無線通信技術基礎_05-07小尺度衰落和無線多址技術

1、無線通信技術基礎無線通信技術基礎第第5章章、小、小尺度衰落尺度衰落內容介紹內容介紹n 小小尺度衰落是指無線信號在經(jīng)過短時間或短距離傳播尺度衰落是指無線信號在經(jīng)過短時間或短距離傳播后后，其其幅度幅度出現(xiàn)出現(xiàn)的的快速快速衰落。小尺度衰落是由于同一個無線信號沿兩個或多個不同的路徑衰落。小尺度衰落是由于同一個無線信號沿兩個或多個不同的路徑傳播，以微小的時間（相位）差到達接收機的信號相互干涉所引起的信傳播，以微小的時間（相位）差到達接收機的信號相互干涉所引起的信號衰落，因此也稱為號衰落，因此也稱為“多徑衰落多徑衰落”。n 這些這些無線無線信號稱為信號稱為多徑信號，接收機的天線接收到多徑信號后，會將它多徑

2、信號，接收機的天線接收到多徑信號后，會將它們合成為一個幅度和相位急劇變化的信號，其變化程度取決于多徑信號們合成為一個幅度和相位急劇變化的信號，其變化程度取決于多徑信號的強度、相對傳播時間以及傳播信號的帶寬的強度、相對傳播時間以及傳播信號的帶寬。n 在在無線通信系統(tǒng)的實際環(huán)境中，小尺度衰落的變化往往非常劇烈，以致無線通信系統(tǒng)的實際環(huán)境中，小尺度衰落的變化往往非常劇烈，以致于大尺度路徑損耗的影響幾乎可以忽略不計。因此在無線通信系統(tǒng)中如于大尺度路徑損耗的影響幾乎可以忽略不計。因此在無線通信系統(tǒng)中如何降低小尺度衰落的影響，是一項非常重要的工作何降低小尺度衰落的影響，是一項非常重要的工作。本章重點本章重

3、點一一小尺度多徑傳播小尺度多徑傳播二二多徑信道的參數(shù)多徑信道的參數(shù)三三小小尺度衰落的類型尺度衰落的類型第第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播節(jié)、小尺度多徑傳播1、多多徑徑衰落衰落n 在無線傳播環(huán)境中，到達接收機天線的信號不是經(jīng)過單一路徑傳輸?shù)模跓o線傳播環(huán)境中，到達接收機天線的信號不是經(jīng)過單一路徑傳輸?shù)?，而是眾多路徑的反射波的合成。這些不同而是眾多路徑的反射波的合成。這些不同路徑路徑信號信號的的傳輸距離不同傳輸距離不同，到，到達達時間和相位也有差異，不同相位的信號在接收天線處疊加時間和相位也有差異，不同相位的信號在接收天線處疊加，信號，信號可能可能增強增強也可能也可能減弱減弱，相位的差異還會造成時間的擴

4、展，相位的差異還會造成時間的擴展。n 尤其尤其是是在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，移動臺或者路徑中的反射體還可能是移在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，移動臺或者路徑中的反射體還可能是移動的，多徑信道還會不斷動的，多徑信道還會不斷變化變化，多多徑信號疊加后的合成信號的幅度會發(fā)徑信號疊加后的合成信號的幅度會發(fā)生劇烈的變化，這就是小尺度衰落生劇烈的變化，這就是小尺度衰落。也。也叫做多徑衰落叫做多徑衰落。n 小尺度衰落的特點如下：小尺度衰落的特點如下：p 無線信號經(jīng)過短時間或短距離傳播后，信號強度發(fā)生急劇變化。無線信號經(jīng)過短時間或短距離傳播后，信號強度發(fā)生急劇變化。p 在不同的多徑信號上，在不同的多徑信號上，存在多普勒頻移

5、存在多普勒頻移引起的隨機頻率調制。引起的隨機頻率調制。p 多徑傳播多徑傳播會造成會造成時延擴展（表現(xiàn)時延擴展（表現(xiàn)為回音）為回音）。第第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播節(jié)、小尺度多徑傳播第第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播節(jié)、小尺度多徑傳播第第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播節(jié)、小尺度多徑傳播n 高樓高樓林立的城市中心區(qū)和室內林立的城市中心區(qū)和室內環(huán)境環(huán)境是小尺度衰落的主要環(huán)境。這種環(huán)境是小尺度衰落的主要環(huán)境。這種環(huán)境幾乎幾乎不存在從移動臺到基站的視距傳播路徑，這就導致了多徑衰落的產(chǎn)不存在從移動臺到基站的視距傳播路徑，這就導致了多徑衰落的產(chǎn)生。即使存在一條視距傳播路徑，由于地面和周圍建筑物的反射，仍然生。即使存在一條

6、視距傳播路徑，由于地面和周圍建筑物的反射，仍然會構成其他傳播會構成其他傳播路徑路徑，多多徑衰落仍然會發(fā)生徑衰落仍然會發(fā)生。n 無線無線信號會從不同的傳播信號會從不同的傳播方向方向、經(jīng)過、經(jīng)過不同不同的傳播時延的傳播時延到達到達接收機接收機，具有，具有隨機分布的幅度、相位和入射隨機分布的幅度、相位和入射角度角度，合成合成信號的幅度也是信號的幅度也是隨機的隨機的。n 移動臺的移動性更使得信號的衰落毫無規(guī)律可言，移動臺的移動性更使得信號的衰落毫無規(guī)律可言，即使即使移動臺本身處于移動臺本身處于靜止狀態(tài)，接收信號也會由于無線信道傳播環(huán)境中的物體運動（如汽車）靜止狀態(tài)，接收信號也會由于無線信道傳播環(huán)境中的

7、物體運動（如汽車）而產(chǎn)生衰落而產(chǎn)生衰落。當。當接收機接收機在在與信號波長與信號波長相當相當?shù)牡姆秶秶?米米左右左右）移動）移動時，由時，由于小尺度多徑衰落引起的接收機信號強度的變化可能是非常劇烈的于小尺度多徑衰落引起的接收機信號強度的變化可能是非常劇烈的，接，接收收場強的變化可能會達到場強的變化可能會達到30 40dB（103 104）的數(shù)量級）的數(shù)量級。第第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播節(jié)、小尺度多徑傳播n 當當移動臺穿過多徑區(qū)域時，信號的空間變化可以看作瞬時變化移動臺穿過多徑區(qū)域時，信號的空間變化可以看作瞬時變化，高速運，高速運動動的接收機可能在很短時間內經(jīng)過若干次衰落。更為嚴重的是，接收機

8、的接收機可能在很短時間內經(jīng)過若干次衰落。更為嚴重的是，接收機可能會正好停留在某個特定可能會正好停留在某個特定的深度衰落區(qū)，的深度衰落區(qū)，在這種情況下在這種情況下，維持，維持良好的良好的通信通信狀態(tài)非常狀態(tài)非常困難，通信的中斷往往是不可避免的困難，通信的中斷往往是不可避免的。n 無線信道的無線信道的多徑多徑衰落是衰落是制約無線通信提高信道容量制約無線通信提高信道容量和質量和質量的主要原因之的主要原因之一，在移動通信系統(tǒng)中，必須一，在移動通信系統(tǒng)中，必須采用采用專門的抗專門的抗衰落技術衰落技術來降低多徑衰落的來降低多徑衰落的影響影響才能才能實現(xiàn)有效的信息傳輸實現(xiàn)有效的信息傳輸。n 在傳統(tǒng)的無線通信

9、技術中，多徑一直被看做一種有害的傳播特性。隨著在傳統(tǒng)的無線通信技術中，多徑一直被看做一種有害的傳播特性。隨著無線通信技術的發(fā)展，科學家們也開始從另外一個角度思考多徑問題，無線通信技術的發(fā)展，科學家們也開始從另外一個角度思考多徑問題，實際上實際上在多徑信號中含有大量可以利用的信息，這一思路給我們指出了在多徑信號中含有大量可以利用的信息，這一思路給我們指出了一個新的研究方向。現(xiàn)在，已經(jīng)有一些新技術可以通過利用多徑信號來一個新的研究方向。現(xiàn)在，已經(jīng)有一些新技術可以通過利用多徑信號來改善無線信號的傳輸特性。改善無線信號的傳輸特性。第第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播節(jié)、小尺度多徑傳播2、小尺度衰落的原因、小尺

10、度衰落的原因n 多徑傳播多徑傳播：信道：信道中的中的反射反射路徑路徑形成了時間形成了時間和空間上的多個無線電波。不和空間上的多個無線電波。不同同的多徑成分具有隨機的幅度和相位特性，會引起合成信號強度的劇烈的多徑成分具有隨機的幅度和相位特性，會引起合成信號強度的劇烈波動。多徑傳播波動。多徑傳播還還會會延長信號到達延長信號到達接收機的接收機的時間時間，造成造成碼間干擾。碼間干擾。n 移動臺的運動速度：基站與移動臺之間的相對運動會引起隨機頻率調制，移動臺的運動速度：基站與移動臺之間的相對運動會引起隨機頻率調制，這是由于多徑分量存在的多普勒頻移現(xiàn)象這是由于多徑分量存在的多普勒頻移現(xiàn)象。n 環(huán)境物體環(huán)境

11、物體的運動速度：如果無線信道中的環(huán)境物體處于運動狀態(tài)，也會的運動速度：如果無線信道中的環(huán)境物體處于運動狀態(tài)，也會引起時交的多普勒頻移引起時交的多普勒頻移。n 信號的傳輸信號的傳輸帶寬：帶寬：如果信號帶寬如果信號帶寬比多徑信道帶寬比多徑信道帶寬大大很很多，信號多，信號會失真會失真，但但不會不會產(chǎn)生產(chǎn)生嚴重嚴重的多徑的多徑衰落。衰落。如果如果信號帶寬信號帶寬比多徑信道帶寬窄，信號幅比多徑信道帶寬窄，信號幅度就度就會會快速快速改變改變，但不會但不會出現(xiàn)時間失真出現(xiàn)時間失真。接收。接收信號的信號的強度和失真與強度和失真與多徑多徑信道的衰落幅度、信道的衰落幅度、時延時延、相干帶寬以、相干帶寬以及及信號的

12、傳輸信號的傳輸帶寬帶寬有關有關。第第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播節(jié)、小尺度多徑傳播3、多普勒頻移、多普勒頻移n 多普勒頻移：多普勒頻移：物體物體輻射的波長會因為波源和觀測者的相對運動而產(chǎn)生變輻射的波長會因為波源和觀測者的相對運動而產(chǎn)生變化，相對速度越高，所產(chǎn)生的效應越大化，相對速度越高，所產(chǎn)生的效應越大。n 多普勒頻移與移動臺運動速度、移動臺運動方向和無線電波入射方向之多普勒頻移與移動臺運動速度、移動臺運動方向和無線電波入射方向之間的夾角有關。若移動臺朝向入射波方向運動，則多普勒頻移為正（接間的夾角有關。若移動臺朝向入射波方向運動，則多普勒頻移為正（接收頻率提高）；若移動臺背向入射波方向運動，則多

13、普勒頻移為負（接收頻率提高）；若移動臺背向入射波方向運動，則多普勒頻移為負（接收頻率下降）收頻率下降）。n 信號信號經(jīng)經(jīng)不同不同的的方向方向傳播，其多徑分量會造成接收機信號的多普勒擴散傳播，其多徑分量會造成接收機信號的多普勒擴散，會會增加信號帶寬增加信號帶寬。cos21vtfd第第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播節(jié)、小尺度多徑傳播第第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播節(jié)、小尺度多徑傳播4、多多徑信道的徑信道的沖激響應沖激響應n 無線信道的多徑衰落與移動無線信道的沖激響應直接相關無線信道的多徑衰落與移動無線信道的沖激響應直接相關。無線。無線信道可信道可以建模成一個具有時變沖激響應特性的線性濾波器，其中的時變是由于

14、以建模成一個具有時變沖激響應特性的線性濾波器，其中的時變是由于接收機的空間運動所引起接收機的空間運動所引起的，的，信道的濾波特性以任一時刻到達的多徑波信道的濾波特性以任一時刻到達的多徑波為基礎，其幅度與時延之和會影響信道濾波為基礎，其幅度與時延之和會影響信道濾波。n 沖激響應可以沖激響應可以用于用于預測某預測某一特定移動無線一特定移動無線信道條件下的信道條件下的傳播傳播帶寬帶寬，比較比較不同移動通信系統(tǒng)的性能不同移動通信系統(tǒng)的性能。在在實際的無線通信系統(tǒng)中實際的無線通信系統(tǒng)中，通常通常采用采用信道測信道測量技術來量技術來測測量量出出多徑信道的沖激響應模型多徑信道的沖激響應模型。n 同一個同一個

15、多多徑信道徑信道中不同中不同帶寬的兩種帶寬的兩種信號可能信號可能具有完全不同的小尺度衰落。具有完全不同的小尺度衰落。當信號帶寬遠當信號帶寬遠遠遠大于大于信道帶寬時信道帶寬時，不會，不會產(chǎn)生嚴重衰落產(chǎn)生嚴重衰落。但是如果信號帶。但是如果信號帶寬寬很很窄，多窄，多徑信號徑信號就就可能無法可能無法被被接收機分離出來，許多未分離的多徑接收機分離出來，許多未分離的多徑分分量會量會導致合成導致合成信號幅度信號幅度的劇烈起伏，產(chǎn)生嚴重的多徑衰落的劇烈起伏，產(chǎn)生嚴重的多徑衰落。第第5.2節(jié)、多徑信道的參數(shù)節(jié)、多徑信道的參數(shù)1、功率延遲分布、功率延遲分布n 室外環(huán)境的功率延遲室外環(huán)境的功率延遲。第第5.2節(jié)、多

16、徑信道的參數(shù)節(jié)、多徑信道的參數(shù)n 室內環(huán)境的功率延遲室內環(huán)境的功率延遲。第第5.2節(jié)、多徑信道的參數(shù)節(jié)、多徑信道的參數(shù)2、時延擴展和相干帶寬時延擴展和相干帶寬n 時延擴展和相干帶寬是用于描述信道的時間色散特性的兩個時延擴展和相干帶寬是用于描述信道的時間色散特性的兩個參數(shù)參數(shù)。n 時延擴展：時延擴展：時間時間色散特性通常用平均附加色散特性通常用平均附加時延和時延和均方根均方根時延擴展來描述時延擴展來描述。平均平均附加時延是功率延遲分布的一階矩（隨機變量的期望附加時延是功率延遲分布的一階矩（隨機變量的期望），），均方根均方根時時延延擴展是功率延遲分布二階矩（隨機變量平方的期望）的平方根擴展是功率延

17、遲分布二階矩（隨機變量平方的期望）的平方根。n 戶外信道的戶外信道的均方根均方根時延擴展是時延擴展是ms或或s級，級，室內信道室內信道的典型值是的典型值是ns級級。n 平均附加時延和均方根時延平均附加時延和均方根時延擴展擴展都都是是由一個功率延遲分布來定義的由一個功率延遲分布來定義的。一。一般般情況下情況下，在一個大尺度區(qū)域的移動通信系統(tǒng)中，多徑信道參數(shù)的在一個大尺度區(qū)域的移動通信系統(tǒng)中，多徑信道參數(shù)的統(tǒng)計統(tǒng)計來源于來源于許多本地區(qū)域的測量值許多本地區(qū)域的測量值。n 相干相干帶寬是帶寬是指一個特定的頻率范圍，在該范圍內，兩個頻率分量有很強指一個特定的頻率范圍，在該范圍內，兩個頻率分量有很強的幅

18、度相關性，衰落特性相同的幅度相關性，衰落特性相同。而頻率間隔大于相干帶寬的兩個信號受而頻率間隔大于相干帶寬的兩個信號受到的信道影響將會大不相同。到的信道影響將會大不相同。第第5.2節(jié)、多徑信道的參數(shù)節(jié)、多徑信道的參數(shù)第第5.2節(jié)、多徑信道的參數(shù)節(jié)、多徑信道的參數(shù)3、多普勒擴展和相干時間多普勒擴展和相干時間n 多普勒擴展和多普勒擴展和相干時間是相干時間是用來描述小尺度內信道的時變特性的兩個參數(shù)用來描述小尺度內信道的時變特性的兩個參數(shù)。時變特性可能是由移動臺與基站之間的相對運動引起，也可能是由信道時變特性可能是由移動臺與基站之間的相對運動引起，也可能是由信道傳輸路徑中物體的運動引起傳輸路徑中物體的

19、運動引起。n 多普勒擴展是頻譜展寬的測量值，這個頻譜展寬是移動無線信道的時間多普勒擴展是頻譜展寬的測量值，這個頻譜展寬是移動無線信道的時間變化率的一種量度。多普勒變化率的一種量度。多普勒擴展定義擴展定義為一個頻率范圍，在此范圍內接收為一個頻率范圍，在此范圍內接收的多普勒頻譜有非零的多普勒頻譜有非零值值。多普勒擴展多普勒擴展的大小的大小取決于移動臺取決于移動臺與發(fā)射源的相與發(fā)射源的相對速度、運動方向與入射波方向的對速度、運動方向與入射波方向的夾角夾角和信號的波長（頻率）和信號的波長（頻率）。n 相干時間是多普勒擴展在時域的表示，用于在時域描述信道頻率色散的相干時間是多普勒擴展在時域的表示，用于在

20、時域描述信道頻率色散的時變特性。時間間隔大于相干時間的兩個接收時變特性。時間間隔大于相干時間的兩個接收信號信號所所受到受到信道的影響各信道的影響各不相同。不相同。第第5.3節(jié)、小尺度衰落的類型節(jié)、小尺度衰落的類型n 移動無線信道中的時間色散與頻率移動無線信道中的時間色散與頻率色散色散是是兩種彼此獨立兩種彼此獨立的的傳播機制傳播機制，可可能能產(chǎn)生四產(chǎn)生四種種小尺度衰落小尺度衰落效應。效應。第第5.3節(jié)、小尺度衰落的類型節(jié)、小尺度衰落的類型1、多多徑時延擴展引起的徑時延擴展引起的衰落衰落n 平坦衰落平坦衰落：如果無線信道如果無線信道中具有中具有恒定衰減恒定衰減和線性和線性相位的帶寬大于發(fā)送信相位的

21、帶寬大于發(fā)送信號帶寬，信號就會經(jīng)歷平坦衰落號帶寬，信號就會經(jīng)歷平坦衰落。這種衰落最常見這種衰落最常見，接收，接收信號的頻譜特信號的頻譜特性保持不變，性保持不變，但但強度會隨時間變化。產(chǎn)生強度會隨時間變化。產(chǎn)生平坦衰落的條件是平坦衰落的條件是：p 信號信號的的帶寬帶寬遠遠小于遠遠小于信道信道的相干帶寬。的相干帶寬。p 信號信號的的周期周期（帶寬倒數(shù)）帶寬倒數(shù)）遠遠大于遠遠大于信道信道的時延擴展。的時延擴展。n 頻率選擇性頻率選擇性衰落衰落：如果如果無線無線信道信道具有恒定增益和線性相位的帶寬范圍小具有恒定增益和線性相位的帶寬范圍小于發(fā)送信號帶寬于發(fā)送信號帶寬，信號，信號就會經(jīng)歷就會經(jīng)歷頻率頻率選

22、擇性衰落。在這種情況選擇性衰落。在這種情況下，下，接收接收信號中包含經(jīng)歷信號中包含經(jīng)歷了了不同的不同的衰減衰減和時延和時延的多的多徑波徑波，會，會起起碼間干擾碼間干擾，產(chǎn)生產(chǎn)生信信號失真號失真。產(chǎn)生。產(chǎn)生頻率選擇性衰落的頻率選擇性衰落的條件是條件是：p 信號信號的的帶寬帶寬大于大于信道的相干帶寬。信道的相干帶寬。p 信號信號的的周期周期小于小于信道的時延擴展。信道的時延擴展。第第5.3節(jié)、小尺度衰落的類型節(jié)、小尺度衰落的類型第第5.3節(jié)、小尺度衰落的類型節(jié)、小尺度衰落的類型2、多普勒擴展引起的多普勒擴展引起的衰落衰落n 快快衰落衰落：在在快衰落信道中，快衰落信道中，信道信道的的沖激響應沖激響應

23、在符號周期內變化很快，即在符號周期內變化很快，即信道的相干時間比發(fā)送信號的信號周期短信道的相干時間比發(fā)送信號的信號周期短。多普勒擴展。多普勒擴展會會產(chǎn)生產(chǎn)生時間選擇時間選擇性性衰落而衰落而導致信號失真。從頻域可看出，信號失真隨發(fā)送信號帶寬的多導致信號失真。從頻域可看出，信號失真隨發(fā)送信號帶寬的多普勒擴展的增加而普勒擴展的增加而加劇加劇。信號經(jīng)歷快衰落的條件信號經(jīng)歷快衰落的條件是是：p 信號信號的的周期周期大于大于信道的信道的相干時間相干時間。p 信號信號的的帶寬帶寬小于小于信道的信道的多普勒擴展多普勒擴展。n 慢衰落：慢衰落：在在慢衰落信道中，信道慢衰落信道中，信道沖激響應沖激響應的的變化變化

24、率比率比發(fā)送信號發(fā)送信號的變化率的變化率低得多低得多，在一，在一個或若干個或若干個個信號周期信號周期內均內均為靜態(tài)信道。在頻域中為靜態(tài)信道。在頻域中，信道，信道的的多普勒擴展比基帶信號帶寬小得多普勒擴展比基帶信號帶寬小得多多。信號信號經(jīng)歷經(jīng)歷慢慢衰落衰落的條件是的條件是：p 信號信號的的周期周期遠遠小于遠遠小于信道信道的的相干時間相干時間。p 信號信號的的帶寬帶寬遠遠大于遠遠大于信道信道的的多普勒擴展多普勒擴展。第第5.3節(jié)、小尺度衰落的類型節(jié)、小尺度衰落的類型總結總結 在在無線通信系統(tǒng)中無線通信系統(tǒng)中，接收機，接收機會收到經(jīng)過直射、反射和繞射等多條路徑會收到經(jīng)過直射、反射和繞射等多條路徑到達

25、的電磁波，這種現(xiàn)象就是多到達的電磁波，這種現(xiàn)象就是多徑。徑。這些經(jīng)過不同路徑到達的電磁波的相這些經(jīng)過不同路徑到達的電磁波的相位不一致而且具有時變性，導致接收信號呈現(xiàn)衰落狀態(tài)。這些電磁波的到位不一致而且具有時變性，導致接收信號呈現(xiàn)衰落狀態(tài)。這些電磁波的到達時延不同，又會導致達時延不同，又會導致碼間干擾碼間干擾，產(chǎn)生誤碼。產(chǎn)生誤碼。這種這種由由于于多徑效應多徑效應而而產(chǎn)生的產(chǎn)生的小尺度小尺度衰落衰落叫多徑叫多徑衰落衰落。 從空間的角度考慮，由于從空間的角度考慮，由于多徑信號到達接收機的相位不同，合成后的多徑信號到達接收機的相位不同，合成后的接收信號幅度會隨著移動臺移動距離的變動而劇烈接收信號幅度會

26、隨著移動臺移動距離的變動而劇烈變化。變化。從時間的角度考從時間的角度考慮，由于信號的傳播路徑不同，所以到達接收端的時間也就不同，當基站慮，由于信號的傳播路徑不同，所以到達接收端的時間也就不同，當基站發(fā)出一個脈沖信號時，接收信號不僅包含該脈沖，發(fā)出一個脈沖信號時，接收信號不僅包含該脈沖，還包括還包括此脈沖此脈沖的延時的延時信信號，這種由于多徑效應引起號，這種由于多徑效應引起的脈沖寬度擴展稱為的脈沖寬度擴展稱為時延擴展時延擴展。 發(fā)射機和接收機之間的相對運動，還會產(chǎn)生多普勒擴展，使信號的帶發(fā)射機和接收機之間的相對運動，還會產(chǎn)生多普勒擴展，使信號的帶寬被展寬，這也會造成信號衰落。寬被展寬，這也會造成

27、信號衰落。無線通信無線通信技術基礎技術基礎第第7章、無線多址技術章、無線多址技術內容介紹內容介紹 多址技術也是無線通信系統(tǒng)的關鍵技術之一，甚至是移動通信系統(tǒng)換代多址技術也是無線通信系統(tǒng)的關鍵技術之一，甚至是移動通信系統(tǒng)換代的一個重要標志。的一個重要標志。 蜂窩技術將無線覆蓋區(qū)域規(guī)劃成一個個的蜂窩小區(qū)。多址蜂窩技術將無線覆蓋區(qū)域規(guī)劃成一個個的蜂窩小區(qū)。多址技術技術則則在一個無線小區(qū)內進一步將有限的頻率資源分配給眾多的用戶在一個無線小區(qū)內進一步將有限的頻率資源分配給眾多的用戶。 多址技術允許很多移動用戶同時共享有限的無線頻率資源多址技術允許很多移動用戶同時共享有限的無線頻率資源，通過不同的通過不同

28、的處理技術使不同用戶之間的信號互不干擾，可以分別接收和解調。處理技術使不同用戶之間的信號互不干擾，可以分別接收和解調。 蜂窩蜂窩系統(tǒng)中登記的用戶數(shù)量遠遠大于同一時刻實際請求服務的用戶數(shù)量系統(tǒng)中登記的用戶數(shù)量遠遠大于同一時刻實際請求服務的用戶數(shù)量，多址技術就是研究如何將有限的頻率資源在多個用戶之間進行有效的分配，多址技術就是研究如何將有限的頻率資源在多個用戶之間進行有效的分配和共享，在保證通信質量和共享，在保證通信質量的同時盡可能的同時盡可能獲得獲得更高的更高的系統(tǒng)容量。系統(tǒng)容量。 多址技術對無線信號進行了多維劃分，不同的維度對應著不同的多址技多址技術對無線信號進行了多維劃分，不同的維度對應著不

29、同的多址技術術，如，如頻分多址、時分多址頻分多址、時分多址、碼分多址、碼分多址和空分多址。信號和空分多址。信號維度維度劃分的目標是劃分的目標是要使不同用戶的無線信號之間在所劃分的維度上達到邏輯上的正交，這樣，要使不同用戶的無線信號之間在所劃分的維度上達到邏輯上的正交，這樣，這些用戶就可以共享有限的頻率資源而不會相互干擾。這些用戶就可以共享有限的頻率資源而不會相互干擾。本章重點本章重點一一雙工和多址方式。雙工和多址方式。二二頻分多址。頻分多址。三三時分多址。時分多址。四四碼分多址。碼分多址。五五空分多址?？辗侄嘀?。六六多址方式和小區(qū)容量。多址方式和小區(qū)容量。第第7.1節(jié)、雙工和多址方式節(jié)、雙工和

30、多址方式 在在蜂窩蜂窩系統(tǒng)中，用戶可以在發(fā)送信息的同時接收基站的信息系統(tǒng)中，用戶可以在發(fā)送信息的同時接收基站的信息，例如，講例如，講和聽可以同時進行和聽可以同時進行。這種通信方式被稱作雙向全雙工通信這種通信方式被稱作雙向全雙工通信，發(fā)送和接收必須發(fā)送和接收必須有各自獨立的信道有各自獨立的信道。用頻域技術和時域技術都可以做到雙向雙工。用頻域技術和時域技術都可以做到雙向雙工。n 頻分雙工（頻分雙工（FDD）：）：FDD為每個用戶提供了兩個為每個用戶提供了兩個獨立的獨立的信道，前向信道信道，前向信道提供從基站到移動臺的信息傳輸，反向信道提供從移動臺到基站的提供從基站到移動臺的信息傳輸，反向信道提供從

31、移動臺到基站的信息信息傳輸。雙工信道實際上是由兩個單工信道組成的，利用傳輸。雙工信道實際上是由兩個單工信道組成的，利用一種叫做一種叫做雙工器雙工器的的設備設備進行前向和反向信道的隔離進行前向和反向信道的隔離，允許同時進行發(fā)射和接收。，允許同時進行發(fā)射和接收。l 時分雙工（時分雙工（TDD）：）：TDD是用時間而不是頻率來提供前向信道和反向信是用時間而不是頻率來提供前向信道和反向信道道的隔離的隔離。采用。采用TDD方式時，發(fā)射和接收使用相同頻率的信道方式時，發(fā)射和接收使用相同頻率的信道，但，但數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都是間歇性的，但時間間隔很短，用戶并不會感覺到，使的發(fā)送和接收都是間歇性的，但時間間

32、隔很短，用戶并不會感覺到，使用起來就像是連續(xù)傳輸一樣。用起來就像是連續(xù)傳輸一樣。第第7.1節(jié)、雙工和多址方式節(jié)、雙工和多址方式第第7.1節(jié)、雙工和多址方式節(jié)、雙工和多址方式n 雙工雙工分隔分隔的前向和反向信道，的前向和反向信道，再再通過多址技術進一步分配給每個具體用通過多址技術進一步分配給每個具體用戶戶。在蜂窩無線通信系統(tǒng)中經(jīng)常采用的的多址接入技術主要有三種：頻在蜂窩無線通信系統(tǒng)中經(jīng)常采用的的多址接入技術主要有三種：頻分多址（分多址（FDMA）、時分多址（）、時分多址（TDMA）、碼分多址（）、碼分多址（CDMA）。）。n 通常用雙工和多址技術一起來描述無線通信系統(tǒng)的信道分配方式。通常用雙工和

33、多址技術一起來描述無線通信系統(tǒng)的信道分配方式。蜂窩移動通信系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)雙工和多址技術雙工和多址技術高級移動電話系統(tǒng)（高級移動電話系統(tǒng)（AMPS）FDMA/FDD全球移動通信系統(tǒng)（全球移動通信系統(tǒng)（GSM）TDMA/FDMA/FDD美國數(shù)字蜂窩（美國數(shù)字蜂窩（USDC）TDMA/FDMA/FDD窄帶窄帶CDMA（IS-95）CDMA/FDMA/FDD小靈通（小靈通（PHS）TDMA/TDD無繩電話（無繩電話（CT2和和DETC）FDMA/TDDWCDMA（3G）CDMA/FDMA/FDDCDMA2000（3G）CDMA/FDMA/FDDTD-SCDMA（3G）CDMA/FDMA/TDD第

34、第7.2節(jié)、頻分多址節(jié)、頻分多址n 頻分多址（頻分多址（TDMA）為每個用戶分配一個特定頻率的信道，該信道分配給）為每個用戶分配一個特定頻率的信道，該信道分配給請求服務的用戶專用，在整個呼叫過程中，其它用戶不能共享這一信道。請求服務的用戶專用，在整個呼叫過程中，其它用戶不能共享這一信道。第第7.2節(jié)、頻分多址節(jié)、頻分多址n FDMA系統(tǒng)的特點如下：系統(tǒng)的特點如下：p 如果一個如果一個FDMA信道沒有被使用，那么它就處于空閑狀態(tài)。信道沒有被使用，那么它就處于空閑狀態(tài)。p 在分配好話音信道后，基站和移動臺就會同時連續(xù)不斷的發(fā)送信號。在分配好話音信道后，基站和移動臺就會同時連續(xù)不斷的發(fā)送信號。p F

35、DMA信道的帶寬信道的帶寬一般一般相對較窄，每個信道的一對載波僅支持一個雙相對較窄，每個信道的一對載波僅支持一個雙向電路連接（比如向電路連接（比如1路電話）。路電話）。p FDMA信道的符號時間與平均延遲擴展相比較是很大的，碼間干擾比信道的符號時間與平均延遲擴展相比較是很大的，碼間干擾比較低，因此在窄帶較低，因此在窄帶FDMA系統(tǒng)中幾乎不需要均衡。系統(tǒng)中幾乎不需要均衡。p 與與TDMA和和CDMA系統(tǒng)相比，系統(tǒng)相比，F(xiàn)DMA系統(tǒng)要簡單得多。系統(tǒng)要簡單得多。p FDMA只需要只需要較少的比特來滿足系統(tǒng)開銷（較少的比特來滿足系統(tǒng)開銷（如如同步），信道效率高。同步），信道效率高。p FDMA需要需要

36、更高的小區(qū)站點系統(tǒng)開銷，更高的小區(qū)站點系統(tǒng)開銷，F(xiàn)DMA系統(tǒng)是每載波單個信道系統(tǒng)是每載波單個信道的設計，需要使用帶通濾波器來消除基站的雜散的設計，需要使用帶通濾波器來消除基站的雜散和互調和互調輻射。輻射。p FDMA需要精確的射頻濾波器來需要精確的射頻濾波器來抑制抑制相鄰信道的相鄰信道的鄰頻干擾鄰頻干擾。第第7.2節(jié)、頻分多址節(jié)、頻分多址n 在在FDMA系統(tǒng)中，分配給每個用戶一個雙向信道，即一對載波（載頻）系統(tǒng)中，分配給每個用戶一個雙向信道，即一對載波（載頻），一個載波用作前向信道，而另一個用作反向信道。一個載波用作前向信道，而另一個用作反向信道。FDMA/FDD的載波頻的載波頻譜譜如下如下。

37、第第7.2節(jié)、頻分多址節(jié)、頻分多址n 在在FDMA系統(tǒng)中，一定的系統(tǒng)帶寬可以同時支持的信道數(shù)量系統(tǒng)中，一定的系統(tǒng)帶寬可以同時支持的信道數(shù)量如下。如下。 注意，注意，這里有兩個保護帶寬，分別分配在系統(tǒng)頻帶的低端和高端，設置這里有兩個保護帶寬，分別分配在系統(tǒng)頻帶的低端和高端，設置這兩個保護頻帶的目的是為了保證載波的邊緣不會溢出而進入臨近的其他無這兩個保護頻帶的目的是為了保證載波的邊緣不會溢出而進入臨近的其他無線系統(tǒng)，同時臨近的無線系統(tǒng)也會采取同樣的措施，這樣就可以保證兩個系線系統(tǒng)，同時臨近的無線系統(tǒng)也會采取同樣的措施，這樣就可以保證兩個系統(tǒng)之間不會互相干擾。統(tǒng)之間不會互相干擾。n 第一代模擬蜂窩系

38、統(tǒng)就是以第一代模擬蜂窩系統(tǒng)就是以FDMA/FDD為基礎的模擬窄帶調頻系統(tǒng)，當為基礎的模擬窄帶調頻系統(tǒng)，當通話進行時，一個用戶占用一個雙向信道，這個信道是具有通話進行時，一個用戶占用一個雙向信道，這個信道是具有45MHz雙工雙工間隔的一對載間隔的一對載頻頻。話音信號在前向信道上從基站發(fā)送到移動臺，在反向。話音信號在前向信道上從基站發(fā)送到移動臺，在反向信道上從移動臺發(fā)送到基站。信道上從移動臺發(fā)送到基站。信道保護系統(tǒng)B2-BBN第第7.3節(jié)、時分多址節(jié)、時分多址n 時分多址（時分多址（TDMA）把無線頻譜按時隙劃分，每一個時隙僅允許一個用戶）把無線頻譜按時隙劃分，每一個時隙僅允許一個用戶使用，要么發(fā)

39、射要么接收。使用，要么發(fā)射要么接收。第第7.3節(jié)、時分多址節(jié)、時分多址n 在在TDMA系統(tǒng)系統(tǒng)中，中，每個用戶占用一個周期性重復的時隙，可以把一個信道每個用戶占用一個周期性重復的時隙，可以把一個信道看作每一個幀都會出現(xiàn)的特定時隙，看作每一個幀都會出現(xiàn)的特定時隙，N個時隙組成一幀。個時隙組成一幀。TDMA系統(tǒng)發(fā)送系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)是用數(shù)據(jù)是用“緩存緩存+突發(fā)突發(fā)”的方式，任何一個用戶的方式，任何一個用戶的的發(fā)射和接收都不是連續(xù)發(fā)射和接收都不是連續(xù)的的，傳統(tǒng)的模擬調制無法在傳統(tǒng)的模擬調制無法在TDMA系統(tǒng)中使用系統(tǒng)中使用，模擬信號數(shù)字化和數(shù)字調模擬信號數(shù)字化和數(shù)字調制技術必須與制技術必須與TDMA一起使

40、用。一起使用。n TDMA幀是由時隙組成的，每一幀都由頭比特、信息數(shù)據(jù)和尾比特組成，幀是由時隙組成的，每一幀都由頭比特、信息數(shù)據(jù)和尾比特組成，不同的不同的TDMA無線標準的系統(tǒng)會有不同的無線標準的系統(tǒng)會有不同的TDMA幀結構。在幀結構。在TDMA/TDD系系統(tǒng)中，每個統(tǒng)中，每個TDMA幀的一半時隙用于前向信道，另一半用于反向信道。在幀的一半時隙用于前向信道，另一半用于反向信道。在TDMA/FDD系統(tǒng)中，前向和反向信道的載波頻率不同系統(tǒng)中，前向和反向信道的載波頻率不同，有一對完全相同有一對完全相同或相似的幀結構，一個用于前向信道，一個用于反向信道或相似的幀結構，一個用于前向信道，一個用于反向信道

41、。n 在在TDMA系統(tǒng)中，多個用戶的發(fā)射在時間上相互連成一個重復的幀結構系統(tǒng)中，多個用戶的發(fā)射在時間上相互連成一個重復的幀結構。第第7.3節(jié)、時分多址節(jié)、時分多址第第7.3節(jié)、時分多址節(jié)、時分多址n TDMA系統(tǒng)的特點如下：系統(tǒng)的特點如下：p TDMA系統(tǒng)中，多系統(tǒng)中，多個用戶共享同一個載頻，每個用戶使用不同時隙。個用戶共享同一個載頻，每個用戶使用不同時隙。p 對于每個用戶來說，數(shù)據(jù)傳送不是連續(xù)的，而是分組分時發(fā)送的。在對于每個用戶來說，數(shù)據(jù)傳送不是連續(xù)的，而是分組分時發(fā)送的。在不發(fā)送信息不發(fā)送信息的時間的時間，可以關閉，可以關閉發(fā)射機發(fā)射機，降低電池消耗。，降低電池消耗。p 由于發(fā)送是不連續(xù)

42、，越區(qū)切換對一個用戶移動臺來說是很簡單的，它由于發(fā)送是不連續(xù)，越區(qū)切換對一個用戶移動臺來說是很簡單的，它可以利用空閑時隙來監(jiān)測其它基站的信號。移動臺輔助切換（可以利用空閑時隙來監(jiān)測其它基站的信號。移動臺輔助切換（MAHO）就是通過用戶在就是通過用戶在TDMA幀中的空閑時隙監(jiān)測信號來實現(xiàn)的。幀中的空閑時隙監(jiān)測信號來實現(xiàn)的。p TDMA信道的速率通常信道的速率通常比比FDMA要高，要高，需要需要采用自適應均衡器采用自適應均衡器。p 應該把時隙保護時間減到最小以提高帶寬利用率應該把時隙保護時間減到最小以提高帶寬利用率，但，但過分壓縮過分壓縮會使會使發(fā)發(fā)射頻譜增大并可能會導致對臨近信道的干擾。射頻譜增

43、大并可能會導致對臨近信道的干擾。p TDMA系統(tǒng)采用分組發(fā)射，需要較高的同步開銷。系統(tǒng)采用分組發(fā)射，需要較高的同步開銷。p TDMA系統(tǒng)系統(tǒng)可以分配給用戶一幀中不同數(shù)目的時隙可以分配給用戶一幀中不同數(shù)目的時隙，按需分配帶寬。按需分配帶寬。第第7.3節(jié)、時分多址節(jié)、時分多址n 在實際的蜂窩無線系統(tǒng)中，一般采用在實際的蜂窩無線系統(tǒng)中，一般采用TDMA和和FDMA相結合的方式，相結合的方式，如：如：TDMA/FDMA/FDD，即首先采用，即首先采用FDD分配前向和反向信道，然后采用分配前向和反向信道，然后采用FDMA劃分不同載頻，最后采用劃分不同載頻，最后采用TDMA將將每個載頻劃分每個載頻劃分成成

44、不同的用戶時隙。不同的用戶時隙。以以GSM系統(tǒng)為例，在系統(tǒng)為例，在900MHz頻段，頻段，首先采用首先采用FDD分配兩個分配兩個25MHz的前的前向向和反向和反向信道信道，然后，然后采用采用FDMA方式將方式將25MHz分為若干個分為若干個200KHz的無線的無線信道（載頻），信道（載頻），最后最后采用采用TDMA方式將每個載頻分成方式將每個載頻分成8個時隙（支持個時隙（支持8個個話音信道）話音信道）。n TDMA/FDMA系統(tǒng)中所提供的系統(tǒng)中所提供的TDMA信道總數(shù)信道總數(shù)（總時隙數(shù)）總時隙數(shù)）。mBB-BN信道保護系統(tǒng)2第第7.4節(jié)、碼分多址節(jié)、碼分多址n 碼分多址（碼分多址（CDMA）是

45、一種采用擴頻技術的多址方式。擴頻通信是一種）是一種采用擴頻技術的多址方式。擴頻通信是一種信息傳輸方式，信息傳輸方式，其其傳輸傳輸帶寬帶寬遠遠大于所傳輸信息所必需的最小帶寬，頻遠遠大于所傳輸信息所必需的最小帶寬，頻帶的帶的展寬通過展寬通過編碼及編碼及調制方法實現(xiàn)，調制方法實現(xiàn)，與所傳輸?shù)呐c所傳輸?shù)男畔o關信息無關，在接收端可，在接收端可以用相同的擴頻碼進行相干解調來解擴并恢復所傳輸?shù)囊杂孟嗤臄U頻碼進行相干解調來解擴并恢復所傳輸?shù)男畔?。信息。n 擴擴頻頻技術技術最初是最初是在軍事通信中在軍事通信中廣泛采用的一種廣泛采用的一種無線通信技術無線通信技術，隨后隨后開始開始廣泛地滲透到廣泛地滲透到了了無

46、線無線通信通信系統(tǒng)系統(tǒng)的的各個各個領域領域，包括移動通信領域。，包括移動通信領域。n CDMA系統(tǒng)中系統(tǒng)中每個用戶需要占用很大的帶寬每個用戶需要占用很大的帶寬，只有只有少量用戶時少量用戶時，是，是一個一個帶寬效率極低的帶寬效率極低的系統(tǒng)。系統(tǒng)。然而，當用戶數(shù)量很大時，很多用戶可以互不然而，當用戶數(shù)量很大時，很多用戶可以互不干干擾地擾地共享同一個擴頻帶寬，共享同一個擴頻帶寬，因此在因此在大量用戶的環(huán)境中就變成了具有很高大量用戶的環(huán)境中就變成了具有很高帶寬效率的系統(tǒng)，而這一點正是無線通信系統(tǒng)的設計者非常需要的帶寬效率的系統(tǒng)，而這一點正是無線通信系統(tǒng)的設計者非常需要的。n 碼分多址技術主要碼分多址技

47、術主要有兩種類型：直接序列擴頻碼分多址（有兩種類型：直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）和）和跳頻碼分多址（跳頻碼分多址（FH-CDMA）。第第7.4節(jié)、碼分多址節(jié)、碼分多址1、直直擴擴碼分多址碼分多址（DS-CDMA）n 在在DS-CDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)中，窄帶信號直接與窄帶信號直接與偽隨機序列（偽隨機序列（PN）相乘）相乘，PN碼片碼片的速率比信息數(shù)據(jù)的速率要高若干個數(shù)量級，因此相乘后的信號頻譜被的速率比信息數(shù)據(jù)的速率要高若干個數(shù)量級，因此相乘后的信號頻譜被擴展到很寬的帶寬，簡稱直擴碼分多址擴展到很寬的帶寬，簡稱直擴碼分多址。n DS-CDMA系統(tǒng)中的每個用戶都有自己的系統(tǒng)中的每個用戶都有

48、自己的PN碼，并且與其它用戶的碼，并且與其它用戶的PN碼碼在邏輯在邏輯上正交上正交。接收機接收機需要知道發(fā)射機所使用的需要知道發(fā)射機所使用的PN碼碼，然后然后執(zhí)行執(zhí)行相關操相關操作來檢測唯一的作來檢測唯一的PN碼，并將其恢復成窄帶信號（解擴），所有碼，并將其恢復成窄帶信號（解擴），所有其它不相其它不相關的關的PN碼都被認為是噪音，只會在一定程度上降低載噪比（碼都被認為是噪音，只會在一定程度上降低載噪比（C/N）。n 不同用戶之間的不同用戶之間的PN碼是碼是正交的，因此所有用戶可以在同一時間使用同一正交的，因此所有用戶可以在同一時間使用同一個擴頻頻帶個擴頻頻帶，每個，每個用戶都可以看作是獨立于其

49、它用戶而不會相互干擾用戶都可以看作是獨立于其它用戶而不會相互干擾。n 我們通常所說的我們通常所說的CDMA系統(tǒng)一般都是指采用系統(tǒng)一般都是指采用DS-CDMA技術的系統(tǒng)技術的系統(tǒng)。比如比如，2G的的CDMA IS-95系統(tǒng)系統(tǒng)、3G的的WCDMA系統(tǒng)系統(tǒng)。第第7.4節(jié)、碼分多址節(jié)、碼分多址第第7.4節(jié)、碼分多址節(jié)、碼分多址n 在在DS-CDMA系統(tǒng)中噪聲的大小直接決定了系統(tǒng)的性能，包括通信質量和系統(tǒng)中噪聲的大小直接決定了系統(tǒng)的性能，包括通信質量和系統(tǒng)容量，因此控制噪聲的系統(tǒng)容量，因此控制噪聲的DS-CDMA系統(tǒng)的一項重要工作。系統(tǒng)的一項重要工作。n 在在DS-CDMA系統(tǒng)中系統(tǒng)中，很多移動，很多

50、移動臺臺共享共享同同一一個擴頻個擴頻信道信道，這些移動臺的發(fā)，這些移動臺的發(fā)射功率決定了系統(tǒng)的基準噪音，較強的接收信號會射功率決定了系統(tǒng)的基準噪音，較強的接收信號會提高基站的提高基站的背景噪音背景噪音，影響影響較弱信號較弱信號的的接收。接收。如果小區(qū)中距離基站很近的某個用戶的發(fā)射功率如果小區(qū)中距離基站很近的某個用戶的發(fā)射功率沒有得到有效控制，它在基站接收機處的噪聲就會很高，就會出現(xiàn)沒有得到有效控制，它在基站接收機處的噪聲就會很高，就會出現(xiàn)“遠遠近效應近效應”，使基，使基站無法正常站無法正常接收接收較弱的較弱的用戶信號。用戶信號。n 為了為了解決遠近效應問題，在解決遠近效應問題，在DS-CDMA

51、系統(tǒng)中必須采用更加系統(tǒng)中必須采用更加精確精確和快速和快速的的功率功率控制技術控制技術?；就ㄟ^快速抽樣每一個移動臺的無線信號強度來實現(xiàn)站通過快速抽樣每一個移動臺的無線信號強度來實現(xiàn)對移動臺的功率控制，保證基站覆蓋區(qū)域內的每一個用戶給基站提供相對移動臺的功率控制，保證基站覆蓋區(qū)域內的每一個用戶給基站提供相同強度的信號，這就解決了由于一個臨近用戶的信號過大而覆蓋了遠處同強度的信號，這就解決了由于一個臨近用戶的信號過大而覆蓋了遠處用戶信號的問題用戶信號的問題。第第7.4節(jié)、碼分多址節(jié)、碼分多址n DS-CDMA系統(tǒng)的系統(tǒng)的特點特點。p 在在DS-CDMA系統(tǒng)中系統(tǒng)中，很多很多用戶用戶共享同一共享同

52、一頻帶頻帶。p DS-CDMA具有軟容量具有軟容量限制限制，容量的大小取決于噪聲環(huán)境。，容量的大小取決于噪聲環(huán)境。p 在在DS-CDMA系統(tǒng)中，信號被擴展在系統(tǒng)中，信號被擴展在一一個個較較寬頻譜上，頻譜帶寬比信寬頻譜上，頻譜帶寬比信道的相干帶寬大很多，固有的頻率分集會減小多徑衰落的影響。道的相干帶寬大很多，固有的頻率分集會減小多徑衰落的影響。p 在在DS-CDMA系統(tǒng)中，信道的數(shù)據(jù)速率很高系統(tǒng)中，信道的數(shù)據(jù)速率很高，符號時，符號時間間比比信道的時延信道的時延擴展擴展小小很很多，超過多，超過一個碼片延遲的多徑將被認為是噪音一個碼片延遲的多徑將被認為是噪音。使用。使用RAKE接收機收集不同接收機收

53、集不同時延的信號進行時延的信號進行疊加疊加可以可以提高提高接收的可靠性。接收的可靠性。p DS-CDMA使用同信道使用同信道小區(qū)小區(qū)（N=1），可以進行，可以進行軟切換軟切換。p 自干擾是自干擾是DS-CDMA系統(tǒng)的一個固有問題。自干擾是由于不同用戶的系統(tǒng)的一個固有問題。自干擾是由于不同用戶的PN序列并不完全正交而造成的序列并不完全正交而造成的。p DS-CDMA系統(tǒng)需要采取比系統(tǒng)需要采取比FDMA或或TDMA更精確的功率控制技術更精確的功率控制技術。第第7.4節(jié)、碼分多址節(jié)、碼分多址2、跳跳頻頻碼分多址碼分多址（ FH-CDMA ）n FH-CDMA系統(tǒng)中系統(tǒng)中，每個每個用戶的載波頻率都在寬

54、帶信道范圍內按照用戶的載波頻率都在寬帶信道范圍內按照PN序序列變化列變化。信息信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)被分為同樣大小的被分為同樣大小的組在組在不同的載波上發(fā)射不同的載波上發(fā)射出去出去。一一個個跳頻信號僅占用一個相對較窄的信道，任意一個發(fā)射載波的瞬時帶寬都跳頻信號僅占用一個相對較窄的信道，任意一個發(fā)射載波的瞬時帶寬都比整個擴頻帶寬小的多。用戶載頻的偽隨機變化使得在任意時刻對一個比整個擴頻帶寬小的多。用戶載頻的偽隨機變化使得在任意時刻對一個具體信道的占用也隨機變化具體信道的占用也隨機變化，實現(xiàn)，實現(xiàn)一個大頻率范圍的多址接入一個大頻率范圍的多址接入。n 如果載波變化速率大于系統(tǒng)符號速率，就叫作快跳頻系統(tǒng)；如果載

55、波變如果載波變化速率大于系統(tǒng)符號速率，就叫作快跳頻系統(tǒng)；如果載波變化率小于或等于符號速率，就叫作慢跳頻系統(tǒng)化率小于或等于符號速率，就叫作慢跳頻系統(tǒng)。n 對于對于FH-CDMA系統(tǒng)系統(tǒng)來說來說線性并不是問題，線性并不是問題，可以可以使用使用功率功率效率效率高的恒包絡高的恒包絡調制，用廉價的接收機來提供調制，用廉價的接收機來提供FH-CDMA的非相干檢測的非相干檢測。n 跳頻跳頻系統(tǒng)具有系統(tǒng)具有很高的很高的安全性安全性。當當使用使用大量跳大量跳頻信道時，一個并不知道頻頻信道時，一個并不知道頻率是怎樣隨機改變的接收機，率是怎樣隨機改變的接收機，不不可可能很快調諧到希望能很快調諧到希望監(jiān)測的監(jiān)測的信號

56、信號。第第7.4節(jié)、碼分多址節(jié)、碼分多址3、混合混合擴頻擴頻技術技術n 混合混合FDMA/CDMA（FCDMA）：寬帶寬帶頻譜被劃分頻譜被劃分成成若干若干帶寬帶寬小一些的小一些的子子信道信道，每每個子信道采用個子信道采用窄帶窄帶CDMA技術。技術。這種這種混合系統(tǒng)混合系統(tǒng)的的突出優(yōu)點是突出優(yōu)點是帶帶寬不需要連續(xù)，而且可以依據(jù)不同用戶的要求分配在不同的寬不需要連續(xù)，而且可以依據(jù)不同用戶的要求分配在不同的子子信道信道。第第7.4節(jié)、碼分多址節(jié)、碼分多址n 混合直擴混合直擴/跳頻碼分多址（跳頻碼分多址（DS/FH-CDMA）。這。這種種技術技術由一個直接序列調由一個直接序列調制信號構成，該信號的中心

57、制信號構成，該信號的中心頻率頻率按照按照PN序列跳序列跳變，這種跳頻系統(tǒng)變，這種跳頻系統(tǒng)的突出的突出優(yōu)點是避免遠近優(yōu)點是避免遠近效應。但是，這種跳頻系統(tǒng)不適用于軟切換效應。但是，這種跳頻系統(tǒng)不適用于軟切換處理處理。n 時分跳頻多址（時分跳頻多址（TD/FH-CDMA）：這種多址技術在解決嚴重的多徑衰落這種多址技術在解決嚴重的多徑衰落或或同頻干擾時同頻干擾時具有優(yōu)勢。用戶可以在一個新的具有優(yōu)勢。用戶可以在一個新的TDMA幀開始時跳到一個新幀開始時跳到一個新的頻率的頻率，避免，避免了在一個特定信道上的嚴重衰落或碰撞事件。了在一個特定信道上的嚴重衰落或碰撞事件。GSM系統(tǒng)的系統(tǒng)的標準標準就就采用采用

58、這項技術這項技術，預先，預先定義了跳頻序列定義了跳頻序列，允許，允許用戶在指定小區(qū)的特用戶在指定小區(qū)的特定頻率上跳頻定頻率上跳頻。第第7.5節(jié)、空分多址節(jié)、空分多址n 空分多址（空分多址（SDMA）是控制用戶在空間方向上的輻射能量，使用）是控制用戶在空間方向上的輻射能量，使用定向天線定向天線來服務于不同的用戶來服務于不同的用戶。第第7.5節(jié)、空分多址節(jié)、空分多址n 在實際應用中上，在實際應用中上，SDMA通常與通常與其它多址方式（其它多址方式（FDMA、TDMA和和CDMA）結合使用，處于同一波束內的不同用戶用其它多址方式加以區(qū)分。采用結合使用，處于同一波束內的不同用戶用其它多址方式加以區(qū)分。

59、采用SDMA方式后，相同頻率（方式后，相同頻率（TDMA或或CDMA系統(tǒng)）或不同頻率（系統(tǒng)）或不同頻率（FDMA系系統(tǒng)）的無線信道都可以服務于被天線定向波束所覆蓋的這些不同區(qū)域統(tǒng)）的無線信道都可以服務于被天線定向波束所覆蓋的這些不同區(qū)域。n 定向天線是定向天線是SDMA的一個基本方式，這種天線最適合于的一個基本方式，這種天線最適合于TDMA和和CDMA系系統(tǒng)。統(tǒng)。在在3G系統(tǒng)中使用系統(tǒng)中使用了了自自適應天線（又稱作智能天線），可以迅速地引適應天線（又稱作智能天線），可以迅速地引導信號能量沿著用戶的方向發(fā)送和接收，達到充分利用移動用戶信號并導信號能量沿著用戶的方向發(fā)送和接收，達到充分利用移動用戶

60、信號并抑制干擾信號的目的。抑制干擾信號的目的。n 在蜂窩無線系統(tǒng)中，由于很多原因造成了反向信道（手機在蜂窩無線系統(tǒng)中，由于很多原因造成了反向信道（手機-基站）的困難基站）的困難較多較多。通過通過定向定向天線天線來來空間過濾用戶信號是一個很好的方法空間過濾用戶信號是一個很好的方法，可以明顯可以明顯改善改善每個每個用戶的用戶的反向信道反向信道，并且需要并且需要更少的功率更少的功率。n SDMA實現(xiàn)的關鍵是智能天線實現(xiàn)的關鍵是智能天線技術技術。第第7.6節(jié)、分組無線電節(jié)、分組無線電n 在分組無線電（在分組無線電（PR）接入系統(tǒng)中，大量）接入系統(tǒng)中，大量用戶用用戶用一種分散的方式來接入同一種分散的方式