無線通信工程-第08講－多址1

1、無線通信工程2001年12月1日1第八講無線通信的多址技術(shù)（1）2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）3概述4多址傳輸模型(1)共有N個地址，第k個地址發(fā)送的信號為：其中skj(t)為kj的信號，akj =1或0k多址信道sk(t)rk(t)5多址傳輸模型(2)第k個地址接收的信號為：其中Lik為ik的傳輸系數(shù)，nk(t)為k的接收機(jī)噪聲。說明：6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)7多址傳輸模型(4)圖中Mnk()是對r(t)

2、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。8信號分割技術(shù)信號的分割正交FDMATDMASDMA非正交CDMA9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；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。10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

3、址（SDMA）是一種輔助方式。11各種系統(tǒng)（續(xù)）CDMA/FDD美國窄帶擴(kuò)頻（IS95）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)12頻分多址13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()ff14工作原理（續(xù)）這時，nk的選址輸出為：15信道配置FDMA/FDD、TDD

4、信道配置圖代碼時間頻率信道1信道2信道3信道n16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。17FDMA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)

5、務(wù)信道造成干擾。 18交調(diào)舉例例：IMmf1+nf2，m,n為任意整數(shù)，如：f1=930MHz，f2=932MHz，求落在工作頻率為19201940MHz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=019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

6、）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。20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（Bt2B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。21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（Bt2B保護(hù)）/Bc 將上述數(shù)值代入即有N41622時分多址23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

7、互不重疊。算符集采用相應(yīng)時隙的選擇開關(guān)。t1t2t3t4t5t4ttsij(t)Mnk()24工作原理（續(xù)）這時，nk的選址輸出為：25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326TDMA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27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。28TDMA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，

8、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。29TDMA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(Btot2B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。30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：Bc200/825KHz N25106 /25 103100031TDMA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)32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)33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