Windows CE嵌入式導航系統研究(關鍵技術)

1.1 GPS 全球定位技術

GPS(Global Position System)：全球定位系統，它是美國從上世紀 70 年代開始研製，曆時 20 年，耗資近 200 億美元，於 1994 年全面建成的利用導航衛星進行測時和測距，具有在海、陸、空進行全方位即時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。如今，GPS 已經成為當今世界上最實用，也是應用最廣泛的全球精密導航、指揮和調度系統。

1.1.1 GPS 組成

GPS 系統主要包括有三大組成部分，即空間星座部分、地面控制部分和使用者裝置部分[6]。

GPS 系統的空間部分由 24 顆 GPS 工作衛星組成， 這些 GPS 工作衛星共同組成了 GPS 衛星星座，其中 21 顆為可用於導航的衛星，3 顆為活動的備用衛星，均勻分布在 6 個軌道面上，地面高度為 20000 餘公裡，軌道傾角為 55 度，扁心率約為 0，周期約為 12 小時，衛星向地面發射兩個波段的載波訊號，載波訊號頻率分別為 1.57542GHz(L1 波段)和 1.2276GHz(L2 波段)，衛星上安裝了精度很高的原子鐘(銫鐘或氫鐘其穩定度可達 10-12 至 10-14 量級)，以確保頻率的穩定性，在載波上調製有表示衛星位置的廣播星曆，用於測距的 C/A 代碼和 P 代碼，以及其它系統資訊，能在全球範圍內，向任意多使用者提供高精度的、全天候的、連續的、即時的三維測速、三維定位和授時。

地面控制部分是整個系統的中樞，它由分布在全球的一個主控站、三個資訊注入站和五個監測站組成。對於導航定位來說，GPS 衛星是一動態已知點。衛星的位置是依據衛星發射的星曆(描述衛星運動及其軌道的參數)算得的。每顆 GPS 衛星所播發的星曆，是由地面監控系統提供的。衛星上的各種裝置是否正常工作，以及衛星是否一直沿著預定軌道運行，都要由地面裝置進行監測和控制。地面監控系統另一重要作用是保持各顆衛星處於同一時間標準(GPS時間系統)。這就需要地面站監測各顆衛星的時間，求出時鐘差。然後由地面注入站發給衛星，衛星再由導航電文發給使用者裝置。GPS 的空間部分和地面監控部分是使用者廣泛應用該系統進行導航和定位的基礎，均為美國所控制。

使用者裝置部分主要由以無線電感測和電腦技術支撐的 GPS 衛星接收機和 GPS 資料處理軟體構成。GPS 衛星接收機能夠捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的訊號，並跟蹤這些衛星的運行，對所接收到的 GPS 訊號進行變換、放大和處理，以便測量出 GPS 訊號從衛星到接收機天線的傳播時間，解譯出 GPS 衛星所發送的導航電文，即時地計算出觀測站的三維位置，甚至三維速度和時間，最終實現利用 GPS 進行導航和定位的目的。

1.1.2 GPS 測量原理

GPS 定位是利用三點定位原理，即知道未知點距離已知點的距離，未知點必然位於以已知點為球心的，距離為半徑的球上，測出未知點和三個已知點的距離，則未知點在三個球圓周的相交處(為兩個點時，因有接收方向，故有一個處於接收背面的點可以捨去)，從而準確的測出未知點的位置。

GPS 接收機收到來自衛星無線電波的訊號，根據電波到達所需要的時間，測出距衛星的距離(s=t×c 距離，t 為電波到達的時間，c 是電磁波的速度約為3000000 米/秒)，測量精度很大程度上取決於時間精度，為了準確地得到電磁波到達的時間，需要 GPS 接收機也要有同樣高精度的時間，解決方案是，追加另一顆衛星的資訊，來尋求正確的時間，這樣一來，為了進行正確的測位，必須接收來自四顆衛星的電磁波，目前，多數導航是通過這種方法實現的。

1.2 嵌入式微處理器

嵌入式微處理器有許多種流行的處理器核，晶片生產廠家一般都基於這些處理器核生產不同型號的晶片。現今市面上使用最為廣泛的有：ARM、MIPS、PowerPC、MC68K、x86 處理器等。下面對常見的幾種嵌入式處理器的架構進行介紹：

(1) ARM/Strong ARM：ARM(Advanced RISC Machines)公司是全球領先的16/32 位 RISC 微處理器智慧財產權設計供應商。ARM 公司通過轉讓高效能、低成本、低功耗的 RISC 微處理器、外圍和系統晶片設計技術給夥伴，使他們能用這些技術來生產各具特色的晶片。ARM 公司已成為移動通訊、手持功能、多媒體數字消費嵌入式解決方案的 RISC 標準。ARM 處理器有三大特點：小體積、低功耗、低成本而高效能；16/32 位雙指令集；全球眾多的夥伴。

(2) MIPS MIPS(Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)處理器核心標準，它是由 MIPS 技術公司開發的。MIPS 技術公司是一家設計製造高效能、高檔次嵌入式 32/64 位元處理器的廠商，在 RISC 處理器方面佔有重要地位。MIP小型股份有限公司設計 RISC 處理器始於 20 世紀 80 年代初，其戰略現已發生變化，重點已放在嵌入式系統。1999 年，MIP小型股份有限公司發布 MIPS 32 和 MIPS 64 架構標準，為未來 MIPS 處理器的開發奠定了基礎。新的架構整合了原來所有的 MIPS 指令集，並且增加了許多更強大的功能。為了使使用者更加方便地應用 MIPS 處理器，還推出了一套整合的開發工具，稱為 MIPS IDF(Integrated Development Framework)，特別適用於嵌入式系統的開發。

(3) PowerPC：PowerPC 架構的特點是延展性好，方便靈活。PowerPC處理器品種很多，既有通用的處理器，又有內嵌控制器和核心，應用範圍非常廣泛，從高端的工作站、伺服器到案頭電腦系統，從消費類電子產品到大型通訊裝置等各個方面。嵌入式的Power PC 405(主頻最高為 266MHz)和 Power PC 440(主頻最高為 550MHz)處理器核心可以用於各種整合的系統晶片裝置上，在電信、金融和其他許多行業具有廣泛的應用。

(4) x86：x86 系列處理器是大家最熟悉的，它起源於 Intel 架構的 8080，再發展出 286、386、486，直到現在的 Pentium 4、Athlon 和 AMD 的 64 位元處理器 Hammer。從嵌入式市場來看，486DX 是當時與 ARM、68K、MIPS、SuperH齊名的五大嵌入式處理器之一。 基於 x86 處理器核的嵌入式微處理器有： Geode SP1SC10 和 STPC 高度整合 x86 SOC。

(5) 68K/Coldfire：Motorola 68000(68K)是出現得比較早的一款嵌入式處理器，68K 採用的是 CISC 結構，與現在的 PC 指令集保持了二進位相容。68K最初曾用在 Apple 2 上，比 Intel 的 8088 還要早。SUN 也把這款處理器用於其最早的工作站， 現在， 68K晶片已經完全應用於嵌入式系統了。 1994年， Motorola推出了基於 RISC 結構的 68K/ColdFire 系統微處理器。目前基於該架構的嵌入式微處理器主要有 MCF5272，它基於第二代 ColdFire V2 核心，在 66MHz 下操作速度為 63Dhrystone 2.1MIPS，是迄今最高的 V2 效能。

1.2.1 ARM 體繫結構

ARM 體系的處理器擁有很好的性價比和效能比。ARM 核心採用的是相對簡單的 3 或 5 級流水線，使得晶片結構變得簡單。ARM 核心還革命性地採用了 Thumb16 位精簡指令集。Thumb16 位精簡指令集是將 ARM 指令集的一個子集重新編碼而形成的一個指令集。它有著卓越的代碼效率，意味著同等功能的執行代碼，對儲存空間容量需求降低，使得利用 16 位寬度的儲存空間就可以達到32 位儲存空間才有的高效能。總之，ARM 系列處理器核心開發速度之快、效能之優越，是同時期的其他處理器產品無法比擬的。 相對其它同樣主頻的嵌入式處理器 ARM 核心的處理器具有如下三大優勢；

l ARM 核心的晶片面積是最小的。

l ARM 核心的功耗是最小的。

l ARM 核心是最便宜的。

ARM 處理器主要有 ARM7、 ARM9、 ARM9E、 ARM10E、 ARM11、 SecurCore和 Inter的 Xscale系列。 而其中現今在產品設計中最為流行的是 ARM7和 ARM9系列。

1． ARM7 系列

ARM7 系列微處理器為低功耗的 32 位 RISC 處理器， 最適合用於對價位和功耗要求較高的消費類應用。ARM7 微處理器系列具有如下特點；

l 主頻最高達 130MIPS，能勝任絕大多數的複雜應用。

l 極低的功耗，適合對功耗要求較高的應用，如攜帶型產品。

l 提供 0.9MIPS/MHz 的三級流水線結構。

l 代碼密度高併兼容 16 位的 Thumb 精簡指令集。

l 支援多種作業系統，如 Windows CE、Linux、Palm OS 等。

l 嵌入式 ICE-RT 邏輯，調試開發方便。

l 指令系統與 ARM9 系列、ARM9E 系列和 ARM10E 系列相容。

ARM7 系列微處理器包括如下幾種類型的核：ARM7TDMI、ARM720T、ARM7TDMI-S、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI 是目前使用最廣泛的 32 位嵌入式 RISC 處理器，屬低端 ARM 處理器核。TDMI 的基本含義為；

T：表示支援 16 位精簡指令集 Thumb；

D：表示支援片上調試（Debug） ；

M：表示內嵌硬體乘法器（Multiplier） ；

I：表示支援片上斷點和調試驗。

ARM7 系列微處理器的主要應用領域為：工業控制、Internet 裝置、網路和數據機裝置、行動電話等多種多媒體和嵌入式應用。

2． ARM9 系列

ARM9 系列微處理器具有以下主要特點；

l 提供 1.1MIPS/MHz 的哈佛結構。

l 支援 32 位 ARM 指令集和 16 位 Thumb 精簡指令集的 32 位 RISC 處理器。

l 5 級整數流水線，指令執行效率更高。

l 單一的 32 位 AMBA 匯流排介面。

l 全效能的 MMU，支援 Windows CE、Linux、Palm OS 等多種主流嵌入式作業系統。

l MPU 支援即時作業系統，包括 Vxworks。

l 統一的資料 Cache 和指令 Cache，具有更高的指令和資料處理能力。

l ARM9 系列微處理器包含 ARM920T、ARM922T 和 ARM940T 三種類型，主要應用於無線裝置、機頂盒、印表機、數字照相機和數字攝像機等。

ARM 系列微處理器具有較高的效能，主要表現在其體繫結構是基於 RISC流水線架構，它的指令系統和相關解碼機制比那些採用複雜指令系統的電腦(CISC)簡單得多。這種簡化主要有三個優點：提高指令的吞吐率；具有有效即時中斷響應；具有體積小、性價比高的處理器宏單元。此外，採用流水線結構可以使系統內部所有的處理組件和儲存空間系統連續工作，提高效率，其典型情況是當一條指令正在被執行時，後一條指令正在被解碼，第三條指令正被從儲存空間中取出。

ARM9TDMI 核將 ARM7TDMI 的功能顯著提高到更高、更強的水平。ARM9TDMI 也支援 Thumb 指令集，並支援片上調試。最顯著的區別是流水線從 3 級增加到 5 級。ARM7 的流水線操作 3.1所示；

圖 3.1 ARM7流水線操作

到 ARM7 為止，上述的 3 級流水線性價比已經比較高，但是隨著人們對效能要求不斷提高，使用原來的 3 級流水線無法滿足要求。因此 ARM9 處理器使用了 5 級流水線。同時具有分開的指令和資料存放區器，減少了每個刻度內必須完成的最大工作，進而允許使用更高的時鐘頻率。5 級流水線具體如下；

取指：從儲存空間中取出指令，並將其放入指令流水線。

解碼：對指令進行解碼。

執行：把一個運算元移位，產生 ALU 的結果。

緩衝/資料：如果需要，則訪問資料存放區器；否則 ALU 的結果只是簡單地緩衝 1 個刻度，以便所有的指令具有同樣的流水線流程。

回寫：將指令產生的結果回寫到寄存器堆，包括從儲存空間中讀取的資料。

圖 3.2比較了 ARM7 的 3 級流水線和 ARM9 的 5 級流水線,顯示了處理器的主要處理功能如何在增加的流水線之間重新分配，以使時鐘頻率在相同的工藝下得到提高。

圖 3.2 ARM9 相比 ARM7 的流水線操作

在選擇 ARM 微處理器選擇時主要考慮了兩方面的問題：

嵌入式作業系統：使用 WinCE 或標準 Linux 等作業系統可以減少軟體開發時間，這就需要選擇 ARM720T 以上帶有 MMU 功能的 ARM 晶片。ARM7TDMI 平台沒有 MMU，只能支援 μCLinux、μC/OS 等作業系統。ARM9具有 MMU 功能，支援 Windows CE、Linux、Palm OS 等多種主流嵌入式作業系統。

系統的工作頻率：系統的工作頻率的很大程度上決定了 ARM 微處理器的處理能力。ARM7 系列晶片主時鐘為 20MHz~133MHz，ARM9 系列晶片的系統主時鐘為 100MHz~233MHz。

由於 ARM9 出眾的效能、良好的性價比，嵌入式車載導航系統選用韓國Samsung 公司生產的一款基於 ARM920T 核心的 32 位嵌入式微處理器：S3C2440A。

1.3 嵌入式作業系統

從 20 世紀 80 年代開始，國際上就有一些 IT 組織、公司開始進行商用嵌入式作業系統和專用作業系統的研發，這其中湧現出一些著名的嵌入式作業系統。經過多年發展， 目前世界上已經有一大批十分成熟的即時嵌入式作業系統。即時嵌入式作業系統的種類繁多，大體上可分為兩種：商用型和免費型。商用型的即時作業系統功能穩定、可靠，有完善的支援人員和售後服務，但往往價格昂貴。免費型的即時作業系統在價格方面具有優勢，目前主要有 μC/OS和 Linux。目前嵌入式即時作業系統正處於高速發展階段，未來幾年，這種發展和競爭將愈演愈烈，嵌入式作業系統、捆綁工具以及相關服務的市場也將越來越大，這些作業系統都有各自的特點和應用領域，下面簡要介紹；

1． 商用型即時嵌入式作業系統

(1) VxWorks：是美國 WindRiver 公司於 1983 年設計開發的一種即時嵌入式作業系統，由於具有高效能的系統核心和友好的使用者開發環境，在即時嵌入式作業系統領域牢牢佔據著一席之地。它的突出特點是：可靠性、即時性和可裁減性，是目前嵌入式系統領域中使用最廣泛、市場佔有率最高的作業系統。它支援多種處理器，如 x86、Sun Sparc、Motorola MC68xxx、MIPS RX000、Power PC 等。VxWorks 為程式員提供了高效的即時任務調度、中斷管理、即時的系統資源以及即時的任務間通訊。應用程式員可以將儘可能多的精力放在應用程式本身，而不必再去關心系統資源的管理。該系統主要應用在單板機、資料網路(乙太網路交換器、路由器)和通訊等多方面。

(2) Palm OS：是著名的網路裝置製造商 3COM 旗下的 Palm Computing 掌上型電腦公司的產品，在 PDA 市場上佔有很大的市場份額。它具有開放的作業系統應用程式介面(API)，開發商可以根據需自行所需要的應用程式。Palm OS運行在一個搶佔式的多任務核心之上，同一時刻使用者介面僅僅允許一個應用程式被開啟，與同步 HotSync 結合可以使掌上型電腦與 PC 上的資訊實現同步，把台式機的功能擴充到手掌上。與其他嵌入式作業系統相比，Palm OS 具有更大的靈活性和移動性，是一款非常流行的掌上型電腦作業系統。

(3) Windows CE是微軟公司嵌入式、移動計算平台的基礎，它是一個開放的、可升級的32位嵌入式作業系統，是基於掌上型電腦類的電子裝置作業系統，它是精簡的Windows 95，Windows CE的圖形化使用者介面相當出色（ 3.3所示）。它是一個搶先式多任務、多線程的並具有強大通訊能力的32位嵌入式作業系統，是微軟專門為資訊裝置、行動裝置 App、消費類電子產品、嵌入式應用等非PC領域而從頭設計的戰略性作業系統產品。

Windows CE體積小巧，是一種硬即時嵌入式作業系統，它可以在多種處理器架構（如x86、MIPS、ARM和SH4）上運行。其核心僅為200kb，當然作業系統大小取決於設計中包含的組件。該作業系統配置一個典型的、支援802.11a/b/g的駐留網關，它可以通過一個基於Web的介面進行遠端管理；一款容量不足4 MB的安全軟體；一個功能齊備的掌上瀏覽器（Web Pad）鏡像（包括Web瀏覽器、媒體播放器、辦公檔案瀏覽器，它支援.NET Compact Framework；以及一個約18 MB的Windows Explorer Shell。

Windows CE是一種壓縮並可升級的軟體系統。即使在小記憶體條件下，它也能提供較高的效能，同時，它也能為將來嵌入的、移動的、或多媒體產品線提供支援。Windows CE還有便於攜帶的優點，提供可供選擇的微處理器。並且擁有好的電源管理系統，能延長行動裝置的電池壽命。Windows CE擁有標準的通訊支援系統，非常方便的訪問Internet,發送和接收電子郵件，瀏覽全球資訊網（WWW）。此外，熟悉的Windows 使用者介面用起來極為方便。

Windows CE支援各種硬體外圍裝置、其它裝置及網路系統。包括鍵盤、滑鼠裝置、觸板、序列埠、乙太網路連接器、數據機、通用序列匯流排(USB)裝置、音訊裝置、並行連接埠、列印裝置及存放裝置。此外，Windows CE支援超過1000個公用Microsoft Win32 API和幾種附加的編程介面，使用者可利用它們來開發應用程式。

圖 3.3 Windows CE模擬器

2． 免費型即時嵌入式作業系統

(1) μC/OS：μC/OS 是一個典型的即時作業系統。該系統從 1992 年開始發展，目前流行的是第 2 個版本，即 μC/OS II。它的特點是：公開原始碼，代碼結構清晰，注釋詳盡，組織有條理，可移植性好；可裁減，可固化；搶佔式核心，最多可以管理 60 個任務。但是它不支援時間片輪轉，不支援優先順序繼承，不支援大型的 MMU，同時由於它可以直接操作底層裝置，驅動簡單，因此它比較適合於小型的嵌入式應用。

(2) 嵌入式 Linux：自由免費軟體 Linux 的出現對目前商用嵌入式系統帶來了衝擊。作為候選的嵌入式作業系統，Linux 有一些迷人的優勢，它可以移植到多個有不同結構的 CPU 和硬體平台上，具有很好的穩定性、各種效能的升級能力，而且開發很容易。

由於嵌入式系統越來越追求數字化、網路化和智能化，因此原來在某些裝置或領域中佔主導地位的軟體系統越來越難以為繼，因為要達到上述要求，整個系統是開放的、提供標準的 API，並且能夠方便地與第三方的軟硬體溝通。在這些方面，Windows CE有著得天獨厚的優勢。並且Windows CE雖然是商業收費系統，但是一個Windows CE核心相當便宜，只需幾美分即可。另外Windows CE是由軟體巨頭微軟公司支撐的，不僅提供完善的售後服務，而且提供優秀的IDE程式編輯環境。這些種種優點都是其他嵌入式作業系統遠遠不具備的，因此在嵌入式車載導航系統中我們採用Windows CE5.0作為本系統的軟體系統平台。

1.4 CDMA移動通訊技術

CDMA (Code D ivisi onM u lt i p le A ccess) 碼分多址技術, 是以擴頻通訊為基礎的多址串連技術。 擴頻技術以前只用于軍事通訊, 隨著CDMA 技術的不斷完善和某些關鍵技術的解決, 80 年代末逐漸應用於民用通訊, 現已在公用移動通訊網中使用[22]。

1.4.1 CDMA 移動通訊技術的原理

在移動通訊系統中，許多移動台要同時通過某一基站與其他移動台進行通訊，而基站要通過多址技術區分不同的移動台。 在採用CDMA 技術的通訊系統中，不同移動台傳輸資訊的訊號，不是靠頻率的不同或時隙的不同來區分，而是用各自不同的編碼序列來區分。每一移動台被分配一固定的編碼序列，不同的編碼代表不同的移動台。在移動台發送訊號時, 先用原生編碼序列對數字語音訊號進行調製後，再發送出去。如果從頻域或時域來觀察, 多個移動台的CDMA 訊號是相互重疊的，其中只有一個接收機通過相關器，可以在多個CDMA 訊號中選出自身固定編碼序列的訊號並解調，而使用其他不同編碼序列訊號的接收機, 則不解調該編碼訊號。

經過編碼序列調製的資訊傳輸速率，遠大於要傳送資訊的速率，發送調製訊號的頻譜寬度，遠大於傳送資訊的頻譜寬度，因此CDMA 技術又稱為擴頻碼分多址技術。

在CDMA 移動通訊系統中，既不分頻道也不分時隙，類似的通道屬於邏輯通道。這些通道包括呼叫通道、接入通道和業務通道等，都是通過碼型的不同來區分的。邏輯通道從頻域或時域來看都是重疊的。對於某一移動台而言，同一通道內，不同的其他移動台的編碼資訊都屬於雜訊或幹擾。這些幹擾會對系統的容量起到制約作用，因此CDMA 移動通訊技術中, 還採用了功率控制技術, 使雜訊和幹擾降到最低。

功率控制是CDMA 移動通訊技術中最關鍵的技術。CDMA 功率控制的目的是既能維持高品質的通訊，又對佔用同一通道的其他移動台不產生幹擾。功率控制分為前向功率控制和反向功率控制。前向功率控制是CDMA 基站覆蓋範圍內的每一個移動台，都不斷地計算從基站到移動台的路徑衰耗，當收到從基站來的訊號很強時，表明要麼離基站很近，要麼有一個特別好的路徑, 這時移動台即可降低它的發送功率，其功率不僅可使基站依然能正常接收，還可以減少對其他移動台訊號的幹擾；相反則增加發送功率以抵消衰耗。反向功率控制即在資訊連通過程中，移動台則根據基站的控制指令要求，不斷地調整功率。前向功率控制和反向功率控制總的功率調整範圍為±60的dB。

1.4.2 CDMA 移動通訊技術的特點1． 抗幹擾能力強

為了克服移動通訊中訊號的多重路徑幹擾，CDMA 移動通訊技術使用了多種訊號分集方法。分集技術是指系統能同時接收2 個或多個路徑的輸入訊號，系統分別解調這些訊號然後將它們相加, 這樣可以接收到更多的有用訊號克服衰落。訊號以頻譜擴充形式傳輸，訊號能量分佈於整個工作頻帶。 由地面移動通道多重路徑反射造成的頻率選擇性衰落，只能影響訊號的某一部分而不至對訊號的整體造成損害。根據衰落的頻率選擇性，當2 個頻率間隔大於通道頻寬時，接收到的這2 種頻率的衰落訊號不相關，所以碼分多址的頻寬傳輸本身就是頻率分集。

減弱慢衰落採用空間分集, 即在基站使用了2 副接收天線, 以保證各訊號之間的衰落獨立。由於多徑訊號傳輸過程中的地理環境不同, 因而各訊號的衰落各不相同。採用選擇性合成技術, 選擇2 個接收天線較強的一路訊號輸出, 降低了地形因素對訊號的影響。移動台可以同時解調3 個路徑訊號進行向量合并。這樣, 雖然每條路徑都有衰落, 但各自獨立, 因此基於各訊號之和的解調就更可靠。空間分集的另一個方法, 是移動台和基站中都採用Rake (多徑) 接收機進行分集接收。對於一個通道頻寬為1123MHz的碼分多址系統, 當來自兩個不同路徑訊號的延時為1 Ls, 也就是這兩條路徑相差大約 013 km 時, 接收機就可以將它們分別提取出來而不相混淆。

時間分集是通過交織編碼和錯誤修正編碼實現的。

CDMA 移動通訊系統同時採用了空間分集和時間分集技術，因此抗多徑衰落的效果也更好，在高速移動的物體上進行通訊的這種特點更為明顯。

2． 使用者容量大

根據理論計算和實驗證明，採用CDMA 技術,每小區通道容量是類比制式的8～10 倍，是時分多址 (TDMA ) 的4 倍。CDMA 屬於自幹擾系統，每個通訊的使用者對其他使用者都是一個幹擾源。CDMA移動通訊技術，採用話音啟用和可變速率語音編碼，在正常通話時，以 916 kbö s 的速率傳送話音資料；在無話音時，速率降低到112 kbö s，對網內的其他使用者來說，則降低了幹擾，使容量加大。另一方面，由於寬頻通道在每個小區都能複用，所以CDMA 技術的系統頻率複用效率幾乎為1。

3． 軟切換

據以往對類比系統的測試統計，無線通道上的90%掉話，大都是在切換過程中發生的。如果在鐵路無線通訊這樣一個鏈狀系統中，設基站覆蓋半徑6 km，列車運行速度 300 km/h, 則列車上的移動台，大約每隔2 m in 就要切換一次通道，這樣列車上正在通訊的使用者就可能發生通訊中斷。 而CDMA 移動通訊技術在越區時採用軟切換，即在越區切換時，移動台先與原基站和新基站同時保持聯絡，以保證通訊的暢通，當移動台與新基站建立穩定聯絡後, 再切斷與原基站的通訊。這種同時與2 個基站通訊的技術，是頻分和時分技術很難實現的。軟切換不僅可以改善越區切換效能，而且可以大大提高系統場強覆蓋率，真正實現無中斷切換，特別是在高速鐵路無線列車控制和資料轉送的情況下，軟切換有其重要的意義。

4． 軟容量

對於固定通道的通訊系統，在N 個通道的無線覆蓋區中，若有第N + 1 個使用者呼叫，他將會聽到忙音；在進行越區切換時必然發生通訊中斷。如不設控制通道，緊急電話也不能完成。然而採用CDMA 技術，系統可在話務量高峰期間將話音品質稍微降低，從而容納更多的使用者即增加了通道數量。它對特殊使用者，可在任何時刻發起緊急電話並不改變通話品質。

CDMA 移動通訊技術除以上特點外, 還具有保密性強, 電磁輻射低等特點, 是非常有發展前景的。

1.4.3 WAP無線應用通訊協定

(Wireless Application Protocol)譯為無線應用通訊協定，是實現無線移動互連網(如手機上網)的基本規程，它的一系列通訊協定將使新一代的無線通訊裝置可靠地接入Internet和其它先進的電話業務。從高端到低端的各類無線手持數字裝置都可以使用WAP，包括行動電話，呼叫器，雙向無線裝置，攜帶型資料裝置(PDA)，智能電話等。

為了使得本系統具備上網功能，我們採用第三代CDMA技術，即3G技術進行移動通訊。隨著社會的進步，GPRS技術漸漸退出舞台，3G或者第N代CDMA技術定將成為移動通訊技術的主流。