時間：2023-03-13 11:23:37
序論：在您撰寫無線傳輸技術論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術都是將CDMA技術用于蜂窩系統，許多的思想都是源于CDMA系統，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提出的技術要求，支持高速多媒體業務、分組數據和IP接入等。但它們在技術實現、規范標準化、網絡演進等方面都存在較大差異。
WCDMA和CDMA2000各有優勢和缺點。WCDMA技術較成熟，能同廣泛使用的GSM系統兼容；相比第二代通信系統能提供更加靈活的服務；而且WCDMA能靈活處理不同速率的業務。其缺點是只能共用現有GSM系統的核心網部分，無線側設備可以共用的很少。
CDMA2000的優勢是可以和窄帶CDMA的基站設備很好地兼容，能夠從窄帶CDMA系統平滑升級，只需增加新的信道單元，升級成本較低，核心網和大部分的無線設備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍，手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統無法和GSM系統兼容。
1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術比較
WCDMA和CDMA2000物理層技術細節上有相似也有差異，由于考慮出發點不同，造成了不同的技術特點。WCDMA技術規范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統的互操作性和對GSM核心網的兼容性；CDMA2000的開發策略是對以IS-95標準為藍本的窄帶CDMA的平滑升級。
（1）這兩個標準的物理層技術相似點可以歸納為以下幾點：
①內環均采用快速功率控制。CDMA系統是干擾受限系統，因此為了提高系統容量，應盡可能的降低系統的干擾。功率控制技術可以減少一系列的干擾，這意味著同一小區內可容納更多的用戶數，即小區的容量增加。因此CDMA系統中引入功率控制技術是非常必要的。
②系統都支持開環發射分集，信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。
③系統均采用軟切換技術。所謂軟切換是指移動臺需要切換時，先與新的基站連通再與原基站切斷聯系，而不是先切斷與原基站的聯系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進行，因此模擬系統、TDMA系統不具有這種功能。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）兩個標準的物理層技術差異可以歸納為以下幾點：
①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據ITU關于5MHz信道基本帶寬的劃分規則，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開銷。CDMA2000分兩個方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統可支持話音、分組數據等業務，并且可實現QoS的協商。室內最高數據速率達2Mbit/s，步行環境384kb/s，車載環境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的直接序列擴頻，射頻帶寬為1.25MHz。
②支持不同的核心網標準。WCDMA要求實現與GSM網絡的兼容，所以它把GSMMAP協議作為上層核心網絡議；CDMA2000要求兼容窄帶CDMA，因此它把ANSI-41作為自己的核心網絡協議。
③WCDMA進行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保證更好的信號質量，并支持多用戶。
④為了使支持基于GSM的GPRS業務而部署的所有業務也支持WCDMA業務，為了完善新的數據話音網絡，CDMA2000-1x需要添加額外的網元或進行功能升級。
2.WCDMA與CDMA2000網絡接口的比較
3G標準的基本目標是能在車載、步行和靜止各種不同環境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數據速率。為多個用戶提供可變的無線接入數率是3G標準的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同，兩系統可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps，顯然WCDMA系統中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升，在CDMA2000系統中則不會如此。
WCDMA的接口標準規范、制定嚴謹、組織嚴密，而CDMA2000的接口標準嚴謹性有待加強。IS-95廠家設備難以互通，給運營商設備選型帶來了較大問題；3G許諾的高速無線數據服務必須可以和話音一樣實現無縫的漫游，這是至關重要的。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問題，更重要的是商業利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌，它支持全球漫游，全球移動用戶均有唯一標識，而CDMA2000尚不能很好做到這一點。
3.WCDMA和CDMA2000網絡演進的比較
（1）WCDMA的網絡演進技術
現有的GSM系統利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數據服務。如果復用多個時隙就能升級為HSCSD（高速電路交換數據）方式；此后出現了GPRS（通用分組無線業務），首次在核心網中引入了分組交換的方式，可提供144kbit/s的數據速率。接著繼續升級采用8PSK調制，這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE；WCDMA的數據傳輸速率將高達2M/s。
（2）CDMA2000網絡演進技術
主要的CDMA2000運營商將來自現在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數據傳輸速率為14.4kbit/s，為了提供更高的速率，1999年部分廠商開始采用IS-95B標準，理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進一步使容量加倍，最后升級為CDMA2000。
窄帶CDMA系統向CDMA2000系統的演進分為空中接口、網絡接口及核心網絡演進等方面。
①目前窄帶CDMA系統的空中接口是基于IS295A，其支持的數據速率為14.4kbit/s，由IS295A升級到IS295B，可支持64kbit/s。
②窄帶CDMA網絡接口的演進主要指窄帶CDMA系統A接口的升級和演進。對于窄帶CDMA系統，以前其A接口不是規范接口(即不是開放接口)，窄帶CDMA和GSM的A接口的規范相比較，GSM是先有A接口標準，然后廠家依據標準開發；窄帶CDMA是廠家各自開發，然后廣泛宣傳，最后憑借自身影響修改標準。
③窄帶CDMA的核心網在美國經過多年發展后，從IS241A到IS241B到IS241C，我國CDMA試驗網和紅皮書以IS241C為基礎，IS241D規范在1999年底，目前IS241E規范還未正式。
二、WCDMA和CDMA2000在我國的前景
對3G標準的選擇不僅要看其技術原理及成熟程度，還要結合本國國情、市場運作狀況等因素進行考慮。按目前的進展來看，兩種標準最后不能融合成一種，但可以共存。
在我國，GSMMAP網絡已形成巨大的規模，歐洲標準的WCDMA在網絡上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性，在技術上也考慮了與GSM的雙模切換兼容，向WCDMA體制的第三代系統演進，從一開始就解決了全網覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統，對GPS依賴較大；在小區站點同步方面，CDMA2000基站通過GPS實現同步，將造成室內和城市小區部署的困難，而WCDMA設計可以使用異步基站，運營者獨立性強；對于電信設備制造行業，我國在GSM蜂窩移動通信方面發展成熟，而窄帶CDMA系統尚未形成規模和產業。
WCDMA采用全新的CDMA多址技術，并且使用新的頻段及話音編碼技術等。因此GSM網絡雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數據服務，卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設計是以IS-95系統的豐富經驗為依據的，因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進無論從無線還是網絡部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板，并將系統軟件升級，即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存，鹿死誰手？尚未分曉。
參考文獻：
［1］TeroOjanpera，RamjeePrasad.朱旭紅譯.寬帶CDMA：第三代移動通信技術.北京：人民郵電出版社.
［2］楊大成.CDMA2000-1X移動通信系統.北京：機械工業出版社,2003.
［3］羅凌，焦元媛，陸冰.第三代移動通信技術與業務.北京：人民郵電出版社，2005.
[論文摘要]3G的時代已經來臨，其主要技術標準WCDMA和CDMA2000誰優誰劣自然引起了我們的關注。本文從各個方面對兩個技術標準做了全面的對比研究。
一、引言
上世紀70年代末，誕生了被稱為第一代蜂窩移動通信系統的雙工FDMA模擬調頻系統，但由于模擬系統固有的先天缺陷，在90年代初被以TDMA為基礎的第二代數字蜂窩移動通信系統所取代，相對FDMA系統有諸多優點，如頻譜利用率高，系統容量大、保密性好等。與此同時產生了以CDMA為基礎的數字蜂窩通信系統，相比TDMA系統具有低發射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術等優點。
隨著網絡的廣泛普及，圖像、話音和數據相結合的多媒體和高速率數據業務的業務量大大增加，人們對通信業務多樣化的要求也與日俱增，而一代二代系統遠遠不能滿足用戶的這些需求，所以誕生了第三代移動通信技術，它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。國際上承認的3G標準有三個：CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA，這里主要從各個方面做WCDMA和CDMA2000的對比研究。
二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較
由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術都是將CDMA技術用于蜂窩系統，許多的思想都是源于CDMA系統，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提出的技術要求，支持高速多媒體業務、分組數據和IP接入等。但它們在技術實現、規范標準化、網絡演進等方面都存在較大差異。
WCDMA和CDMA2000各有優勢和缺點。WCDMA技術較成熟，能同廣泛使用的GSM系統兼容；相比第二代通信系統能提供更加靈活的服務；而且WCDMA能靈活處理不同速率的業務。其缺點是只能共用現有GSM系統的核心網部分，無線側設備可以共用的很少。
CDMA2000的優勢是可以和窄帶CDMA的基站設備很好地兼容，能夠從窄帶CDMA系統平滑升級，只需增加新的信道單元，升級成本較低，核心網和大部分的無線設備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍，手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統無法和GSM系統兼容。
1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術比較
WCDMA和CDMA2000物理層技術細節上有相似也有差異，由于考慮出發點不同，造成了不同的技術特點。WCDMA技術規范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統的互操作性和對GSM核心網的兼容性；CDMA2000的開發策略是對以IS-95標準為藍本的窄帶CDMA的平滑升級。
（1）這兩個標準的物理層技術相似點可以歸納為以下幾點：
①內環均采用快速功率控制。CDMA系統是干擾受限系統，因此為了提高系統容量，應盡可能的降低系統的干擾。功率控制技術可以減少一系列的干擾，這意味著同一小區內可容納更多的用戶數，即小區的容量增加。因此CDMA系統中引入功率控制技術是非常必要的。
②系統都支持開環發射分集，信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。
③系統均采用軟切換技術。所謂軟切換是指移動臺需要切換時，先與新的基站連通再與原基站切斷聯系，而不是先切斷與原基站的聯系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進行，因此模擬系統、TDMA系統不具有這種功能。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）兩個標準的物理層技術差異可以歸納為以下幾點：
①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據ITU關于5MHz信道基本帶寬的劃分規則，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開銷。CDMA2000分兩個方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統可支持話音、分組數據等業務，并且可實現QoS的協商。室內最高數據速率達2Mbit/s，步行環境384kb/s，車載環境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的直接序列擴頻，射頻帶寬為1.25MHz。
②支持不同的核心網標準。WCDMA要求實現與GSM網絡的兼容，所以它把GSMMAP協議作為上層核心網絡議；CDMA2000要求兼容窄帶CDMA，因此它把ANSI-41作為自己的核心網絡協議。
③WCDMA進行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保證更好的信號質量，并支持多用戶。
④為了使支持基于GSM的GPRS業務而部署的所有業務也支持WCDMA業務，為了完善新的數據話音網絡，CDMA2000-1x需要添加額外的網元或進行功能升級。
2.WCDMA與CDMA2000網絡接口的比較
3G標準的基本目標是能在車載、步行和靜止各種不同環境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數據速率。為多個用戶提供可變的無線接入數率是3G標準的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同，兩系統可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps，顯然WCDMA系統中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升，在CDMA2000系統中則不會如此。
WCDMA的接口標準規范、制定嚴謹、組織嚴密，而CDMA2000的接口標準嚴謹性有待加強。IS-95廠家設備難以互通，給運營商設備選型帶來了較大問題；3G許諾的高速無線數據服務必須可以和話音一樣實現無縫的漫游，這是至關重要的。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問題，更重要的是商業利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌，它支持全球漫游，全球移動用戶均有唯一標識，而CDMA2000尚不能很好做到這一點。
3.WCDMA和CDMA2000網絡演進的比較
（1）WCDMA的網絡演進技術
現有的GSM系統利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數據服務。如果復用多個時隙就能升級為HSCSD（高速電路交換數據）方式；此后出現了GPRS（通用分組無線業務），首次在核心網中引入了分組交換的方式，可提供144kbit/s的數據速率。接著繼續升級采用8PSK調制，這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE；WCDMA的數據傳輸速率將高達2M/s。
（2）CDMA2000網絡演進技術
主要的CDMA2000運營商將來自現在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數據傳輸速率為14.4kbit/s，為了提供更高的速率，1999年部分廠商開始采用IS-95B標準，理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進一步使容量加倍，最后升級為CDMA2000。
窄帶CDMA系統向CDMA2000系統的演進分為空中接口、網絡接口及核心網絡演進等方面。
①目前窄帶CDMA系統的空中接口是基于IS295A，其支持的數據速率為14.4kbit/s，由IS295A升級到IS295B，可支持64kbit/s。
②窄帶CDMA網絡接口的演進主要指窄帶CDMA系統A接口的升級和演進。對于窄帶CDMA系統，以前其A接口不是規范接口(即不是開放接口)，窄帶CDMA和GSM的A接口的規范相比較，GSM是先有A接口標準，然后廠家依據標準開發；窄帶CDMA是廠家各自開發，然后廣泛宣傳，最后憑借自身影響修改標準。
③窄帶CDMA的核心網在美國經過多年發展后，從IS241A到IS241B到IS241C，我國CDMA試驗網和紅皮書以IS241C為基礎，IS241D規范在1999年底，目前IS241E規范還未正式。
三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景
對3G標準的選擇不僅要看其技術原理及成熟程度，還要結合本國國情、市場運作狀況等因素進行考慮。按目前的進展來看，兩種標準最后不能融合成一種，但可以共存。
在我國，GSMMAP網絡已形成巨大的規模，歐洲標準的WCDMA在網絡上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性，在技術上也考慮了與GSM的雙模切換兼容，向WCDMA體制的第三代系統演進，從一開始就解決了全網覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統，對GPS依賴較大；在小區站點同步方面，CDMA2000基站通過GPS實現同步，將造成室內和城市小區部署的困難，而WCDMA設計可以使用異步基站，運營者獨立性強；對于電信設備制造行業，我國在GSM蜂窩移動通信方面發展成熟，而窄帶CDMA系統尚未形成規模和產業。
WCDMA采用全新的CDMA多址技術，并且使用新的頻段及話音編碼技術等。因此GSM網絡雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數據服務，卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設計是以IS-95系統的豐富經驗為依據的，因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進無論從無線還是網絡部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板，并將系統軟件升級，即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存，鹿死誰手？尚未分曉。
參考文獻：
［1］TeroOjanpera，RamjeePrasad.朱旭紅譯.寬帶CDMA：第三代移動通信技術.北京：人民郵電出版社.
1.1無線傳感網絡技術很受大眾的喜歡與它的高科技的發展是分不開的，而且許多國家也很重視它的發展，世界各國的工業界、高科技界和學術界對無線傳感網絡的發展展開了猛烈的攻勢，希望可以通過靠科技技術的結合實現無線傳感網絡技術的進步，許多國家還將無線傳感網絡技術列入國家的重點研究技術，而且一些周刊和雜志對無線網絡的評價也很高，認為無線傳感網絡技術是未來引領世界計算機進步的主要技術。
1.2無線傳感網絡技術在我國的發展還很緩慢，這主要是由于無線傳感網絡技術在我國出現的時間比較晚，無線傳感網絡技術在我國的研究方案中還處在初級階段，與西方一些發達國家相比，存在嚴重的滯后性，我國在無線傳感網絡技術上的研究主要局限在仿真計算和網絡協議等，在人們的生活和軍事中的應用還很少，而且無線網絡現在已經可以用來作環境監測，我國卻沒有將無線傳感網絡技術應用到實處。
1.3目前，中國的未來技術研究方向中有幾項是專門針對無線傳感網絡技術進行直接論述的，而且在一些重大會議的決策里面，也將無線傳感網絡技術列為三大前沿信息技術，無線傳感網絡技術中的自發組織網絡技術和智能感知技術都成為中國重點信息技術研究，無線傳感網絡技術在我國如此重視的情況下一定會有所成就，無線傳感網絡技術也成為社會信息技術發展的必然，在我國，信息技術領域廣泛地被應用已經成為不爭的事實，對人們的生活、工作和社會的發展帶來很深刻的影響。
2無線傳感網絡技術的應用發展
2.1無線傳感網絡技術在環境監測方面的應用和發展現代社會，人類的生活水平在逐漸的提高，人們對于環境的探討也越來越重視，環境方面的應用科學也越來越多，傳統的環境探索的模式已經不能滿足人們對環境探索強烈的欲望，而且關于環境的采集數據的難度也越來越大。無線傳感網絡技術的出現及時地解決了環境探索方面的難關，無線傳感網絡技術對戶外的野生動物的跟蹤、發現和保護做出了巨大的貢獻，通過無線傳感網絡技術，人們能夠對各種野生動物的生存成長環境做監測，比如說動物生存環境的氣象、洪澇災害、地球的物理環境、環境的污染狀況、大氣的監測等等，根據監測的結果采取必要的保護措施和改善措施。
2.2無線傳感網絡技術在軍事領域的應用和發展無線傳感網絡技術起于軍事領域，無線傳感網絡技術在軍事上的應用是它能夠在國家的邊疆上站崗放哨做警衛，將無線傳感網絡器安置在國家的邊疆防線上，士兵可以直接通過無線傳感網絡技術對國家邊疆進行防御，接受來自不同方向的信息并及時果斷地做出相應的措施。無線傳感器在軍事上的另外一個應用就是可以對目標進行定位，以及時地防范敵軍的可能的侵襲和進攻，還可以通過無線傳感技術對無人駕駛的車輛進行擺布，戰爭結束后，無線傳感網絡還能對戰場的破壞性和環境污染程度進行監測并且評估。
2.3無線傳感網絡技術在家庭生活中的應用和發展無線傳感網絡技術最貼近人的生活的應用就是在家庭生活中的應用，無線傳感網絡器可以為人民的生活提供很多方便，并且能夠使人們的生活環境更舒適，無線傳感網絡技術為人們的生活提供比較人性化智能家居，比如說像冰箱、真空吸塵器、錄像機和微波爐等，這樣用戶就可以在遠處遙控這些家用產品，而且還能通過無線傳感技術在家里的主要房間安裝監測器，以便隨時控制家里的安全。
2.4無線傳感網絡技術在醫療衛生行業的應用和發展無線傳感網絡技術在健康護理人的方面的應用主要是用來對患者和醫生的行為進行監測，人的身體里面有很多我們并不知道的生理和心理數據，將無線傳感網絡技術安裝在病人的身上就可以隨時觀察病人的病情，并得到及時的救治，無線網絡傳感技術在不久的將來會更加的方便，用途也會更加的多，還能實現醫療的遠程遙控。
3結束語
關鍵詞：無線通信低功耗移頻鍵控PIC16F73單片機芯片CC1000調制解調芯片
在工業、科學研究以及醫療設備中，目前出現了大量需要進行通信的設備，這些設備通信距離較近、數據量較小、不適合布線。比如自動抄表系統、酒店點菜系統以及現場數據采集系統等，其中有很多設備是可移動的，而且要求何種小便于攜帶。因此，要求其通過設備具有體積小、功耗低、成本低、使用方便等特點?；谶@些需求，本文給出了一款超低功耗的無線數字傳輸模塊的設備及實現方法。
該模塊采用Chipcon公司的超低功耗FSK調制解調芯片CC1000和Microchip公司的低功耗單片機PIC16F73，從而保證了系統的超低功耗。同時，為了適應電池供電系統的應用，該模塊支持查詢方式的無線通信，可以使系統的平均工作電流低至10μA。該模塊具有8組信道，可以實現點對點、點對多點的半雙工通信，并且提供標準串行數據接口，支持TTL、RS232和RS485通信接口，可以方便地與其它控制器或計算機連接。
圖1
1模塊硬件設計
模塊結構框圖如圖1所示。
作為工作在物理層和數據鏈路層的底層通信設備，該系統完成數據的調制解調、假數據過濾、數據組合、解碼數據幀、數據校驗等功能。在接收過程中完成數據由電信號向位流、由位流數據向字節，由字節向數據幀的變換，而在發送過程中則完成接收到的逆向過程。數據發送過程中數據流的變化如圖2所示。
調制解調由CC1000完成。系統采用頻移鍵控調制（FSK），載波頻率為434MHz，帶寬為64kHz，數據采用差分曼徹斯特編碼發送，空中發送數據速率可以根據需要設置，最高FSK數據速率為76.8kpbs。CC1000采用三線命令接口和兩線數據接口，可編程配置載波頻率和數據速率等內容。有關CC1000的詳細內容見參考文獻。
模塊控制器在發送時從用戶接口接數據和命令，并將用戶數據轉換成數據幀傳送給CC1000，控制CC1000進行數據發送。在接收時，控制器接收從CC1000傳送過來的數據，分析數據，過濾噪聲，將數據由位流轉換為字節，進行校驗并將用戶數據通過串行口傳送給用戶，使用戶可以實現所發即所收。
模塊是為低功耗系統而設計的，除了具有SLP引腳可以直接休眠模塊外，還有一些專門設計的命令來支持使用查詢方式的通信。PCMD、RX、TX三線組成模塊的三線接口，配置命令時PCMD必須為高電平。配置命令工作時序如圖3所示。
發送數據時PCMD應置為低電平，通過串行口發送數據即可。模塊使用時間間隔區分數據幀，如果有傳輸半個字節的時間沒有接收到數據，則認為此前接收到的為一幀數據，系統將編碼該幀數據并通過CC1000進行調制和發送。因此，如果用戶數據是以數據幀的格式發送的，用戶應當連續發送數據，以避免模塊將一幀數據分割為兩幀數據發送，從而降低發送效率。模塊只能進行半雙工通信，沒有數據發送時模塊處于接收狀態；有休眠信號時模塊進入體眠狀態，此時模塊無法接收和發送數據，只有將模塊喚醒后，才能發送和接收數據。READY信號是模塊工作狀態指示信號。當READY長時間處于低電平狀態時，可以使用RST將模塊復位，重新設置模塊的工作狀態，以避免模塊處于錯誤工作狀態。
2軟件設計
系統軟件采用專門為PIC單片機進行了優化，能夠為PIC系列單片機產生優質高效的代碼，具體內容參考文獻。系統控制器軟件設計是本系統的核心內容，由于控制器要完成與用戶和CC1000雙方的通信及數據封裝，因此系統軟件借用Windows系統的消息循環機制設計，采用消息循環的體系結構。這種結構使得程序結構清晰、可擴展性強、可移植性強。經過長時間的初中，證明這種結構非常適合單片機系統軟件的開發。
圖4為程序初始化和主函數部分的結構框圖。系統程序總線結構采用消息驅動機制。在系統內部寄存器和變量初始化完成后便可以進入消息循環程序查詢系統消息。系統消息一般是CPU外部或內部的事件通過CPU中斷系統激勵CPU運行的。為了能夠使系統產生和響應消息，必須啟動CPU的中斷系統，因而在進入消息循環前啟動CPU定時中斷、串行通信中斷、外部觸發中斷。程序初始化部分在CPU上電或復位后只執行一次，CPU在正常工作時即將終都在消息循環中反復檢測消息是否存在，并根據消息的種類做不同的操作，最后清除相應的消息標志，再進行循環檢測消息。本系統中消息共有三種，分別是程序節拍控制信號、與CC1000通信的信號以及與用戶通信的信號。程序節拍控制信號控制程序的運行過程，包括時間信號、外部中斷信號（休眠、喚醒）以及其它定時動作信號；與CC1000通信的信號包括CC1000狀態轉換信號、接收完成信號、發送開始信號以及發送完畢信號等，負責管理與CC1000的通信和控制工作；與用戶通信的信號包括接收用戶數據完畢信號、用戶數據發送完畢信號以及向用戶發送數據開始信號等，負責與用戶的通信管理。程序的消息循環結構如圖5所示。
3模塊性能
3．1模塊功能
作為一款專門為低功耗系統而設計的無線數字傳輸模塊，該模塊具有低電平供電、低功耗的特點。供電電壓范圍為3V～12V。當供電電壓為3V時，在接收狀態下，模塊電流為9.6mA；在發送狀態下，模塊電流為25.6mA；在休眠狀態下，模塊電流為2μA。通信系統使用查詢方式工作時，處于接收的工作電流計算公式如下，即若休眠時間為dsl，檢測信號時間為tdt，那么平均工作電流為（單位為μA
）：
Ip=(tsl×2+tdt×9600)/(tsl+tdt)
因此，如果一個系統的休眠時間為8s,檢測時間為13μA。這樣，5400mAh的鋰電流可以使用47年！當然，實際使用中應該計算模塊處于接收狀態時的電流，此時模塊的功耗就取決于模塊工作的情況和傳輸數據量的大小，但是其極低的待機功耗對于移動設備來說是十分重要的。
3．2通信可靠性
通信誤碼率可以使用如下近似公式計算：
Pe≈Ne/N
式中，N為傳輸的二進制碼元總線；Ne為被傳輸錯的碼元數，理論上應有N∞。
在實際使用中，N足夠大時，才能夠把Pe近似為誤碼率。經過對模塊的測試，在數據速率為2400bps、通信距離為100m(平原條件)時，通信誤碼率為10-3～10-5。在數據速率提高時，通信誤碼率會增加，但是通信模塊可采用多項技術來提高通信可靠性。在物理層，模塊采用差分曼徹斯特編碼技術發送數據，從而保證通信中的同步問題；而在數據鏈路層，使用CRC（循環冗余編碼）進行數據幀校驗，用以保證數據到達用戶應用層以后的可靠性。當然，用戶在應用層還可以采取多種通信協議來進一步提高通信的可靠性。
3.3通信距離
在無線通信中，通信距離與發射機發送信號的強度和接收機接收靈敏度有著直接關系。本模塊的發送功率為10dBm，而在數據速率為2400bps、帶寬為64kHz、通信二進制誤碼率為10-3條件下，模塊的接收靈敏度為-110dBm。在天線高于地面3m的可視條件下，可告通信距離（誤碼率小于10-3）大于300m。在市區環境中，可靠通信距離在10m左右。
圖5
4模塊應用
無線智能IC卡水表由負責顯示和讀寫IC卡的上位機和負責閥門控制的下位機組成，上位機和下位機之間的通信使用無線數字傳輸模塊完成，系統結構如圖6所示。上位機負責人機接口，包括顯示下位機狀態、顯示剩余水量、讀取IC卡以及與下位機通信等功能，下位機完成水脈沖計數并接收上位機的指令控制閥門開關狀態。由于本系統采用電池供電，所以要求系統的功耗必須非常低。水表的上位機和下位機均采用Microchip公司的低功耗單片機PIC16F73，下位機工作在查詢狀態。
關鍵詞：AT89C51串行口無線數字電臺串行通信
一般的數字采集系統，是通過傳感器將捕捉的現場信號轉換為電信號，經模/數轉換器ADC采樣、量化、編碼后，為成數字信號，存入數據存儲器，或送給微處理器，或通過無線方式將數據發送給接收端進行處理。無線數據傳輸系統就是樣一套利用無線手段，將采集的數據由測量站發送到主控站的設備。
1系統組成
系統組成如圖1、圖2所示。
系統由測量站和主控站兩部分組成。測量站主要完成對現場信號的采集、存儲，接收遙控指令并發送數據。主控站的主要工作是發送遙控指令、接收數據信息、進行數據處理和數據管理、隨機顯示打印等。
2AT89C51與數字電臺的串行通信
Atmel公司的AT89C51單片機，是一種低功耗、高性能的、片內含有4KBFlashROM的8位CMOS單片機，工作電壓范圍為2.7～6V（實際使用+5V供電），8位數據總線。它有一個可編程的全雙工串行通信接口，能同時進行串行發送和執著收。通過RXD引腳（串行數據接收端）和TXD引腳（串行數據發送端）與外界進行通信。
2.1通信協議與波特率
數字電臺與單片機、終端主控機的通信協議為：
通信接口——標準串行RS232接口，9線制半雙工方式；
通信幀格式——1位起始位，8位數據位，1位可編程數據位，1位停止位；
波特率——1200baud。
數字電臺選用Motorola公司的GM系列車載電臺，工作于VHF/UHF頻段，可進行無線數傳（9線制標準串行RS232接口），也可進行話音通信；采用二進制移頻鍵控（2FSK）調制解調方式，符合國際電報電話咨詢委員會CCITT.23標準。在話帶內進行數字傳輸時，推薦在不高于1200b/s數據率時使用。實際使用時，電臺工作于220～240MHz頻率范圍，采用半雙工方式（執行收、發操作，但不能同時進行）即可滿足系統要求。
2.2AT89C51串行口工作方式
AT89C51串行口可設置四種工作方式，可有8位、10位和11位幀格式。本系統中，AT89C51串行口工作于方式3，即鳘幀11位的異步通信格式：1位起始位，8位數據位（低位在前），1位可編程數據位，1位停止位。
發送前，由軟件設置第9位數據（TB8）作奇偶校驗位，將要發送的數據寫入SBUF，啟動發送過程。串行口能自動把TB8取出，裝入到第9位數據的位置，再逐一發送出去。發送完畢，使TI=1。
接收時，置SCON中的REN為1，允許接收。當檢測到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳變（起始位）時，開始接收9位數據，送入移位寄存器（9位）。當滿足RI=0且SM2=0或接收到的9位數據為1時，前8位數據送入SBUF，第9位數據送入SCON中的RB8，置RI為1；否則，這次接收無效，不置位RI。
串口方式3的波特率由定時器T1的溢出率與SMOD值同時決定：
方式3波特率=T1溢出率/n
當SMOD=0時，n=32；SMOD=1時，n=16。T1溢出率取決于T1的計數速率（計數速率=fosc/12）和TI預置的初值。
定時器T1用作波特率發生器，工作于模式2（自動重裝初值）。設TH1和TL1定時計數初值為X，則每過“28-X”個機器周期，T1就會發生一次溢出。初值X確定如下：
X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL
本系統中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。
2.3AT89C51與數字電臺的硬件連接
AT89C51與數字電臺的硬件連接如圖3所示。
系統采用異步串行通信方式傳輸測量數據。利用單片機串口與數字電臺RS232數據口相連。電臺常態為收狀態（PPT=0，收狀態；PPT=1，發狀態），單片機P3.5腳輸出高電平。單片機使用TTL電平，電臺使用RS232電平，由MAX232完成TTL電平與RS232電平之間的轉換。3片光電耦合器6N137實現單片機與電臺之間的電源隔離，增強系統抗干擾性能。
單片機通過帶控制端的三態緩沖門74HC125、非門74HC14控制電臺的收發轉換，以及指令的接收和數據發送。接收時，P3.5=1,c2=1，74HC125B截止；P3.5經74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為低電平，將其置為接收狀態；同時c1=0，74HC125A導通，接收的指令由電臺的RXD端輸入，經MAX232電平變換、光電隔離、74HC125A緩沖門，送入單片機RXD腳。發射時，P3.5=0，經74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為高電平，將其置為發射狀態；同時c1=1，74HC125A截止，c2=0，74HC125B導通，數據由單片機TXD腳輸出，經74HC125B緩沖門、光電隔離、MAX232電平變換，通過電臺TXD端口將數據發送出去。
3通信軟件設計
通信軟件至關重要，一旦出現問題，整個系統就會癱瘓。采取差錯控制與容錯技術是非常重要的。
*主控站發送的指令中包含一定數量的同步符55H和3字節的密碼。測量站在連續收到5個同步符后進行密碼驗證，驗證通過后正式接收指令字節；如未通過，則測量站發一信號讓主控站重發，三次驗證不過則停發該命令。測量站發/主控站收時，驗證方式與此相同。驗證通過后，測量站開始發送數據。
*一個指令由3字節構成，第二字節等于第一字節加上35H，第3字節等于第二字節加上36H。如果收到的指令不符合此規則，則重發該命令，連續三次錯誤時停發。
*主控站每發一個指令，測量站都回送一個應答信號。該應答信號中包含原指令樣本。
下面給出單片機串行口與電臺的基本通信程序。
初始化程序：
BTLEQU2FH；波特率放在內部RAM的2FH單元
MOVTMOD，#21H；T0方式1，16位計數器，T1方式2，串口用
SETBTR0；啟動T0
MOVBTL，#0F3H；波特率設定為1200
MOVSCON，#0C0H；串口方式3，9位數據，禁止接收
接收及驗證程序：
NUMEQU2BH；同步符個數值存放在內部RAM的2BH單元
TEMPEQU2CH
ROM-CH：DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H
DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H；20字節同步符
MIMDB''''WSC''''：3字節密碼“WSC”
SETBP3.5；置電臺收狀態
SETBREN；允許串口接收
A1：MOVNUM，#0；記錄連續到同步符55H的個數
A2：JBRI，A2；串口有數據轉A3
A3：CLRRI；清接收中斷標志
MOVA，SBUF；讀串口數據
CJNEA，#55H，A1；不是同步符轉A1
INCNUM；收到的同步符個數加1
MOVA，NUM；取收到的同步符個數
CJNEA，#5，A2；未收夠連續5個55H轉A2
A4:MOVNUM,#0;密碼驗證，記錄收到密碼字節數
A5：MOVDPTR，#MIM；密碼字符首址
MOVA，NUM
MOVCA，@A+DPTR；查表取密碼
MOVTEMP，A；保存密碼
JBRI，A6；串口收完一個字節轉A6
…
A6：CLRRI；清接收中斷標志
MOVA，SBUF；讀串口數據
CJNEA，TEMP，A4；與密碼不符轉A4
INCNUM；收到的密碼個數加1
MOVA，NUM；取已收到的密碼字節數
CJNEA，#3，A5；密碼未收完轉A5
發送程序：
CLRP3.5；置電臺發狀態
MOVB，#23
MOVDPTR，#ROM-CH
B1：CLRA
MOVCA，@A+DPTR；查表發送同步符和密碼共24字節
INCDPTR
LCALLSEND-CH；調發送單字節子程序
DJNZB，B1
…
CLRA
MOVDPTR，#7000H；外部RAM數據首址，發送外部RAM中的數據到電臺
B2：CJNER4，#0，B3
CJNER3，#0，B3；R4R3=發送字節數
B3：MOVXA，@DPTR；取數據
INCDPTR
LCALLSEND-CH
CJNER3，#0，B4
CJNER4，#0，B5
B4：DECR3
LJMPB2
DECR3
DECR4
LJMPB2
…
SEND-CH：SETBTB8
MOVSBUF，A
DB0，0，0，0，0，0，0，0
JNBTI，$；延時4μs
CLRTI
RET
[論文摘要]3G的時代已經來臨,其主要技術標準WCDMA和CDMA2000誰優誰劣自然引起了我們的關注。本文從各個方面對兩個技術標準做了全面的對比研究。
一、引言
上世紀70年代末,誕生了被稱為第一代蜂窩移動通信系統的雙工FDMA模擬調頻系統,但由于模擬系統固有的先天缺陷,在90年代初被以TDMA為基礎的第二代數字蜂窩移動通信系統所取代,相對FDMA系統有諸多優點,如頻譜利用率高,系統容量大、保密性好等。與此同時產生了以CDMA為基礎的數字蜂窩通信系統,相比TDMA系統具有低發射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術等優點。
隨著網絡的廣泛普及,圖像、話音和數據相結合的多媒體和高速率數據業務的業務量大大增加,人們對通信業務多樣化的要求也與日俱增,而一代二代系統遠遠不能滿足用戶的這些需求,所以誕生了第三代移動通信技術,它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式,提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。國際上承認的3G標準有三個:CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA,這里主要從各個方面做WCDMA和CDMA2000的對比研究。
二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較
由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術都是將CDMA技術用于蜂窩系統,許多的思想都是源于CDMA系統,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提出的技術要求,支持高速多媒體業務、分組數據和IP接入等。但它們在技術實現、規范標準化、網絡演進等方面都存在較大差異。
WCDMA和CDMA2000各有優勢和缺點。WCDMA技術較成熟,能同廣泛使用的GSM系統兼容;相比第二代通信系統能提供更加靈活的服務;而且WCDMA能靈活處理不同速率的業務。其缺點是只能共用現有GSM系統的核心網部分,無線側設備可以共用的很少。
CDMA2000的優勢是可以和窄帶CDMA的基站設備很好地兼容,能夠從窄帶CDMA系統平滑升級,只需增加新的信道單元,升級成本較低,核心網和大部分的無線設備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍,手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統無法和GSM系統兼容。
1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術比較
WCDMA和CDMA2000物理層技術細節上有相似也有差異,由于考慮出發點不同,造成了不同的技術特點。WCDMA技術規范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統的互操作性和對GSM核心網的兼容性;CDMA2000的開發策略是對以IS-95標準為藍本的窄帶CDMA的平滑升級。
(1)這兩個標準的物理層技術相似點可以歸納為以下幾點:
①內環均采用快速功率控制。CDMA系統是干擾受限系統,因此為了提高系統容量,應盡可能的降低系統的干擾。功率控制技術可以減少一系列的干擾,這意味著同一小區內可容納更多的用戶數,即小區的容量增加。因此CDMA系統中引入功率控制技術是非常必要的。
②系統都支持開環發射分集,信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。
③系統均采用軟切換技術。所謂軟切換是指移動臺需要切換時,先與新的基站連通再與原基站切斷聯系,而不是先切斷與原基站的聯系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進行,因此模擬系統、TDMA系統不具有這種功能。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)兩個標準的物理層技術差異可以歸納為以下幾點:
①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據ITU關于5MHz信道基本帶寬的劃分規則,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開銷。CDMA2000分兩個方案,即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統可支持話音、分組數據等業務,并且可實現QoS的協商。室內最高數據速率達2Mbit/s,步行環境384kb/s,車載環境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的直接序列擴頻,射頻帶寬為1.25MHz。
②支持不同的核心網標準。WCDMA要求實現與GSM網絡的兼容,所以它把GSMMAP協議作為上層核心網絡議;CDMA2000要求兼容窄帶CDMA,因此它把ANSI-41作為自己的核心網絡協議。
③WCDMA進行功率控制的速度是CDMA2000的2倍,能保證更好的信號質量,并支持多用戶。
④為了使支持基于GSM的GPRS業務而部署的所有業務也支持WCDMA業務,為了完善新的數據話音網絡,CDMA2000-1x需要添加額外的網元或進行功能升級。
2.WCDMA與CDMA2000網絡接口的比較
3G標準的基本目標是能在車載、步行和靜止各種不同環境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數據速率。為多個用戶提供可變的無線接入數率是3G標準的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同,兩系統可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps,顯然WCDMA系統中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升,在CDMA2000系統中則不會如此。
WCDMA的接口標準規范、制定嚴謹、組織嚴密,而CDMA2000的接口標準嚴謹性有待加強。IS-95廠家設備難以互通,給運營商設備選型帶來了較大問題;3G許諾的高速無線數據服務必須可以和話音一樣實現無縫的漫游,這是至關重要的。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問題,更重要的是商業利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌,它支持全球漫游,全球移動用戶均有唯一標識,而CDMA2000尚不能很好做到這一點。
3.WCDMA和CDMA2000網絡演進的比較
(1)WCDMA的網絡演進技術
現有的GSM系統利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數據服務。如果復用多個時隙就能升級為HSCSD(高速電路交換數據)方式;此后出現了GPRS(通用分組無線業務),首次在核心網中引入了分組交換的方式,可提供144kbit/s的數據速率。接著繼續升級采用8PSK調制,這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE;WCDMA的數據傳輸速率將高達2M/s。
(2)CDMA2000網絡演進技術
主要的CDMA2000運營商將來自現在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數據傳輸速率為14.4kbit/s,為了提供更高的速率,1999年部分廠商開始采用IS-95B標準,理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進一步使容量加倍,最后升級為CDMA2000。
窄帶CDMA系統向CDMA2000系統的演進分為空中接口、網絡接口及核心網絡演進等方面。
①目前窄帶CDMA系統的空中接口是基于IS295A,其支持的數據速率為14.4kbit/s,由IS295A升級到IS295B,可支持64kbit/s。
②窄帶CDMA網絡接口的演進主要指窄帶CDMA系統A接口的升級和演進。對于窄帶CDMA系統,以前其A接口不是規范接口(即不是開放接口),窄帶CDMA和GSM的A接口的規范相比較,GSM是先有A接口標準,然后廠家依據標準開發;窄帶CDMA是廠家各自開發,然后廣泛宣傳,最后憑借自身影響修改標準。
③窄帶CDMA的核心網在美國經過多年發展后,從IS241A到IS241B到IS241C,我國CDMA試驗網和紅皮書以IS241C為基礎,IS241D規范在1999年底,目前IS241E規范還未正式。
三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景
對3G標準的選擇不僅要看其技術原理及成熟程度,還要結合本國國情、市場運作狀況等因素進行考慮。按目前的進展來看,兩種標準最后不能融合成一種,但可以共存。
在我國,GSMMAP網絡已形成巨大的規模,歐洲標準的WCDMA在網絡上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性,在技術上也考慮了與GSM的雙模切換兼容,向WCDMA體制的第三代系統演進,從一開始就解決了全網覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統,對GPS依賴較大;在小區站點同步方面,CDMA2000基站通過GPS實現同步,將造成室內和城市小區部署的困難,而WCDMA設計可以使用異步基站,運營者獨立性強;對于電信設備制造行業,我國在GSM蜂窩移動通信方面發展成熟,而窄帶CDMA系統尚未形成規模和產業。
WCDMA采用全新的CDMA多址技術,并且使用新的頻段及話音編碼技術等。因此GSM網絡雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數據服務,卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設計是以IS-95系統的豐富經驗為依據的,因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進無論從無線還是網絡部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板,并將系統軟件升級,即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存,鹿死誰手?尚未分曉。
參考文獻:
[1]TeroOjanpera,RamjeePrasad.朱旭紅譯.寬帶CDMA:第三代移動通信技術.北京:人民郵電出版社.
本文以常用的車載物流過程為研究對象，在貨柜中部署傳感器節點，來實時監測貨物運輸過程的相關環境參數，WSN中的匯聚節點通過藍牙傳輸協議將數據傳給作為網關的智能手機，智能手機通過GPS衛星定位將位置信息加入到參數數據中，再通過移動通信網絡將數據傳輸到后臺系統中。本論文研究主體為車載部分，其架構如圖2所示。
1.1傳感器節點的設計本系統中，傳感器節點的主要任務是實時監測相關環境參數，并對其他節點轉發來的數據進行存儲和轉發，使數據通過WSN傳輸到匯聚節點處，其處理能力、存儲能力和通信能力要求不高，因此采用簡單節約的設計方案。如圖3所示，傳感器節點由傳感器模塊、處理器模塊、射頻模塊、電源模塊和電路等部分組成。傳感器模塊負責對所需參數進行采集和模數轉換。處理器模塊負責控制整個傳感器節點的操作，存儲和處理傳感器模塊采集的以及射頻模塊發送過來的數據。射頻模塊負責與其他節點之間的通信，對數據進行發送或接收。電源模塊負責為整個節點提供運行所需的能量，是決定節點壽命的關鍵因素之一。電路則包括聲光電路、復位電路及接口電路等。（1）處理器模塊。處理器模塊是傳感器節點的核心部分，本設計方案中，處理器選用德州儀器（TI）公司的16位超低功耗微控制器MSP430F135，該處理器采用1.8V-3.6V的低電壓供電，可以在低電壓下以超低功耗狀態工作，非常適合應用在對功耗控制要求甚高的無線傳感器網絡。該處理器同時擁有較強的處理能力和較豐富的片內資源，擁有16kB閃存、512BRAM、2個16位的定時器、1個通用同步異步接口（USART）、12位的模數轉換器（ADC）和6個8位并行接口。（2）射頻模塊。在無線傳感器網絡實際應用中，傳感器節點既需要發射又需要接收數據，因此本設計方案中的射頻模塊采用收發一體的無線收發機。射頻模塊采用Chipcon公司推出的無線收發芯片CC2420，它的工作電壓位于2.1~3.6V之間，收發電流不超過20mA，功耗低；其具有很高的集成度，只需要較少的電路就可工作，天線設計采用PCB天線，進一步減小模塊體積。CC2420工作在2.4GHz頻段上，支持IEEE802.15.4和Zig-Bee協議；采用O-QPSK調制方式，抗鄰道干擾能力強；128B接收和128B發射用的數據緩存空間，數據傳輸速率高達250kb-ps。（3）傳感器模塊。傳感器節點的數據采集部分根據實際需要選擇相應的傳感器，如溫度、濕度、振動、光敏、壓力等傳感器。本文的研究重點不在傳感器上，因此僅以溫濕度傳感器作為例子。本方案采用Sensirion公司的SHT15溫濕度傳感器，該傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一起，輸出完全標定的數字信號[3]。其工作溫度范圍在-40℃-123.8℃之間，其在-20℃-70℃范圍內，溫度測量精度在±1℃以內；濕度范圍在0%-100%之間，在10%-90%范圍內，濕度測量精度在±2%以內。
1.2匯聚節點的設計在本系統中，匯聚節點的主要任務是接收傳感器節點轉發來的數據，進行存儲和處理后傳輸到網關節點處，同時，接收來自網關節點的信息，向傳感器節點監測任務。匯聚節點是連接WSN和外部網絡的接口，實現兩種協議間的轉換，使用戶能夠訪問、獲取和配置WSN的資源，對其處理能力、存儲能力和通信能力要求較高。而為了與傳感器節點匹配，匯聚節點的硬件結構與傳感器節點基本相似，如圖4所示，匯聚節點沒有傳感器模塊，增加了存儲器模塊和藍牙通信模塊。（1）處理器模塊。同樣的，處理器模塊也是匯聚節點的核心部分，主要負責控制整個匯聚節點的操作，存儲和處理來自射頻模塊或者藍牙通信模塊的數據，再將處理結果交給射頻模塊或者藍牙通信模塊發送出去。本設計方案中，處理器選用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F1611，該處理器和MSP430F135一樣，可以在1.8V~3.6V的低電壓下以超低功耗狀態工作，但其擁有更強的處理能力和更豐富的片內資源，48kB閃存和10KBRAM、2個16位定時器、1個快速12位ADC、雙12位DAC、2個USART接口和6個8位并行I/O接口。（2）存儲器模塊?？紤]到物流運輸過程中環境多變，容易帶來一些不確定因素，這些不確定因素可能引起處理器自帶的存儲器中的數據丟失，因此匯聚節點需要存儲一些重要的數據。本設計方案中，匯聚節點的外部存儲器芯片選用由Mi-crochip公司生產的24AA64，工作電壓低至1.8V，它采用低功耗CMOS技術，工作時電流僅為1mA，而且可以在惡劣的環境下穩定工作。由于匯聚節點對存儲容量要求不高，而且24AA64芯片的存儲容量為64KB，擦寫次數可達到百萬次，因此一塊芯片即可滿足本系統的存儲要求。（3）藍牙通信模塊。本系統采用智能手機作為后臺系統和WSN之間的網關，來實現遠距離的數據傳輸。為了使匯聚節點與智能手機能夠進行通信，采用藍牙通信協議。而在匯聚節點使用藍牙通信方式需要增加一個藍牙通信模塊。本設計方案中，采用SparkFun公司的BlueSMiRF模塊，其工作電壓為3.3V-6V，工作電流最大為25mA，功耗較低；其最大傳輸距離為100m，通信速率最高可達115200bps；其天線為PCB天線，所需器件很少，故模塊的體積很小，可以通過串行接口直接與處理器模塊相連。
1.3網關節點的設計本系統要求在后臺系統和WSN部署點間進行雙向通信，為了實現遠距離的數據傳輸功能，有兩種方案，一是匯聚節點增加移動通信模塊，如GPRS模塊[4]；二是采用智能手機作為后臺系統和匯聚節點之間的網關。方案一對匯聚節點的要求進一步提高，不僅處理過程更加復雜，其能量消耗也大大提高；另一方面要實現物流過程的跟蹤，還需有定位功能，一般采用GPS模塊[5]，這樣成本也將大大提高。相比之下，方案二優勢明顯，采用智能手機可以進行各種復雜的數據處理，進行大量數據的存儲，使用移動通信網絡與后臺系統進行通信，使用內置的GPS定位功能，后臺用戶可以在緊急事件發生時直接聯系貨車司機等。因此，本系統采用智能手機作為網關節點。本設計方案中，采用中國移動M811手機作為測試對象，其支持4G/3G/GPRS等移動網絡，可以方便地使用移動網絡與后臺系統進行通信；其具有GPS定位功能，可以實現貨車定位；具有藍牙通信功能，可與匯聚節點間采用藍牙通信；使用An-droid4.0操作系統，擁有豐富的開源資源，方便軟件的設計。
2系統軟件部分設計
本系統使用WSN中的傳感器節點檢測物流過程中相關環境參數并發送到匯聚節點處，由其將數據通過藍牙連接傳輸到智能手機，智能手機通過移動通信網絡將加入GPS信息的數據傳輸到后臺服務器。系統各部分的工作任務不一，硬件條件也有很大差別，因此系統的軟件設計也十分關鍵。
2.1傳感器節點程序設計傳感器節點主要承擔數據采集和發送的工作，由于其能量及處理資源有限，因此需要采取節能和減少數據處理的設計方案。本設計方案中，傳感器節點采取按需求喚醒的工作方式，檢測等待時間（等待時間可由后臺設置）未到或者沒有收到匯聚節點命令時節點處于休眠狀態；當等待時間一到或者收到命令時，立刻開始工作，進行采集數據并發送，或者根據命令完成相應操作，完成后又進入休眠狀態，等待下一次激活，其程序流程如圖5所示。
2.2匯聚節點程序設計匯聚節點的主要任務是接收傳感器節點轉發來的數據，處理后通過藍牙傳輸到網關節點處，同時接收來自網關的命令，完成相應的操作。相比于傳感器節點，匯聚節點的工作更加復雜，而且其能量和處理資源也不多，因此采取與傳感器節點相似的節能設計方案，將復雜的數據處理工作交予網關節點，其程序流程如圖6所示。
2.3智能手機APP設計智能手機作為本系統的網關節點，承擔協議轉換、數據傳輸、數據處理等復雜工作，因此開發相應的應用程序（Applica-tionProgram，簡稱APP）來實現上述功能，其流程圖如圖7所示。該APP實現對智能手機內部藍牙模塊的調用，通過藍牙連接與匯聚節點通信；利用智能手機的GPS模塊獲取位置信息，加入到接收到的傳感器數據中，再通過移動通信網絡傳輸到后臺系統；接收后臺系統的命令，完成相應的操作；同時通過智能手機對應的界面提供數據顯示、告警提醒以及日志功能。
3結語
