实现综合业务传输的CDMA多速率方案

实现综合业务传输的CDMA多速率方案
    摘要  未来个人通信系统的主要特点是能支持多达车业务，而CDMA技术将是未来个人通信
系统的核心技术。本文介绍了几种不同的CDMA多达车支持方案的基本原理，并对其性能进行了
分析和比较。
    关键词  未来个人通信  多速率  CDMA
    多业务和多速率是对未来个人移动通信系统提出的基本要求，即除了需要支持现有的话音
和低速数据业务外，还需要支持包括高分辨率图象、高速数据在内的更为广泛的综合业务。国
际电信联盟就此要求未来个人移动通信系统传输速率在低于9.6kb/s的低速率和直至2Mbit/s的
高速率之间可变。这就使得选择合适的多速率方案成为未来个人移动通信系统中的一个关键性
问题。采用CDMA技术作为其核心技术能满足此宽范围数据率的传输。本文就基于CDMA的多种可
能的多速率实现方案进行分析和比较。
1可变处理增益方案
    95系统的前向链路中即采用了这种多速率方案。在IS—95的前向链路中，将9.6kb/s设为
基本速率。对于4.8kb/s、2.4kb/s、1.2kb/s等低速率信息，系统将其进行重复发送，也即改
变了处理增益，速率越低重发次数越多，从而实现了变速率方案。
    由于各种速率的用户使用相同的Chirp速率，故系统的发送和接收设备的结构比较简单。这
是该方案的突出优点。但是，采用此方案时，为了保证低速用户和高速用户具有相同的误码率，
高速用户的发送功率必须大于低速用户的发送功率。由此会带来类似蜂窝系统中因地理位置不
同而产生的“远——近”效应的后果。高速率与低速率的差别越大，“远——近”效应越明显。
基于此原因该方案难于作为未来个人移动通信系统的全盘解决方案。
2可变占空比方案
    在这传输方案中，高速和低速用户使用同样的Chip速率，占用同样的可用频带，使用同样
的处理增益，但高速用户和低速用户发送的占空比不同，即系统中最高速率的用户连续发送，
其它用户间断发送，且两者发送时每个比特占用同样的时间和功率。这样速率越低占空比越小。
IS－95的反向链路就采用这种传输方案。
    该方案的优点是：由于所有用户以相同的功率发送，从而避免了可变处理增益方案中的
“远——近”效应。此外，该方案实现起来也比较简单。但是，由于信号的间断发送会给信道
估值和载波同步带来困难，影响系统接收机的解调性能。而且低速用户的间断信号会对其它用
户形成脉冲式干扰，从而使系统的多址能力有所下降，这不利于系统容量的提高。
3多载波CDMA方案
    该方案是将正交频分复用（OFDM）技术与CDMA技术结合起来而产生的。况下各载波互不干
扰，且间隔最小，频带利用率最高。多载波CDMA系统与OFDM系统的结构极为相似。两者不同之
处在于OFDM系统中各路载波携带不同信息，而多载波CDMA系统中各路载波携带相同信息。因而
多载CDMA系统可看作是一类特殊的OFDM系统。
    采用OFDM技术能解决在移动通信中传输高速数据时所引起的无线信造性能变差的问题，其
与CDMA技术相结合的多载波CDMA系统是具有低功率谱密度接收、频谱扩展、多址、抗干扰、抗
多径的能力，可在衰落信道中进行高速用户数据率传输和有效地克服符号内干扰。这是多载波
CDMA系统的突出优点。其主要缺点是系统对载波相位抖动很敏感，对器件的线性度要求很高，
且系统的复杂程度较高。
4多码CDMA方案
    多码CDMA是一种并行传输技术。系统中先设定一个基本速率和恒定的chirp速率，各个基本
速率数据的传输用一个正交码（如walsh码）来承载。用户的实际传输速率是基本速率的整数倍，
通过分配给用户不同的通道数来实现不同数据速率的传输。若用户的速率低于基本速率则以基
本速率传输，并相应降低其激活因子。
    当发送高速用户数据时，先将其经过率并变换，分成一组并行的基本速率支流，再对每个
支流分配一个正交码Wi（即将正交码与支流数据相乘）分别进行扩频调制，然后将各支流数据
求和再与长PN码相乘后一起调制到同一射频上，通过同一信道进行传输。由于不同基本速率支
流数据采用同一正交码序列集中的不同正交序列进行扩频，若它们彼此之间保持精确的同步，
则序列之间的干扰为零。这样，在接收端可以用1.s个RAKE接收机（其中1为多径衰落的多径数，
S为基本速率支流数）将各支路数据从同一数据流中区分出来，然后再进行串／并变换恢复原始
数据流。
    与多载波CDMA相比，该方案克服了系统对载波相位科动敏感这一缺陷。同时，由于多码CDMA
系统采用同一载波进行发送，所以多码CDMA系统的复杂度小于多载波CDMA系统。此外，该方案不
存在变处理增益系统中的“远——近”效应，其缺点是对于高速用户由于发送信号的包络起伏较
大，移动台发射机线性度要求高，且并行处理也增加了设备的复杂度。
5结束语
    以上讨论了四种多速率支持方案。其中前两种方案利用了直接序列扩展频谱技术来实现多速
率传输。且在IS－95系统中已经有了成功的应用。但其现阶段的技术离未来个人移动通信系统的
要求还有相当的差距。如果IS－95系统在今后的发展中能平滑过渡到未来个人移动通信系统，则
这两种方案具有一定的意义。当用户的数据率超过1Mbit／s时，系统将存在严重的符号内干扰和
码片内干扰。采用后两种方案能较好地解决此问题，故它们很希望被用于未来个人移动通信系统。
    此外，还存在多ChiP速率、多射频带宽以及多调制方案等方法来满足多速率的需求，但这些
方法给扩频序列带来困难，也增强了频率资源管理的难度。同时对高速业务需要很宽的射频带宽，
这给系统的具体实现带来很大困难。