移動(dòng)通信(第四版)多址技術(shù)

1、第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)8.1 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 8.2 FDMA8.3 TDMA8.4 CDMA8.5 SDMA8.6 多址方式與系統(tǒng)容量多址方式與系統(tǒng)容量思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)移動(dòng)通信是依靠無(wú)線電波的傳播來(lái)傳輸信號(hào)的，移動(dòng)通信是依靠無(wú)線電波的傳播來(lái)傳輸信號(hào)的，具有大面積覆蓋的特點(diǎn)。因此網(wǎng)內(nèi)一個(gè)用戶發(fā)具有大面積覆蓋的特點(diǎn)。因此網(wǎng)內(nèi)一個(gè)用戶發(fā)射的信號(hào)其他用戶均可接收到所傳播的電波。射的信號(hào)其他用戶均可接收到所傳播的電波。網(wǎng)內(nèi)用戶網(wǎng)內(nèi)用戶如何能從播發(fā)的信號(hào)中識(shí)別出發(fā)送給如何能從播發(fā)的信號(hào)中識(shí)別出發(fā)

2、送給自己的信號(hào)自己的信號(hào)就成為建立連接的首要問(wèn)題。就成為建立連接的首要問(wèn)題。在蜂窩通信系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)是通過(guò)在蜂窩通信系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)是通過(guò)基站基站和其他和其他移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信的，因此必須對(duì)移動(dòng)臺(tái)和基站移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信的，因此必須對(duì)移動(dòng)臺(tái)和基站的信息加以的信息加以區(qū)別區(qū)別，使基站能區(qū)分是哪個(gè)移動(dòng)臺(tái)，使基站能區(qū)分是哪個(gè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)來(lái)的信號(hào)，而各移動(dòng)臺(tái)又能識(shí)別出哪個(gè)信號(hào)發(fā)來(lái)的信號(hào)，而各移動(dòng)臺(tái)又能識(shí)別出哪個(gè)信號(hào)是發(fā)給自己的。是發(fā)給自己的。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 要解決這個(gè)問(wèn)題，就必須給每個(gè)信號(hào)賦以不要解決這個(gè)問(wèn)題，就必須給每個(gè)信號(hào)賦以不同的特征，這就是多址技術(shù)要解決的問(wèn)題。同的特征，這就是多址技術(shù)要解

3、決的問(wèn)題。多址技術(shù)是移動(dòng)通信的基礎(chǔ)技術(shù)之一。多址技術(shù)是移動(dòng)通信的基礎(chǔ)技術(shù)之一。 當(dāng)把多個(gè)用戶接入一個(gè)公共的傳輸媒質(zhì)實(shí)現(xiàn)當(dāng)把多個(gè)用戶接入一個(gè)公共的傳輸媒質(zhì)實(shí)現(xiàn)相互間通信時(shí)，需要給每個(gè)用戶的信號(hào)賦以相互間通信時(shí)，需要給每個(gè)用戶的信號(hào)賦以不同的特征，以區(qū)分不同的用戶，這種技術(shù)不同的特征，以區(qū)分不同的用戶，這種技術(shù)稱為稱為多址技術(shù)。多址技術(shù)。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)8.1 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介在前面幾章的討論中，我們主要解決了在移動(dòng)環(huán)境下，在前面幾章的討論中，我們主要解決了在移動(dòng)環(huán)境下，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸問(wèn)題。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸問(wèn)題。 本章將試圖解決以下問(wèn)題：本章將試圖解決以下問(wèn)題： 對(duì)于給定的頻率資源，對(duì)于給定的頻

4、率資源， 大家如何來(lái)共享大家如何來(lái)共享? 即采用即采用什么樣的多址技術(shù)，什么樣的多址技術(shù)， 使得有限的資源能傳輸更大容使得有限的資源能傳輸更大容量的信息量的信息?第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 多址技術(shù)（多用戶多址技術(shù)（多用戶/共用多信道共用多信道/接入系統(tǒng)接入系統(tǒng) 的技術(shù)）的技術(shù)） 對(duì)有限的頻率資源，用戶如何共享，以便對(duì)有限的頻率資源，用戶如何共享，以便能傳輸更大容量的信息能傳輸更大容量的信息信道的構(gòu)成方信道的構(gòu)成方式及多用戶共用多信道接入系統(tǒng)的技術(shù)。式及多用戶共用多信道接入系統(tǒng)的技術(shù)。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 多址技術(shù)的主要類型多址技術(shù)的主要類型 (1). FDMA(Freque

5、ncy Division Multiple Access) 頻分多址（頻分多信道、多用戶接入）頻分多址（頻分多信道、多用戶接入） (2). TDMA(Time Division Multiple Access) 時(shí)分多址（時(shí)分多信道、多用戶接入）時(shí)分多址（時(shí)分多信道、多用戶接入） (3). CDMA(Code Division Multiple Access) 碼分多址（碼分多信道、多用戶接入）碼分多址（碼分多信道、多用戶接入） (4). SDMA(Space Division Multiple Access) 空分多址（空分多信道、多用戶接入）空分多址（空分多信道、多用戶接入）第第8 8章章

6、 多址技術(shù)多址技術(shù)多址技術(shù)的含義：多址技術(shù)的含義：就是要使眾多的客戶共用公共通就是要使眾多的客戶共用公共通信信道所采用的一種技術(shù)。信信道所采用的一種技術(shù)。 多信道的構(gòu)成多信道的構(gòu)成 FD: 按頻率劃分信道按頻率劃分信道 TD: 按時(shí)隙劃分信道按時(shí)隙劃分信道 CD: 按正交碼劃分信道按正交碼劃分信道 SD: 按空間劃分信道按空間劃分信道 多用戶共用多信道接入系統(tǒng)的方式多用戶共用多信道接入系統(tǒng)的方式 . 呼叫及通話信道的設(shè)置方式呼叫及通話信道的設(shè)置方式 . 通話信道的分配（選?。┓绞酵ㄔ捫诺赖姆峙洌ㄟx取）方式第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)頻分多址是指將給定的頻譜資源劃分為若干個(gè)等間頻分多址是指將

7、給定的頻譜資源劃分為若干個(gè)等間隔的頻道隔的頻道(或稱信道或稱信道)供不同的用戶使用。在模擬移供不同的用戶使用。在模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)中，動(dòng)通信系統(tǒng)中， 信道帶寬通常等于傳輸一路模擬話信道帶寬通常等于傳輸一路模擬話音所需的帶寬，音所需的帶寬， 如如25 kHz 或或30 kHz。8.2 頻分多址頻分多址(FDMA)第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 在單純的在單純的FDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)中， 通常采用頻分雙工通常采用頻分雙工(FDD)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)雙工通信，的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)雙工通信， 即接收頻率即接收頻率f和發(fā)送頻率和發(fā)送頻率F是不同的。是不同的。 為了使得同一部電臺(tái)的收發(fā)之間不為了使得同一部電臺(tái)的收發(fā)之間不

8、產(chǎn)生干擾，產(chǎn)生干擾， 收發(fā)頻率間隔收發(fā)頻率間隔|f-F|必須大于一定的數(shù)必須大于一定的數(shù)值。值。 例如，例如， 在在800 MHz頻段，頻段， 收發(fā)頻率間隔通收發(fā)頻率間隔通常為常為45 MHz。 一個(gè)典型的一個(gè)典型的FDMA頻道劃分方法如頻道劃分方法如圖圖 8 - 2 所示。所示。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)圖圖 8 - 2 FDMA的頻道劃分方法的頻道劃分方法第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)頻分多址（頻分多址（FDMA）含義含義：每個(gè)用戶占用一個(gè)頻率用戶識(shí)別用戶識(shí)別：頻道號(hào)特點(diǎn)特點(diǎn)：簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，適用于模擬和數(shù)字信號(hào)以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)，以頻帶劃分各種小區(qū)需要嚴(yán)格的頻率規(guī)劃，是頻率受限和干

9、擾受限系統(tǒng)以頻道區(qū)分用戶地址，一個(gè)頻道傳輸一路模擬/數(shù)字話路對(duì)功控的要求不嚴(yán)，硬件設(shè)備取決于頻率規(guī)劃和頻道設(shè)置基站由多部不同載波頻率的發(fā)射機(jī)同時(shí)工作不適宜大容量系統(tǒng)使用應(yīng)用：應(yīng)用：模擬/數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)PowerFrequencyTimeFDMA第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)在在FDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)中， 收發(fā)的頻段是分開的，收發(fā)的頻段是分開的， 由于所有由于所有移動(dòng)臺(tái)均使用相同的接收和發(fā)送頻段，移動(dòng)臺(tái)均使用相同的接收和發(fā)送頻段， 因而移動(dòng)臺(tái)因而移動(dòng)臺(tái)到移動(dòng)臺(tái)之間不能直接通信，到移動(dòng)臺(tái)之間不能直接通信， 而必須經(jīng)過(guò)基站中轉(zhuǎn)。而必須經(jīng)過(guò)基站中轉(zhuǎn)。移動(dòng)通信的頻率資源十分緊缺，移動(dòng)通信的頻率資源

10、十分緊缺， 不可能為每一個(gè)移不可能為每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)預(yù)留一個(gè)信道，動(dòng)臺(tái)預(yù)留一個(gè)信道， 只可能為每個(gè)基站配置好一組只可能為每個(gè)基站配置好一組信道，信道， 供該基站所覆蓋的區(qū)域供該基站所覆蓋的區(qū)域(稱為小區(qū)稱為小區(qū))內(nèi)的所有移內(nèi)的所有移動(dòng)臺(tái)共用。動(dòng)臺(tái)共用。 這就是多信道共用問(wèn)題。這就是多信道共用問(wèn)題。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)空閑信道選取概念空閑信道選取概念基站控制的小區(qū)內(nèi)有基站控制的小區(qū)內(nèi)有n個(gè)無(wú)線信道提供給個(gè)無(wú)線信道提供給n m個(gè)移動(dòng)用戶共同使用。當(dāng)某一用戶需要通信而個(gè)移動(dòng)用戶共同使用。當(dāng)某一用戶需要通信而發(fā)出呼叫時(shí)，怎樣從這發(fā)出呼叫時(shí)，怎樣從這n個(gè)信道中選取一個(gè)空閑個(gè)信道中選取一個(gè)空閑信道

11、。信道。空閑信道的選取空閑信道的選取第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)多信道共用方式：多信道共用方式：2種種 專用呼叫信道（信令信道）方式專用呼叫信道（信令信道）方式循環(huán)分散定位循環(huán)分散定位標(biāo)明空閑信道方式標(biāo)明空閑信道方式循環(huán)定位循環(huán)定位循環(huán)不定位循環(huán)不定位（共用信令信道）（共用信令信道）第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)專用呼叫信道方式專用呼叫信道方式設(shè)置專門的呼叫信道，用于處理用戶的呼叫。設(shè)置專門的呼叫信道，用于處理用戶的呼叫。特點(diǎn)特點(diǎn) 處理呼叫的速度快處理呼叫的速度快; 信道利用率不高。信道利用率不高。該方式適用于大容量的移動(dòng)通信網(wǎng)，是公用移動(dòng)話該方式適用于大容量的移動(dòng)通信網(wǎng)，是公用移動(dòng)話網(wǎng)

12、采用的主要方式。我國(guó)規(guī)定網(wǎng)采用的主要方式。我國(guó)規(guī)定900MHz蜂窩移動(dòng)電話蜂窩移動(dòng)電話網(wǎng)就采用這種方式。網(wǎng)就采用這種方式。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)循環(huán)定位循環(huán)定位基站在某一空閑信道上發(fā)空閑信號(hào)，所有未在通話的基站在某一空閑信道上發(fā)空閑信號(hào)，所有未在通話的移動(dòng)臺(tái)都自動(dòng)地對(duì)所有信道進(jìn)行循環(huán)掃描，并定位在移動(dòng)臺(tái)都自動(dòng)地對(duì)所有信道進(jìn)行循環(huán)掃描，并定位在該信道上守候。所有呼叫都在該標(biāo)定的空閑信道上進(jìn)該信道上守候。所有呼叫都在該標(biāo)定的空閑信道上進(jìn)行。當(dāng)該信道被某一移動(dòng)臺(tái)占用之后，基站就轉(zhuǎn)往另行。當(dāng)該信道被某一移動(dòng)臺(tái)占用之后，基站就轉(zhuǎn)往另一空閑信道發(fā)空閑信號(hào)。一空閑信道發(fā)空閑信號(hào)。特點(diǎn)特點(diǎn) 信道的利

13、用率高；信道的利用率高； 處理呼叫速度快；處理呼叫速度快； 同搶（兩個(gè)以上用戶同時(shí)發(fā)起呼叫）概率大；同搶（兩個(gè)以上用戶同時(shí)發(fā)起呼叫）概率大； 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)循環(huán)不定位方式循環(huán)不定位方式基站在所有的空閑信道上都發(fā)空閑標(biāo)志信號(hào)，不基站在所有的空閑信道上都發(fā)空閑標(biāo)志信號(hào)，不通話的移動(dòng)臺(tái)始終處于循環(huán)掃描狀態(tài)。通話的移動(dòng)臺(tái)始終處于循環(huán)掃描狀態(tài)。 移動(dòng)臺(tái)主呼時(shí)，首先遇到任何一個(gè)空閑信道就立移動(dòng)臺(tái)主呼時(shí)，首先遇到任何一個(gè)空閑信道就立即占用。移動(dòng)臺(tái)被呼時(shí)，基站先在某一空閑信道上發(fā)即占用。移動(dòng)臺(tái)被呼時(shí)，基站先在某一空閑信道上發(fā)一個(gè)保持信號(hào)，指令所有循環(huán)掃描中的移動(dòng)臺(tái)都自動(dòng)一個(gè)保持信號(hào)，指令所有

14、循環(huán)掃描中的移動(dòng)臺(tái)都自動(dòng)地對(duì)這個(gè)標(biāo)有保持信號(hào)的空閑信道鎖定。保持信號(hào)需地對(duì)這個(gè)標(biāo)有保持信號(hào)的空閑信道鎖定。保持信號(hào)需持續(xù)一段時(shí)間，在等到所有空閑移動(dòng)臺(tái)都對(duì)它鎖定之持續(xù)一段時(shí)間，在等到所有空閑移動(dòng)臺(tái)都對(duì)它鎖定之后，改發(fā)選呼信號(hào)。后，改發(fā)選呼信號(hào)。 特點(diǎn)特點(diǎn) 同搶概率小；同搶概率小； 建立呼叫速度慢。建立呼叫速度慢。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)循環(huán)分散定位方式循環(huán)分散定位方式基站在所有空閑信道上都發(fā)空閑標(biāo)志信號(hào)，不通基站在所有空閑信道上都發(fā)空閑標(biāo)志信號(hào)，不通話的移動(dòng)臺(tái)循環(huán)掃描并停留在最先搜索到的空閑信道話的移動(dòng)臺(tái)循環(huán)掃描并停留在最先搜索到的空閑信道上。上。 由于各移動(dòng)臺(tái)掃描狀態(tài)不同，故移動(dòng)臺(tái)會(huì)

15、分散停由于各移動(dòng)臺(tái)掃描狀態(tài)不同，故移動(dòng)臺(tái)會(huì)分散停留在各空閑信道上。留在各空閑信道上。 特點(diǎn)特點(diǎn) 同搶概率??；同搶概率??； 建立呼叫速度快。建立呼叫速度快。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)在通信時(shí)，不同的移動(dòng)臺(tái)占用不同頻率的信道進(jìn)行通在通信時(shí)，不同的移動(dòng)臺(tái)占用不同頻率的信道進(jìn)行通信。因?yàn)楦鱾€(gè)用戶使用不同頻率的信道，所以相互沒信。因?yàn)楦鱾€(gè)用戶使用不同頻率的信道，所以相互沒有干擾。有干擾。FDMA的信道每次只能傳遞一個(gè)電話，并且的信道每次只能傳遞一個(gè)電話，并且在分配成語(yǔ)音信道后，基站和移動(dòng)臺(tái)就會(huì)同時(shí)連續(xù)不在分配成語(yǔ)音信道后，基站和移動(dòng)臺(tái)就會(huì)同時(shí)連續(xù)不斷地發(fā)射信號(hào)，在接收設(shè)備中使用帶通濾波器只允許斷地

16、發(fā)射信號(hào)，在接收設(shè)備中使用帶通濾波器只允許指定頻道里的能量通過(guò)，濾除其他頻率的信號(hào)，從而指定頻道里的能量通過(guò)，濾除其他頻率的信號(hào)，從而將需要的信號(hào)提取出來(lái)，而限制臨近信道之間的相互將需要的信號(hào)提取出來(lái)，而限制臨近信道之間的相互干擾。干擾。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 由于基站要同時(shí)和多個(gè)用戶進(jìn)行通信，基由于基站要同時(shí)和多個(gè)用戶進(jìn)行通信，基站必須同時(shí)發(fā)射和接收多個(gè)不同頻率的信站必須同時(shí)發(fā)射和接收多個(gè)不同頻率的信號(hào)；另外，任意兩個(gè)移動(dòng)用戶之間進(jìn)行通號(hào)；另外，任意兩個(gè)移動(dòng)用戶之間進(jìn)行通信都必須經(jīng)過(guò)基站的中轉(zhuǎn)，因而必須占用信都必須經(jīng)過(guò)基站的中轉(zhuǎn)，因而必須占用四個(gè)頻道才能實(shí)現(xiàn)雙向通信。四個(gè)頻道才能實(shí)

17、現(xiàn)雙向通信。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)FDMA是最經(jīng)典的多址技術(shù)之一，在第一代移動(dòng)通信是最經(jīng)典的多址技術(shù)之一，在第一代移動(dòng)通信網(wǎng)網(wǎng)(如如TACS、AMPS等等)中使用了頻分多址。這種方式中使用了頻分多址。這種方式的特點(diǎn)是技術(shù)成熟，對(duì)信號(hào)功率的要求不嚴(yán)格。但是的特點(diǎn)是技術(shù)成熟，對(duì)信號(hào)功率的要求不嚴(yán)格。但是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要周密的頻率規(guī)劃，基站需要多部不在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要周密的頻率規(guī)劃，基站需要多部不同載波頻率的發(fā)射機(jī)同時(shí)工作，設(shè)備多且容易產(chǎn)生信同載波頻率的發(fā)射機(jī)同時(shí)工作，設(shè)備多且容易產(chǎn)生信道間的互調(diào)干擾，同時(shí)，由于沒有進(jìn)行信道復(fù)用，信道間的互調(diào)干擾，同時(shí)，由于沒有進(jìn)行信道復(fù)用，信道效率很低。因

18、此現(xiàn)在國(guó)際上蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)已不再道效率很低。因此現(xiàn)在國(guó)際上蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)已不再單獨(dú)使用單獨(dú)使用FDMA，而是和其他多址技術(shù)結(jié)合使用。，而是和其他多址技術(shù)結(jié)合使用。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)FDMA原理：為每個(gè)用戶指定特定頻率的原理：為每個(gè)用戶指定特定頻率的信道，這些信道按要求分配給請(qǐng)求信道，這些信道按要求分配給請(qǐng)求服務(wù)的用戶，在呼叫的整個(gè)過(guò)程中，服務(wù)的用戶，在呼叫的整個(gè)過(guò)程中，其他用戶不能共享這一頻段其他用戶不能共享這一頻段. 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 時(shí)分多址是指把時(shí)間分割成周期性的幀，時(shí)分多址是指把時(shí)間分割成周期性的幀， 每一幀再分割成若干個(gè)時(shí)

19、隙每一幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙(無(wú)論幀或時(shí)隙無(wú)論幀或時(shí)隙都是互不重疊的都是互不重疊的)。 在頻分雙工在頻分雙工(FDD)方式方式中，中， 上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的頻率上。的頻率上。 在時(shí)在時(shí)分雙工分雙工(TDD)方式中，上方式中，上下行幀都在相同的頻率上。下行幀都在相同的頻率上。 TDD的方式如的方式如圖圖 8-3 所示。所示。 8.3 時(shí)分多址時(shí)分多址(TDMA) 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)圖 8 - 3 TDMA示意圖第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) TDMA中，給每個(gè)用戶分配一個(gè)時(shí)隙，即根據(jù)一定中，給每個(gè)用戶分配一個(gè)時(shí)隙，即根據(jù)一定的時(shí)隙分配原

20、則，使各個(gè)移動(dòng)臺(tái)在每幀內(nèi)只能按的時(shí)隙分配原則，使各個(gè)移動(dòng)臺(tái)在每幀內(nèi)只能按指定的時(shí)隙向基站發(fā)射信號(hào)。在滿足定時(shí)和同步指定的時(shí)隙向基站發(fā)射信號(hào)。在滿足定時(shí)和同步的條件下，基站可以在各時(shí)隙中接收到各移動(dòng)臺(tái)的條件下，基站可以在各時(shí)隙中接收到各移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)而互不干擾。的信號(hào)而互不干擾。 同時(shí)，基站發(fā)向各個(gè)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)都按順序安排同時(shí)，基站發(fā)向各個(gè)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)都按順序安排在預(yù)定的時(shí)隙中傳輸，各移動(dòng)臺(tái)只要在指定的時(shí)在預(yù)定的時(shí)隙中傳輸，各移動(dòng)臺(tái)只要在指定的時(shí)隙內(nèi)接收，就能在合路的信號(hào)中把發(fā)給它的信號(hào)隙內(nèi)接收，就能在合路的信號(hào)中把發(fā)給它的信號(hào)區(qū)分出來(lái)。這樣，同一個(gè)頻道就可以供幾個(gè)用戶區(qū)分出來(lái)。這樣，同一個(gè)頻道就

21、可以供幾個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行通信，相互沒有干擾。同時(shí)進(jìn)行通信，相互沒有干擾。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)時(shí)分多址（時(shí)分多址（TDMA）含義含義：每個(gè)用戶占用一個(gè)時(shí)隙用戶識(shí)別用戶識(shí)別：時(shí)隙特點(diǎn)特點(diǎn)：以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)，小區(qū)內(nèi)以時(shí)隙區(qū)分用戶每個(gè)時(shí)隙傳輸一路數(shù)字信號(hào)，軟件對(duì)時(shí)隙動(dòng)態(tài)配置系統(tǒng)要求嚴(yán)格的系統(tǒng)定時(shí)同步是時(shí)隙受限和干擾受限系統(tǒng)TDD模式下，上下型信道信息可以共享應(yīng)用：應(yīng)用：GSM系統(tǒng)：（上行 890915MHZ，下行935960MHZ） 頻點(diǎn)間隔 200KHZ 每個(gè)頻道8個(gè)時(shí)隙FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 不同通信系統(tǒng)的幀長(zhǎng)度和幀結(jié)構(gòu)是不

22、一樣的。不同通信系統(tǒng)的幀長(zhǎng)度和幀結(jié)構(gòu)是不一樣的。 典典型的幀長(zhǎng)在幾毫秒到幾十毫秒之間。型的幀長(zhǎng)在幾毫秒到幾十毫秒之間。 例如：例如： GSM系統(tǒng)的幀長(zhǎng)為系統(tǒng)的幀長(zhǎng)為4.6 ms(每幀每幀8個(gè)時(shí)隙個(gè)時(shí)隙)， DECT系統(tǒng)的幀長(zhǎng)為系統(tǒng)的幀長(zhǎng)為10 ms(每幀每幀24個(gè)時(shí)隙個(gè)時(shí)隙)， PACS系統(tǒng)的幀長(zhǎng)為系統(tǒng)的幀長(zhǎng)為2.5 ms(每幀每幀8個(gè)時(shí)隙個(gè)時(shí)隙)。 TDMA系統(tǒng)既可以采用頻分雙工系統(tǒng)既可以采用頻分雙工(FDD)方式，也可方式，也可以采用時(shí)分雙工以采用時(shí)分雙工(TDD)方式。方式。 在在FDD方式中，上行方式中，上行鏈路和下行鏈路的幀結(jié)構(gòu)既可以相同，也可以不同。鏈路和下行鏈路的幀結(jié)構(gòu)既可以相同

23、，也可以不同。 在在TDD方式中，通常將在某頻率上一幀中一半的時(shí)方式中，通常將在某頻率上一幀中一半的時(shí)隙用于移動(dòng)臺(tái)發(fā)，另一半的時(shí)隙用于移動(dòng)臺(tái)接收；隙用于移動(dòng)臺(tái)發(fā)，另一半的時(shí)隙用于移動(dòng)臺(tái)接收； 收發(fā)工作在相同頻率上。收發(fā)工作在相同頻率上。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 在在TDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)中， 每幀中的時(shí)隙結(jié)構(gòu)每幀中的時(shí)隙結(jié)構(gòu)(或稱為突或稱為突發(fā)結(jié)構(gòu)發(fā)結(jié)構(gòu))的設(shè)計(jì)通常要考慮三個(gè)主要問(wèn)題：的設(shè)計(jì)通常要考慮三個(gè)主要問(wèn)題： 一是控制和信令信息的傳輸；一是控制和信令信息的傳輸； 二是信道多徑的影響；二是信道多徑的影響； 三是系統(tǒng)的同步。三是系統(tǒng)的同步。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)為了解決上述問(wèn)

24、題，為了解決上述問(wèn)題， 采取以下四方面的主要措施：采取以下四方面的主要措施： 一是一是在每個(gè)時(shí)隙中，專門劃出部分比特用于控制和信在每個(gè)時(shí)隙中，專門劃出部分比特用于控制和信令信息的傳輸。令信息的傳輸。二是二是為了便于接收端利用均衡器來(lái)克服多徑引起的碼為了便于接收端利用均衡器來(lái)克服多徑引起的碼間干擾，間干擾， 在時(shí)隙中要插入自適應(yīng)均衡器所需的訓(xùn)練序在時(shí)隙中要插入自適應(yīng)均衡器所需的訓(xùn)練序列。列。 訓(xùn)練序列對(duì)接收端來(lái)說(shuō)是確知的，訓(xùn)練序列對(duì)接收端來(lái)說(shuō)是確知的， 接收端根據(jù)接收端根據(jù)訓(xùn)練序列的解調(diào)結(jié)果，訓(xùn)練序列的解調(diào)結(jié)果， 就可以估計(jì)出信道的沖擊響應(yīng)，就可以估計(jì)出信道的沖擊響應(yīng)， 根據(jù)該響應(yīng)就可以預(yù)置均衡

25、器的抽頭系數(shù)，根據(jù)該響應(yīng)就可以預(yù)置均衡器的抽頭系數(shù)， 從而可消從而可消除碼間干擾對(duì)整個(gè)時(shí)隙的影響。除碼間干擾對(duì)整個(gè)時(shí)隙的影響。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 三是三是在上行鏈路的每個(gè)時(shí)隙中要留出一定的保護(hù)間在上行鏈路的每個(gè)時(shí)隙中要留出一定的保護(hù)間隔隔(即不傳輸任何信號(hào)即不傳輸任何信號(hào))， 即每個(gè)時(shí)隙中傳輸信號(hào)的即每個(gè)時(shí)隙中傳輸信號(hào)的時(shí)間要小于時(shí)隙長(zhǎng)度。時(shí)間要小于時(shí)隙長(zhǎng)度。 這樣可以克服因移動(dòng)臺(tái)至基站距離的隨機(jī)變化，這樣可以克服因移動(dòng)臺(tái)至基站距離的隨機(jī)變化， 而而引起移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的信號(hào)到達(dá)基站接收機(jī)時(shí)刻的隨機(jī)引起移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的信號(hào)到達(dá)基站接收機(jī)時(shí)刻的隨機(jī)變化，變化， 從而保證不同移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的信號(hào)，

26、從而保證不同移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的信號(hào)， 在基站在基站處都能落在規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)，而不會(huì)出現(xiàn)相互重疊現(xiàn)處都能落在規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)，而不會(huì)出現(xiàn)相互重疊現(xiàn)象。象。 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)四是四是為了便于接收端的同步，在每個(gè)時(shí)隙中還要傳為了便于接收端的同步，在每個(gè)時(shí)隙中還要傳輸同步序列。輸同步序列。 同步序列和訓(xùn)練序列可以分開傳輸，同步序列和訓(xùn)練序列可以分開傳輸，也可以合二為一。兩種典型的時(shí)隙結(jié)構(gòu)如圖也可以合二為一。兩種典型的時(shí)隙結(jié)構(gòu)如圖8-4 所所示。示。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)圖圖 8 - 4 典型的時(shí)隙結(jié)構(gòu)典型的時(shí)隙結(jié)構(gòu)第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) TDMA系統(tǒng)的呼損性能可以完全采用系統(tǒng)的

27、呼損性能可以完全采用FDMA中的分析方法和結(jié)論。中的分析方法和結(jié)論。 TDMA中的信道數(shù)為每個(gè)基站使用的載波數(shù)中的信道數(shù)為每個(gè)基站使用的載波數(shù)乘以每載波的時(shí)隙數(shù)。乘以每載波的時(shí)隙數(shù)。 TDMA中的空閑信道選取是選擇某個(gè)載頻上中的空閑信道選取是選擇某個(gè)載頻上的某個(gè)空閑的時(shí)隙。的某個(gè)空閑的時(shí)隙。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)信道間隔：信道間隔： 200kHz1710178518051880雙工距離雙工距離 : 95 MHz890915935960雙工距離雙工距離 : 45 MHzGSM 900 :GSM 1800 :GSM系統(tǒng)采用了系統(tǒng)采用了FDMA、TDMA混合方式：混合方式：FDDTDMA

28、GSM系統(tǒng)頻率資源系統(tǒng)頻率資源第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)GSM無(wú)線接口的無(wú)線接口的TDMA/FDMA混合多址方式示意圖混合多址方式示意圖 4.6 ms頻率fn4fn3fn2fn1fn幀 物理信道577 s時(shí)隙200 kHz時(shí)間0 1 2 3 4 5 6 7第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) FDMA/TDMA示意圖時(shí)間 t頻率 f200 kHz一幀一個(gè)時(shí)隙頻道200 kHz200 kHz200 kHz第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) GSM蜂窩系統(tǒng)采用時(shí)分多址、蜂窩系統(tǒng)采用時(shí)分多址、 頻分多址和頻分多址和頻分雙工頻分雙工(TDMAFDMA/FDD)制式。制式。 在在25 MHz的頻段中共分

29、的頻段中共分125個(gè)頻道，個(gè)頻道， 頻道間隔頻道間隔200 kHz。 每載波含每載波含8個(gè)個(gè)(以后可擴(kuò)展為以后可擴(kuò)展為16個(gè)個(gè))時(shí)隙，時(shí)隙， 時(shí)隙寬為時(shí)隙寬為0.577 ms。 8個(gè)時(shí)隙構(gòu)成個(gè)時(shí)隙構(gòu)成一個(gè)一個(gè)TDMA幀，幀， 幀長(zhǎng)為幀長(zhǎng)為4.615 ms第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) GSM系統(tǒng)工作在以下射頻頻段：系統(tǒng)工作在以下射頻頻段： 上行上行(移動(dòng)臺(tái)發(fā)、移動(dòng)臺(tái)發(fā)、 基站收基站收)為為890915 MHz 下行下行(基站發(fā)、基站發(fā)、 移動(dòng)臺(tái)收移動(dòng)臺(tái)收)為為935960 MHz 收、收、 發(fā)頻率間隔為發(fā)頻率間隔為 45 MHz。 移動(dòng)臺(tái)采用較低頻段發(fā)射，移動(dòng)臺(tái)采用較低頻段發(fā)射， 傳播損耗較

30、低，傳播損耗較低， 有利有利于補(bǔ)償上、于補(bǔ)償上、 下行功率不平衡的問(wèn)題。下行功率不平衡的問(wèn)題。 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 由于載頻間隔是由于載頻間隔是 0.2 MHz， 因此因此GSM系統(tǒng)系統(tǒng)整個(gè)工作頻段分為整個(gè)工作頻段分為124對(duì)載頻。對(duì)載頻。 其頻道序其頻道序號(hào)用號(hào)用n表示，表示， 則上、則上、 下兩頻段中序號(hào)為下兩頻段中序號(hào)為n的的載頻可用下式計(jì)算：載頻可用下式計(jì)算： 下頻段下頻段 fl(n)=(890+0.2 n) MHz 上頻段上頻段 fh(n)=(935+0.2n) MHz 式中，式中， n=1124。 例如例如n=1， fl(1)=890.2 MHz， fh(1)=935

31、.2 MHz。 其它序號(hào)的載其它序號(hào)的載頻依次類推。頻依次類推。 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 在在TDMA通信系統(tǒng)中，小區(qū)內(nèi)的多個(gè)用戶可以共享一個(gè)載通信系統(tǒng)中，小區(qū)內(nèi)的多個(gè)用戶可以共享一個(gè)載波頻率，分享不同時(shí)隙，這樣基站只需要一部發(fā)射機(jī)，可以避波頻率，分享不同時(shí)隙，這樣基站只需要一部發(fā)射機(jī)，可以避免像免像FDMA系統(tǒng)那樣因多部不同頻率的發(fā)射機(jī)同時(shí)工作而產(chǎn)生系統(tǒng)那樣因多部不同頻率的發(fā)射機(jī)同時(shí)工作而產(chǎn)生的互調(diào)干擾；但系統(tǒng)設(shè)備必須有精確的定時(shí)和同步來(lái)保證各移的互調(diào)干擾；但系統(tǒng)設(shè)備必須有精確的定時(shí)和同步來(lái)保證各移動(dòng)臺(tái)發(fā)送的信號(hào)不會(huì)在基站發(fā)生重疊，并且能準(zhǔn)確地在指定的動(dòng)臺(tái)發(fā)送的信號(hào)不會(huì)在基站發(fā)生重

32、疊，并且能準(zhǔn)確地在指定的時(shí)隙中接收基站發(fā)給它的信號(hào)。時(shí)隙中接收基站發(fā)給它的信號(hào)。 TDMA技術(shù)廣泛應(yīng)用于第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)中。在實(shí)際應(yīng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)中。在實(shí)際應(yīng)用中，綜合采用用中，綜合采用FDMA和和TDMA技術(shù)的，即首先將總頻帶劃分技術(shù)的，即首先將總頻帶劃分為多個(gè)頻道，再將一個(gè)頻道劃分為多個(gè)時(shí)隙，形成信道。為多個(gè)頻道，再將一個(gè)頻道劃分為多個(gè)時(shí)隙，形成信道。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)TDMA原理：在一個(gè)寬帶的無(wú)線載波上，把時(shí)原理：在一個(gè)寬帶的無(wú)線載波上，把時(shí)間分成周期性的幀，每一幀再分割成若間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時(shí)隙（幀與時(shí)

33、隙都互不重疊），每個(gè)干時(shí)隙（幀與時(shí)隙都互不重疊），每個(gè)時(shí)隙即一個(gè)信道，分配給一個(gè)用戶使用時(shí)隙即一個(gè)信道，分配給一個(gè)用戶使用 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)TDMA信道的劃分信道的劃分 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)8.4 碼分多址（碼分多址（CDMA) 在在CDMA通信系統(tǒng)中，不同用戶傳輸信息所用的通信系統(tǒng)中，不同用戶傳輸信息所用的信號(hào)不是靠頻率不同或時(shí)隙不同來(lái)區(qū)分，而是用信號(hào)不是靠頻率不同或時(shí)隙不同來(lái)區(qū)分，而是用各自不同的編碼序列來(lái)區(qū)分，或者說(shuō)，靠信號(hào)的各自不同的編碼序列來(lái)區(qū)分，或者說(shuō)，靠信號(hào)的不同波形來(lái)區(qū)分。不同波形來(lái)區(qū)分。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)v 碼分：用戶、信道和基站均依

34、靠碼分：用戶、信道和基站均依靠多址碼多址碼識(shí)別識(shí)別v針對(duì)不同的多址碼需求，分別使用不同類型的碼組針對(duì)不同的多址碼需求，分別使用不同類型的碼組v基站的識(shí)別基站的識(shí)別-不同相移的不同相移的PN序列，碼元周期為序列，碼元周期為215 1v信道的識(shí)別信道的識(shí)別-正交的正交的Walsh函數(shù)，完全正交函數(shù)，完全正交64階階Walsh碼碼v用戶的識(shí)別用戶的識(shí)別-周期足夠長(zhǎng)的周期足夠長(zhǎng)的PN序列，碼元周期為序列，碼元周期為242 1公共掩碼：移動(dòng)臺(tái)電子序列號(hào)（公共掩碼：移動(dòng)臺(tái)電子序列號(hào)（ESN）專用掩碼：移動(dòng)臺(tái)識(shí)別號(hào)（專用掩碼：移動(dòng)臺(tái)識(shí)別號(hào)（MIN）v 卷積編碼和重復(fù)：解決多速率業(yè)務(wù)的矛盾卷積編碼和重復(fù)：解決

35、多速率業(yè)務(wù)的矛盾在在IS-95系統(tǒng)中采用低速率重復(fù)和高速率并行選通發(fā)送系統(tǒng)中采用低速率重復(fù)和高速率并行選通發(fā)送塊交織：抗快衰落塊交織：抗快衰落第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)碼分多址（碼分多址（CDMA）FrequencyCDMAPowerTime含義含義：每個(gè)用戶使用一個(gè)碼型，頻率/時(shí)間共享用戶識(shí)別用戶識(shí)別：碼型特點(diǎn)特點(diǎn)：每個(gè)基站只需一個(gè)射頻系統(tǒng)每個(gè)碼傳輸一路數(shù)字信號(hào)每個(gè)用戶共享時(shí)間和頻率是一個(gè)多址干擾受限系統(tǒng)需要嚴(yán)格的功率控制需要定時(shí)同步軟容量、軟切換，系統(tǒng)容量大抗衰落、抗多徑能力強(qiáng)應(yīng)用：應(yīng)用：IS-95 CDMA系統(tǒng)、cdma2000系統(tǒng)、WCDMA系統(tǒng)第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)

36、碼分多址是以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)的。碼分多址是以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)的。 所謂擴(kuò)頻是把信息的頻譜擴(kuò)展到寬帶中進(jìn)行傳所謂擴(kuò)頻是把信息的頻譜擴(kuò)展到寬帶中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬信輸?shù)募夹g(shù)。即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號(hào)作相關(guān)處理，同的偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號(hào)作相關(guān)處理，把寬帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)即把寬帶信號(hào)換成原

37、信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)即解擴(kuò)解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)信息通信。以實(shí)現(xiàn)信息通信。 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)擴(kuò)頻的概念。眾所周知，對(duì)于時(shí)域上的脈沖信擴(kuò)頻的概念。眾所周知，對(duì)于時(shí)域上的脈沖信號(hào)，其脈沖寬度越窄，頻譜就越寬。那么，如號(hào)，其脈沖寬度越窄，頻譜就越寬。那么，如果用所需要傳送的信號(hào)信息去調(diào)制很窄的脈沖果用所需要傳送的信號(hào)信息去調(diào)制很窄的脈沖序列，就可以將信號(hào)的帶寬進(jìn)行擴(kuò)展。序列，就可以將信號(hào)的帶寬進(jìn)行擴(kuò)展。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 所謂擴(kuò)頻調(diào)制，就是指所謂擴(kuò)頻調(diào)制，就是指用所需要傳送的原始信號(hào)用所需要傳送的原始信號(hào)去調(diào)制窄脈沖序列，使信號(hào)所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大去調(diào)制窄脈沖序列，使信號(hào)所占的頻帶寬

38、度遠(yuǎn)大于所傳原始信號(hào)本身需要的帶寬。于所傳原始信號(hào)本身需要的帶寬。其逆過(guò)程稱為其逆過(guò)程稱為解擴(kuò)，即將這個(gè)寬帶信號(hào)還原成原始信號(hào)。這個(gè)解擴(kuò)，即將這個(gè)寬帶信號(hào)還原成原始信號(hào)。這個(gè)窄脈沖序列稱為擴(kuò)頻碼。如果用這樣一種擴(kuò)頻后窄脈沖序列稱為擴(kuò)頻碼。如果用這樣一種擴(kuò)頻后的無(wú)線信道來(lái)傳送無(wú)線信號(hào)，則由于信號(hào)擴(kuò)展在的無(wú)線信道來(lái)傳送無(wú)線信號(hào)，則由于信號(hào)擴(kuò)展在非常寬的帶寬上，因此來(lái)自同一無(wú)線信道的用戶非常寬的帶寬上，因此來(lái)自同一無(wú)線信道的用戶干擾就很小，使得多個(gè)用戶可以同時(shí)分享同一無(wú)干擾就很小，使得多個(gè)用戶可以同時(shí)分享同一無(wú)線信道。線信道。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)頻原理：擴(kuò)頻原理：以頻帶

39、換取信噪比香農(nóng)理論：C=Bw log2 (1+S N)擴(kuò)頻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)頻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：v 抗干擾能力強(qiáng)，可抗白噪聲、人為干擾、多徑干擾等v 保密性好。擴(kuò)頻信號(hào)頻譜近似白噪聲，若不知PN序列生成方法就難以獲取原始信息v 隱蔽性好。擴(kuò)頻信號(hào)近似白噪聲，難以檢測(cè)，寬帶擴(kuò)頻信號(hào)功率譜密度很低，難以監(jiān)聽v 易于實(shí)現(xiàn)大容量多址通信v 易于精確定時(shí)和測(cè)距v 易于采用各種先進(jìn)的分集技術(shù)，如RAKE接收、智能天線等第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻的方式有三種：直接序列擴(kuò)頻、跳頻、跳時(shí)。實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻的方式有三種：直接序列擴(kuò)頻、跳頻、跳時(shí)。其中其中CDMA系統(tǒng)中常用直接序列擴(kuò)頻方式，它是指在系統(tǒng)中常用直接序列擴(kuò)

40、頻方式，它是指在發(fā)送端直接用一個(gè)寬帶的擴(kuò)頻碼序列和原始信號(hào)相乘，發(fā)送端直接用一個(gè)寬帶的擴(kuò)頻碼序列和原始信號(hào)相乘，以擴(kuò)展信號(hào)的帶寬，而在接收端則用相同的擴(kuò)頻碼和以擴(kuò)展信號(hào)的帶寬，而在接收端則用相同的擴(kuò)頻碼和寬帶信號(hào)相乘進(jìn)行解擴(kuò)，從中還原出原始的信息。只寬帶信號(hào)相乘進(jìn)行解擴(kuò)，從中還原出原始的信息。只有知道該擴(kuò)頻碼序列的接收機(jī)才能夠?qū)κ盏降男盘?hào)進(jìn)有知道該擴(kuò)頻碼序列的接收機(jī)才能夠?qū)κ盏降男盘?hào)進(jìn)行解擴(kuò)，并恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。我們把原始信息的速率行解擴(kuò)，并恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。我們把原始信息的速率稱為信息速率，而把擴(kuò)頻碼的速率稱為碼片速率，用稱為信息速率，而把擴(kuò)頻碼的速率稱為碼片速率，用chip表示。表示。第第8

41、8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)采用每幀改變頻率的方法采用每幀改變頻率的方法- 跳頻跳頻第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)直接序列擴(kuò)頻實(shí)現(xiàn)框圖直接序列擴(kuò)頻實(shí)現(xiàn)框圖話音數(shù)據(jù)載波射頻調(diào)制擴(kuò)頻調(diào)制PN碼話音數(shù)據(jù)本地載波射頻解調(diào)解擴(kuò)本地 PN 碼第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 擴(kuò)頻技術(shù)用于通信系統(tǒng)具有抗干擾、抗多徑、擴(kuò)頻技術(shù)用于通信系統(tǒng)具有抗干擾、抗多徑、隱蔽、保密和多址能力。隱蔽、保密和多址能力。 適用于碼分多址蜂窩通信系統(tǒng)的擴(kuò)頻技術(shù)是適用于碼分多址蜂窩通信系統(tǒng)的擴(kuò)頻技術(shù)是直接序列擴(kuò)頻直接序列擴(kuò)頻(DS)或簡(jiǎn)稱直擴(kuò)?；蚝?jiǎn)稱直擴(kuò)。 擴(kuò)頻信號(hào)的產(chǎn)生包括擴(kuò)頻信號(hào)的產(chǎn)生包括調(diào)制調(diào)制和和擴(kuò)頻擴(kuò)頻兩個(gè)步驟。兩個(gè)步驟。比

42、如，先用要傳送的信息比特對(duì)載波進(jìn)行調(diào)比如，先用要傳送的信息比特對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，再用偽隨機(jī)序列制，再用偽隨機(jī)序列(PN序列序列)擴(kuò)展信號(hào)的頻擴(kuò)展信號(hào)的頻譜；也可以先用偽隨機(jī)序列與信息比特相乘譜；也可以先用偽隨機(jī)序列與信息比特相乘(把信息的頻譜擴(kuò)展把信息的頻譜擴(kuò)展)，再對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制。二，再對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制。二者是等效的。者是等效的。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)CDMA直接序列擴(kuò)頻技術(shù)直接序列擴(kuò)頻技術(shù)Interference SourcesLong & ShortCodeSpreadingEncoding &InterleavingLong &Short CodeCorr

43、elatorDecode &DeinterleavingBasebandDataBasebandDataBackground NoiseExternal InterferenceOther Cell InterferenceOther User NoiseCDMA TransmitterCDMA Receiverf fc cMHz BWf fc c390 kHz BW0 0kHz BW0 01.25MHz BWf fc c1.25MHz BWf fc cf fc c-100 dB/Hzf fc cSpurious SignalsInterference SourcesLong &

44、; ShortCodeSpreadingEncoding &InterleavingLong &Short CodeCorrelatorDecode &DeinterleavingBasebandDataBasebandDataBackground NoiseExternal InterferenceOther Cell InterferenceOther User NoiseCDMA TransmitterCDMA Receiverf fc c1.25f fc c9.6 kHz BW0 09.6kHz BW0 0f fc cMHz BWf fc cf fc c-100

45、 dB/Hzf fc cSpurious SignalsMHz BW1.25第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)直接序列擴(kuò)頻（直接序列擴(kuò)頻（DS-SS）發(fā)射和接收電路構(gòu)成框圖）發(fā)射和接收電路構(gòu)成框圖 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)設(shè)信息速率為設(shè)信息速率為Rb(bit/s), 偽隨機(jī)序列的速率為偽隨機(jī)序列的速率為Rp(子碼子碼/秒秒)，定義擴(kuò)頻因子為，定義擴(kuò)頻因子為 bPRRL 通常通常L1，且為整數(shù)，它是信號(hào)頻譜的擴(kuò)展倍數(shù)，也等于，且為整數(shù)，它是信號(hào)頻譜的擴(kuò)展倍數(shù)，也等于擴(kuò)頻系統(tǒng)抑制噪聲的處理增益。擴(kuò)頻系統(tǒng)抑制噪聲的處理增益。 接收

46、端要從收到的擴(kuò)頻信號(hào)中恢復(fù)出它攜帶的信息，必接收端要從收到的擴(kuò)頻信號(hào)中恢復(fù)出它攜帶的信息，必須經(jīng)過(guò)須經(jīng)過(guò)解擴(kuò)和解調(diào)解擴(kuò)和解調(diào)兩個(gè)步驟。所謂兩個(gè)步驟。所謂解擴(kuò)解擴(kuò)是接收機(jī)以相同的偽是接收機(jī)以相同的偽隨機(jī)序列與接收的擴(kuò)頻信號(hào)相乘，也稱相關(guān)接收。解擴(kuò)后的隨機(jī)序列與接收的擴(kuò)頻信號(hào)相乘，也稱相關(guān)接收。解擴(kuò)后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)常規(guī)的解調(diào)，即可恢復(fù)出其中傳送的信息。信號(hào)再經(jīng)過(guò)常規(guī)的解調(diào)，即可恢復(fù)出其中傳送的信息。 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) (2) CDMA中的碼序列。在信息傳輸過(guò)程中，各中的碼序列。在信息傳輸過(guò)程中，各種信號(hào)之間的差別越大越好，這樣相互之間不易發(fā)生種信號(hào)之間的差別越大越好，這樣相互之間不易

47、發(fā)生干擾，也就不會(huì)發(fā)生誤判。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，最理想干擾，也就不會(huì)發(fā)生誤判。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，最理想的信號(hào)形式是類似白噪聲的隨機(jī)信號(hào)，但真正的隨機(jī)的信號(hào)形式是類似白噪聲的隨機(jī)信號(hào)，但真正的隨機(jī)信號(hào)或白噪聲是不能重復(fù)和再現(xiàn)的，實(shí)際應(yīng)用中是用信號(hào)或白噪聲是不能重復(fù)和再現(xiàn)的，實(shí)際應(yīng)用中是用周期性的碼序列來(lái)逼近它的性能的。周期性的碼序列來(lái)逼近它的性能的。CDMA中采用偽中采用偽隨機(jī)序列隨機(jī)序列(PN碼碼)作為擴(kuò)頻碼，因?yàn)閭坞S機(jī)序列具有近作為擴(kuò)頻碼，因?yàn)閭坞S機(jī)序列具有近似白噪聲的特性，所以具有良好的相關(guān)性。似白噪聲的特性，所以具有良好的相關(guān)性。CDMA系系統(tǒng)中采用的偽隨機(jī)碼有統(tǒng)中采用的偽隨機(jī)碼有m序列、序列

48、、Walsh函數(shù)等。函數(shù)等。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) 1. FH-CDMA 在在FH-CDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)中， 每個(gè)用戶根據(jù)各自的偽隨機(jī)每個(gè)用戶根據(jù)各自的偽隨機(jī)(PN)序列，序列， 動(dòng)態(tài)改變其已調(diào)信號(hào)的中心頻率。動(dòng)態(tài)改變其已調(diào)信號(hào)的中心頻率。 各用戶的中心頻率可在給各用戶的中心頻率可在給定的系統(tǒng)帶寬內(nèi)隨機(jī)改變，定的系統(tǒng)帶寬內(nèi)隨機(jī)改變， 該系統(tǒng)帶寬通常要比各用戶已調(diào)該系統(tǒng)帶寬通常要比各用戶已調(diào)信號(hào)信號(hào)(如如FM、 FSK、 BPSK等等)的帶寬寬得多。的帶寬寬得多。 FH-CDMA類似于類似于FDMA， 但使用的頻道是動(dòng)態(tài)變化的。但使用的頻道是動(dòng)態(tài)變化的。 FH-CDMA中中各用戶使用的

49、頻率序列要求相互正交各用戶使用的頻率序列要求相互正交(或準(zhǔn)正交或準(zhǔn)正交)， 即在一個(gè)即在一個(gè)PN序列周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間區(qū)間內(nèi)，序列周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間區(qū)間內(nèi)， 各用戶使用的頻率，各用戶使用的頻率， 在任在任一時(shí)刻都不相同一時(shí)刻都不相同(或相同的概率非常小或相同的概率非常小) 。8.4 碼分多址碼分多址(CDMA) 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)2. DS-CDMA 在在DS-CDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)中， 所有用戶工作在相同的中所有用戶工作在相同的中心頻率上，心頻率上， 輸入數(shù)據(jù)序列與輸入數(shù)據(jù)序列與PN序列相乘得到寬帶信序列相乘得到寬帶信號(hào)。號(hào)。 不同的用戶不同的用戶(或信道

50、或信道)使用不同的使用不同的PN序列。序列。 這些這些PN序列序列(或碼字或碼字)相互正交，從而可像相互正交，從而可像FDMA和和TDMA系統(tǒng)中利用頻率和時(shí)隙區(qū)分不同用戶一樣，系統(tǒng)中利用頻率和時(shí)隙區(qū)分不同用戶一樣，利用利用PN序列序列(或碼字或碼字)來(lái)區(qū)分不同的用戶。來(lái)區(qū)分不同的用戶。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)信道信道 N-信道信道信道信道時(shí)間時(shí)間頻率頻率碼字碼字信道信道 N-信道信道信道信道信道信道 N-信道信道信道信道時(shí)間時(shí)間頻率頻率碼字碼字DSDSCDMACDMA 示意圖示意圖信道信道 N-信道信道信道信道時(shí)間時(shí)間頻率頻率碼字碼字信道信道 N-信道信道信道信道信道信道 N N 信道

51、信道信道信道時(shí)間時(shí)間頻率頻率碼字碼字DSDSCDMACDMA 示意圖示意圖第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)DS-CDMA系統(tǒng)邏輯信道示意圖系統(tǒng)邏輯信道示意圖 (a) 基站到移動(dòng)臺(tái)的下行鏈路；基站到移動(dòng)臺(tái)的下行鏈路； (b) 基站到移動(dòng)臺(tái)的上行鏈路基站到移動(dòng)臺(tái)的上行鏈路第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)導(dǎo)頻信道導(dǎo)頻信道 傳送導(dǎo)頻信息傳送導(dǎo)頻信息基站連續(xù)不斷地發(fā)送一種直基站連續(xù)不斷地發(fā)送一種直接序列擴(kuò)頻信號(hào)，供移動(dòng)臺(tái)從中獲得前向信道的定時(shí)接序列擴(kuò)頻信號(hào)，供移動(dòng)臺(tái)從中獲得前向信道的定時(shí)和提取相干載波以進(jìn)行相干解調(diào)，并通過(guò)對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)和提取相干載波以進(jìn)行相干解調(diào)，并通過(guò)對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度的檢測(cè)，比較相鄰基站的

52、信號(hào)強(qiáng)度和決定什么時(shí)強(qiáng)度的檢測(cè)，比較相鄰基站的信號(hào)強(qiáng)度和決定什么時(shí)候需要越區(qū)切換。候需要越區(qū)切換。同步信道同步信道 傳送同步信息傳送同步信息在基站覆蓋范圍內(nèi)，各移動(dòng)在基站覆蓋范圍內(nèi)，各移動(dòng)臺(tái)利用這種信息進(jìn)行同步捕獲。臺(tái)利用這種信息進(jìn)行同步捕獲。尋呼信道尋呼信道 基站在呼叫建立階段傳輸控制信息基站在呼叫建立階段傳輸控制信息通常，移動(dòng)臺(tái)在建立同步后，就選擇一個(gè)尋呼信道監(jiān)通常，移動(dòng)臺(tái)在建立同步后，就選擇一個(gè)尋呼信道監(jiān)聽由基站發(fā)來(lái)的信令，在收到基站分配業(yè)務(wù)信道的指聽由基站發(fā)來(lái)的信令，在收到基站分配業(yè)務(wù)信道的指令后，就轉(zhuǎn)入指配的業(yè)務(wù)信道中進(jìn)行信息傳輸。令后，就轉(zhuǎn)入指配的業(yè)務(wù)信道中進(jìn)行信息傳輸。 第第8

53、8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)DSCDMA系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)特點(diǎn)(一一)1.存在自身的多址干擾存在自身的多址干擾多址干擾的存在是因?yàn)樗杏脩舳脊ぷ髟谙嗤念l多址干擾的存在是因?yàn)樗杏脩舳脊ぷ髟谙嗤念l率上，進(jìn)入接收機(jī)的信號(hào)除了所希望的有用信號(hào)外，率上，進(jìn)入接收機(jī)的信號(hào)除了所希望的有用信號(hào)外，還疊加有其它用戶的信號(hào)（這些信號(hào)稱為多址干還疊加有其它用戶的信號(hào)（這些信號(hào)稱為多址干擾）。多址干擾的大小取決于在該頻率上工作的用擾）。多址干擾的大小取決于在該頻率上工作的用戶數(shù)及各用戶的功率大小。戶數(shù)及各用戶的功率大小。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) DSCDMA系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)特點(diǎn)(二二)2.須采用功率控制克服遠(yuǎn)近效應(yīng)

54、須采用功率控制克服遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng) 近處的強(qiáng)信號(hào)抑制遠(yuǎn)處弱信號(hào)的接收近處的強(qiáng)信號(hào)抑制遠(yuǎn)處弱信號(hào)的接收克服方法克服方法 功率控制功率控制 調(diào)整各用戶的發(fā)射功率，使得所有用戶信號(hào)到達(dá)基站的電調(diào)整各用戶的發(fā)射功率，使得所有用戶信號(hào)到達(dá)基站的電平都相等。該電平的大小只要?jiǎng)偤眠_(dá)到滿足信號(hào)干擾比要求的平都相等。該電平的大小只要?jiǎng)偤眠_(dá)到滿足信號(hào)干擾比要求的門限電平即可。門限電平即可。 理想情況下，設(shè)門限信號(hào)功率為理想情況下，設(shè)門限信號(hào)功率為Pr，移動(dòng)臺(tái)到基站的傳輸，移動(dòng)臺(tái)到基站的傳輸傳輸損耗為傳輸損耗為L(zhǎng)（D）（）（D為距離），則移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率應(yīng)為為距離），則移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率應(yīng)為Pt=Pr/L（D

55、）。從基站到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的下行鏈路也同樣需要功）。從基站到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的下行鏈路也同樣需要功率控制。率控制。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)3. 混合碼分多址混合碼分多址 混合碼分多址的形式有種多樣混合碼分多址的形式有種多樣:FDMA和和DS-CDMA混合，混合，TDMA與與DS-CDMA 混合混合(TD/CDMA)，TDMA與跳頻混合與跳頻混合(TDMA/FH), FH-CDMA與與DS-CDMA混合混合(DS/FH-CDMA)等等。等等。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)CDMA通信系統(tǒng)中，所有用戶使用所有頻率和所有時(shí)間上都是通信系統(tǒng)中，所有用戶使用所有頻率和所有時(shí)間上都是重疊的。系統(tǒng)重疊的。系統(tǒng)用

56、不同的正交編碼序列用不同的正交編碼序列來(lái)區(qū)分不同的用戶。來(lái)區(qū)分不同的用戶。CDMA中，不同的移動(dòng)臺(tái)共同使用一個(gè)頻率，但是每個(gè)移動(dòng)臺(tái)中，不同的移動(dòng)臺(tái)共同使用一個(gè)頻率，但是每個(gè)移動(dòng)臺(tái)都被分配帶有一個(gè)獨(dú)特的碼序列，與所有別的碼序列都不相同，都被分配帶有一個(gè)獨(dú)特的碼序列，與所有別的碼序列都不相同，所以各個(gè)用戶之間沒有干擾。在發(fā)送時(shí)，信號(hào)信息和該用戶的所以各個(gè)用戶之間沒有干擾。在發(fā)送時(shí)，信號(hào)信息和該用戶的碼序列相乘進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，在接收端，接收器使用與發(fā)端同樣碼序列相乘進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，在接收端，接收器使用與發(fā)端同樣的碼序列對(duì)寬帶信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)，恢復(fù)出原始信號(hào)，而其他使用的碼序列對(duì)寬帶信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)，恢復(fù)出原始信

57、號(hào)，而其他使用不同碼型的信號(hào)因?yàn)楹徒邮諜C(jī)本地產(chǎn)生的碼型不同而不能被解不同碼型的信號(hào)因?yàn)楹徒邮諜C(jī)本地產(chǎn)生的碼型不同而不能被解調(diào)。這種多址技術(shù)因?yàn)槭强坎煌拇a序列來(lái)區(qū)分不同的移動(dòng)臺(tái)，調(diào)。這種多址技術(shù)因?yàn)槭强坎煌拇a序列來(lái)區(qū)分不同的移動(dòng)臺(tái)，所以叫做所以叫做碼分多址技術(shù)碼分多址技術(shù)。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)CDMA示意圖示意圖碼字時(shí)間 t頻率 f信道第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，也是綜合采用實(shí)際應(yīng)用中，也是綜合采用FDMA和和CDMA技術(shù)的，技術(shù)的，即首先將總頻帶劃分為多個(gè)頻道，再將一個(gè)頻道按碼即首先將總頻帶劃分為多個(gè)頻道，再將一個(gè)頻道按碼字分割，形成信道。例如窄帶字分割，形成信

58、道。例如窄帶CDMA中，采用中，采用1.25 MHz的的FDMA頻道，將其再進(jìn)行碼字的分割，形成頻道，將其再進(jìn)行碼字的分割，形成CDMA信道。信道。第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù) CDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)與蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)與FDMA系統(tǒng)或系統(tǒng)或TDMA系統(tǒng)相比具有更大的系統(tǒng)容量，更高系統(tǒng)相比具有更大的系統(tǒng)容量，更高的話音質(zhì)量以及抗干擾、保密等優(yōu)點(diǎn)，因的話音質(zhì)量以及抗干擾、保密等優(yōu)點(diǎn)，因而近年來(lái)得到各個(gè)國(guó)家的普遍重視和關(guān)注。而近年來(lái)得到各個(gè)國(guó)家的普遍重視和關(guān)注。在第三代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，無(wú)線在第三代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，無(wú)線傳輸技術(shù)將采用傳輸技術(shù)將采用CDMA技術(shù)。技術(shù)。第第8 8章章

59、 多址技術(shù)多址技術(shù)蜂窩結(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)特點(diǎn)是通信資源的重用。蜂窩結(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)特點(diǎn)是通信資源的重用。頻分多址頻分多址系統(tǒng)是頻率資源的重用；系統(tǒng)是頻率資源的重用；時(shí)分多址時(shí)分多址系統(tǒng)是時(shí)隙資源的重用；系統(tǒng)是時(shí)隙資源的重用；碼分多址碼分多址系統(tǒng)是碼型資源的重用。系統(tǒng)是碼型資源的重用。在實(shí)際應(yīng)用中，一般是多種多址方式的結(jié)合使用。如在實(shí)際應(yīng)用中，一般是多種多址方式的結(jié)合使用。如GSM系統(tǒng)中，是系統(tǒng)中，是FDMA/TDMA的結(jié)合使用；的結(jié)合使用；窄帶窄帶CDMA系統(tǒng)系統(tǒng)(IS-95)和和3G中的寬帶碼分多址中的寬帶碼分多址(WCDMA)中，采用的則是中，采用的則是FDMA/CDMA方式。方式。 第第8 8

60、章章 多址技術(shù)多址技術(shù)第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)CDMA原理：為每個(gè)用戶分配了各自特定的地原理：為每個(gè)用戶分配了各自特定的地址碼址碼 ，各地址碼相互（準(zhǔn)）正交，接收，各地址碼相互（準(zhǔn)）正交，接收端用與發(fā)端完全一致的本地地址碼對(duì)接端用與發(fā)端完全一致的本地地址碼對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)收的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)頻率、時(shí)間和空間上都可能重疊頻率、時(shí)間和空間上都可能重疊 第第8 8章章 多址技術(shù)多址技術(shù)空分多址是通過(guò)空間的分割來(lái)區(qū)別不同的用戶?？辗侄嘀肥峭ㄟ^(guò)空間的分割來(lái)區(qū)別不同的用戶。 在在移動(dòng)通信中，移動(dòng)通信中， 能實(shí)現(xiàn)空間分割的基本技術(shù)就是采用能實(shí)現(xiàn)空間分割的基本技術(shù)就是采用自適應(yīng)陣列天線，自適應(yīng)陣列天線， 在不同的用戶方向上形成不同的在不同的用戶方向上