第六章多址通信技術(shù)

第六章多址通信技術(shù)第1頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)容提要概述頻分多址（FDMA）時分多址（TDMA）碼分多址（CDMA）空分多址（SDMA）第2頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月概述第3頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月多址傳輸模型(1)點對多點的接人方式

假定有K個用戶，第個用戶的歸一化信號表示為

式中，是用戶i的信息信號，在數(shù)字通信中可以是數(shù)字序列；是用戶i的載波，其參量稱為復(fù)接參量。為了K個用戶的信號互成正交，必須滿足條件10式中，T是正交周期，對于數(shù)字信號是數(shù)據(jù)的符號寬度。

第4頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月10對于數(shù)字信號，信息符號在持續(xù)時間T內(nèi)的歸一化值是1，由上式可得正交條件為

10第5頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月多址傳輸模型(2)第k個地址接收的信號為：其中Lik為i

k的傳輸系數(shù)，nk(t)為k的接收機(jī)噪聲。說明：

第6頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月多址傳輸模型(3)要實現(xiàn)多址通信，必需在k站分離出其它各站送給它的信號：rk(t)M1k()M2k()MNk()s1k(t)s2k(t)sNk(t)第7頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月多址傳輸模型(4)圖中Mnk()是對r(t)進(jìn)行某種運算的算符，在不考慮噪聲的情況下：多址傳輸?shù)闹饕獑栴}是選擇合適的波形集sij(t)和相應(yīng)的算符集Mnk()，以滿足正交分割的要求。第8頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月信號分割技術(shù)信號的分割正交FDMATDMASDMA非正交CDMA第9頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月雙工技術(shù)多址還要考慮雙工方式FDD：收發(fā)頻率分開、接收和發(fā)送通過濾波器來完成；特點：合理安排頻率；優(yōu)點是雙向傳輸在不同的頻帶，不會受時延擴(kuò)展的影響；缺點是需要兩套收發(fā)信機(jī)，兩個獨立的頻帶。

TDD：收發(fā)共用一個頻率、接收和發(fā)送通過開關(guān)來完成；特點：收發(fā)存在時間間隔。便于測試的精確反饋，也便于組織不對稱傳輸。雙向傳輸會受時延擴(kuò)展的影響，因此，傳輸距離不能太大。

第10頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月各種系統(tǒng)雙工方式和多址方式要統(tǒng)一考慮；主要多址方式：FDMA、TDMA、CDMA；窄帶系統(tǒng)采用方式：FDMA/FDD、TDMA/FDD、TDMA/TDD；寬帶系統(tǒng)采用方式：TDMA、CDMA/FDD、TDD；空分多址（SDMA）是一種輔助方式。正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)技術(shù)，有希望成為未來移動通信中高速數(shù)據(jù)傳輸所采用的技術(shù)。

第11頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月各種系統(tǒng)（續(xù)）CDMA/FDD美國窄帶擴(kuò)頻（IS－95）TDMA/TDD歐洲數(shù)字無繩電話（DECT）FDMA/TDDCT2（無繩電話）TDMA/FDD日本數(shù)字蜂窩（JDC）TDMA/FDD美國數(shù)字蜂窩（USDC）TDMA/FDD全球移動通信系統(tǒng)（GSM）FDMA/FDD高級移動電話系統(tǒng)（AMPS）多址技術(shù)蜂窩移動通信系統(tǒng)第12頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月頻分多址第13頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理這是頻率域上的正交分割。信號集采用在頻譜上互不重疊載頻，算符集采用不同載頻的帶通濾波器。f1f2f3f4f5f6f5Sij(f)Mnk()ff第14頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理（續(xù)）這時，n

k的選址輸出為：

第15頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月特例情況令：則：如果和足夠大，式可近似為正交

0第16頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月信道配置FDMA/FDD、TDD信道配置圖代碼時間頻率信道1信道2信道3信道n第17頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月技術(shù)特點FDMA通常在窄帶系統(tǒng)實現(xiàn)；符號時間遠(yuǎn)大于延時擴(kuò)展，不需要均衡；不間斷發(fā)送，系統(tǒng)額外開銷少；系統(tǒng)簡單，但需要雙工器，同時需要精確的射頻帶通濾波器來消除相鄰信道干擾，消除基站的雜散輻射。信道非線性是FDMA系統(tǒng)的主要矛盾。第18頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月FDMA的非線性效應(yīng)由于發(fā)射機(jī)功率放大器的非線性，會產(chǎn)生：頻譜展寬：單載波的發(fā)送信號經(jīng)過非線性信道，會產(chǎn)生頻譜展寬，并將對相鄰信道造成干擾。信號抑制：多載波的發(fā)送信號經(jīng)過非線性信道，會產(chǎn)生大信號抑制小信號的現(xiàn)象，影響通信效果。交調(diào)噪聲：多載波的發(fā)送信號經(jīng)過非線性信道，在發(fā)送信號頻率以外會產(chǎn)生交調(diào)噪聲，并將對其它的業(yè)務(wù)信道造成干擾。

第19頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月交調(diào)舉例例：IM＝mf1+nf2，m,n為任意整數(shù)，如：f1=930MHz，f2=932MHz，求落在工作頻率為1920～1940MHz的交調(diào)頻率。解：可能的頻率有：（2n+1）f1（2）－2nf2（1），（2n+2）f1（2）－（2n+1）f2（1）等等，n=0,1,2….1946*1942*193819341944*19401936193219161920192419281918192219261930n=3n=2n=1n=0第20頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)鍵技術(shù)問題需要很好解決信道的非線性問題目標(biāo)：希望保持發(fā)送頻譜的形狀，主瓣不會展寬，旁瓣不會隆起；此外，不會在其它頻率上產(chǎn)生交調(diào)頻率分量。方法：（1）采用高線性度的功率放大器；（2）合理配置頻率避開交調(diào)分量；（3）功率放大器的輸出功率倒退法；（4）功率放大器的線性補償法。第21頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月典型應(yīng)用舉例美國AMPS系統(tǒng)：FDMA/FDD，模擬窄帶調(diào)頻（NBFM），按需分配頻率；同時支持的信道數(shù)：N＝（Bt－2B保護(hù)）/BcBt系統(tǒng)帶寬，Bc信道帶寬，B保護(hù)為分配頻率時的保護(hù)帶寬。第22頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月典型應(yīng)用舉例（續(xù)）例：如Bt為12.5MHz，B保護(hù)為10KHz，Bc為30KHz，求FDMA系統(tǒng)的有效信道數(shù)。解：N＝（Bt－2B保護(hù)）/Bc將上述數(shù)值代入即有N＝416第23頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月正交頻分復(fù)用技術(shù)載波重疊第24頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月OFDM的基本原理

基本思想設(shè)di是復(fù)數(shù)QAM符號，Ns是子載波數(shù)，T為符號周期，fc是載波頻率。開始于ts的OFDM符號可以寫為

0第25頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)基帶信號為0OFDM信號的4個子載波

第26頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月不同OFDM子載波之間的正交性

離散時間形式是離散傅里葉反變換

第27頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月OFDM系統(tǒng)

第28頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月相鄰信號的重疊OFDM的同步

OFDM對相位噪聲和頻率偏移的敏感性要大得多。相位噪聲主要有兩種影響：隨機(jī)相位變化

不能準(zhǔn)確地從1/T處分離各個子載波，從而導(dǎo)致ICI

對于定時偏移，OFDM具有更好的容忍性

第29頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月OFDM的峰值功率

當(dāng)N個同相信號相加時，產(chǎn)生的峰值功率將是平均功率的N倍。

降低PAPR的技術(shù)一是信號失真技術(shù)，通過對峰值簡單地進(jìn)行非線性處理，使OFDM信號峰值失真；二是采用特殊前向糾錯碼的編碼技術(shù)，排除大PAPR的OFDM符號；三是對每個OFDM符號用優(yōu)選的擾碼序列進(jìn)行擾碼。

第30頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月峰值平均功率比的分布

N個子載波的OFDM信號的復(fù)基帶信號可以表示為

式中，是調(diào)制符號。根據(jù)中心極限定理，當(dāng)N足夠大時，的實部和虛部呈均值為0，方差為1/2的高斯分布。帶寬、比特率和延遲擴(kuò)展保護(hù)時間應(yīng)是均方延遲擴(kuò)展的2～4倍

符號周期遠(yuǎn)比保護(hù)時間長，大于5倍。參數(shù)的選擇

第31頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月OFDM的優(yōu)缺點主要優(yōu)點：

1)

OFDM可以有效地解決多徑問題；對一定的延遲擴(kuò)展，實現(xiàn)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于使用均衡器的單載波系統(tǒng)。在相對低時變信道中，根據(jù)特定子載波的信噪比來調(diào)整每個子載波的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以有效地增加容量。

OFDM可以很好地抵抗窄帶干擾，因為這些干擾只影響到一部分子載波。

一些缺點：

1)

OFDM對頻率偏移和相位噪聲更加敏感。OFDM需要相對更高的峰值平均功率比，這會降低RF放大器的功效。

第32頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月時分多址第33頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理這是時間域上的正交分割。信號集按不同的時隙進(jìn)行分割，并讓各個地址的信號在時間上互不重疊。算符集采用相應(yīng)時隙的選擇開關(guān)。t1t2t3t4t5t4ttsij(t)Mnk()第34頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理（續(xù)）這時，n

k的選址輸出為：

第35頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月信道配置TDMA/TDD、FDD信道配置圖代碼時隙時間頻率信道N信道1信道2信道3第36頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月TDMA幀結(jié)構(gòu)TDMA幀頭比特信息尾比特時隙1時隙2時隙3時隙n……尾比特同步比特信息數(shù)據(jù)保護(hù)比特第37頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月技術(shù)特點多用戶共享一個載波頻率，時隙數(shù)取決于有效帶寬和調(diào)制技術(shù)等；數(shù)據(jù)分組發(fā)送，不連續(xù)發(fā)送，需開關(guān)；由于速率較高，往往需要采用均衡器；系統(tǒng)開銷大，包括保護(hù)時隙、同步時隙等；采用時隙重新分配的方法，為用戶提高所需要的帶寬。第38頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月TDMA的效率系統(tǒng)效率：在發(fā)射數(shù)據(jù)中信息所占的百分比，不包括系統(tǒng)開銷；幀效率：發(fā)送數(shù)據(jù)比特在一幀中所占的百分比。第39頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月TDMA系統(tǒng)的信道數(shù)總的信道數(shù)：總的TDMA時隙數(shù)。即每一信道的TDMA時隙數(shù)乘以有效信道數(shù)。N＝(m(Btot－2B保護(hù)))/Bcm為每個信道所支持的TDMA用戶數(shù)，Btot信道帶寬，B保護(hù)保護(hù)帶寬，Bc用戶帶寬。第40頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用舉例例：GSM系統(tǒng)，總帶寬25MHz，一個信道200KHz，具有8個TDMA用戶，未設(shè)保護(hù)帶寬，求總用戶數(shù)。解：Bc＝200/8＝25KHzN＝25×106/25×103＝1000第41頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月TDMA的關(guān)鍵技術(shù)問題數(shù)據(jù)緩沖技術(shù)突發(fā)解調(diào)技術(shù)分幀同步技術(shù)第42頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月實現(xiàn)均勻

突發(fā)和突發(fā)

均勻的變換數(shù)據(jù)緩沖技術(shù)發(fā)緩沖收緩沖發(fā)送均勻數(shù)據(jù)發(fā)送突發(fā)數(shù)據(jù)接收突發(fā)數(shù)據(jù)接收突發(fā)數(shù)據(jù)第43頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)鍵技術(shù)是解調(diào)過程中的載波快速同步與時鐘快速同步。載波快速同步的一種方法：延時相干解調(diào)時鐘快速同步的一種方法：步進(jìn)相位選擇突發(fā)解調(diào)技術(shù)第44頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月分幀同步系統(tǒng)的重要性分幀同步的指標(biāo)：建立時間、保持時間、同步精度分幀同步質(zhì)量影響保護(hù)時隙多少，因而影響系統(tǒng)效率為了減少傳播延時變化所帶來的影響，需要采用自適應(yīng)時隙跟蹤方法分幀同步技術(shù)第45頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月碼分多址第46頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月CDMA技術(shù)的分類直擴(kuò)碼分多址（DS-FHMA）跳頻碼分多址（FH-CDMA）混合碼分多址（Hybrid-CDMA）第47頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月CDMA特點方法：窄帶調(diào)制信號與偽隨機(jī)序列（PN碼）直接相乘（直擴(kuò)），或由PN序列控制載波發(fā)射頻率（跳頻），達(dá)到展寬頻譜的目的。性能：（1）各用戶使用同一頻段，頻譜效率較高；（2）具有抗多徑、抗干擾特性；（3）采用RAKE接收機(jī)提高抗多徑性能；（4）PN碼具有類似噪聲的性能；（5）發(fā)射譜密度低，信號隱蔽。第48頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月直擴(kuò)碼分多址

（DS-CDMA）擴(kuò)頻方法：用PN碼進(jìn)行乘法調(diào)制。解擴(kuò)方法：相關(guān)、匹配濾波等。處理增益：G＝W/B。多址時存在遠(yuǎn)近效應(yīng)。具有一定的抗干擾、抗衰落特點。第49頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理這是子碼域上的正交分割。信號集采用互相正交的地址碼序列，算符集采用地址碼相關(guān)器。i1i2iNCi1(t)Ci2(t)CiN(t)i地址發(fā)ij地址收Cij(t)第50頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理（續(xù)）令發(fā)送信號為：nc(t)為一組和地址碼性質(zhì)相近的序列。

第51頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理（續(xù)）這時n

k的選址輸出為： 第52頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月工作原理（續(xù)）關(guān)于碼型噪聲的討論。在忽略Lik,aij,Iij(t)各項的情況下，碼型噪聲取決于：這實際上是全部地址碼互相關(guān)之和。如果：nc’(t)=0，地址碼理想正交，屬于正交分割；

如果：nc’(t)

0，地址碼非正交，屬于非正交分割。碼分多址的首要問題是選擇盡量好的正交碼組。

第53頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月信道配置DS-CDMA信道配置圖頻率時間代碼C1C2CN第54頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月DS-CDMA系統(tǒng)的參數(shù)信息速率：原始信息的速率碼片（chip）速率：地址碼速率擴(kuò)頻比：碼片速率和信息速率的比值地址碼周期、地址碼碼長地址碼的正交性及數(shù)目地址碼的同步及捕獲性能第55頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)頻的實現(xiàn)擴(kuò)頻過程框圖擴(kuò)頻（模二和）BPSK調(diào)制信息碼地址碼載波發(fā)端已調(diào)信號發(fā)送碼第56頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)頻的實現(xiàn)（續(xù)）擴(kuò)頻過程波形111001011100101110010111001011100101110010101110000110111100100001101000110100011011110010信息碼地址碼發(fā)送碼000

0

00

0000

0

000

0

000

0

00

0發(fā)端已調(diào)信號第57頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月解擴(kuò)的實現(xiàn)解擴(kuò)過程框圖解擴(kuò)（相乘）BPSK解調(diào)接收信號參考地址碼參考載波收端信息碼接收信號（擴(kuò)頻）（解擴(kuò)）第58頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)頻的實現(xiàn)（續(xù)）解擴(kuò)過程波形11100101110010111001011100101110010111001010111000收端信息碼參考地址碼接收信號（解擴(kuò)）000

0

00

0000

0

000

0

000

0

00

0接收信號（擴(kuò)頻）

第59頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月DS-CDMA關(guān)鍵技術(shù)地址碼的選擇地址碼的捕獲與跟蹤遠(yuǎn)近效應(yīng)與功率控制第60頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月地址碼的選擇介紹一種常用的地址碼：PN碼（偽噪聲碼）。最典型的是m序列，即：最長線性移位寄存器序列。模二和TTT移位時鐘m序列輸出第61頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月地址碼的選擇介紹一種常用的地址碼：PN碼（偽噪聲碼）。最典型的是m序列，即：最長線性移位寄存器序列。模二和TTT移位時鐘m序列輸出第62頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月地址碼的選擇（續(xù)）m序列的性質(zhì)：類似于噪聲，所以也稱為偽噪聲序列－由n級移位寄存器產(chǎn)生的m序列，其周期為2n－1。－除全0狀態(tài)外，n級移位寄存器可能出現(xiàn)的各種狀態(tài)都在m序列的一個周期中出現(xiàn)，而且只出現(xiàn)一次。－m序列中“0”碼和“1”碼個數(shù)大致相同。－將m序列循環(huán)移位后還是一組m序列。－m序列的自相關(guān)函數(shù)：2n－1－1012移位數(shù)第63頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月地址碼的選擇（續(xù)）m序列具有很好的自相關(guān)及互相關(guān)特性，因而在無線及移動通信中有廣泛的使用。但是，應(yīng)該注意m序列不是一種理想正交序列，因此當(dāng)用戶數(shù)增加時，會引入很大的碼型噪聲干擾。如何選擇正交碼組？ －對m序列的改進(jìn)，如：插入一些“0”。 －構(gòu)造新的地址碼，如：Gold序列、Walsh序列。良好自相關(guān)、互相關(guān)及正交的前提是地址碼的同步，如果不能達(dá)到準(zhǔn)確的同步，會引入附加的碼型噪聲，嚴(yán)重影響CDMA系統(tǒng)的正常工作。第64頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月Walsh-Hadamard序列

4階Walsh序列的4個波形

分別表示第65頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)頻比可變正交碼4階Walsh樹的例子顯然，4個碼片周期，這三個序列中只有與是正交的。

第66頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月地址碼的捕獲與跟蹤這是碼分多址的一項關(guān)鍵技術(shù)，可以分為二個過程：（1）確定地址碼的相位，稱為捕獲。（2）維持地址碼相位的同步，稱為跟蹤。采用方法舉例：（1）捕獲可以采用匹配濾波器。（2）跟蹤可以采用延遲鎖定環(huán)。地址碼一幀捕獲跟蹤第67頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月地址碼的捕獲與跟蹤（續(xù)）匹配濾波器和延遲鎖定環(huán)的組合。

匹配濾波器鑒相鑒相低通低通相加環(huán)路濾波器VCOPN碼發(fā)生器超前碼遲后碼接收碼延遲鎖定環(huán)第68頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月地址碼的捕獲與跟蹤（續(xù)）延遲鎖定環(huán)的鑒相特性

/Tc0.511.5-0.5-1-1.5第69頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月遠(yuǎn)近效應(yīng)與功率控制什么叫做遠(yuǎn)近效應(yīng)？首先說明CDMA系統(tǒng)是一種干擾受限系統(tǒng)，這是由于地址碼不可能完全正交。即使采用理想的正交碼和理想的正交分割，但由于信道傳輸及同步電路的不理想，會產(chǎn)生碼型噪聲。假定所有的用戶發(fā)送功率都一樣，則來自不同地址的碼型噪聲由于傳輸距離不同（即傳輸衰減不同）就會有很大的差別，特別對于那些距離很近的用戶，產(chǎn)生的碼型噪聲將會很大，因而造成接收干擾的提高，有效用戶數(shù)的降低。這就是CDMA系統(tǒng)的遠(yuǎn)近效應(yīng)。第70頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月遠(yuǎn)近效應(yīng)與功率控制（續(xù)）解決遠(yuǎn)近效應(yīng)的方法之一：功率控制開環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制基站移動臺用移動臺檢測下行的衰落，控制移動臺的發(fā)送功率用基站檢測上行的衰落，并把信息發(fā)給移動臺，控制移動臺的發(fā)送功率第71頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月直接序列擴(kuò)頻多址系統(tǒng)CDMA的基本框圖第72頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月直接序列擴(kuò)頻多址系統(tǒng)擴(kuò)頻增益第73頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月信號變化第74頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月Rake接收

將接收信號按預(yù)定模型分離；將分離的信號加權(quán)相加。確定Rake參量是依據(jù)信道的多徑傳輸模型。

第75頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月CDMA的誤碼率

CDMA信號表達(dá)式式中：是擴(kuò)頻增益基站收到的信號為第76頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月多址干擾

用戶1的判據(jù)為用戶1的有用信號高斯白噪聲干擾

多用戶干擾

第77頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月SINR

干擾加噪聲

信干噪比(SINR)可以表示為

假定所有用戶的平均符號能量相等CDMA的誤碼率

第78頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月DS-CDMA的優(yōu)點用戶共享一個頻率，無需頻率規(guī)劃；PN碼的正交性；遠(yuǎn)近效應(yīng)：功率控制；具有軟容量限制，用戶越多，性能越差，用戶減少，性能就變好；抗多徑衰落：固有的頻率分集；利用宏分集可以實現(xiàn)軟越區(qū)切換；多用戶干擾：PN碼不完全正交；利用多用戶檢測提高系統(tǒng)性能和容量；利用多徑，采用RAKE技術(shù)提高系統(tǒng)性能。第79頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月跳頻碼分多址

（FH-CDMA）實現(xiàn)方法：在發(fā)送端用PN碼控制頻率合成器，發(fā)射頻率隨PN序列在一定帶寬跳變；在接收端實現(xiàn)本振的同步跳頻，然后還原成某個固定中頻，進(jìn)行解調(diào)。處理增益：G＝W/B。多址通信時沒有遠(yuǎn)近效應(yīng)。具有良好的抗干擾特點。第80頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月跳頻碼分多址（續(xù)）

（FH-CDMA）發(fā)送信息碼中頻調(diào)制上變頻跳頻本振跳頻碼發(fā)送信號跳頻本振下變頻解調(diào)跳頻碼捕獲參考中頻接收信號接收信息碼第81頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月跳頻技術(shù)

快跳頻(FastFrequencyHop，F(xiàn)FH)系統(tǒng)

載頻的變化速率大于數(shù)據(jù)符號的速率，快跳頻系統(tǒng)可以認(rèn)為是使用頻率分集的FDMA系統(tǒng)

稱為慢跳頻(SlowFrequencyHop，SFH)系統(tǒng)

載頻變化小于或等于符號速率

第82頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)一步說明采用跳頻實現(xiàn)多址；每個地址分配不同的跳頻序列；安全性能好、抗干擾能力強；跳頻同步跟蹤是關(guān)鍵技術(shù)難點；存在深度衰落、存在頻率碰撞問題；一般要求采用糾錯編碼和交織編碼措施；純跳頻系統(tǒng)多用于軍方抗干擾通信中。第83頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月空分多址第84頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月概念空分多址方法之一：蜂窩劃分空分多址方法之二：扇區(qū)劃分ABCDEFGHIABCDEFGH第85頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月利用天線實現(xiàn)空分多址控制用戶的空間輻射能量；使用定向波束天線服務(wù)于不同用戶；扇形天線是一種基本方式；自適應(yīng)天線，效果更好；最適合和TDMA及CDMA系統(tǒng)結(jié)合。第86頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月智能天線

交換波束第87頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月智能天線自適應(yīng)天線

第88頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)鍵技術(shù)問題需要很好解決天線的自適應(yīng)定向問題。目標(biāo)：天線具有良好的波束，并能對用戶進(jìn)行快速跟蹤。方法：天線陣技術(shù)和自適應(yīng)技術(shù)。第89頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月混合多址第90頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月混合多址技術(shù)混合頻分/碼分多址（F/CDMA）混合直擴(kuò)/跳頻碼分多址（DS/FH-CDMA）混合直擴(kuò)/時分多址（DS/TDMA）混合跳頻/時分多址（FH/TDMA）第91頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月混合頻分/碼分多址F/CDMA寬帶CDMA頻譜窄帶CDMA頻譜第92頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月混合直擴(kuò)/跳頻碼分多址DS/FH-CDMA信道中的碼組其它碼組信道DS/FH-CDMA系統(tǒng)頻譜第93頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月直擴(kuò)/時分多址

（DS/TDMA）不同小區(qū)分配不同的擴(kuò)頻碼；一個小區(qū)分配用戶一個特定時隙；不存在遠(yuǎn)近效應(yīng)；實際上是TDMA，擴(kuò)頻只是抗干擾。第94頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月跳頻/時分多址（FH/TDMA）實際上是TDMA；一幀一跳；避免鄰近小區(qū)同信道干擾問題；抗嚴(yán)重衰落和碰撞事件；GSM標(biāo)準(zhǔn)采用，能成倍增加容量。第95頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月隨機(jī)接入原理

ALOHA協(xié)議及其變型

純ALOHA用戶在任何時刻只要需要，就可以自由地發(fā)送信息，信息發(fā)送完畢，等待一段時間，等待時間等于信道上最遠(yuǎn)的兩個用戶之間傳播時延的兩倍（即）。若在等待時間內(nèi)收到接收方的應(yīng)答信息，則表明發(fā)送成功；否則重發(fā)該數(shù)據(jù)幀。等待一段隨機(jī)時間再重發(fā)。時隙ALOHA將時間劃分為等長的時隙，每個時隙的長度正好等于一個定長分組的傳輸時間，各用戶只能在時隙的起始時刻才能開始發(fā)送信息。

第96頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月載波監(jiān)聽多址接入(CarrierSenseMultipleAccess，CSMA)每個用戶在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先監(jiān)聽信道上有無其他用戶正在發(fā)送信息。如果沒有，表明信道空閑，則發(fā)送數(shù)據(jù)；如果有，即信道忙，則暫不發(fā)送，退避一段時間后再嘗試。幾種用于沖突發(fā)生時重新安排傳輸?shù)膮f(xié)議：(1)非堅持CSMA一旦監(jiān)聽到信道忙就不再堅持聽下去，延遲一隨機(jī)時間后再重新監(jiān)聽。如果監(jiān)聽到信道空閑，就立即發(fā)送數(shù)據(jù)。(2)1堅持CSMA監(jiān)聽到信道忙時，仍然堅持聽下去，直至信道空閑為止。一旦聽到信道空閑，就立即發(fā)送數(shù)據(jù)。如果有沖突（在規(guī)定的時間內(nèi)未得到應(yīng)答），則等待一段隨機(jī)時間后再監(jiān)聽。(3)P堅持CSMA監(jiān)聽到信道忙時，仍然堅持聽下去，直至信道空閑為止。當(dāng)聽到信道空閑時，以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，而以概率(1-p)延退時間，（端到端的傳輸時延）再重新監(jiān)聽信道。為了能在CSMA中及時發(fā)現(xiàn)沖突，采取邊發(fā)送邊監(jiān)聽(CollisionDetection,CD)的方式，即CSMA/CD。

第97頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月蜂窩系統(tǒng)容量分析無線通信系統(tǒng)的容量定義為在一定頻段內(nèi)所能提供的最大的信道