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关键词: CDMA_OFDM;多模式通信;WLAN;移动网
引 言
CDMA (码分多路) 和O FDM (正交频分多路复用) 都曾经是美国军方在战场上使用的通信技术, 从20 世纪90 年代初起, 开始被引入民用领域并得到迅速而又长足的发展。 其中最典型的代表有: 以CDMA 制式为基础的第2 代以及第3 代(几年后, 即将面市应用) 的手机; 而O FDM 已经在无线局域网(WLAN ) 上得到广泛应用, 并且在第4 代面向无线网络视频高速通信的手机研究开发中,O FDM 技术也成为最热门的关键技术。
CDMA -OFDM 组合调制, 2001 年10 月台湾东华大学的杨庆隆博士曾撰文提出并在理论上分析论述过, 但是他仅仅论述了多载波的CDMA ,没有提到多模式的调制和通信; 在国际
CDMA 与OFDM的特点和比较
CDMA 是基于PN 码(伪随机噪声) 的扩频通信, 由于信号频谱的扩展, 因此在通信中, 信号的传输功率很小, 不易干扰别的设备, 而且不易被截获, 具有良好的保密性, 同时由于扩展了频谱, 因此抗频率选择性衰落能力强, 抗多谱勒频移能力强, 当然, 由于PN 码的尖锐自相关特性能消除多径影响, 因而抗多径干扰的能力强, 加上CDMA 又普遍采用了RA KE 分集接收技术, 更增强了抗多径干扰和抗衰落能力。
CDMA 由于采用了同频发射接收, 用PN 码作地址码实现多路通信, 因此在给定的带宽下,CDMA 系统容量取决于PN 码的设计及码域范围, 这也使得CDMA 难以适应高速(>
OFDM 是采用正交频分的多路技术, 由于它可直接用DFT 和IDFT (离散傅里叶正变换和反变换) 实现, 故易于用计算机处理信号。 而且, 又因为这N 个正交的子载波频谱可以重叠,从而可大大提高频率利用率,很适合高速率( >
OFDM 由于N 个子载波的正交要求严格, 因而对相偏移较敏感, 抗时间选择性衰落及多普勒频移能力较差, 需要对信源进行编码来解决上述难点, 此外由于OFDM 的合或波形对功放线性度要求较高, 因此前述的信源编码要加上钝化(白化) 处理。
加上信源编码后的OFDM 又称为C OFDM ,也可实现同频(单频) 通信网, 且是高速视频(>
CDMA 与OFDM 各有优缺点, 两者的比较主要在于以下几点: (1) 在给定的带宽下,OFDM 的最大数据传输率要远远高于CDMA;(2) 在给定带宽下, 在信道中以同样的信号功率传输时, CDMA 的传输距离要远大于O FDM , 换言之, 在相同的距离下,O FDM 的信号功率要求要大于CDMA; (3) 在抗干扰性方面, CDMA 要优于O FDM , 但CO FDM 则与CDMA 相近。由以上分析可知, 可将CDMA 与OFDM 技术相结合, 并且采用附加部件实现多模式切换。
CDMA _OFDM 调制及兼容多模式切换
原理框图, 见图1。
图
由于本方案考虑兼容模式涵盖频率范围较宽,所以可变本振目前暂定范围为900MHz~ 6GHz,上限包含了802.
802.
图1 的原理框图中没有画出OFDM 的调制所需要的数据信源编码, 本图是隐含在OFDM的方框中。 至于在CDMA -OFDM 方式时, 是否将信源编码切换在CDMA 之前完成, 笔者认为这不是关键问题, 因为当CDMA -OFDM 方式时, 数据信息已经由PN 码扩展,相当于已作了纯化(白化) 处理,这种处理本身就是一种信源编码。所以,如何处理信源编码问题,最好是在进一步的验证测试中评价。
CDMA 1x 和CDMA 2000 的码片速率不同, 但它们都满足向下兼容的要求( 兼容CDMA 95) , 故选取这一部分的芯片和组件时, 应以选用高一层的标准并满足向下兼容为适宜。
图1 因为是原理框图, 故高频部分的呼叫及信号检测部分没有展开画, 而是隐含其中。 切换的原则是哪种模式的信号最强(以WLAN 为例)就切换到哪种模式, 当然若WLAN 信号不能满足通信要求时则自动切换到CDMA , 而在同等信号强度下, 优先考虑切换到WLAN。 尽量利用WLAN 的高速数据传输信道, 同时在WLAN 达不到的区域则切换到CDMA 1x (或CDMA 2000)移动网。 以实现在快速移动的载体上(如长途汽车和火车上) 不间断的连续上网, 至于飞机上和船舶上的连网, 已有企业提供了卫星连网服务就不在本文考虑的范围之内了。
工作原理
开机后, 高频呼叫及信号检测部分按照WLAN 网及CDMA 移动网的顺序(依次为802.
CDMA -OFDM 的调制方式集合了CDMA和O FDM 各自优点, 由于CDMA 是扩频编码, 如上面已描述的,本身就是一种信源编码, 因而降低了OFDM 对功放输出功率和线性度的要求, 即同样的功率下,可传输更远的距离,而OFDM是正交多子载波调制并允许子载波频谱混叠, 因而具有更高的频率利用率, 能适应高速数据传输, 所以在CDMA 与OFDM 调制相结合的情况下, 可大大提高基于CDMA 的数据传输率。 此外通过切换又易于与原有的CDMA 网和WLAN 网无缝连接且向下兼容。 所以对未来
结束语
文中所述的方案主要以移动上网终端为主考虑的, 当然在多模式基站的设计上这个方案也具有一定的优势, 尤其是在对移动基站的设计上更有其独特的优点。
关于服务质量(QoS) 的问题, 无线网络的QoS 是一个十分复杂的问题, 本文主要是就无线终端的调制技术考虑为主干的, 因此, 关于Q sS 的问题不在文中叙述。 但是文中所提供的方案能实现与手机网和WLAN 的无缝连接和自动切换, 至少对提高QsS 是有益的。