基于CDMA的移动无线数据传输系统

目前，移动无线传输数据的方式主要有3种：GSM短消息、GPRS和CDMA。它们的特点比较如下：  

① 移动通信网GSM短消息方式。短消息是GSM网所具有的电信业务之一。所谓的短消息是指长度不超过160个字符的文本消息。由于短消息传输用的是信令信道，采用存储转发的方式，因此短消息服务费用低，传输延时不固定，根据当前的短消息业务使用情况而定。短消息方式的缺点是数据传输速率低、具有延迟性且时间不定。  

② GPRS(General Packet Radio Service)，即通用分组无线业务，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的数据承载业务。GPRS采用分组交换技术，按流量计费，高效传输高速或低速数据和信令。GPRS理论传输速率可达171.2 kbps，实际传输速率大约在40 kbps。中国移动2002年5月18日开始正式商用GPRS网络。  

③ CDMA 1X原意是指CDMA 2000的第一阶段，可支持308 kbps的数据传输、网络部分引入分组交换，可支持移动IP业务；CDMA 1X
是在CDMA IS95系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为CDMA用户提供分组形式的数据业务；CDMA 1X理论传输速率可达300 kbps，目前的实际传输速率大约在100 kbps左右，可以用于Internet连接、数据传输等应用。CDMA 1X无线数据通信系统的特点是按流量计费，即一直在线，按照接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时不收费用。  

第1代移动通信系统是模拟式的，已淘汰。第2代移动通信系统是数字蜂窝式的，如TDMA的GSM和CDMA的IS95。GPRS和CDMA 1X都是2.5代的移动通信系统。中国联通公司已经拥有了一个覆盖全国的CDMA2000 1X网络，用于提供1X数据分组业务。  

CDMA 1X与GPRS虽然都是2.5代的移动通信系统，但1X网络通信速度远高于GPRS网络，而且易于平滑过渡到3G移动通信系统。未来的第3代移动通信系统虽然有几种模式，但毫无例外地都是CDMA码分多址的。  

CDMA无线DDN（Digital Data Network）特别适合应用于工业、商业和其他诸多领域的移动数据传输、多点分散的数据传输，例如，物流系统的车辆调度管理，停车场所和交通监测数据的传输，金融系统POS联网，气象站数据采集，电力、水文、供暖、供气、供水的分布式遥测遥控系统等。  

本文讨论的就是利用CDMA业务传送GPS定位信息的实例。当然，GPS定位信息只是整个信息传输管理系统的一个应用，通过更换不同的数据源模块可实现不同的信息传输，从而构成不同的信息传输管理系统，如远程抄表系统、水文数据采集系统等等。  

1 系统构成  

如图1所示，整个信息传输管理系统由移动终端、CDMA网络、Internet网、信息管理中心服务器组成。  

移动终端将GPS数据组成CDMA数据分组，通过CDMA网络和Internet网，上传到信息管理中心服务器。服务器应当具备IP地址和电子地图。  

信息管理中心也可以通过Internet网和CDMA网络向移动终端发出各种指令。  
　


图1基于CDMA的无线移动数据传输系统  

2 移动终端硬件组成  

移动终端的硬件部分主要有CDMA Modem模块、GPS模块、MCU及电源四部分，连接关系如图2所示。  
　


图2 移动终端硬件组成  

其中的CDMA模块为Wavcom公司的ME45。这是一个具有完整功能的CDMA移动通信模块，通过串口可以实现对此模块的控制和数据传输，包括短信和无线上网等。另外加上模拟部分电路，可实现话音通信功能。对ME45的控制用的是AT命令方式。  

GPS模块是台湾Holux公司的GM82 OEM板。它通过外接天线接收GPS信号，计算出所处位置的地理信息，通过串口将此信息传送给MCU。  

MCU采用新华龙公司代理的C8051F020八位微控制器。选择此MCU是基于诸多考虑的：首先，是功能强大，几乎在单片中包容了所有常用的功能；其次，与普通的8051有相同的内核，开发容易，而且支持C语言源程序调试。  

在此移动终端中，采用了如下一些必需的功能部件：  

首先是它的两个硬件串口。这两个串口的波特率产生是独立的，而且不占用芯片的定时器，使用起来相当灵活。这两个串口分别对GPS模块和CDMA模块通信。GPS模块把位置信息以固定的格式从串口发出，MCU接收GPS模块送来的数据，解析出其中有用的数据进行封装，然后以规定的格式通过第2个串口交给CDMA模块，将数据送上Internet网。  

其次，128字节的Flash可用于存放一些可设置的参数，如移动终端的识别号或IP地址、信息管理中心服务器的IP地址等。  

再次，4 KB的SRAM相对其他的8位机来讲是相当大了，可以满足组帧、数据缓冲的要求。  

64 KB的Flash可以满足较大程序量的要求。  

64 KB的Flash和4 KB RAM的组合可以完成对信息数据的加解密工作，可提供某些特定场合使用。  

引出了某些I/O口，通过光电耦合器隔离后引至其他监测点，可以扩展相应的功能。  

另外，留出了总线扩展口，可扩展64 KB的SRAM，一方面可以用于嵌入实时操作系统，另一方面可以用于使用C8051F020的在线自我编程功能来远程更新程序。  

由于用于移动设备，需要低功耗器件，而C8051F020工作电压为3.3 V，功耗很小。  

设计时考虑该移动终端主要作为车载应用，所以实际电路中设计了从点烟器取电的电源电路。  

移动终端利用C8051F020芯片控制实现，不用另行扩展串口、ROM以及RAM。此硬件结构并不仅仅局限在定位功能上，对于很多数据采集/控制应用也可以满足要求，只需改变程序结构。正是由于C8051F020的功能强大，使得硬件的组成和结构都变得非常简单。