第11講_多址接入技術(shù)(1)

1、移動通信-數(shù)據(jù)鏈路層關(guān)鍵技術(shù)1授課教師：仇洪冰授課教師：仇洪冰信息與通信學(xué)院信息與通信學(xué)院EmailEmail：內(nèi)容n多址技術(shù)多址技術(shù)n系統(tǒng)容量分析系統(tǒng)容量分析n數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)l無線媒介接入控制（無線媒介接入控制（MAC）u雙工方案雙工方案u多址方式多址方式u面向語音的多址接入面向語音的多址接入u面向數(shù)據(jù)的多址接入面向數(shù)據(jù)的多址接入n無線鏈路控制無線鏈路控制無線媒介n所有用戶共享無線資源；所有用戶共享無線資源；n信道接入成為中心問題，它決定了網(wǎng)絡(luò)的信道接入成為中心問題，它決定了網(wǎng)絡(luò)的基本容量，并且對系統(tǒng)復(fù)雜度和基本容量，并且對系統(tǒng)復(fù)雜度和/或成本有或成本有極大的影響。極大的影響。

2、n無線資源調(diào)度無線資源調(diào)度l2G移動通信（移動通信（GSM，IS95），主要面對電路型），主要面對電路型業(yè)務(wù)（話音），無線資源分配要求不高，所能業(yè)務(wù)（話音），無線資源分配要求不高，所能獲得的系統(tǒng)增益也不是很大。獲得的系統(tǒng)增益也不是很大。l3G移動通信支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)的突發(fā)移動通信支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)的突發(fā)性強(qiáng)，無線資源調(diào)度將起到非常關(guān)鍵的作用。性強(qiáng)，無線資源調(diào)度將起到非常關(guān)鍵的作用。雙工方式n針對問題：收發(fā)如何復(fù)接在一起。針對問題：收發(fā)如何復(fù)接在一起。n分類：分類：l頻分雙工頻分雙工-FDD：上下行信流在不同的頻段同時：上下行信流在不同的頻段同時傳送。傳送。l時分雙工時分雙工-TD

3、D：上下行信流在不同的時隙交替：上下行信流在不同的時隙交替?zhèn)魉?。傳送。l 碼分雙工碼分雙工-CDD：用正交和半正交碼來分離上下：用正交和半正交碼來分離上下行鏈路。行鏈路。頻分雙工-FDD-FDDn沒有同步問題；沒有同步問題；n上下行鏈路信道衰落相互獨立；上下行鏈路信道衰落相互獨立；n需用雙工器來分離上下行信號。需用雙工器來分離上下行信號。時分雙工-TDD-TDDn雙工裝置簡單；雙工裝置簡單；n一個方向上的信號傳輸可用于另一個方向的一個方向上的信號傳輸可用于另一個方向的信道測量；信道測量；n上下行鏈路之間的帶寬分配靈活；上下行鏈路之間的帶寬分配靈活；n需要同步，并要考慮收發(fā)無線切換的時間；需要同

4、步，并要考慮收發(fā)無線切換的時間；n需保護(hù)時隙來防止上下行時隙混疊；需保護(hù)時隙來防止上下行時隙混疊；n引起額外的延時和緩沖器的開銷。引起額外的延時和緩沖器的開銷。碼分雙工-CDD-CDDn半正交碼不能克服半正交碼不能克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)”；n正交碼的正交性在多徑信道中被惡化；正交碼的正交性在多徑信道中被惡化；n在任何現(xiàn)有系統(tǒng)中沒被采用過。在任何現(xiàn)有系統(tǒng)中沒被采用過。接入技術(shù)設(shè)計nFD、TD、CD、SD 或混合?；蚧旌稀小區(qū)內(nèi)的效率；小區(qū)內(nèi)的效率；l對其它小區(qū)的干擾；對其它小區(qū)的干擾；l蜂窩系統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)“容量容量”；l其它考慮的問題：其它考慮的問題：u頻率規(guī)劃；頻率規(guī)劃；u同步需求；同步需求；

5、u軟切換；軟切換；u功率控制需求；功率控制需求；u頻率復(fù)用需求。頻率復(fù)用需求。頻分（FDFD）n 所有的帶寬被劃分成正交的頻道，再分配給不同的用戶所有的帶寬被劃分成正交的頻道，再分配給不同的用戶使用。使用。n 優(yōu)點：優(yōu)點：l窄帶信道（沒有窄帶信道（沒有ISI）；）；l比較簡單，容易實現(xiàn)，適用于模擬和數(shù)字；比較簡單，容易實現(xiàn)，適用于模擬和數(shù)字；l用于以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)的蜂窩結(jié)構(gòu)，以頻帶劃分各種小區(qū)；用于以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)的蜂窩結(jié)構(gòu)，以頻帶劃分各種小區(qū)；l需要周密的頻率規(guī)劃，是一個頻道受限和干擾受限系統(tǒng)；需要周密的頻率規(guī)劃，是一個頻道受限和干擾受限系統(tǒng)；l以頻道分離用戶地址，每一頻道傳輸一個模擬以頻道

6、分離用戶地址，每一頻道傳輸一個模擬/數(shù)字話路；數(shù)字話路；l對功控要求不嚴(yán)，硬件設(shè)備取決于頻率規(guī)劃和頻道設(shè)置；對功控要求不嚴(yán)，硬件設(shè)備取決于頻率規(guī)劃和頻道設(shè)置；l允許連續(xù)時間傳送信號和進(jìn)行信道估計。允許連續(xù)時間傳送信號和進(jìn)行信道估計。頻分（FDFD）n缺點：缺點：l基站需采用多個無線電設(shè)備；基站需采用多個無線電設(shè)備；l由于連續(xù)時間傳送信號而導(dǎo)致越區(qū)切換復(fù)雜；由于連續(xù)時間傳送信號而導(dǎo)致越區(qū)切換復(fù)雜；l信道專用（空閑的用戶也占有信道造成浪費）；信道專用（空閑的用戶也占有信道造成浪費）；l難以為一個用戶分配多個信道；難以為一個用戶分配多個信道；l頻譜效率低，不宜在大容量的系統(tǒng)中使用。頻譜效率低，不宜在

7、大容量的系統(tǒng)中使用。nFD 沒有在現(xiàn)有數(shù)字系統(tǒng)中單獨使用。沒有在現(xiàn)有數(shù)字系統(tǒng)中單獨使用。時分（TDTD）n 時間被劃分為正交的時隙，不同的時隙被分配給不時間被劃分為正交的時隙，不同的時隙被分配給不同的用戶使用。同的用戶使用。n 優(yōu)點：優(yōu)點：l用于以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)的蜂窩結(jié)構(gòu)，小區(qū)內(nèi)以時隙分離用于以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)的蜂窩結(jié)構(gòu)，小區(qū)內(nèi)以時隙分離用戶用戶l在基站所有的用戶公用無線電設(shè)備；在基站所有的用戶公用無線電設(shè)備；l不連續(xù)傳輸信號使越區(qū)切換簡單，并且功耗減??；不連續(xù)傳輸信號使越區(qū)切換簡單，并且功耗減小；l 每個時隙傳輸一路數(shù)字信號，時隙可以按需動態(tài)分配；每個時隙傳輸一路數(shù)字信號，時隙可以按需動態(tài)分配

8、；l容易為一個用戶分配多個信道；容易為一個用戶分配多個信道；l對功控要求不嚴(yán)格；對功控要求不嚴(yán)格；l無需雙工器；無需雙工器；n TDD 模式下，上下行信道信息可以共享。模式下，上下行信道信息可以共享。時分（TDTD）n缺點：缺點：l需嚴(yán)格的系統(tǒng)定時同步；需嚴(yán)格的系統(tǒng)定時同步；l系統(tǒng)是時隙受限和干擾受限的；系統(tǒng)是時隙受限和干擾受限的；l多徑惡化了時隙的正交性；多徑惡化了時隙的正交性；l通常需采取措施減輕通常需采取措施減輕ISI 的影響；的影響；l空閑信道可能被浪費；空閑信道可能被浪費；l短時傳送信號使均衡和動態(tài)資源分配困難。短時傳送信號使均衡和動態(tài)資源分配困難。碼分（CDCD）n 通常用正交或準(zhǔn)

9、正交碼來調(diào)制每個用戶的信號，接收通常用正交或準(zhǔn)正交碼來調(diào)制每個用戶的信號，接收機(jī)則根據(jù)用戶的專用碼分離用戶。機(jī)則根據(jù)用戶的專用碼分離用戶。n 優(yōu)點：優(yōu)點：l每個基站只需一個射頻系統(tǒng)；每個基站只需一個射頻系統(tǒng)；l抗衰落、抗多徑能力強(qiáng)；抗衰落、抗多徑能力強(qiáng)；l采用多碼道或多速率技術(shù)可為一個用戶分配多個采用多碼道或多速率技術(shù)可為一個用戶分配多個“信道信道”l軟容量軟容量系統(tǒng)是干擾受限的；系統(tǒng)是干擾受限的；l可使用減小干擾技術(shù)增加容量；可使用減小干擾技術(shù)增加容量；l具有軟切換能力。具有軟切換能力。n 缺點：缺點：l需要相當(dāng)嚴(yán)格的功率控制，使系統(tǒng)復(fù)雜；需要相當(dāng)嚴(yán)格的功率控制，使系統(tǒng)復(fù)雜；l存在存在“遠(yuǎn)近

10、效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)”問題。問題?？辗郑⊿DSD）n利用智能天線，按空間角度劃分出正交的利用智能天線，按空間角度劃分出正交的波束，分配給不同的用戶使用。波束，分配給不同的用戶使用。n優(yōu)點：優(yōu)點：l頻譜利用率高；頻譜利用率高；l抗干擾、抗衰落能力強(qiáng)；抗干擾、抗衰落能力強(qiáng)；l發(fā)射功率低，電池壽命長，電磁污染少。發(fā)射功率低，電池壽命長，電磁污染少。n缺點：缺點：l算法復(fù)雜度高；算法復(fù)雜度高；lRF 成本高。成本高。多址接入控制（MACMAC）n基本概念：實現(xiàn)不同地點、不同用戶、不基本概念：實現(xiàn)不同地點、不同用戶、不同業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。同業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。n多址接入與信道：多址接入與信道：l信道：傳輸信息

11、的通道；無線信道信道：傳輸信息的通道；無線信道(f，t，C，S)n評價多址接入的性能指標(biāo)評價多址接入的性能指標(biāo)l吞吐量吞吐量S：單位時間成功傳輸?shù)男畔⒘浚簡挝粫r間成功傳輸?shù)男畔⒘縧總業(yè)務(wù)量總業(yè)務(wù)量G：單位時間要求傳送的總信息量：單位時間要求傳送的總信息量l平均傳輸時延平均傳輸時延D：進(jìn)入緩沖器至成功到達(dá)目的：進(jìn)入緩沖器至成功到達(dá)目的地的平均時延。地的平均時延。l吞吐量特性吞吐量特性SG；時延特性；時延特性SD面向語音的多址接入n頻分多址（頻分多址（FDMA）：頻道劃分，頻帶獨享，）：頻道劃分，頻帶獨享，時間共享。時間共享。n時分多址（時分多址（TDMA）：時隙劃分，時隙獨占，）：時隙劃分，時隙

12、獨占，頻率共享。頻率共享。n碼分多址（碼分多址（CDMA）：碼型劃分，時隙）：碼型劃分，時隙/頻率共頻率共享。享。n空分多址（空分多址（SDMA）：空間角度劃分，頻率）：空間角度劃分，頻率/時時隙隙/碼共享。碼共享。n在數(shù)字移動通信系統(tǒng)中，都是混合應(yīng)用各種多在數(shù)字移動通信系統(tǒng)中，都是混合應(yīng)用各種多址方式。址方式。頻分多址（FDMAFDMA）n基本概念：總帶寬被分隔成多個正交的頻基本概念：總帶寬被分隔成多個正交的頻道，每個用戶占用一個頻道。道，每個用戶占用一個頻道。n用戶地址：頻道號。用戶地址：頻道號。FDMA的特點n 比較簡單，容易實現(xiàn)，適用于模擬和數(shù)字；比較簡單，容易實現(xiàn)，適用于模擬和數(shù)字；

13、n 是以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)的蜂窩結(jié)構(gòu)，以頻帶劃分各是以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)的蜂窩結(jié)構(gòu)，以頻帶劃分各種小區(qū)；種小區(qū)；n 需要周密的頻率規(guī)劃，是一個頻道受限和干擾受需要周密的頻率規(guī)劃，是一個頻道受限和干擾受限系統(tǒng)；限系統(tǒng)；n 以頻道分離用戶地址，每一頻道傳輸一個模擬以頻道分離用戶地址，每一頻道傳輸一個模擬/數(shù)數(shù)字話路；字話路；n 對功控要求不嚴(yán)，硬件設(shè)備取決于頻率規(guī)劃和頻對功控要求不嚴(yán)，硬件設(shè)備取決于頻率規(guī)劃和頻道設(shè)置；道設(shè)置；n 基站是多部不同載波頻率發(fā)射機(jī)同時工作；基站是多部不同載波頻率發(fā)射機(jī)同時工作；n 頻譜效率低，不宜在大容量的系統(tǒng)中使用。頻譜效率低，不宜在大容量的系統(tǒng)中使用。FDMA FDMA 中

14、的干擾問題中的干擾問題n 互調(diào)干擾：互調(diào)干擾：l概念：指系統(tǒng)內(nèi)由于非線性器件（功率放大器）產(chǎn)生概念：指系統(tǒng)內(nèi)由于非線性器件（功率放大器）產(chǎn)生的各種組合頻率成分落入本頻道接收機(jī)通帶內(nèi)，造成的各種組合頻率成分落入本頻道接收機(jī)通帶內(nèi)，造成對有用信號的干擾。對有用信號的干擾。l解決辦法：減小產(chǎn)生互調(diào)干擾的條件，盡可能提高系解決辦法：減小產(chǎn)生互調(diào)干擾的條件，盡可能提高系統(tǒng)的線性程度，并選用無互調(diào)的頻率集（頻率規(guī)劃）。統(tǒng)的線性程度，并選用無互調(diào)的頻率集（頻率規(guī)劃）。n 鄰信道干擾：鄰信道干擾：l概念：指相鄰信道信號中存在的寄生輻射落入本頻道概念：指相鄰信道信號中存在的寄生輻射落入本頻道帶內(nèi)，造成對有用信號

15、的干擾。帶內(nèi)，造成對有用信號的干擾。l原因：帶外抑制不夠，非線性器件產(chǎn)生寄生輻射。原因：帶外抑制不夠，非線性器件產(chǎn)生寄生輻射。l解決方法：規(guī)定收發(fā)信機(jī)的技術(shù)指標(biāo)，即規(guī)定發(fā)射機(jī)解決方法：規(guī)定收發(fā)信機(jī)的技術(shù)指標(biāo)，即規(guī)定發(fā)射機(jī)的寄生輻射和接收機(jī)的中頻選擇性，還可采用加大頻的寄生輻射和接收機(jī)的中頻選擇性，還可采用加大頻道間的隔離度。道間的隔離度。時分多址（TDMATDMA）n基本概念：信道是基于時間分割并組成幀基本概念：信道是基于時間分割并組成幀的時隙。的時隙。n用戶地址：時隙。用戶地址：時隙。n引入的概念：時隙、幀、復(fù)幀、引入的概念：時隙、幀、復(fù)幀、Burst等。等。TDMA的特點n以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)

16、的蜂窩結(jié)構(gòu)，小區(qū)內(nèi)以以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)的蜂窩結(jié)構(gòu)，小區(qū)內(nèi)以時隙分離用戶；時隙分離用戶；n每個時隙傳輸一路數(shù)字信號，時隙可以按每個時隙傳輸一路數(shù)字信號，時隙可以按需動態(tài)分配；需動態(tài)分配；n系統(tǒng)需要嚴(yán)格的系統(tǒng)定時同步，但對功控系統(tǒng)需要嚴(yán)格的系統(tǒng)定時同步，但對功控要求不嚴(yán)格；要求不嚴(yán)格；n系統(tǒng)是時隙受限和干擾受限的；系統(tǒng)是時隙受限和干擾受限的；nTDD模式下，上下行信道信息可以共享。模式下，上下行信道信息可以共享。TDMA TDMA 的系統(tǒng)定時的系統(tǒng)定時nTDMA 系統(tǒng)突發(fā)定時關(guān)系：系統(tǒng)突發(fā)定時關(guān)系：l移動臺的移動性導(dǎo)致各移動臺到基站的距離不同因移動臺的移動性導(dǎo)致各移動臺到基站的距離不同因此發(fā)送信號的

17、延時也不相同，導(dǎo)致基站接收的信號此發(fā)送信號的延時也不相同，導(dǎo)致基站接收的信號相互交疊干擾；相互交疊干擾；l解決辦法用戶提前發(fā)送；解決辦法用戶提前發(fā)送；l重要問題系統(tǒng)定時保護(hù)時間和定時提前量。重要問題系統(tǒng)定時保護(hù)時間和定時提前量。n系統(tǒng)定時：系統(tǒng)定時：l全網(wǎng)同步切換；全網(wǎng)同步切換；l位位/時隙時隙/幀幀/復(fù)幀同步。復(fù)幀同步。n定時保護(hù)時間：定時保護(hù)時間：lGuard Periods；l根據(jù)基站覆蓋小區(qū)的半徑和電波傳播時延確定。根據(jù)基站覆蓋小區(qū)的半徑和電波傳播時延確定。碼分多址 (CDMA)n基本概念：基于碼型結(jié)構(gòu)分隔信道，頻率、基本概念：基于碼型結(jié)構(gòu)分隔信道，頻率、時間共享。時間共享。CDMA的

18、特點n特點：每個基站只需一個射頻系統(tǒng)；特點：每個基站只需一個射頻系統(tǒng)；l小區(qū)內(nèi)以小區(qū)內(nèi)以CDMA建立信道連接；建立信道連接；l 每個碼傳輸一路數(shù)字信號；每個碼傳輸一路數(shù)字信號；l 各用戶共享頻率和時間；各用戶共享頻率和時間；l 是一個多址干擾受限系統(tǒng)；是一個多址干擾受限系統(tǒng)；l 需要相當(dāng)嚴(yán)格的功率控制，需要相當(dāng)嚴(yán)格的功率控制，l使系統(tǒng)復(fù)雜；使系統(tǒng)復(fù)雜；l 需要定時同步；需要定時同步；l 具有軟容量；具有軟容量；l 具有軟切換能力；具有軟切換能力；l 語音激活技術(shù)可擴(kuò)大系統(tǒng)容量；語音激活技術(shù)可擴(kuò)大系統(tǒng)容量；l 抗衰落、抗多徑能力強(qiáng)。抗衰落、抗多徑能力強(qiáng)。三種多址技術(shù)的比較舉例nAMPS FDMA

19、/FDDn GSM (EDGE) TDMA/FDDn IS-54 和和 IS-136 TDMA/FDDn JDC TDMA/FDDn IS-95 CDMA/FDDn IMT-2000 CDMA/FDDAMPSAMPSn基于基于FDMA 的蜂窩系統(tǒng)。的蜂窩系統(tǒng)。n共劃分成共劃分成832 全雙工信道（組成控制信道和全雙工信道（組成控制信道和業(yè)務(wù)信道）。業(yè)務(wù)信道）。n每個小區(qū)有每個小區(qū)有1 個全雙工控制信道和個全雙工控制信道和45-50 個個全雙工業(yè)務(wù)信道。全雙工業(yè)務(wù)信道。n采用基于采用基于CSMA（可能發(fā)生碰撞）的協(xié)議接（可能發(fā)生碰撞）的協(xié)議接入控制信道。入控制信道。n由基站分配業(yè)務(wù)信道。由基站分

20、配業(yè)務(wù)信道。D-AMPSD-AMPSn頻譜使用同頻譜使用同AMPS 系統(tǒng)。系統(tǒng)。n業(yè)務(wù)信道被分成每幀業(yè)務(wù)信道被分成每幀6 個時隙。個時隙。n每個頻道可為多個用戶使用。每個頻道可為多個用戶使用。n信道的數(shù)據(jù)速率為信道的數(shù)據(jù)速率為8.1kbps，但信道可集中，但信道可集中起來使用，以支持更高速業(yè)務(wù)。起來使用，以支持更高速業(yè)務(wù)。n信道接入近似信道接入近似AMPSGSM 接入n上下行鏈路用上下行鏈路用FDD分隔。分隔。n 接入方式結(jié)合了接入方式結(jié)合了 FD、TD 和慢和慢 FHl 總總 BW 分割成分割成 200Khz 信道；信道；l 小區(qū)信道復(fù)用基于對信號和干擾的測量結(jié)果；小區(qū)信道復(fù)用基于對信號和干

21、擾的測量結(jié)果；l 所有信號用一個所有信號用一個 FH 擴(kuò)頻碼調(diào)制擴(kuò)頻碼調(diào)制l 同一小區(qū)的同一小區(qū)的 FH 擴(kuò)頻碼正交；擴(kuò)頻碼正交；l 不同小區(qū)的不同小區(qū)的 FH 擴(kuò)頻碼半正交。擴(kuò)頻碼半正交。l FH 減輕了頻率選擇性衰落的影響；減輕了頻率選擇性衰落的影響；l FH 通過偽隨機(jī)調(diào)頻圖案平均了干擾。通過偽隨機(jī)調(diào)頻圖案平均了干擾。IS-95 (CDMA) 接入n 每個用戶單獨分配一個每個用戶單獨分配一個 DS 擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼n 擴(kuò)頻碼在每個小區(qū)中復(fù)用擴(kuò)頻碼在每個小區(qū)中復(fù)用l無須頻率規(guī)劃無須頻率規(guī)劃l 若擴(kuò)頻碼未被鄰小區(qū)分配出去時，允許進(jìn)行若擴(kuò)頻碼未被鄰小區(qū)分配出去時，允許進(jìn)行軟切換。軟切換。n 為克服

22、為克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)”需采用功率控制需采用功率控制l 小區(qū)邊界的移動臺增大了對鄰小區(qū)的干擾功小區(qū)邊界的移動臺增大了對鄰小區(qū)的干擾功率。率。X-DMA碼分多址（CDMACDMA）n基本概念：基本概念：基于空間角基于空間角度分隔信道，度分隔信道，頻率、時間、頻率、時間、碼字共享。碼字共享。n用戶地址：用戶地址：角度號。角度號。面向數(shù)據(jù)的多址接入n無線分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過無線無線分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過無線n電波交換信息（例如數(shù)據(jù)包）。電波交換信息（例如數(shù)據(jù)包）。n在在MAC 層，數(shù)據(jù)包可以是：層，數(shù)據(jù)包可以是：l單播（單播（Unicast）數(shù)據(jù)包）數(shù)據(jù)包 尋址特定的節(jié)點；尋址特定的節(jié)點；l 組播（

23、組播（Multicast）數(shù)據(jù)包（或在特殊情況下的）數(shù)據(jù)包（或在特殊情況下的廣播）廣播）尋址一組節(jié)點。尋址一組節(jié)點。MAC MAC 層的位置層的位置nMAC 層在簡單協(xié)議棧內(nèi)的位置：層在簡單協(xié)議棧內(nèi)的位置：MAC MAC 的功能的功能n在多址接入信道上決定在多址接入信道上決定“Who does next” ；n根據(jù)系統(tǒng)需求和應(yīng)用（例如根據(jù)系統(tǒng)需求和應(yīng)用（例如QoS 需求）可需求）可能發(fā)生改變；能發(fā)生改變；n很多無線很多無線MAC 協(xié)議源于有線系統(tǒng)；協(xié)議源于有線系統(tǒng)；n很多很多MAC 協(xié)議主要為滿足無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議主要為滿足無線網(wǎng)絡(luò)的ad hoc 需求而變得復(fù)雜。需求而變得復(fù)雜。信道分配問題n靜態(tài)

24、信道分配或基于分配的靜態(tài)信道分配或基于分配的MAC 協(xié)議。協(xié)議。（同步）（同步）n動態(tài)信道分配或基于競爭的動態(tài)信道分配或基于競爭的MAC 協(xié)議。協(xié)議。（異步）（異步）n混合混合MAC 協(xié)議（合并靜態(tài)和動態(tài)信道分配）協(xié)議（合并靜態(tài)和動態(tài)信道分配）基于競爭的協(xié)議簡單協(xié)議簡單協(xié)議:AlohaCSMA碰撞避免協(xié)議碰撞避免協(xié)議:忙音多址忙音多址(BTMA)接收機(jī)發(fā)起的接收機(jī)發(fā)起的BTMA (RI-BTMA)無線碰撞檢測無線碰撞檢測(WCD)碰撞避免多址碰撞避免多址(MACA)MACAW, MACA-BI, MACA/PRALOHA(ALOHA(Additive Link On-line Detectio

25、n) )數(shù)據(jù)分組化。數(shù)據(jù)分組化。數(shù)據(jù)包占用給定的時間間隔數(shù)據(jù)包占用給定的時間間隔(TD 技術(shù)技術(shù))。純純ALOHA：主要特征是缺少信道接入控制；主要特征是缺少信道接入控制；無論何時產(chǎn)生數(shù)據(jù)即發(fā)送數(shù)據(jù)包；無論何時產(chǎn)生數(shù)據(jù)即發(fā)送數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)包的任何部分交疊都發(fā)生一次碰撞（非正交時隙），碰撞非常普遍；數(shù)據(jù)包的任何部分交疊都發(fā)生一次碰撞（非正交時隙），碰撞非常普遍；接收出錯后等待一個隨機(jī)長度時間后重發(fā)（避免連續(xù)碰撞）。接收出錯后等待一個隨機(jī)長度時間后重發(fā)（避免連續(xù)碰撞）。時隙時隙ALOHA（S-ALOHA）：）：與與ALOHA 類似，但數(shù)據(jù)包分時隙發(fā)送；類似，但數(shù)據(jù)包分時隙發(fā)送；數(shù)據(jù)包在預(yù)定的時隙發(fā)送

26、；數(shù)據(jù)包在預(yù)定的時隙發(fā)送；當(dāng)數(shù)據(jù)包重疊時發(fā)生碰撞，但不存在包的部分重疊，減少了碰撞的發(fā)生；當(dāng)數(shù)據(jù)包重疊時發(fā)生碰撞，但不存在包的部分重疊，減少了碰撞的發(fā)生；當(dāng)收到的數(shù)據(jù)包出錯時在一段隨機(jī)長度延時之后重發(fā)。當(dāng)收到的數(shù)據(jù)包出錯時在一段隨機(jī)長度延時之后重發(fā)。Aloha 圖示（a）純）純 Aloha （b）分時隙）分時隙 AlohaAloha Aloha 效率效率假設(shè)：假設(shè)：歸一化時間為歸一化時間為1；任何包重疊都要重傳；任何包重疊都要重傳；節(jié)點數(shù)無限；節(jié)點數(shù)無限；數(shù)據(jù)包為速率數(shù)據(jù)包為速率的泊松到達(dá)；的泊松到達(dá)；時隙時隙ALOHA對隨機(jī)重發(fā)，新的和重發(fā)的數(shù)據(jù)包以速率對隨機(jī)重發(fā)，新的和重發(fā)的數(shù)據(jù)包以速率G

27、 泊松到達(dá)：泊松到達(dá)：Throughput = GeG純純ALOHAThroughput = Ge2G純Aloha Aloha 吞吐量圖吞吐量圖n吞吐量：采用分?jǐn)?shù)時間信道吞吐量：采用分?jǐn)?shù)時間信道l沒有功率限制沒有功率限制l沒有測量純速率沒有測量純速率純Aloha Aloha 效率圖效率圖nAloha 效率：效率：- 假設(shè)功率占空比為假設(shè)功率占空比為1/G；- 低流量和低低流量和低P/N 時效率高；時效率高；- 聯(lián)合信息論與排隊論。聯(lián)合信息論與排隊論。純Aloha vs.Aloha vs.時隙時隙AlohaAloha注：注： 兩個平衡點兩個平衡點 負(fù)載重時效率低負(fù)載重時效率低 捕獲效應(yīng)提高了效率捕獲效應(yīng)提高了效率 采用時隙采用時隙ALOHA 可減少碰撞可減少碰撞p- p-持續(xù)持續(xù)AlohaAlohan是分時隙是分時隙Aloha的一種變形，其中的一種變形，其中p持續(xù)參持續(xù)參數(shù)決定節(jié)點在一個時隙發(fā)送數(shù)據(jù)包的概率數(shù)決定節(jié)點在一個時隙發(fā)送數(shù)據(jù)包的概率(0p1) 。n減小持續(xù)參數(shù)也就減小了碰撞次數(shù)，但同減小持續(xù)參數(shù)也就減小了碰撞次數(shù)，但同時增加了傳輸時延。時增加了傳輸時延。擴(kuò)頻AlohaAloha一個一個CDMA 碼碼code 分配給所有的用戶。分配給所有的用戶。用戶由到達(dá)時間分隔用戶由到達(dá)時間分隔當(dāng)兩個以上同時到達(dá)時發(fā)生碰撞。當(dāng)兩個以上同時到達(dá)時發(fā)生