为若干更窄的互不相交的频带(称为子频带),把每个子频带分给一个用户专用(称为地址),这种技术被称为“频分多址”技术。
第二代移动通信系统引入数字无线电技术组成的数字蜂窝移动通信系统,提供更高的网络容量,改善了话音质量和保密性,并为用户提供无缝的国际漫游。
当今世界市场的第二代数字无线标准,包括GSM、D-AMPS。PDC(日本数字蜂窝系统)和IS-95CDMA等,均仍然是窄带系统。现有的移动通信网络主要以第二代的GSM和CDMA为主,采用GSM GPRS、CDMA的IS-95B技术,数据提供能力可达1152kbit/s,全球移动通信系统(GSM)采用增强型数据速率(EDGE)技术,速率可达384kbit/s。
5g能带来哪些用途
5g能带来哪些用途,5G,令我们充满期待,大量的科技企业正在不断探索5G的应用模式,很多人说5G是中国发展最积极也是最成功的一代移动通讯技术。以下分享5g能带来哪些用途
5g能带来哪些用途1随着5G通信的落地应用,目前在移动端有不少人已经感受到了5G的速度,但是相对于提高通信速度来说,5G还有更大的应用潜力,而这个应用潜力将在工业互联网领域得到发挥,也可以说5G将打开工业互联网的大门。
对于普通用户来说,5G将重新定义移动互联网,如果说4G时代的移动互联网,以智能手机为主要的应用终端,那么在5G时代,更多的可穿戴设备将走进人们的日常生活中,借助于这些可穿戴设备,移动互联网与物联网将全面结合,移动互联网的功能边界将得到拓展。
对于企业来说,5G通信的落地应用,将全面推动企业的工业互联网发展步伐,更多的行业资源将向互联网领域汇集,这将产生一个巨大的价值空间。借助于5G网络,物联网将得到快速的发展,而物联网的形成将为人工智能的落地应用奠定一个扎实的基础。所以也可以这样认为,5G将开启智能化时代。
从大的层面来总结一下,5G能做的事情可以归纳为三个大的方面,其一是5G能把互联网的应用边界从消费端带到产业端,将重塑企业的生产和创新模式,其二是5G能够把大量的行业资源和社会资源整合到互联网上,全面推动互联网脱虚向实,其三是5G将重新定义人们使用互联网的方式,智能化将成为5G时代的重要特征。
虽然5G已经开始逐渐落地应用,但是基于5G的创新才刚刚开始,当前大量的科技企业正在不断探索5G的应用模式,相信未来5G将逐渐在各个领域开始推动创新,而这些创新也会进一步推动产业结构升级向纵深领域发展。
5g能带来哪些用途25G有哪些不同?
首先,同3G和4G相比,5G的速度更快,而且不是快一星半点儿。专家认为,5G数据的传输速度最终可以达到惊人的800Gbps,比目前测试的最新技术快100倍。三星公司曾在2013年宣布正在测试1Gbps运行的网络,记者当时激动地报道称,1Gbps意味着不到半分钟便可下载一部高清**。而800Gbps的速度,相当于1秒钟可以下载30部高清**。
其次,5G网络的容量将是巨大的。数据显示,目前全球约有70亿个网络连接,到2020年全球的网络连接将达到1000亿个。5G网络的一个重要特征就是能承载1000亿个网络连接,这将为物联网的进一步铺开和万物互联时代的到来奠定重要基础。
目前网络连接仍以人与人之间的连接为主,但可穿戴设备、智能家居等智能设备的大规模商用,将带来大量人与物、物与物的连接,从而形成更加广阔和开放的物联网世界。
最后,5G网络的另一特点是稳定性高,不会突然断掉。专家预测,5G网络的可靠性相当于光纤连接,能够保证突然中断的情况不再出现。这对安全至关重要,无论是远程手术还是智能交通,都要求网络不能在关键时刻掉链子。
另外,5G网络的时延只有百万分之一秒,这是人类所不能察觉的速度,比4G网络快了约50倍。
未来的5G生活是什么样?
清晨,你醒来时卧室的灯和空调自动开启。你来到卫生间,洗脸水已自动调至适中的温度,数码牙刷记录并上传你的牙齿以及口腔的实时数据;戴上眼镜,看到妻子带着孩子正在去学校的路上,通过眼镜片上的虚拟现实技术显示,孩子向你挥手说“早安”。你吃过早餐,遥控你的汽车自动开到门口接你,汽车带着你自动行驶在马路上,你在车上开启了视频会议……
在5G物联网内,人们就有了“千里眼”和“顺风耳”,通过掌握物品的状态、情况和数据,从而更好地管理和 *** 控它们。比如,你出差时忘带了一个文件,可以立刻通过网络控制家庭监控设备找到文件, *** 控智能机。
物联网不仅可以让你通过远程控制的方式调节室内温度,甚至在列车还未到站的时候,就可以告诉候车的乘客们现在还有多少空座位。
新型的5G“多址技术”可以将移动网络接入数量提高近百倍。目前,我们的4G网络仅可以连接手机等少量设备,而5G网络除了手机以外,还可以连接近百件设备,大到一辆车,小到一根针。
汽车变成大“手机”。接入网络,汽车会实现互不干扰自动行驶,优化道路交通,解放驾车的碎片化时间。在车内开视频会议、玩游戏皆可实现。同样,智能化生活方式已慢慢进入寻常百姓家。智能雨伞、水杯、餐具,甚至智能女性卫生棉条已陆续面世。
专家预测,在万物互联之后,“手机”的概念将会逐渐淡化。未来以手机为代表的智能终端将呈现融合化、微型化和多元化发展趋势,移动智能终端的功能将与眼镜、手表等穿戴设备融合。
什么是5G?
如果说,2G网络为语音而设,3G为语音和数据而设,4G是为宽带互联网体验而设,那么5G时代,计算机功能与通讯的融合无处不在。虽然在国际上目前对5G尚没有统一的定义,但业界普遍认为,5G的能力将不仅仅体现在上网速度上
低能耗、低时延、低成本、较高实际体验速率等均将成为鉴定5G的关键指标。除了人与人之间的无缝连接,5G还能实现“人与物”及“物与物”之间的高速连接,实现在终端、无线、网络、业务等领域的进一步融合及创新。
何为网络时延?
对于普通用户而言,网络时延是一个距离生活较远的专业词汇。网络时延是指数据输送至第三方服务器并传回的时间。在5G网络中,时延将从4G的50毫秒缩短到1毫秒。低时延是电子医疗、自动驾驶等远程精确控制类应用成功的关键。以自动驾驶汽车为例,时速60千米的汽车在50毫秒时延内将开出1米远。如果在10毫秒时延内,车辆的'移动距离仅为16厘米,安全性将大大提高。
5g能带来哪些用途35g是最新一代的通讯技术,对于5g网速快这个特点和好处,不用说我想大家都知道了!那么除了快,5g还有什么特点呢?那就是挤不爆!特能抗! 现在4g网络的容量是每平方公里可连接2000台和网络进行实时数据交互的设备!
这样的容量在当下显然已经不能满足我们的需求了!随便人一多的时候,我们大家同时刷网络可能就把网络给挤爆了!而5g网络,不仅在网速上更胜一筹,在承载能力上更是大大提升!
5g网络的容量在每平方公里的范围内,可以让一百万台设备同时上网! 这个特点给我们生活的好处显然是不容忽略的!5G是由国家明确提速的项目,从国家战略上看,必定有其非凡意义,这一点不容置疑。否则,美欧也不会如此费尽心机打压中企。国家的战略我们没能力谈,就谈谈它在我们普通人生活中的作用。
5G高速的传输,让网上内容,网上组织,网上直播等等更加普及。5G促进无人驾驶行业发展。 5G让工业自动化更加智能。包括手机,也会因为5G的普及,从现在智能向着智慧方向发展。5G与现行的区块链技术相得益彰。这些都是由5G具备的技术特点决定的,而4G技术是无法支撑如此庞大的系统运作。 5G也有自身短板,普及全国的时间也不能一蹴而就,深入了解正当时。
5G对我们究竟有什么好处,要先看一看5G网络的3大特点:高带宽、低延时、大连接。 高带宽就是上行下行速度快,最高1000mbps的速度,消费、娱乐很适合;低延时可以到03ms
适合很多需要实时同步数据的应用场合,如直播采访、远程治疗、体育赛事、自动驾驶等,比如热门的自动驾驶就需要5G网络才可以实现,不然很容易就要交通事故了;2G实现了个人语音通话、短信的普及,3G实现了视频通话,4G实现了视频的大面积普及。
现在网络上下行速度很快,实现和个人消费移动互联网的高度普及,打车、外卖、追剧、订酒店、短视频、娱乐等无所不能,这个在2G、3G时代是不可能想象的。
对于个人来说,5G在个人消费互联网促进上几乎不会有革命性的突破了,随着带宽的扩大,短视频、VR等预计会更加促进,但是还是在原有的基础上做改善,但是5G在2B的应用上,给全社会带来的将是革命性的,比如因为低延时,个人电脑未来可能不需要每台机器都配置主机等等了。
当前除了5G受人关注之外,自动驾驶、无人机及远程医疗等也受万众瞩目,诸不知,这些场景必须要5G网络的支持才有可能实现,因为5G网络具备超低的时延和更高的网络可靠性;在高速行驶的汽车、无人机或者是远程进行的医疗手术,对时延要求非常的高,从信息反馈到远程控制之间的时间要求非常短,才能保证更高的安全性和可靠性。
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