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一、事件及背景分析
中國(guó)已經(jīng)逐漸進(jìn)入廣泛使用第三代移動(dòng)通信技術(shù)(俗稱3G)的時(shí)代,但對(duì)電信運(yùn)營(yíng)商而言,3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)具有規(guī)模大、分階段、周期長(zhǎng)和未來不確定性較高等特點(diǎn)。如何評(píng)估3G項(xiàng)目的投資價(jià)值一直是廣為關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的項(xiàng)目投資價(jià)值分析方法不能滿足對(duì)不確定性較高的項(xiàng)目進(jìn)行定價(jià)的要求。復(fù)合實(shí)物期權(quán)定價(jià)模型能更貼切地反映在3G項(xiàng)目中的多重期權(quán)特性,更適合對(duì)階段性較強(qiáng)的項(xiàng)目進(jìn)行價(jià)值分析。本文將運(yùn)用復(fù)合實(shí)物期權(quán)模型對(duì)澳門基于cdma技術(shù)的3G項(xiàng)目進(jìn)行定價(jià)分析。
澳門3G項(xiàng)目(CDMA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))的建設(shè)具有明顯的階段性,其投資歷程如下:
表1-1 澳門CDMA投資歷程
時(shí)間
事件
意義
投資計(jì)劃
2005年3月10日
中國(guó)聯(lián)通中標(biāo)獲得澳門CDMA牌照
正式進(jìn)入澳門移動(dòng)通信市場(chǎng)
-
2005年5月27日
中國(guó)聯(lián)通獲準(zhǔn)經(jīng)營(yíng)采用CDMA2000 1X系統(tǒng)的公共地面流動(dòng)通信電信網(wǎng)絡(luò)及提供跨地域流動(dòng)電信服務(wù),有效期為8年。
中國(guó)聯(lián)通獲準(zhǔn)提供CDMA漫游服務(wù)的權(quán)利
首年投資1.71億澳門元,建成CDMA 1X制式網(wǎng)絡(luò),以提供漫游服務(wù)
2005年10月18日
CDMA澳門流動(dòng)電信網(wǎng)絡(luò)開通
開始提供CDMA漫游服務(wù)
-
2006年8月10日
中國(guó)聯(lián)通獲準(zhǔn)經(jīng)營(yíng)采用CDMA2000 1X系統(tǒng)的公共地面流動(dòng)通信電信網(wǎng)絡(luò)及提供兩個(gè)頻段內(nèi)運(yùn)作的公用地面流動(dòng)電信服務(wù)
中國(guó)聯(lián)通獲得本地運(yùn)營(yíng)CDMA服務(wù)牌照。CDMA2000 1X可平滑升級(jí)到3G網(wǎng)路。
2006年計(jì)劃增加投資4800萬澳門元,在后續(xù)二年內(nèi)累計(jì)投資額不低于4000萬元
2007年5月29日
中國(guó)聯(lián)通獲正式建立及運(yùn)營(yíng)3G的牌照
建立及運(yùn)營(yíng)CDMA2000 1X EV-DO系統(tǒng),真正提供3G服務(wù)
為建立3G業(yè)務(wù),首年將投資4000萬澳門元;隨后三年累計(jì)投資超過9000萬澳門元
2008年7月27日
1.引言
碼分多址(code division multiple acce-ss,CDMA)系統(tǒng)作為一個(gè)自干擾系統(tǒng),它存在的多址干擾(Multiple Access Inter-ference,MAI)是限制CDMA系統(tǒng)容量和性能的主要因素。在抗MAI方面,近年的研究主要提出了多用戶檢測(cè)、擴(kuò)頻碼設(shè)計(jì)和智能天線技術(shù)[1]。其中多用戶檢測(cè)和智能天線技術(shù)在對(duì)抗MAI方面效果較突出[2]。然而現(xiàn)有的多用戶檢測(cè)只在消除小區(qū)內(nèi)干擾方面取得了較好的效果,而小區(qū)間的干擾問題沒有解決,智能天線技術(shù)很好的解決了這一問題。因此,本文主要探討基于智能天線與多用戶檢測(cè)技術(shù)的聯(lián)合抗干擾技術(shù)。
2.聯(lián)合抗干擾模型
智能天線分為圓陣和線陣兩大類。圓陣與線陣相比,能提供俯仰角的估計(jì),不僅能在水平面內(nèi)全向掃描,也能產(chǎn)生最大值指向陣面法線方向的單波束方向圖進(jìn)行全向波束賦形,直接對(duì)準(zhǔn)用戶的接收端,還能通過自動(dòng)調(diào)整各個(gè)陣元的加權(quán)因子,來控制其方向圖。故論文以圓陣天線作為接收端的接收天線,以消除小區(qū)間干擾。
圓陣天線的陣因子為:
(1)
其中,An為激勵(lì)電流的幅值,在此為一定值,所以討論陣因子時(shí)它不作考慮。
是第n個(gè)單元的角位置,an為激勵(lì)電流的相位,為了方便下面的討論,這里我們假設(shè)an=0。
則由式(1)得:
(2)
(3)
式中:
,
天線的陣因子為:,,wi為各天線單元加權(quán)值。
陣列天線實(shí)質(zhì)上是一個(gè)空域?yàn)V波器,但對(duì)小區(qū)內(nèi)存在的干擾并無明顯改善。因此,論文同時(shí)引入能有效消除小區(qū)內(nèi)干擾的多用戶檢測(cè)技術(shù)。
為了與圓陣天線合理匹配,減小系統(tǒng)復(fù)雜度并減小背景噪聲,我們選擇了多用戶檢測(cè)中的線性變換方式的最小均方誤差檢測(cè)(MMSE)。
其基本思想是使第k個(gè)用戶發(fā)送的信號(hào)與估計(jì)值的均誤方差值最小。為了使接收端信號(hào)的判決比特與發(fā)送端傳輸比特bk之間的均方誤差最小,現(xiàn)定義第k個(gè)用戶的線性變換函數(shù)wk,滿足:
(4)
令,K*K階的矩陣表示K個(gè)用戶之間的線性變換矩陣,則MMSE準(zhǔn)則下的線性檢測(cè)問題轉(zhuǎn)換為:
(5)
要求矩陣W以滿足上式,則令:
可以解得最小均誤方差準(zhǔn)則下的線性變換矩陣:
(6)
因此,MMSE線性檢測(cè)器后的判決輸出為:
(7)
3.仿真
利用Matlab進(jìn)行仿真。聯(lián)合抗干擾模型分為圓環(huán)陣列天線與MMSE檢測(cè)兩個(gè)部分。首先,在不考慮系統(tǒng)中所有用戶的地理位置分布情況下,選擇采用圓陣天線作為接收天線和不采用兩種設(shè)置,設(shè)載波波長(zhǎng)為,陣元間距d為載波波長(zhǎng)的二分之一,即。圓環(huán)陣列天線的陣元數(shù)設(shè)為8,方位角為(-90o,90o),仰角為(0o,90o)。兩種設(shè)置在天線接收信號(hào)后都采用MMSE最小均方誤差法對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行判決。結(jié)果如圖1所示。
由圖1可知,只有MMSE檢測(cè)的CDMA系統(tǒng),信噪比從0dB達(dá)到8dB的這一過程中,誤碼率性能有所改善,但不明顯。而引合抗干擾的CDMA系統(tǒng),誤碼率性能已經(jīng)大大下降,達(dá)到一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
圖1 聯(lián)合抗干擾引入前后CDMA系統(tǒng)誤碼率
和信噪比關(guān)系圖
4.結(jié)論
論文論述了基于圓陣天線與MMSE檢測(cè)的聯(lián)合抗干擾技術(shù)。提出了使用八陣元圓環(huán)陣列天線作為接收天線,以MMSE檢測(cè)作為檢測(cè)算法的聯(lián)合抗干擾模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,引合抗干擾后,系統(tǒng)的誤碼率性能明顯改善,系統(tǒng)容量從而得到了提升。
參考文獻(xiàn)
[1]Guerci J.R.,Driscoll T.,Hannigan R.,etc..Next Generation Affordable Smart Antennas[J].Microwave Journal,2014,57(1):24-40.
一、LS碼簡(jiǎn)介
多載波碼分多址(MC-CDMA)技術(shù)是將正交頻分復(fù)用和碼分多址技術(shù)相結(jié)合,集兩者優(yōu)點(diǎn)于一體的一項(xiàng)新技術(shù),它采用擴(kuò)頻碼對(duì)原始數(shù)據(jù)擴(kuò)頻后將每個(gè)碼片調(diào)制到不同的子載波上,可獲得頻率分集的效果,對(duì)于這種技術(shù)接入碼的相關(guān)性能非常重要,這里將李道本教授發(fā)明的一種新型的擴(kuò)頻碼一零相關(guān)窗互補(bǔ)碼(LS碼)應(yīng)用于MC-CDMA系統(tǒng)中。LS碼是一種具有互補(bǔ)相關(guān)性質(zhì)的碼,每個(gè)LS碼均由兩部分C碼和S碼構(gòu)成,采用由兩位二進(jìn)制正交基和生成樹擴(kuò)展方式生成長(zhǎng)為64的LS碼,得到相關(guān)函數(shù)仿真圖,如圖1可看出LS碼的互相關(guān)函數(shù)在原點(diǎn)附近是零,這個(gè)區(qū)域被稱作無干擾窗,在此窗口內(nèi)可以減小甚至消除符號(hào)間干擾和多址干擾。自相關(guān)函數(shù)在無干擾窗口內(nèi)自相關(guān)值為一脈沖值。從其相關(guān)函數(shù)仿真圖中可看出LS碼的相關(guān)性能優(yōu)良,適宜應(yīng)用于多載波碼分多址系統(tǒng)從而降低誤碼率[1][2]。
二、MC-LS-CDMA通信系統(tǒng)模型
2.1發(fā)射機(jī)模型
LS碼應(yīng)用于MC-CDMA系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。發(fā)送端對(duì)用戶數(shù)據(jù)bk(t)進(jìn)行串并變換,轉(zhuǎn)換為M個(gè)并行分支,然后將每一個(gè)并行分支碼元分別與擴(kuò)展碼sk(n)的不同碼片相乘,完成頻域擴(kuò)頻操作。sk(n)的碼長(zhǎng)為N,那么總的并行分支有M×N個(gè)。這N個(gè)并行數(shù)據(jù)被分別調(diào)制到N個(gè)正交的子載波上得到一個(gè)多載波符號(hào)。每個(gè)多載波符號(hào)的前部插入一個(gè)保護(hù)間隔是為了消除由多徑而引起的符號(hào)間干擾ISI。最后信號(hào)被載波fc(t)進(jìn)行頻譜搬移形成射頻信號(hào)后發(fā)送出去[3]。
2.2接收機(jī)模型
MC-CDMA接收機(jī)的部分結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示,假設(shè)信道為頻率選擇性瑞利衰落信道。在下變頻后,N個(gè)子載波首先利用FFT進(jìn)行解調(diào),然后與一個(gè)增益系數(shù)Gkj相乘后將被擴(kuò)展到各子載波的能量相加。形成判決變量。在考慮信道的情況下,簡(jiǎn)化后的接收信號(hào)即為第m個(gè)分支的多載波接收信號(hào):
此MC-LS-CDMA系統(tǒng)用到的擴(kuò)頻序列LS碼碼長(zhǎng)為20,所以原始數(shù)據(jù)被調(diào)制到20個(gè)載波上。兩個(gè)用戶的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過此仿真系統(tǒng)可以恢復(fù)原始數(shù)據(jù),LS碼在MC-CDMA系統(tǒng)的可行性得到了驗(yàn)證。
四、基于LS碼的MC-CDMA系統(tǒng)誤碼率仿真
系統(tǒng)仿真條件為:采用的原始數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為104,調(diào)制方式為BPSK,高斯白噪聲信道,MC-LS-CDMA系統(tǒng)采用的是68個(gè)子載波,本文考慮的用戶數(shù)為1,4,8,16。觀察圖5可知,單用戶與多用戶的BER性能幾乎沒有差別,這說明基于LS碼的MC-CDMA系統(tǒng)在多用戶的情況下具有良好的抗多址干擾(MAI)性能,這是由LS碼具有理想的自互相關(guān)特性所決定的[5]。
參考文獻(xiàn)
[1]施建超,黃華. LAS碼的構(gòu)造及LAS-CDMA相對(duì)于傳統(tǒng)CDMA的優(yōu)勢(shì).通信技術(shù),2007(12)
[2] Hancheng Liao,Daoben Li,Qingrong Zhang.An example of LS codes. ICCC China 2004,Beijing,Oct. 2004:pp. 918~920
一、引言
上世紀(jì)70年代末,誕生了被稱為第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的雙工FDMA模擬調(diào)頻系統(tǒng),但由于模擬系統(tǒng)固有的先天缺陷,在90年代初被以TDMA為基礎(chǔ)的第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)所取代,相對(duì)FDMA系統(tǒng)有諸多優(yōu)點(diǎn),如頻譜利用率高,系統(tǒng)容量大、保密性好等。與此同時(shí)產(chǎn)生了以CDMA為基礎(chǔ)的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng),相比TDMA系統(tǒng)具有低發(fā)射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)。
隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及,圖像、話音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)量大大增加,人們對(duì)通信業(yè)務(wù)多樣化的要求也與日俱增,而一代二代系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的這些需求,所以誕生了第三代移動(dòng)通信技術(shù),它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式,提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。國(guó)際上承認(rèn)的3G標(biāo)準(zhǔn)有三個(gè):CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA,這里主要從各個(gè)方面做WCDMA和CDMA2000的對(duì)比研究。
二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較
由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術(shù)都是將CDMA技術(shù)用于蜂窩系統(tǒng),許多的思想都是源于CDMA系統(tǒng),因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處:從雙工方式上看,WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術(shù)要求,支持高速多媒體業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。但它們?cè)诩夹g(shù)實(shí)現(xiàn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面都存在較大差異。
WCDMA和CDMA2000各有優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。WCDMA技術(shù)較成熟,能同廣泛使用的GSM系統(tǒng)兼容;相比第二代通信系統(tǒng)能提供更加靈活的服務(wù);而且WCDMA能靈活處理不同速率的業(yè)務(wù)。其缺點(diǎn)是只能共用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的核心網(wǎng)部分,無線側(cè)設(shè)備可以共用的很少。
CDMA2000的優(yōu)勢(shì)是可以和窄帶CDMA的基站設(shè)備很好地兼容,能夠從窄帶CDMA系統(tǒng)平滑升級(jí),只需增加新的信道單元,升級(jí)成本較低,核心網(wǎng)和大部分的無線設(shè)備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍,手機(jī)待機(jī)時(shí)間也增加了兩倍。缺點(diǎn)是CDMA2000系統(tǒng)無法和GSM系統(tǒng)兼容。
1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術(shù)比較
WCDMA和CDMA2000物理層技術(shù)細(xì)節(jié)上有相似也有差異,由于考慮出發(fā)點(diǎn)不同,造成了不同的技術(shù)特點(diǎn)。WCDMA技術(shù)規(guī)范充分考慮了與第二代GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的互操作性和對(duì)GSM核心網(wǎng)的兼容性;CDMA2000的開發(fā)策略是對(duì)以IS-95標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本的窄帶CDMA的平滑升級(jí)。
(1)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)相似點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn):
①內(nèi)環(huán)均采用快速功率控制。CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng),因此為了提高系統(tǒng)容量,應(yīng)盡可能的降低系統(tǒng)的干擾。功率控制技術(shù)可以減少一系列的干擾,這意味著同一小區(qū)內(nèi)可容納更多的用戶數(shù),即小區(qū)的容量增加。因此CDMA系統(tǒng)中引入功率控制技術(shù)是非常必要的。
②系統(tǒng)都支持開環(huán)發(fā)射分集,信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。
③系統(tǒng)均采用軟切換技術(shù)。所謂軟切換是指移動(dòng)臺(tái)需要切換時(shí),先與新的基站連通再與原基站切斷聯(lián)系,而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進(jìn)行,因此模擬系統(tǒng)、TDMA系統(tǒng)不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性,大大減少切換造成的掉話。
④WCDMA工作頻段:1900~2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用,2110~2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用,2110~2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900~2025MHz頻段(上行),2110~2170MHz(下行)。
(2)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)差異可以歸納為以下幾點(diǎn):
①擴(kuò)頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據(jù)ITU關(guān)于5MHz信道基本帶寬的劃分規(guī)則,將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上,能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號(hào)開銷。CDMA2000分兩個(gè)方案,即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個(gè)階段。CDMA2000系統(tǒng)可支持話音、分組數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù),并且可實(shí)現(xiàn)QoS的協(xié)商。室內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率達(dá)2Mbit/s,步行環(huán)境384kb/s,車載環(huán)境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴(kuò)頻,射頻帶寬為1.25MHz。
②支持不同的核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。WCDMA要求實(shí)現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡(luò)的兼容,所以它把GSMMAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡(luò)議;CDMA2000要求兼容窄帶CDMA,因此它把ANSI-41作為自己的核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
③WCDMA進(jìn)行功率控制的速度是CDMA2000的2倍,能保證更好的信號(hào)質(zhì)量,并支持多用戶。
④為了使支持基于GSM的GPRS業(yè)務(wù)而部署的所有業(yè)務(wù)也支持WCDMA業(yè)務(wù),為了完善新的數(shù)據(jù)話音網(wǎng)絡(luò),CDMA2000-1x需要添加額外的網(wǎng)元或進(jìn)行功能升級(jí)。
2.WCDMA與CDMA2000網(wǎng)絡(luò)接口的比較
3G標(biāo)準(zhǔn)的基本目標(biāo)是能在車載、步行和靜止各種不同環(huán)境下為多個(gè)用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數(shù)據(jù)速率。為多個(gè)用戶提供可變的無線接入數(shù)率是3G標(biāo)準(zhǔn)的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個(gè)頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同,兩系統(tǒng)可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps,顯然WCDMA系統(tǒng)中低速率用戶或語音用戶的移動(dòng)臺(tái)成本會(huì)大幅上升,在CDMA2000系統(tǒng)中則不會(huì)如此。
WCDMA的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、制定嚴(yán)謹(jǐn)、組織嚴(yán)密,而CDMA2000的接口標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)謹(jǐn)性有待加強(qiáng)。IS-95廠家設(shè)備難以互通,給運(yùn)營(yíng)商設(shè)備選型帶來了較大問題;3G許諾的高速無線數(shù)據(jù)服務(wù)必須可以和話音一樣實(shí)現(xiàn)無縫的漫游,這是至關(guān)重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游,沒有這些基本要素,3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術(shù)問題,更重要的是商業(yè)利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌,它支持全球漫游,全球移動(dòng)用戶均有唯一標(biāo)識(shí),而CDMA2000尚不能很好做到這一點(diǎn)。
3.WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的比較
(1)WCDMA的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)
現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)利用單一時(shí)隙可提供9.6kbit/s的數(shù)據(jù)服務(wù)。如果復(fù)用多個(gè)時(shí)隙就能升級(jí)為HSCSD(高速電路交換數(shù)據(jù))方式;此后出現(xiàn)了GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù)),首次在核心網(wǎng)中引入了分組交換的方式,可提供144kbit/s的數(shù)據(jù)速率。接著繼續(xù)升級(jí)采用8PSK調(diào)制,這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE;WCDMA的數(shù)據(jù)傳輸速率將高達(dá)2M/s。
(2)CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)
主要的CDMA2000運(yùn)營(yíng)商將來自現(xiàn)在的窄帶CDMA運(yùn)營(yíng)商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數(shù)據(jù)傳輸速率為14.4kbit/s,為了提供更高的速率,1999年部分廠商開始采用IS-95B標(biāo)準(zhǔn),理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進(jìn)一步使容量加倍,最后升級(jí)為CDMA2000。
窄帶CDMA系統(tǒng)向CDMA2000系統(tǒng)的演進(jìn)分為空中接口、網(wǎng)絡(luò)接口及核心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面。
①目前窄帶CDMA系統(tǒng)的空中接口是基于IS295A,其支持的數(shù)據(jù)速率為14.4kbit/s,由IS295A升級(jí)到IS295B,可支持64kbit/s。
②窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)接口的演進(jìn)主要指窄帶CDMA系統(tǒng)A接口的升級(jí)和演進(jìn)。對(duì)于窄帶CDMA系統(tǒng),以前其A接口不是規(guī)范接口(即不是開放接口),窄帶CDMA和GSM的A接口的規(guī)范相比較,GSM是先有A接口標(biāo)準(zhǔn),然后廠家依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā);窄帶CDMA是廠家各自開發(fā),然后廣泛宣傳,最后憑借自身影響修改標(biāo)準(zhǔn)。
③窄帶CDMA的核心網(wǎng)在美國(guó)經(jīng)過多年發(fā)展后,從IS241A到IS241B到IS241C,我國(guó)CDMA試驗(yàn)網(wǎng)和紅皮書以IS241C為基礎(chǔ),IS241D規(guī)范在1999年底,目前IS241E規(guī)范還未正式。
三、WCDMA和CDMA2000在我國(guó)的前景
對(duì)3G標(biāo)準(zhǔn)的選擇不僅要看其技術(shù)原理及成熟程度,還要結(jié)合本國(guó)國(guó)情、市場(chǎng)運(yùn)作狀況等因素進(jìn)行考慮。按目前的進(jìn)展來看,兩種標(biāo)準(zhǔn)最后不能融合成一種,但可以共存。
在我國(guó),GSMMAP網(wǎng)絡(luò)已形成巨大的規(guī)模,歐洲標(biāo)準(zhǔn)的WCDMA在網(wǎng)絡(luò)上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性,在技術(shù)上也考慮了與GSM的雙模切換兼容,向WCDMA體制的第三代系統(tǒng)演進(jìn),從一開始就解決了全網(wǎng)覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統(tǒng),對(duì)GPS依賴較大;在小區(qū)站點(diǎn)同步方面,CDMA2000基站通過GPS實(shí)現(xiàn)同步,將造成室內(nèi)和城市小區(qū)部署的困難,而WCDMA設(shè)計(jì)可以使用異步基站,運(yùn)營(yíng)者獨(dú)立性強(qiáng);對(duì)于電信設(shè)備制造行業(yè),我國(guó)在GSM蜂窩移動(dòng)通信方面發(fā)展成熟,而窄帶CDMA系統(tǒng)尚未形成規(guī)模和產(chǎn)業(yè)。
WCDMA采用全新的CDMA多址技術(shù),并且使用新的頻段及話音編碼技術(shù)等。因此GSM網(wǎng)絡(luò)雖然可采用一些臨時(shí)的替代方案提供中等速率的數(shù)據(jù)服務(wù),卻不能提供一種相對(duì)平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設(shè)計(jì)是以IS-95系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)的,因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進(jìn)無論從無線還是網(wǎng)絡(luò)部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板,并將系統(tǒng)軟件升級(jí),即可將IS-95基站升級(jí)為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長(zhǎng)時(shí)間在我國(guó)共存,鹿死誰手?尚未分曉。
參考文獻(xiàn):
傳統(tǒng)的標(biāo)簽防碰撞算法可分為ALOHA算法[2-3]和樹形算法[4-5]2類。ALOHA算法是1種完全隨機(jī)接入的多址接入?yún)f(xié)議算法,比如:PALOHA算法(隨機(jī)推遲算法)、時(shí)隙ALOHA算法(SA算法)、幀時(shí)隙ALOHA算法(FSA算法)、動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA算法(DFSA算法)和分組ALOHA算法等。該類算法在標(biāo)簽試圖發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),并不考慮信道當(dāng)前的忙閑狀態(tài),一旦產(chǎn)生數(shù)據(jù),就立刻決定將其發(fā)送至信道,這種發(fā)送控制策略有嚴(yán)重的盲目性。隨著用戶數(shù)量或發(fā)送信息量的增加,這種完全隨機(jī)接入的算法將使信道重疊現(xiàn)象加劇,碰撞概率增大,傳輸性能下降。
近幾年,有學(xué)者提出了采用CDMA技術(shù)進(jìn)行防碰撞的方法,其性能有明顯改善。文獻(xiàn)[6]提出在標(biāo)簽識(shí)別過程中,使用碼分多址技術(shù),實(shí)現(xiàn)一個(gè)時(shí)隙可以同時(shí)傳輸多個(gè)標(biāo)簽。文獻(xiàn)[7]提出了一種基于碼分多址思想的時(shí)隙ALOHA算法,來解決射頻識(shí)別中的防碰撞問題,此算法的系統(tǒng)穩(wěn)定范圍要大于時(shí)隙ALOHA系統(tǒng),并且當(dāng)選用的擴(kuò)頻碼組階數(shù)為N時(shí),此算法的最大吞吐量可達(dá)原時(shí)隙ALOHA的N倍。上述2個(gè)文獻(xiàn)所提到的算法,當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量很多時(shí),數(shù)據(jù)碰撞的概率明顯增加,使系統(tǒng)的吞吐量急劇下降,影響了系統(tǒng)的整體性能?;谝陨显?,本論文提出了1種改進(jìn)的基于CDMA技術(shù)的防碰撞算法,能夠適應(yīng)大量標(biāo)簽的識(shí)別應(yīng)用,減少了識(shí)別碰撞的發(fā)生,使系統(tǒng)吞吐量得到明顯改善。
1基于CDMA技術(shù)的新型防碰撞算法
n×1-1Nn-1(2)由于傳統(tǒng)的基于ALOHA的防碰撞算法中一個(gè)時(shí)隙最多只能正確識(shí)別一個(gè)標(biāo)簽的信息,所以當(dāng)標(biāo)簽數(shù)目過大時(shí),系統(tǒng)的吞吐率,即正確識(shí)別標(biāo)簽數(shù)目所占的百分比將會(huì)大幅度的降低,所以對(duì)于過量的標(biāo)簽,本算法將會(huì)采取對(duì)所有標(biāo)簽進(jìn)行分組識(shí)別,當(dāng)標(biāo)簽需要分成2組時(shí)(系統(tǒng)識(shí)別幀最大時(shí)隙數(shù)N為256):nN×1-1Nn-1=n2N×1-1Nn2-1 (3)用上述公式可知n=354,所以當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量大于354時(shí),系統(tǒng)將會(huì)對(duì)標(biāo)簽分組識(shí)別。
本文提出的新型算法如下:依據(jù)分組幀時(shí)隙ALOHA算法,通過此算法的分組規(guī)則,完成識(shí)別的所有標(biāo)簽的分組。分組幀時(shí)隙ALOHA算法的分組規(guī)則如下:當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量≤354時(shí),無論幀長(zhǎng)選擇8個(gè)時(shí)隙還是256個(gè)時(shí)隙,標(biāo)簽都不分組,按照一個(gè)大組來進(jìn)行識(shí)別;當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量>354時(shí),幀長(zhǎng)選擇256個(gè)時(shí)隙比較適合讀寫器的識(shí)別;當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量在355707時(shí),標(biāo)簽分為2組;當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量在708~1 416時(shí),標(biāo)簽分成4組更適合信息的傳輸識(shí)別。當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量更多時(shí),按照這個(gè)規(guī)律分成合適的組數(shù)再進(jìn)行識(shí)別,詳細(xì)過程如圖1所示。標(biāo)簽分組工作完成后,在每個(gè)分組中分別采用碼分多址技術(shù),利用其技術(shù)的保密性、抗干擾性和多址通信能力,對(duì)標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻處理并傳輸。然后讀寫器端利用碼組的自相關(guān)特性對(duì)不同標(biāo)簽所發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào),從而達(dá)到防碰撞的目的,進(jìn)而完成對(duì)全部標(biāo)簽的識(shí)別,也實(shí)現(xiàn)了同一時(shí)隙可以傳輸多個(gè)信息的情況。本論文中提到的新型防碰撞算法需要預(yù)先在待識(shí)別的標(biāo)簽中植入擴(kuò)頻性良好的正交碼組,以防止接收端沒有辦法正確解擴(kuò)接收,本文選用Walsh序列。該算法可以有效減少圖1算法執(zhí)行過程示意圖標(biāo)簽識(shí)別過程中的碰撞次數(shù),從而減少了識(shí)別時(shí)間并且降低了功耗。本論文將分組幀時(shí)隙ALOHA算法和碼分多址技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)在每個(gè)分組內(nèi)可以有多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)頻傳輸,并且在接收端采用并行接收技術(shù)進(jìn)行多個(gè)標(biāo)簽的同時(shí)接收。本發(fā)明在識(shí)別標(biāo)簽過程中,每個(gè)組內(nèi)均為一個(gè)獨(dú)立的識(shí)別過程,在分組幀長(zhǎng)不改變的前提下,提高了標(biāo)簽數(shù)量龐大時(shí)的系統(tǒng)性能。有效地減小標(biāo)簽之間的碰撞概率,縮短讀寫器操作時(shí)間,提高吞吐率, 很適合應(yīng)用于具有較大數(shù)量標(biāo)簽的RFID系統(tǒng)中。
2仿真結(jié)果
本論文提出了采用碼分多址技術(shù)的新型防碰撞算法,并仿真了固定時(shí)隙數(shù)下ALOHA算法的系統(tǒng)吞吐率和本文所提出的算法改進(jìn)后的系統(tǒng)吞吐量。
RFID系統(tǒng)中時(shí)隙ALOHA算法的幀長(zhǎng)取值從16個(gè)時(shí)隙到256個(gè)時(shí)隙變化,根據(jù)公式2,系統(tǒng)吞吐率如圖2所示。其中,系統(tǒng)仿真設(shè)定的信息幀長(zhǎng)F即時(shí)隙數(shù)設(shè)定按2的冪次方遞增,即F取值從16個(gè)時(shí)隙變化到256個(gè)時(shí)隙,橫坐標(biāo)為標(biāo)簽數(shù)N從1變化到500,縱坐標(biāo)為吞吐率。當(dāng)幀長(zhǎng)設(shè)定為256個(gè)時(shí)隙,標(biāo)簽數(shù)量少于256個(gè)時(shí),系統(tǒng)吞吐量隨著標(biāo)簽數(shù)量的增加而增加,直到標(biāo)簽數(shù)量達(dá)到256時(shí)系統(tǒng)的吞吐量達(dá)到最大值。隨著標(biāo)簽數(shù)量的逐漸增多,系統(tǒng)的吞吐量又呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。從圖2可以得出2點(diǎn)結(jié)論:一、當(dāng)標(biāo)簽個(gè)數(shù)接近信息幀長(zhǎng)時(shí),系統(tǒng)的吞吐率比較高;二、隨著幀長(zhǎng)取值的增加,系統(tǒng)對(duì)標(biāo)簽的識(shí)別性能有明顯改善。
本論文提出的基于碼分多址技術(shù)的新型防碰撞算法選用Walsh序列碼,其在對(duì)標(biāo)簽的ID號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻處理后,即可實(shí)現(xiàn)在同一時(shí)刻有2個(gè)以上的標(biāo)簽同時(shí)進(jìn)入讀寫器的識(shí)別區(qū)域,它們同時(shí)發(fā)送各自的ID號(hào)后,讀寫器在接收到這些在空間疊加后的信號(hào)時(shí)也能完整地分離出不同標(biāo)簽的ID號(hào),突破了時(shí)隙ALOHA算法在同一時(shí)刻不能有2個(gè)以上標(biāo)簽到達(dá)的限制。此時(shí),系統(tǒng)的吞吐量為(Walsh序列的階數(shù)為r)esucc=∑t=2rt=1N×P(N,n,t)(4)固定時(shí)隙數(shù)的ALOHA算法的系統(tǒng)吞吐量仿真圖和其與基于碼分多址技術(shù)的新型防碰撞算法的比較仿真結(jié)果如圖3所示。仿真條件為標(biāo)簽的到達(dá)情況符合泊松過程。仿真圖3給出了RFID系統(tǒng)的讀寫器閱讀100個(gè)標(biāo)簽的識(shí)別結(jié)果,其中新型算法選用的是Walsh序列,其階數(shù)r取值從2變化到3,固定時(shí)隙數(shù)的ALOHA算法的信息幀長(zhǎng)F取值從32變化到64,橫坐標(biāo)為標(biāo)簽數(shù)N從1變化到100,縱坐標(biāo)為吞吐量。從仿真結(jié)果看,在同樣的到達(dá)率的條件下,階數(shù)越大,算法的吞吐量越高,系統(tǒng)的識(shí)別性能有明顯改善。并且隨著到達(dá)率的增加,新型 算法的吞吐量也隨著增加,當(dāng)標(biāo)簽到達(dá)量與階數(shù)相等時(shí),系統(tǒng)吞吐量達(dá)到最大,但到達(dá)量大于階數(shù)時(shí),吞吐量隨著到達(dá)率的增加而呈下降趨勢(shì)。這是由于當(dāng)在同一時(shí)隙內(nèi)到達(dá)的標(biāo)簽數(shù)量增加到一定程度后,基于Walsh序列階數(shù)r的有限性,選用相同的Walsh序列作為擴(kuò)頻碼的標(biāo)簽數(shù)量將會(huì)增加,此時(shí)必然導(dǎo)致碰撞的增加。當(dāng)選用的Walsh序列階數(shù)為3時(shí),基于碼分多址技術(shù)的新型防碰撞算法的系統(tǒng)吞吐量可高達(dá)3.2,遠(yuǎn)高于時(shí)隙ALOHA的0.368。而且隨著Walsh序列階數(shù)的提高,吞吐量的最大值還可以提高,但這會(huì)以增加讀寫器和標(biāo)簽的硬件復(fù)雜度為代價(jià),在實(shí)際使用中必須根據(jù)需求在吞吐量和Walsh序列階數(shù)中作出折中選擇。
3結(jié)束語
本論文在標(biāo)簽的到達(dá)情況符合泊松過程的情況下,利用碼分多址技術(shù)的多址通信能力,結(jié)合分組幀時(shí)隙ALOHA算法的優(yōu)勢(shì),創(chuàng)新地提出了一種RFID系統(tǒng)中基于碼分多址技術(shù)的新型防碰撞算法。理論和仿真實(shí)驗(yàn)表明:同已有的標(biāo)簽防碰撞算法相比,本論文提出的新型算法提高了標(biāo)簽數(shù)量龐大時(shí)的系統(tǒng)性能,能有效地減小標(biāo)簽之間的碰撞概率,縮短讀寫器操作時(shí)間,提高吞吐率, 很適合應(yīng)用于具有較大數(shù)量標(biāo)簽的RFID系統(tǒng)中。
面向未來,人們對(duì)3G技術(shù)充滿了美好的期待。目前3G還處于起步階段,但其發(fā)展前景十分看好。隨著通信網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的不斷發(fā)展,3G技術(shù)環(huán)境下電信增值業(yè)務(wù)進(jìn)入了高速發(fā)展,業(yè)務(wù)范圍持續(xù)擴(kuò)大,經(jīng)營(yíng)主體趨向多元,經(jīng)營(yíng)模式日益創(chuàng)新的新階段。
一、3G的含義
3G是英文3rdGeneration的縮寫,指第三代移動(dòng)通信技術(shù)。相對(duì)第一代模擬制式手機(jī)(1G)和第二代GSM、TDMA等數(shù)字手機(jī)(2G),第三代手機(jī)一般的講,是指將無線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式,提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。為了提供這種服務(wù),無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度,也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2MBps(兆字節(jié)/秒)、384KBps(千字節(jié)/秒)以及144KBps的傳輸速度。
二、3G技術(shù)基本特點(diǎn)
從目前已確立的3G標(biāo)準(zhǔn)分析,其網(wǎng)絡(luò)特征主要體現(xiàn)在無線接口技術(shù)上。蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的無線技術(shù)包括小區(qū)復(fù)用、多址/雙工方式、應(yīng)用頻段、調(diào)制技術(shù)、射頻信道參數(shù)、信道編碼及糾錯(cuò)技術(shù)、幀結(jié)構(gòu)、物理信道結(jié)構(gòu)和復(fù)用模式等諸多方面??v觀3G無線技術(shù)演變,一方面它并非完全拋棄了2G,而是充分借鑒了2G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn),在技術(shù)上兼顧了2G的成熟應(yīng)用技術(shù),另一方面,根據(jù)IMT-2000確立的目標(biāo),未來3G系統(tǒng)所采用無線技術(shù)應(yīng)具有高頻譜利用率、高業(yè)務(wù)質(zhì)量、適應(yīng)多業(yè)務(wù)環(huán)境,并具有較好的網(wǎng)絡(luò)靈活性和全覆蓋能力。3G在無線技術(shù)上的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下幾方面:
(一)采用高頻段頻譜資源
為實(shí)現(xiàn)全球漫游目標(biāo),按ITU規(guī)劃IMT-2000將統(tǒng)一采用2G頻段,可用帶寬高達(dá)230MHz,分配給陸地網(wǎng)絡(luò)170MHz,衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)60MHz,這網(wǎng)絡(luò)為3G容量發(fā)展,實(shí)現(xiàn)全球多業(yè)務(wù)環(huán)境提供了廣闊的頻譜空間,同時(shí)可更好地滿足寬帶業(yè)務(wù)。
(二)采用寬帶射頻信道,支持高速率業(yè)務(wù)
充分考慮承載多媒體業(yè)務(wù)的需要,3G網(wǎng)絡(luò)射頻載波信道根據(jù)業(yè)務(wù)要求,可選用5/10/20M等信道帶寬,同時(shí)進(jìn)一步提高了碼片速率,系統(tǒng)抗多徑衰落能力也大大提高。
(三)實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)、多速率傳送
在寬帶信道中,可以靈活應(yīng)用時(shí)間復(fù)用、碼復(fù)用技術(shù),單獨(dú)控制每種業(yè)務(wù)的功率和質(zhì)量,通過選取不同的擴(kuò)頻因子,將具有不同QoS要求的各種速率業(yè)務(wù)映射到寬帶信道上,實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)、多速率傳送。
(四)快速功率控制
3G主流技術(shù)均在下行信道中采用了快速閉環(huán)功率控制技術(shù),用以改善下行傳輸信道性能,這一方面提高了系統(tǒng)抗多徑衰落能力,但另一方面由于多徑信道影響導(dǎo)致擴(kuò)頻碼分多址用戶間的正交性不理想,增加了系統(tǒng)自干擾的偏差,但總體上快速功率控制的應(yīng)用對(duì)改善系統(tǒng)性能是有好處的。
(五)采用自適應(yīng)天線及軟件無線電技術(shù)
3G基站采用帶有可編程電子相位關(guān)系的自適應(yīng)天線陣列,可以進(jìn)行發(fā)信波束賦形,自適應(yīng)地調(diào)整功率,減小系統(tǒng)自干擾,提高接收靈敏度,增大系統(tǒng)容量,另外軟件無線電技術(shù)在基站及終端產(chǎn)品中的應(yīng)用,對(duì)提高系統(tǒng)靈活性、降低成本至關(guān)重要。
三、3G的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流無線接口標(biāo)準(zhǔn),寫入3G技術(shù)指導(dǎo)性文件《2000年國(guó)際移動(dòng)通訊計(jì)劃》(簡(jiǎn)稱IMT-2000)。
W-CDMA即Wide-bandCDMA,也稱為CDMADirectSpread,意為寬頻分碼多重存取,其支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商,這套系統(tǒng)能夠架設(shè)在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)上,對(duì)于系統(tǒng)提供商而言可以較輕易地過渡,而GSM系統(tǒng)相當(dāng)普及的亞洲對(duì)這套新技術(shù)的接受度預(yù)料會(huì)相當(dāng)高。因此W-CDMA具有先天的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。
CDMA2000也稱為CDMAMulti-Carrier,由美國(guó)高通北美公司為主導(dǎo)提出,這套系統(tǒng)是從窄頻CDMAOne數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)衍生出來的,可以從原有的CDMAOne結(jié)構(gòu)直接升級(jí)到3G,日前,中國(guó)電信集團(tuán)公司獲得增加基于CDMA2000技術(shù)制式的3G業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)許可,中國(guó)電信在收購(gòu)了中國(guó)聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)之后,啟動(dòng)了44個(gè)重點(diǎn)城市的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程,并于去年年底前完成了340多個(gè)城市的CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作,滿足了82個(gè)無線城市的無線上網(wǎng)需求。中國(guó)電信還了“天翼”品牌并啟動(dòng)了189號(hào)段放號(hào)。由于之前所采購(gòu)的設(shè)備都支持CDMA2000制式,中國(guó)電信不需要重新建設(shè)網(wǎng)絡(luò),在3G牌照發(fā)放后,只需進(jìn)行軟件升級(jí),中國(guó)電信就會(huì)在第一時(shí)間里建設(shè)起一個(gè)全國(guó)覆蓋的3G網(wǎng)絡(luò)。
TD-SCDMA是由中國(guó)大陸?yīng)氉灾贫ǖ?G標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當(dāng)今國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)融于其中,在頻譜利用率、對(duì)業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。另外,由于中國(guó)內(nèi)的龐大的市場(chǎng),該標(biāo)準(zhǔn)受到各大主要電信設(shè)備廠商的重視,全球一半以上的設(shè)備廠商都宣布可以支持TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)。新晨
四、3G技術(shù)的應(yīng)用
當(dāng)前,一些移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)已經(jīng)能夠在2.5G網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn),3G網(wǎng)絡(luò)將為移動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)展提供更有效的支撐。由于3G網(wǎng)絡(luò)擁有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支撐能力,3G運(yùn)營(yíng)商不僅可以向用戶提供高質(zhì)量的語音業(yè)務(wù),而且還能夠提供高速率的流媒體業(yè)務(wù)。從全球來看,隨著3G商用進(jìn)程的加快,日本和韓國(guó)以及歐美地區(qū)的一些移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已相繼推出了基于移動(dòng)流媒體技術(shù)的視頻業(yè)務(wù),移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)已成為3G網(wǎng)絡(luò)的核心業(yè)務(wù)和熱點(diǎn)業(yè)務(wù)。從實(shí)際應(yīng)用的情況來看,移動(dòng)流媒體可提供點(diǎn)播、直播、下載播放三種業(yè)務(wù)形式。其中,點(diǎn)播應(yīng)用主要包括電影片花、精彩片斷、MTV等;直播包括電視節(jié)目、視頻監(jiān)控、重大賽事、音樂現(xiàn)場(chǎng)會(huì)等;下載播放比較適合于那些非在線、對(duì)音視頻質(zhì)量要求較高的多媒體節(jié)目。
稅源監(jiān)控系統(tǒng)是稅務(wù)機(jī)關(guān)利用現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)稅源信息進(jìn)行全面采集、分析和利用的稅務(wù)信息化應(yīng)用系統(tǒng)。一般由企業(yè)端和稅局端組成。安裝在企業(yè)的企業(yè)端系統(tǒng)功能是用于對(duì)企業(yè)進(jìn)行稅源信息監(jiān)控、采集和數(shù)據(jù)傳輸;安裝在稅務(wù)機(jī)關(guān)的稅局端系統(tǒng)功能是用于接收所采集的稅源信息,并對(duì)信息進(jìn)行分析和利用。稅源監(jiān)控系統(tǒng)是稅務(wù)機(jī)關(guān)對(duì)重點(diǎn)稅源企業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管的重要工具,應(yīng)用先進(jìn)信息技術(shù)提高系統(tǒng)功能,對(duì)稅務(wù)機(jī)關(guān)降低稅源監(jiān)控成本,提高稅源監(jiān)控實(shí)效,從源頭堵塞稅收流失具有重大意義。
一、無線監(jiān)控技術(shù)簡(jiǎn)介及3G-EVDO優(yōu)勢(shì)分析
1. 無線監(jiān)控技術(shù)簡(jiǎn)介
目前無線監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)上有下面幾種方式:
(1)模擬無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)。該類監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸距離主要由發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率來決定,監(jiān)控范圍受發(fā)射距離的限制,范圍??;數(shù)據(jù)在空中傳播,易受電磁等干擾,數(shù)據(jù)可靠性不好;模擬傳輸沒有很好的加密模式,安全性不好;數(shù)據(jù)傳輸率很低,不能滿足稅源監(jiān)控要求的從企業(yè)原料采購(gòu)到成品銷售的多個(gè)重要環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)采集及時(shí)性、準(zhǔn)確性、安全性等要求。
(2)GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。這類監(jiān)控通信方式是依托全球的GSM網(wǎng)絡(luò),它的最大特點(diǎn)是打破了距離的限制,從而可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。主要是利用GSM短消息業(yè)務(wù)或語音業(yè)務(wù)進(jìn)行業(yè)務(wù)監(jiān)控。語音業(yè)務(wù)就是利用語音信道進(jìn)行通信,把各種信息轉(zhuǎn)化成語音信號(hào)計(jì)算機(jī)論文,通過語音信道發(fā)送。缺點(diǎn)是:由于網(wǎng)絡(luò)傳輸不穩(wěn)定,短信中心容量等問題,信息發(fā)送不可靠,并且缺乏安全性;消息的發(fā)送到接受很多情況會(huì)有較大時(shí)延,加上內(nèi)容長(zhǎng)度限制和GSM上網(wǎng)速度只能達(dá)到9.6kbps,這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境無法滿足企業(yè)稅源實(shí)時(shí)監(jiān)控和準(zhǔn)確性的要求。
(3)GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。GPRS是由中國(guó)移動(dòng)推出的2.5G服務(wù),是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)論文服務(wù)。GPRS與GSM語音的根本區(qū)別是,GSM的基礎(chǔ)是電路交換,GPRS的基礎(chǔ)是分組交換。因此,GPRS特別適用于突發(fā)性的、少量的數(shù)據(jù)傳輸,也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。和GSM相比的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度較快,缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速度偏低,有跳躍性,只能滿足部分視頻監(jiān)控的要求。
(4)3G-EVDO即CDMA2000 1x EVDO,是3G系統(tǒng)CDMA2000的演進(jìn)版本,基于CDMA的集群技術(shù)。3G-EVDO系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想是將高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與低速語音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分離開來,利用單獨(dú)載波提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),而傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)和中低速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)仍由 CDMA2000 1x系統(tǒng)提供,這樣可以獲得更好的頻譜利用效率,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)也比較靈活,抗干擾能力強(qiáng)、信號(hào)穿透能力強(qiáng)、系統(tǒng)容量大。1x EV-DO 于2001 年被ITU-R 接受為3G 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一。
2. 3G-EVDO技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析
3G-EVDO是基于CDMA系統(tǒng)的升級(jí),兼容了IS-95系統(tǒng)的空中接口技術(shù),在升級(jí)上只需進(jìn)行軟件方面的升級(jí)。而CDMA網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過7年多的建設(shè),通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國(guó),基礎(chǔ)設(shè)備完善齊全,將會(huì)是最快升級(jí)到3G網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。通信過程中不會(huì)產(chǎn)生脈沖式射頻,當(dāng)在周圍各種強(qiáng)電設(shè)備密布的情況下,不會(huì)給其他電器設(shè)備造成射頻破壞。3G-EVDO通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國(guó),并成為成熟和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò),為無線局域網(wǎng)絡(luò)稅源監(jiān)控系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定、安全的接入環(huán)境。3G-EVDO系統(tǒng)本身網(wǎng)絡(luò)的安全性就好,傳輸過程中滿足IP化和多媒體化的需求,系統(tǒng)具備視頻編解碼處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等強(qiáng)大功能計(jì)算機(jī)論文,直接支持網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理,使得監(jiān)控范圍達(dá)到前所未有的廣度。比較符合以后的發(fā)展方向。3G-EVDO可提供高達(dá)153.6kps的無線數(shù)據(jù)通訊帶寬,采用信道資源分配方式,可確?;跓o線局域網(wǎng)絡(luò)的稅源監(jiān)控系統(tǒng)企業(yè)信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。目前從技術(shù)先進(jìn)性上來看,3G-EVDO是各種無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)中最新的改良技術(shù),在網(wǎng)絡(luò)安全、傳輸、解碼、分配、覆蓋等方面都有著明顯的優(yōu)勢(shì)。
二、3G-EVDO技術(shù)在稅源監(jiān)控中應(yīng)用的意義
伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3G業(yè)務(wù)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,基于3G系統(tǒng)的無線局域網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)用到各個(gè)領(lǐng)域,3G技術(shù)與稅務(wù)信息化的結(jié)合也是大勢(shì)所趨。目前國(guó)內(nèi)有關(guān)無線局域網(wǎng)稅源監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品多數(shù)為針對(duì)2G無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)的,由于稅源監(jiān)控圖像所包含的信息量非常大,而2G通信系統(tǒng)本身又具有帶寬小、抗干擾能力差、衰落嚴(yán)重、誤碼率高等特點(diǎn),稅源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸容易掉包的問題沒有得到很好解決,無法達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用。如何將遠(yuǎn)程的監(jiān)視、系統(tǒng)遙控、監(jiān)控?zé)o線化有機(jī)地結(jié)合起來,做到既可以基于無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)視、遙控和圖像的傳輸,又具備通常稅源管控的功能,并且投入費(fèi)用合理,能夠更加有效地確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,將安全防范技術(shù)提高到一個(gè)新的水平,是目前稅源監(jiān)控信息化的應(yīng)用的最大需求. 開發(fā)基于3G-EVDO無線局域網(wǎng)絡(luò)的稅源監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)稅源監(jiān)控管理網(wǎng)絡(luò)化、無線化、遠(yuǎn)程化具有積極的現(xiàn)實(shí)意義,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.有利于實(shí)施全方位的稅源動(dòng)態(tài)監(jiān)控
基于3G-EVDO的企業(yè)無線局域網(wǎng)絡(luò)稅源監(jiān)控系統(tǒng),可深入企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全部環(huán)節(jié),進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、采集企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)真實(shí)信息,實(shí)施全方位的稅源動(dòng)態(tài)監(jiān)控和納稅評(píng)估,對(duì)提高稅源信息采集質(zhì)量、加強(qiáng)信息共享和綜合分析利用、查找和堵塞征管漏洞、提高稅源管理實(shí)效具有重大意義。
2.有利于解決復(fù)雜工業(yè)環(huán)境下有線網(wǎng)絡(luò)稅源監(jiān)控技術(shù)難題
有關(guān)稅源監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用,在國(guó)內(nèi)也已有少量報(bào)道,但企業(yè)現(xiàn)有的局域網(wǎng)絡(luò)都是有線網(wǎng)絡(luò),在工業(yè)環(huán)境復(fù)雜的企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中有線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用受到環(huán)境的很大限制,存在布局困難、損耗大、傳輸距離短、分布范圍有限、運(yùn)行成本高的缺陷。無線局域網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)具有無限的無縫擴(kuò)展能力,可組成非常復(fù)雜的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的結(jié)合,它可以將不同地點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)信息實(shí)時(shí)通過無線通訊手段傳送到無線監(jiān)控中心。
3.有利于降低稅源監(jiān)控成本
目前從技術(shù)先進(jìn)性上來看,3G-EVDO是各種無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)中最新的改良技術(shù),在網(wǎng)絡(luò)安全、傳輸、解碼、分配、覆蓋等方面都有著明顯的優(yōu)勢(shì),具有綜合成本低計(jì)算機(jī)論文,只需一次性投資,性能穩(wěn)定可靠,維護(hù)費(fèi)用低,無需專人管理的特點(diǎn)。建立無線局域網(wǎng)絡(luò)稅源監(jiān)控系統(tǒng),有利于提高稅收行政管理的效率、降低稅源監(jiān)控成本,解決有線局域網(wǎng)絡(luò)下監(jiān)控中存在的監(jiān)控點(diǎn)多、傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍寬、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、適應(yīng)復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境等技術(shù)瓶頸。。
三、基于3G-EVDO的無線局域網(wǎng)絡(luò)稅源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.總體目標(biāo)
在目前已有的基于有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠髽I(yè)稅源監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)之上,以3G-EVDO集群技術(shù)替代現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與傳輸,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于3G-EVDO集群技術(shù)的無線局域網(wǎng)絡(luò)稅源監(jiān)控系統(tǒng)。相比現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)稅源監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)功能可在以下方面達(dá)到提升:
(1)稅源監(jiān)控范圍擴(kuò)大?;?G-EVDO集群技術(shù)的無線局域網(wǎng)絡(luò)稅源監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)施全方位的動(dòng)態(tài)稅源監(jiān)控,對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的采購(gòu)、生產(chǎn)、庫存到銷售都進(jìn)行了全方位的動(dòng)態(tài)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的全過程的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集傳輸和分析利用。使稅務(wù)管理部門能夠全面了解企業(yè)的實(shí)時(shí)經(jīng)營(yíng)情況,全面掌握稅源信息,減少稅收流失論文服務(wù)。
(2)稅源監(jiān)控能力提高。基于3G-EVDO集群技術(shù)的無線局域網(wǎng)絡(luò)稅源監(jiān)控系統(tǒng)不再受企業(yè)地理位置的限制,適合遠(yuǎn)距離傳輸,數(shù)字信息抗干擾能力強(qiáng),不易受傳輸線路信號(hào)衰減的影響,能夠進(jìn)行加密傳輸,可以在數(shù)千公里之外實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)。特別是在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣或不便于直接深入現(xiàn)場(chǎng)的情況下,數(shù)字視頻監(jiān)控能達(dá)到親臨現(xiàn)場(chǎng)的效果。即使現(xiàn)場(chǎng)遭到破壞,也照樣能在遠(yuǎn)處得到現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)記錄。
(3)稅源監(jiān)控實(shí)效提升。系統(tǒng)采用3G-EVDO集群技術(shù)、視頻壓縮編碼等諸多先進(jìn)的信息化技術(shù)進(jìn)行信息采集與傳輸,由于對(duì)視頻圖像進(jìn)行了數(shù)字化,可以充分利用計(jì)算機(jī)的快速處理能力,對(duì)其進(jìn)行壓縮、分析、存儲(chǔ)和顯示。通過視頻分析,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并進(jìn)行聯(lián)動(dòng)報(bào)警,從而實(shí)現(xiàn)無人值守。提高稅源監(jiān)控范圍、質(zhì)量和效率。
2.技術(shù)路線與技術(shù)關(guān)鍵
(1)技術(shù)路線:系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到開發(fā)采用基于無線局域網(wǎng)絡(luò)稅源管理思想,利用3G-EVDO集群技術(shù)、視頻壓縮編碼等諸多先進(jìn)的信息化技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男滦拖到y(tǒng),運(yùn)用H.264視頻壓縮編碼技術(shù)和3G-EVDO無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸解決方案,通過建立統(tǒng)一的信息采集機(jī)制、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息監(jiān)控機(jī)制,構(gòu)建面向應(yīng)用監(jiān)控、預(yù)警的信息化系統(tǒng)。采用跨平臺(tái)跨數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)技術(shù)、J2EE技術(shù)、三層/多層結(jié)構(gòu)技術(shù)、3G通訊標(biāo)準(zhǔn)、TCP/IP協(xié)議等技術(shù)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。
(2)技術(shù)關(guān)鍵:基于3g-EVDO無線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)稅源監(jiān)控應(yīng)用研究,提供3G網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、共享、分析、預(yù)警;網(wǎng)絡(luò)帶寬自適應(yīng)技術(shù),根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬自動(dòng)調(diào)整視頻幀率計(jì)算機(jī)論文,適應(yīng)爆發(fā)性、大容量數(shù)據(jù)傳輸;基于無線網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視;具有面向異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的綜合管理能力。
3.技術(shù)創(chuàng)新
(1)采用3G-EVDO 、H.264視頻壓縮編碼技術(shù)等網(wǎng)絡(luò)通訊新技術(shù),實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)“購(gòu)、產(chǎn)、存、銷”關(guān)鍵經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié)監(jiān)控,解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸方式的無法適應(yīng)監(jiān)控點(diǎn)多、傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍寬、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、適應(yīng)復(fù)雜等網(wǎng)絡(luò)稅收監(jiān)控瓶頸問題,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、接收,保證信息的安全性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、及時(shí)性;
(2)采用3G-EVDO 、H.264視頻壓縮編碼技術(shù)等網(wǎng)絡(luò)通訊新技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的稅源信息采集,從源頭控制發(fā)票開票信息的不實(shí),通過技術(shù)手段對(duì)企業(yè)真實(shí)的經(jīng)營(yíng)信息的分析,測(cè)算銷售數(shù)據(jù),與納稅申報(bào)信息比對(duì),實(shí)現(xiàn)異常預(yù)警。
(3)采用3G-EVDO網(wǎng)絡(luò)通訊新技術(shù)通過一個(gè)系統(tǒng)將多種系統(tǒng)整合在一起,將信息自動(dòng)化,財(cái)務(wù)分析,稅源監(jiān)控功能集于一身,實(shí)現(xiàn)對(duì)各類稅源信息的傳遞、交流、共享、存儲(chǔ)、協(xié)同,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成及數(shù)據(jù)的集中展現(xiàn),做到全方位稅源實(shí)時(shí)控管,有效解決企業(yè),稅務(wù)機(jī)關(guān),政府,生產(chǎn)者之間信息不對(duì)稱問題。真正實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。
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[3]范文博,姚遠(yuǎn),張其善.基于GPRS技術(shù)的數(shù)據(jù)采集遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng).無線電工程[J],2004,Vol.34(1):21-24.
新的移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,將先修課學(xué)習(xí)、工業(yè)實(shí)習(xí)、理論課學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)課開展、畢業(yè)論文等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合,形成從基礎(chǔ)理論仿真到專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作、工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等一個(gè)開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。
通過通信類先修課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生準(zhǔn)備好相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí),同時(shí)也對(duì)移動(dòng)通信在課程體系中的地位有明確的定位[14,15]。相應(yīng)編程語言類課程的學(xué)習(xí)更為實(shí)驗(yàn)仿真提供了良好的基礎(chǔ)。移動(dòng)通信理論課程的講授為實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)提供了直接的理論平臺(tái)。工業(yè)實(shí)習(xí)安排在移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)課開設(shè)前一學(xué)期開展,實(shí)習(xí)內(nèi)容是到各通信運(yùn)營(yíng)商公司和設(shè)備廠家進(jìn)行跟崗實(shí)習(xí),涉及到的內(nèi)容有:移動(dòng)通信系統(tǒng)基站的建設(shè)與維護(hù);交換與傳輸系統(tǒng)管理和維護(hù);光纖傳輸設(shè)施維護(hù);移動(dòng)終端制造與維修;3G應(yīng)用等多個(gè)方面。通過工業(yè)實(shí)習(xí)使學(xué)生對(duì)當(dāng)前移動(dòng)通信所涉及到具體問題有了充分的感性認(rèn)識(shí),這對(duì)之后實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展,特別是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)方面實(shí)訓(xùn)的進(jìn)行有很好的促進(jìn)作用。移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展涵蓋以下幾個(gè)方面:基礎(chǔ)理論仿真、專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作、工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)?;A(chǔ)理論仿真是利用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn):QPSK調(diào)制及解調(diào);MSK、GMSK調(diào)制及相干解調(diào);QAM調(diào)制及解調(diào);OFDM調(diào)制解調(diào);m序列產(chǎn)生及特性分析;Gold序列產(chǎn)生及特性分析;數(shù)字鎖相環(huán)載波恢復(fù);Rake接收機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。例如,OFDM調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn),按照?qǐng)D2OFDM仿真結(jié)構(gòu)圖,利用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)圖2中不同測(cè)試點(diǎn)處的信號(hào)波形。
工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)階段則是利用3G天線獲取實(shí)際信號(hào),利用頻譜分析儀等儀器實(shí)現(xiàn)CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA信號(hào)的分析。同時(shí)實(shí)現(xiàn)基站放大器、塔頂放大器性能指標(biāo)的測(cè)試。例如,圖4中給出利用頻譜分析儀所測(cè)得實(shí)際CDMA2000和WCDMA信號(hào)的頻譜特性。
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)階段主要是針對(duì)有興趣參加各類設(shè)計(jì)競(jìng)賽的學(xué)生開展,將全國(guó)及各省、校級(jí)電子設(shè)計(jì)大賽題目進(jìn)行改造,從中選取與移動(dòng)或無線通信有關(guān),且具有創(chuàng)新性、前瞻性、實(shí)用性的方案,經(jīng)過適當(dāng)修改作為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)階段的實(shí)驗(yàn)案例。學(xué)生可以通過這樣的實(shí)驗(yàn)案例了解各級(jí)大賽的要求及特點(diǎn),教師則也可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,選拔優(yōu)秀學(xué)生參加各級(jí)大賽,進(jìn)而提高學(xué)生的能力和水平。畢業(yè)設(shè)計(jì)階段主要是利用實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)條件,從學(xué)院承擔(dān)的科研項(xiàng)目中,將某些項(xiàng)目進(jìn)行簡(jiǎn)化、修改、重組,轉(zhuǎn)化成通信專業(yè)類論文題目,或從本專業(yè)最新的科技論文中選擇其中合適的內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn),作為通信專業(yè)類綜合性畢業(yè)設(shè)計(jì)案例,從而將先進(jìn)的科研成果打造為優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的結(jié)合。為通信類專業(yè)學(xué)生提供了廣闊的選擇空間和開放的培養(yǎng)環(huán)境??傊?,移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中基礎(chǔ)理論仿真、專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作和工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)是必修課程教學(xué)內(nèi)容,是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)與根本[16]。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)則是移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)向之后教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)的擴(kuò)展與延伸。這樣由必修和擴(kuò)展環(huán)節(jié)共同構(gòu)建起移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放體系。
本文作者:馮敏羅清龍作者單位:聊城大學(xué)
1引言
在油田偏遠(yuǎn)油區(qū)生產(chǎn)過程中,對(duì)相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)及油井視頻進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控對(duì)偏遠(yuǎn)油井的安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。但由于偏遠(yuǎn)油區(qū)裝置遠(yuǎn)離油田總部,應(yīng)用有線的通訊方式,施工困難且周期長(zhǎng)、靈活性差。而無線通訊方式由于其建立物理鏈路簡(jiǎn)單易行,成本低,可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求及時(shí)調(diào)整項(xiàng)目方案,靈活性好,系統(tǒng)的功能擴(kuò)展方便,因此特別適合偏遠(yuǎn)油區(qū)對(duì)通信鏈路的要求。
2常用的無線通訊技術(shù)
目前在油田現(xiàn)場(chǎng)廣泛應(yīng)用的無線通訊技術(shù)主要有GPRS/CDMA、數(shù)傳電臺(tái)、擴(kuò)頻微波、無線網(wǎng)橋及衛(wèi)星通信、短波通信技術(shù)等。
其中GPRS和CDMA技術(shù)中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通公司的主營(yíng)數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù),在數(shù)據(jù)傳輸方面有著很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),即信號(hào)覆蓋范圍廣。對(duì)于陸上油田生產(chǎn)區(qū)域基本完全覆蓋。但由于海上油田地理位置特殊,遠(yuǎn)離陸地的基站,因此很多海上生產(chǎn)平臺(tái)還無法為GPRS/CDMA信號(hào)完全覆蓋。此外經(jīng)過測(cè)試,GPRS的平均速率為20kbit/s~40kbit/s,CDMA的平均速率為80kbit/s~100kbit/s,可以滿足傳輸小數(shù)據(jù)量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)要求,但無法滿足大數(shù)據(jù)量的信號(hào)(例如視頻信號(hào))遠(yuǎn)程無線傳輸。雖然有利用CDMA技術(shù)進(jìn)行視頻信號(hào)傳輸?shù)陌咐Ч⒉焕硐搿?/p>
數(shù)字電臺(tái)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的工作環(huán)境,能夠提供標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口,可直接與計(jì)算機(jī)、RTU、PLC等數(shù)據(jù)終端連接,實(shí)現(xiàn)透明傳輸。數(shù)傳電臺(tái)的傳輸速率從1200~19.2Kbit,傳輸距離20~50公里。具有抗干擾能力強(qiáng)、接收靈敏度高等特點(diǎn)。數(shù)傳電臺(tái)技術(shù)比較成熟,標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,一直以來廣泛用于油田的數(shù)據(jù)遙測(cè)/數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)項(xiàng)目中。但隨著GPRS/CDMA技術(shù)的日漸成熟,相應(yīng)的設(shè)備價(jià)格的降低,使得在很多應(yīng)用場(chǎng)合中數(shù)傳電臺(tái)被GPRS/CDMA所取代。但同時(shí),數(shù)傳電臺(tái)的相關(guān)技術(shù)也在不斷發(fā)展,智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高帶寬的數(shù)傳電臺(tái)也不斷涌現(xiàn)。結(jié)合數(shù)傳電臺(tái)誤碼率低、信道可靠的特點(diǎn),數(shù)傳電臺(tái)必將成為海上油田通信技術(shù)應(yīng)用的可靠選擇。
擴(kuò)頻微波和無線網(wǎng)橋技術(shù)是近幾年興起的一門數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。擴(kuò)頻微波最大優(yōu)點(diǎn)在于較強(qiáng)的抗干擾能力,以及保密、多址、組網(wǎng)、抗多徑等,同時(shí)具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣等特點(diǎn),特別適合野外聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。而無線網(wǎng)橋是無線射頻技術(shù)和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。無線網(wǎng)橋是為使用無線(微波)進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)間互聯(lián)而設(shè)計(jì)。它是一種在鏈路層實(shí)現(xiàn)LAN互聯(lián)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備,可用于固定數(shù)字設(shè)備與其他固定數(shù)字設(shè)備之間的遠(yuǎn)距離(可達(dá)50km)、高速(可達(dá)百M(fèi)bps)無線組網(wǎng)。這兩項(xiàng)技術(shù)都可以用來傳輸對(duì)帶寬要求相當(dāng)高的視頻監(jiān)控等大數(shù)據(jù)量信號(hào)傳輸業(yè)務(wù)。
例如,對(duì)于遠(yuǎn)離陸地且無法進(jìn)行中繼的海上平臺(tái),通訊鏈路只能通過衛(wèi)星通信和短波通訊。其中衛(wèi)星通信范圍大,只要衛(wèi)星發(fā)射的波束覆蓋進(jìn)行的范圍均可進(jìn)行通信。不易受陸地災(zāi)害影響,建設(shè)速度快,易于實(shí)現(xiàn)廣播和多址通信等等優(yōu)點(diǎn)。但其運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)昂貴,且系統(tǒng)維護(hù)要求高。短波通訊以往只在軍事通信、專業(yè)通信、業(yè)余通信中發(fā)揮著極為重要的作用,因其傳輸速率低、噪聲大,電離層反射天波為主,通常不能穩(wěn)定的使用固定頻率工作等缺點(diǎn),因此在其他領(lǐng)域已慢慢淡出人們的視線。盡管短波通信存在一些缺陷,但對(duì)于海上油田而言,短波通訊作為可靠性高、覆蓋區(qū)域廣的通信方式,用于海上平臺(tái)的緊急通信及小數(shù)據(jù)量傳輸應(yīng)該是一個(gè)比較好的選擇。
3環(huán)境因素對(duì)技術(shù)應(yīng)用的影響
偏遠(yuǎn)油區(qū)的環(huán)境因素以以海上油田最為特殊。海上油田除了考慮信道帶寬,傳輸數(shù)率,傳輸距離,發(fā)射功率,天線要求等通信設(shè)備本身的技術(shù)參數(shù)外,在應(yīng)用無線通訊技術(shù)的過程中,還必須全面地考慮海上平特的地理環(huán)境與地理?xiàng)l件對(duì)無線通信技術(shù)應(yīng)用的影響。
3.1對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?/p>
可以通過選取性能好的設(shè)備或應(yīng)用抗干擾措施以減少甚至避免干擾。但無線通信過程中的信號(hào)衰落問題則是普遍存在的,而且是不可避免的。由于海上油田遠(yuǎn)離陸地,與陸地之間的廣闊的海域、多變的氣候使得在陸上應(yīng)用效果很好的技術(shù)在海上應(yīng)用時(shí)沒有了用武之地。
微波在空間傳播中將受到大氣效應(yīng)和地面效應(yīng)的影響,導(dǎo)致接受機(jī)接受的電平隨著時(shí)間的變化而不斷起伏變化,我們把這種現(xiàn)象稱為衰落。從衰落的物理因素來看,可以分成以下幾類:吸收衰落、雨霧衰落、K型衰落、波導(dǎo)型衰落、閃爍衰落等等。在各種衰落因素中,吸收衰落、雨霧衰落及K型衰落對(duì)海上油田的無線通信應(yīng)用影響較大。
3.2對(duì)技術(shù)應(yīng)用的影響
各項(xiàng)通信技術(shù)在海上油田應(yīng)用中還存在的另外一個(gè)問題就是其獨(dú)特的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。海上平臺(tái)一般空間狹小,還要考慮海上多風(fēng),平臺(tái)最高點(diǎn)一般較低的特點(diǎn)。
首先是對(duì)天線安裝的限制。海上微波通信受地形地貌影響,相同的通信距離要求兩端天線的高度更高。對(duì)于衛(wèi)星通信、擴(kuò)頻微波、短波通信等天線體積較大的應(yīng)用,由于海上風(fēng)力較大,抗風(fēng)性的要求也使得設(shè)備在小平臺(tái)的安裝變得十分困難。
此外,對(duì)于無人值守的平臺(tái),設(shè)備必須具有高可靠性、可自動(dòng)維護(hù)、參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)置等功能。而對(duì)于衛(wèi)星通信、短波通信等要求平臺(tái)上配備專業(yè)管理操作人員進(jìn)行設(shè)備的管理維護(hù),這一特點(diǎn)也為技術(shù)的應(yīng)用帶來一定的限制。
4無線網(wǎng)橋技術(shù)在海上平臺(tái)視頻監(jiān)控中的應(yīng)用
在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中,我們選取了基于5.8G無線網(wǎng)橋設(shè)備進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用測(cè)試。測(cè)試地點(diǎn)為淺海油井,測(cè)試內(nèi)容為4路視頻監(jiān)控圖像的傳輸。該系統(tǒng)具體解決方案是利用摩托羅拉Canopy5.8G無線網(wǎng)橋建立通信鏈路。在平臺(tái)一側(cè)首先通過視頻服務(wù)器將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為可在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)流,之后由無線網(wǎng)橋?qū)⑿盘?hào)傳輸?shù)疥懙囟?。陸地端一?cè)通過無線網(wǎng)橋進(jìn)行接收后由視頻監(jiān)控服務(wù)器處理后,對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行錄像存儲(chǔ)及Web。相關(guān)用戶可依據(jù)相應(yīng)權(quán)限在局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行視頻圖像的瀏覽、錄像等操作。
從2001年6月信息產(chǎn)業(yè)部將第三代移動(dòng)通信(簡(jiǎn)稱3G)正式提上議程開始,3G進(jìn)軍中國(guó)的腳步在各種傳言和猜測(cè)中走過了近8個(gè)年頭之后,終于在今年初工信部為國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商頒發(fā)了包括TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000在內(nèi)的第三代移動(dòng)通信牌照,但同屬3G標(biāo)準(zhǔn)的WiMAX并未獲準(zhǔn)運(yùn)營(yíng)。中國(guó)電信集團(tuán)公司科技委主任韋樂平韋樂平指出,移動(dòng)WiMAX定位的是3G的標(biāo)準(zhǔn),卻擁有了3.5G+的性能,采用的卻是4G的核心技術(shù),所以其位置比較尷尬。可以說,把WiMAX作為3G或者3.5G已經(jīng)為時(shí)已晚,而作為3.9G或者4G又來的太早。那么在技術(shù)飛速發(fā)展的今天,WiMAX是否已成昨日黃花呢?
1、 WiMAX優(yōu)越的技術(shù)特征
WiMAX(又稱IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn))是一項(xiàng)基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù),主要用在城市型局域網(wǎng)路。由WiMAX論壇提出并于2001年6月成形。它可提供最后一公里無線寬帶接入,作為電纜和DSL之外的選擇。根據(jù)是否支持移動(dòng)特性,IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)可以分為固定寬帶無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)和移動(dòng)寬帶無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn),其中802.16a、802.16d屬于固定無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn),而802.16e屬于移動(dòng)寬帶無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)。
(1)實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的傳輸距離:WiMAX所能實(shí)現(xiàn)的50km的無線信號(hào)傳輸距離是無線局域網(wǎng)所不能比擬的,網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G發(fā)射塔的10倍,只要少數(shù)基站建設(shè)就能實(shí)現(xiàn)全城覆蓋,這樣就使得無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍大大擴(kuò)展。
(2)提供更高速的寬帶接入。據(jù)悉,WiMAX所能提供的最高接入速度是70Mbit/s,這個(gè)速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。
(3)提供優(yōu)良的最后一公里網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。作為一種無線城域網(wǎng)技術(shù),它可以將Wi-Fi連接到互聯(lián)網(wǎng),也可作為DSL等有線接入方式的無線擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)最后一公里的寬帶接入。用戶無需線纜即可與基站建立寬帶連接。
(4)提供多媒體通信服務(wù)。由于WiMAX較Wi-Fi具有更好的可擴(kuò)展性和安全性,從而能夠?qū)崿F(xiàn)電信級(jí)的多媒體通信服務(wù)。
(5)優(yōu)越的移動(dòng)性。WiMAX可以再100Km/h的速度下使用,而WIFI則不行,3G則會(huì)嚴(yán)重影響連接速度,所以WiMAX在移動(dòng)中的優(yōu)勢(shì)更加明顯。
2、WiMAX的星星之火
盡管WiMAX有比其他3G標(biāo)準(zhǔn)更為出眾的技術(shù)優(yōu)勢(shì),但隨著國(guó)內(nèi)3G牌照的正式,WiMAX在中國(guó)的發(fā)展陷入低迷。
早在08年10月工信部無線電管理局副局長(zhǎng)謝飛波曾明確了我國(guó)對(duì)移動(dòng)WiMAX(802.16e)技術(shù)的態(tài)度。他表示移動(dòng)WiMAX(802.16e)尚未通過中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)審定,“因此不能作為中國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),不能在中國(guó)使用?!睂?shí)際上,中國(guó)從一開始便對(duì)移動(dòng)WiMAX(802.16e)持反對(duì)態(tài)度,認(rèn)為移動(dòng)WiMAX(802.16e)好幾個(gè)技術(shù)問題一直沒有得到解決,所以不能通過一個(gè)技術(shù)問題沒有完全澄清的標(biāo)準(zhǔn)。其中最主要的就是移動(dòng)WiMAX(802.16e)在頻段上與國(guó)家正在大力推廣的TD標(biāo)準(zhǔn)有沖突。如果在國(guó)內(nèi)使用移動(dòng)WiMAX(802.16e),將給本來就頻段資源緊張的TD造成沖擊,這顯然是工信部不愿意看到的局面。
今年1月工業(yè)和信息化部正式發(fā)放了TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三張3G牌照后,國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商開始大力推廣不同制式的3G業(yè)務(wù),而不在牌照之列的WiMAX就已經(jīng)很少被人提及了。同時(shí)中國(guó)電信董事長(zhǎng)兼CEO王曉初在收購(gòu)CDMA業(yè)務(wù)會(huì)表示,CDMA網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)路線首先考慮在中心城市升級(jí)EV-DO Rev.A,并等待LTE的發(fā)展。 這是中國(guó)電信高層首次公開明確全球第三大CDMA網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)走向:C網(wǎng)將會(huì)向3G EV-DO升級(jí),并且在后3G制式上選擇LTE。
WiMAX在國(guó)內(nèi)似乎已無路可走,但今年7月、8月WiMAX的好消息陸續(xù)傳來,
在國(guó)內(nèi)繼今年4月我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)開通 WiMAX服務(wù)之后,最近又有消息稱,大陸將引入臺(tái)灣地區(qū)電信運(yùn)營(yíng)商的WiMAX試驗(yàn)網(wǎng),由工信部與地方政府共同選擇兩三個(gè)城市來進(jìn)行試點(diǎn),此項(xiàng)工作有望在8月底展開。另外還有消息稱,國(guó)家廣電總局將在30個(gè)城市展開WiMAX的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
在國(guó)外,美國(guó)政府設(shè)立總額為40億美元的寬帶刺激基金,可能會(huì)幫助目前的WIMAX產(chǎn)業(yè)鏈走出困境;華為CDMA和WiMAX產(chǎn)品線總裁趙明接受路透專訪時(shí)表示,WiMAX于去年啟動(dòng),并將在城市人口較多、但固定線路網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)較差的新興市場(chǎng)獲持續(xù)快速發(fā)展。同時(shí)趙明表示:“今年(WiMAX全球銷量)在5億美元左右,明年應(yīng)該能到約10億美元?!保皇澜缰袌?chǎng)調(diào)查公司InfoneticsResearch的最新報(bào)告指出在用戶對(duì)帶寬和VoIP需求的推動(dòng)下,印度、俄羅斯、巴西等國(guó)WiMAX增勢(shì)強(qiáng)勁。報(bào)告還評(píng)測(cè)了全球各地的WiMAX發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)報(bào)告指出,在中國(guó)雖然目前市場(chǎng)很有限,但如果自主的3G技術(shù)TD-SCDMA未能點(diǎn)燃市場(chǎng),監(jiān)管部門對(duì)WiMAX的態(tài)度可能將會(huì)軟化,從而引導(dǎo)更廣泛的WiMAX市場(chǎng)增長(zhǎng)。同時(shí)WiMAX論壇主席RonResnick 宣布“2009全球WiMAX高峰會(huì)議”將于2009年10月22日-23日在北京舉行。
InfoneticsResearch公司W(wǎng)iMAX、微波業(yè)務(wù)和移動(dòng)設(shè)備類主管分析師理查德·韋伯(RichardWebb)表示,第二季度已經(jīng)顯示出WiMAX市場(chǎng)已經(jīng)越過了谷底。WiMAX自08年開始至今的低谷期已越過,星星之火終于點(diǎn)燃。
3、WiMAX的規(guī)?;逃弥皇菚r(shí)間問題
據(jù)中國(guó)通信網(wǎng)報(bào)道,中國(guó)臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院(ITRI)信息與通信研究實(shí)驗(yàn)室(ICL)副總裁兼總監(jiān)Paul Lin透露,內(nèi)地將對(duì)WiMAX設(shè)備以及CPE產(chǎn)品解禁,國(guó)家廣電總局將在30個(gè)城市展開WiMAX的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。 WiMAX的解禁不再是空穴來風(fēng)。
WiMAX的應(yīng)用是多種多樣的,無線、寬帶、公共安全的這些應(yīng)用在中國(guó)主要取決于頻率的資源,2.5GHz、3.5GHz、700MHz都有不同的應(yīng)用。WiMAX目前應(yīng)用主要是作為無線寬帶接入領(lǐng)域的一個(gè)很好的補(bǔ)充。而由于其低廉的寬帶費(fèi)用較為適合中國(guó)農(nóng)村地區(qū)的寬帶市場(chǎng)。
1 前言
現(xiàn)行UHF RFID空中接口的最大瓶頸是單信道接入,以致碰撞仲裁成為通信協(xié)議的核心。防碰撞算法幾經(jīng)改進(jìn),始終沒有根本突破,多讀寫器密集配置更添讀寫器碰撞麻煩。徹底突破UHF RFlD空中接口接入能力瓶頸的思路唯有多信道接入,即接入網(wǎng)接入,唯一可能的技術(shù)途徑是在UHF RFID空中接口引入碼分接入。
直接序列擴(kuò)展頻譜(DSSS),提供了一種提高信號(hào)抗干擾能力的技術(shù)手段。正交序列編碼調(diào)制,奠定了碼分接入技術(shù)基礎(chǔ),其多信道共用載波、無需頻道選擇的特點(diǎn)更加適合于無源標(biāo)簽UHF RFID空中接口的應(yīng)用環(huán)境。
對(duì)此有兩種不同的認(rèn)識(shí):一種認(rèn)為當(dāng)今的直接序列擴(kuò)展頻譜和碼分接入系統(tǒng)對(duì)于RFID空中接口而言,“復(fù)雜”、“困難”和“不可能”。另一種是探索適合于UHF RFID空中接口特定環(huán)境,尋找與移動(dòng)通信不同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法,力求實(shí)現(xiàn)UHF RFID應(yīng)用條件下的碼分接入。
2 UHF RFlD空中接口單信道接入體制
這是無可奈何的選擇:
(1)受限于無源標(biāo)簽的工藝條件。無源標(biāo)簽不具備頻道選擇能力,不可能采用頻分接入(FDMA)實(shí)現(xiàn)多用戶接人。
(2)受限于無源標(biāo)簽的功耗條件。芯片的功耗與工作頻率的平方成正比,時(shí)分接入(TDMA)的系統(tǒng)總速率等于各時(shí)分信道速率之和,無源標(biāo)簽不可能靠增大總工作速率來提高接入能力。Aloha算法和二叉樹算法及其改進(jìn)算法,本質(zhì)上都屬于時(shí)分接入,與移動(dòng)通信不同點(diǎn)在于移動(dòng)通信TDMA信道總速率等于用戶速率與接入用戶數(shù)的乘積,單信道射頻識(shí)別信道速率保持單用戶速率不變。
(3)受限于無源標(biāo)簽的復(fù)雜度。碼分接入被認(rèn)為“復(fù)雜”、“困難”和“不可能”,詳見第4節(jié)。
3 ISO/IECl 8000標(biāo)準(zhǔn)的期待
ISO/IECl8000第一部分給出了ISO/IEC18000的一系列定義,包括DSSS占用信道帶寬、擴(kuò)展頻譜序列、chip率、chip率精度等參數(shù)。在每一冊(cè)分標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議參數(shù)部分,凡讀寫器到標(biāo)簽鏈路和標(biāo)簽到讀寫器鏈路參數(shù)表格中都留下了擴(kuò)展頻譜序列、chip率、chip率精度等條目,在子條款中則加注“不用”。甚至在135kHz以下的ISO/lECl8000-2和13 56MHz頻段的ISO/lECl8000-3中也如法炮制,在相應(yīng)章節(jié)保留條目,加注“不用”。
如此安排說明,標(biāo)準(zhǔn)編制者十分看重?cái)U(kuò)展頻譜技術(shù),為今后條件成熟時(shí)加入相關(guān)內(nèi)容留足空間,而且歷經(jīng)十余年始終不舍棄,可見標(biāo)準(zhǔn)制定者期待之甚。
然而,CDMA不只是擴(kuò)展頻譜,擴(kuò)展頻譜技術(shù)本身只是做了把頻譜資源轉(zhuǎn)換為功率資源的工作,也就是改善了接收端信號(hào)接收能力。更重要的還需要再把獲得的功率資源轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)工作能力,如移動(dòng)通信所做的實(shí)現(xiàn)正交多信道接入,甚至碼分組網(wǎng)。就這個(gè)層面而言,只預(yù)留擴(kuò)展頻譜參數(shù)尚顯不夠。
4 望而卻步者所說
CDMA技術(shù)因其在移動(dòng)通信中的成功應(yīng)用,而使RFlD業(yè)界深受誘惑;同時(shí)又因其在移動(dòng)通信中實(shí)現(xiàn)方案的復(fù)雜度,而令RFID業(yè)界望而生畏。望而卻步者斷定:在RFID空中接口引入CDMA技術(shù),
復(fù)雜――在于cDMA系統(tǒng)通信組織中,多個(gè)邏輯信道,多種實(shí)體代碼,所用多種序列的產(chǎn)生和相關(guān)檢測(cè),以及嚴(yán)格的系統(tǒng)同步需求;
困難――在于RFID的用戶端設(shè)備是電子標(biāo)簽(以下簡(jiǎn)稱“標(biāo)簽”),要求低成本、無源(接收讀寫器射頻能量對(duì)標(biāo)簽供電);
不可能――無源標(biāo)簽只限于CMOS集成電路工藝,相當(dāng)于直接序列擴(kuò)展頻譜系統(tǒng),終端功能不可能在標(biāo)簽上實(shí)現(xiàn)。
5 努力追尋者所做
2009年波蘭學(xué)者Gustaw Mazu rek發(fā)表了《應(yīng)用擴(kuò)展頻譜發(fā)送的有源RFID系統(tǒng)》一文,文中給出了有源RFID空中接口的應(yīng)用擴(kuò)展頻譜技術(shù)的計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果。其特點(diǎn)是標(biāo)簽由電池供電,只發(fā)不收,使用16個(gè)127位GoId序列,實(shí)現(xiàn)有源標(biāo)簽碼分多信道發(fā)射。其之所以針對(duì)有源標(biāo)簽,說明功耗問題沒法解決;其之所以只發(fā)不收,是因?yàn)檎也坏竭m合于標(biāo)簽(甚至是有源標(biāo)簽)上實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展頻譜信號(hào)相干接收解擴(kuò)方案;其之所以只做了仿真,說明這僅僅是一個(gè)關(guān)鍵課題,還沒有形成完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
當(dāng)然這項(xiàng)研究也說明,國(guó)外也在探索UHF RFlD空中接口新體制,包括RFlD空中接口引入CDMA技術(shù)。
臺(tái)灣大學(xué)劉馨勤等曾使用霍夫曼(Huffman)序列作為RFID碼分接入擴(kuò)展頻譜序列,但其異步互相關(guān)值較大,影響系統(tǒng)性能。
元智大學(xué)郭芷琮以相互正交格雷互補(bǔ)序列集合為RFID擴(kuò)展頻譜序列,以碼分接入的方法處理RFID系統(tǒng)標(biāo)簽信號(hào)異步時(shí)碰撞的問題。若兩標(biāo)簽使用不同的相互正交格雷互補(bǔ)集合擴(kuò)展頻譜,無論各標(biāo)簽間接收信號(hào)是否同步,相互都不會(huì)有任何干擾。若兩標(biāo)簽使用同一組相互正交格雷互補(bǔ)集合擴(kuò)展頻譜,只要兩標(biāo)簽傳送的碼元擴(kuò)展頻譜序列到達(dá)讀寫器時(shí)間不同,也可在沒有相互干擾的情況下讀取各標(biāo)簽傳送資料,模擬結(jié)果比文獻(xiàn)中使用霍夫曼序列的性能更好。但是正交格雷互補(bǔ)序列數(shù)不足,可能成為擴(kuò)大系統(tǒng)功能的障礙。
本人從系統(tǒng)的角度出發(fā),改變傳統(tǒng)的雷達(dá)模型思維,以通信思維指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì),從分析UHF RFID應(yīng)用環(huán)境入手,通過合適的序列選擇,利用移位m序列族內(nèi)在關(guān)聯(lián)特性處理多標(biāo)簽并行應(yīng)答,采用多讀寫器正交碼分組網(wǎng)方法,完成了系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)方案(見該系列后續(xù)論文),預(yù)期可適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求。