無(wú)線通信的基礎(chǔ)知識(shí)

無(wú)線通信的基礎(chǔ)知識(shí)1第一頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三

自由空間的電波傳播自由空間的傳播損耗在理想的、均勻的、各向同性的介質(zhì)中傳播，只存在電磁波能量擴(kuò)散而引起的傳播損耗接收功率

式中，Pt為發(fā)射功率，以球面波輻射,Ar為接收天線的有效面積，λ為工作波長(zhǎng)，Gt，Gr分別表示發(fā)射天線和接收天線增益，d為發(fā)射天線和接收天線間的距離。2第二頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三自由空間的電波傳播自由空間的傳播損耗

當(dāng)Gt=Gr=1時(shí)，分貝式接收換算3第三頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三電波傳播機(jī)制反射（Reflection）當(dāng)電磁波遇到比波長(zhǎng)大得多的物體時(shí)，發(fā)生反射。反射發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面4第四頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三電波傳播機(jī)制繞射（Diffraction）當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，發(fā)生繞射。5第五頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三電波傳播機(jī)制散射（Scattering）當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長(zhǎng)的物體、并且單位體積內(nèi)這種障礙物體的數(shù)目非常巨大時(shí)，發(fā)生散射。散射發(fā)生在粗糙表面、小物體或其它不規(guī)則物體，如：樹葉、街道標(biāo)志和燈柱等。6第六頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三陰影衰落的基本特性陰影衰落（慢衰落）移動(dòng)無(wú)線通信信道傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其它障礙物對(duì)電波傳播路徑的阻擋而形成的電磁場(chǎng)陰影效應(yīng)特點(diǎn)衰落與傳播地形和地物分布、高度有關(guān)7第七頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三陰影衰落的基本特性表達(dá)式傳播路徑損耗和陰影衰落分貝式

式中,r移動(dòng)用戶和基站之間的距離

ζ

由于陰影產(chǎn)生的對(duì)數(shù)損耗（dB），服從零平均和標(biāo)準(zhǔn)偏差σdB的對(duì)數(shù)正態(tài)分布，m路徑損耗指數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明m＝4，標(biāo)準(zhǔn)差σ＝8dB，是合理的8第八頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三多徑衰落的基本特性由于移動(dòng)信道中直射、反射和折射現(xiàn)象的同時(shí)存在，使得發(fā)射信號(hào)通過不同的傳播路徑，形成幅度、相位及到達(dá)時(shí)間相互區(qū)別的多個(gè)信號(hào)而到達(dá)接收臺(tái)。并且不同多徑成分的相位、幅度等都是隨機(jī)、獨(dú)立變化的。這樣接收信號(hào)的幅度將急劇變化，產(chǎn)生多徑衰落。多徑效應(yīng)引起的問題：額外的路徑損耗、突發(fā)性誤碼、嚴(yán)重的碼間干擾9第九頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三時(shí)延擴(kuò)展（多徑時(shí)散）(delayspread）在多徑傳播條件下，當(dāng)發(fā)射端發(fā)送一個(gè)極窄的脈沖信號(hào)時(shí)，經(jīng)過多條不同的傳播路徑后，接收端信號(hào)則為一串脈沖組成（可能是離散的，也可能聯(lián)成一片），即

這樣，信號(hào)在時(shí)間軸上被“展寬”了，因此稱這種現(xiàn)象為時(shí)延擴(kuò)展.10第十頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三典型的時(shí)延譜11第十一頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三典型的時(shí)延譜說(shuō)明Tm為最大時(shí)延擴(kuò)展為平均延時(shí)為均方值時(shí)延擴(kuò)展，表征時(shí)延擴(kuò)展的程度。由于時(shí)延擴(kuò)展,接收信號(hào)中一個(gè)碼元的波形會(huì)擴(kuò)展到其他碼元周期中，引起碼間串?dāng)_。為了避免碼間干擾，應(yīng)使碼元周期大于多徑效應(yīng)引起的時(shí)延擴(kuò)展。12第十二頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三

多普勒頻移原因:移動(dòng)體在x軸上以速度v移動(dòng)時(shí)會(huì)引起多普勒（Doppler）頻率漂移表達(dá)式多普勒頻移cosα

式中v移動(dòng)速度

λ

波長(zhǎng)x

α

入射波與移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)方向之間的夾角＝最大多普勒(Doppler)頻移入射電波13第十三頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三多普勒頻移多普勒頻移與移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的方向、速度以及無(wú)線電波入射方向之間的夾角有關(guān)：若移動(dòng)臺(tái)朝向入射波方向運(yùn)動(dòng)，則多普勒頻移為正（接收信號(hào)頻率上升）；反之若移動(dòng)臺(tái)背向入射波方向運(yùn)動(dòng)，則多普勒頻移為負(fù)（接收信號(hào)頻率下降）。信號(hào)經(jīng)過不同方向傳播，其多徑分量造成接收機(jī)信號(hào)的多普勒擴(kuò)散，因而增加了信號(hào)帶寬。14第十四頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念移動(dòng)通信在追求最大容量的同時(shí)，還要所追求最大的覆蓋，也就是無(wú)論移動(dòng)用戶移動(dòng)到什么地方移動(dòng)通信系統(tǒng)都應(yīng)覆蓋到。這個(gè)通信網(wǎng)就是移動(dòng)通信網(wǎng)。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)由兩部分組成：一部分為空中網(wǎng)絡(luò)，另一部分為地面網(wǎng)絡(luò)部分。15第十五頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念空中網(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)通信網(wǎng)的主要部分，主要包括：多址接入：在給定的頻率資源下，如何提高系統(tǒng)的容量是蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要問題。由于采用何種多址接入方式直接影響到系統(tǒng)的容量，所以一直是人們研究的熱點(diǎn)。頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)：蜂窩小區(qū)和頻率復(fù)用是一種新的概念和想法。它主要是解決頻率資源限制的問題，并大大增加系統(tǒng)的容量。蜂窩小區(qū)和頻率復(fù)用實(shí)際上是一種蜂窩組網(wǎng)的概念是由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室最早提出的。蜂窩式組網(wǎng)理論的內(nèi)容如下：16第十六頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念無(wú)線蜂窩式小區(qū)覆蓋和小功率發(fā)射：蜂窩式組網(wǎng)放棄了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸和廣播覆蓋模式，將一個(gè)移動(dòng)通信服務(wù)區(qū)劃分成許多以正六邊形為基本幾何圖形的覆蓋區(qū)域，稱為蜂窩小區(qū)。一個(gè)較低功率的發(fā)射機(jī)服務(wù)一個(gè)蜂窩小區(qū)，在較小的區(qū)域內(nèi)設(shè)置相當(dāng)數(shù)量的用戶。頻率復(fù)用：蜂窩系統(tǒng)的基站工作頻率，由于傳播損耗提供足夠的隔離度，在相隔一定距離的另一個(gè)基站可以重復(fù)使用同一組工作頻率，稱為頻率復(fù)用。17第十七頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念多信道共用和越區(qū)切換：由若干無(wú)線信道組成的移動(dòng)通信系統(tǒng)，為大量的用戶共同使用并且仍能滿足服務(wù)質(zhì)量的信道利用技術(shù)，稱為多信道共用技術(shù)。事實(shí)上，不是所有的呼叫都能在一個(gè)蜂窩小區(qū)內(nèi)完成全部接續(xù)業(yè)務(wù)的，為了保證通話的連續(xù)性，當(dāng)正在通話的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入相鄰無(wú)線小區(qū)時(shí)，移動(dòng)通信系統(tǒng)必須具備業(yè)務(wù)信道自動(dòng)切換到相鄰小區(qū)基站的越區(qū)切換功能，即切換到新的信道上，從而不中斷通信過程。18第十八頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念切換和位置更新：采用蜂窩式組網(wǎng)后，切換技術(shù)就是一個(gè)重要的問題。對(duì)于不同的多址方式，切換技術(shù)也有所不同。位置更新是移動(dòng)通信所特有的，由于移動(dòng)用戶要在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中任意移動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)需要在任何時(shí)刻聯(lián)系到用戶，以有效的管理移動(dòng)用戶。完成這種功能的技術(shù)稱為移動(dòng)性管理。19第十九頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三移動(dòng)通信網(wǎng)的基本組成20第二十頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三移動(dòng)通信網(wǎng)的基本組成移動(dòng)通信無(wú)線服務(wù)區(qū)由許多正六邊形小區(qū)覆蓋而成，呈蜂窩狀，通過接口與公眾通信網(wǎng)（PSTN、PSDN）互聯(lián)。移動(dòng)通信系統(tǒng)包括移動(dòng)交換子系統(tǒng)（SS）、操作維護(hù)管理子系統(tǒng)（OMS）和基站子系統(tǒng)（BSS）（通常包括移動(dòng)臺(tái)），是一個(gè)完整的信息傳輸實(shí)體。21第二十一頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)移動(dòng)通信網(wǎng)的區(qū)域覆蓋方式分為兩類：一類是小容量的大區(qū)制；另一類是大容量的小區(qū)制。大區(qū)制是指一個(gè)基站覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)。為了增大單基站的服務(wù)區(qū)域，天線架設(shè)要高，發(fā)射功率要大。但是這只能保證移動(dòng)臺(tái)可以接收到基站的信號(hào)。反過來(lái)，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射時(shí)，由于受到移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率的限制，就無(wú)法保障通信了。大區(qū)制只能適用于小容量的通信網(wǎng)，例如用戶數(shù)在1000以下。這種制式的控制方式簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低，適用于中小城市、工礦區(qū)以及專業(yè)部門，是發(fā)展專用移動(dòng)通信網(wǎng)可選用的制式。22第二十二頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)小區(qū)制移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻率復(fù)用和覆蓋有兩種：帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)和面狀服務(wù)覆蓋區(qū)。帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)（雙頻組頻率配置）f1f2f1f2f1f2f123第二十三頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三面狀服務(wù)覆蓋區(qū)FrequencyReusePatternofN=424第二十四頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三FrequencyReusePatternofN=725第二十五頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)實(shí)際上，由于無(wú)線系統(tǒng)覆蓋區(qū)的地形地貌不同，無(wú)線電波傳播環(huán)境不同，產(chǎn)生的電波的長(zhǎng)期衰落和短期衰落不同，一個(gè)小區(qū)的實(shí)際無(wú)線覆蓋是一個(gè)不規(guī)則的形狀。當(dāng)用六邊形來(lái)模擬覆蓋范圍時(shí)，基站發(fā)射機(jī)或者安置在小區(qū)的中心(中心激勵(lì)小區(qū))或者安置在六邊形的頂點(diǎn)之中的三個(gè)上(頂點(diǎn)激勵(lì)小區(qū))。26第二十六頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)考慮一個(gè)共有S個(gè)可用的雙向信道的蜂窩系統(tǒng),如果每個(gè)小區(qū)都分配K個(gè)信道(k<S)，并且S個(gè)信道在N個(gè)小區(qū)中分為各不相同的、各自獨(dú)立的信道組，而且每個(gè)信道組有相同的信道數(shù)目，那么可用無(wú)線信道的總數(shù)為：共同使用全部可用頻率的N個(gè)小區(qū)叫做一簇。如果簇在系統(tǒng)中共同復(fù)制了M次，則信道的總數(shù)C，可以作為容量的一個(gè)度量:其中，N叫做簇的大小，典型值為4、7或12。27第二十七頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三切換和位置管理信道切換原理：當(dāng)移動(dòng)用戶處于通話狀態(tài)時(shí)，如果出現(xiàn)用戶從一個(gè)小區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)小區(qū)的情況，為了保證通話的連續(xù)，系統(tǒng)要將對(duì)該MS的連接控制也從一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)小區(qū)。這種將正在處于通話狀態(tài)的MS轉(zhuǎn)移到新的業(yè)務(wù)信道上（新的小區(qū)）的過程稱為“切換”（Handover）。28第二十八頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三切換和位置管理信號(hào)的強(qiáng)度或質(zhì)量下降到由系統(tǒng)規(guī)定的一定參數(shù)以下，此時(shí)移動(dòng)臺(tái)被切換到信號(hào)強(qiáng)度較強(qiáng)的相鄰小區(qū)。由于某小區(qū)業(yè)務(wù)信道容量全被占用或幾乎全被占用，這時(shí)移動(dòng)臺(tái)被切換到業(yè)務(wù)信道容量較空閑的相鄰小區(qū)。由第一種原因引起的切換一般由移動(dòng)臺(tái)發(fā)起，由第二種原因引起的切換一般由上級(jí)實(shí)體發(fā)起。29第二十九頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三切換和位置管理位置管理：在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，用戶可以在系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)任意移動(dòng)，為了能把一個(gè)呼叫傳送到隨機(jī)移動(dòng)的用戶，就必須有一個(gè)高效的位置管理系統(tǒng)來(lái)跟蹤用戶的位置變化。位置管理包括兩個(gè)主要任務(wù)：位置登記和呼叫傳遞。位置登記的步驟是在移動(dòng)臺(tái)的實(shí)時(shí)位置信息已知的情況下，更新位置數(shù)據(jù)庫(kù)和認(rèn)證移動(dòng)臺(tái)。呼叫傳遞的步驟是在有呼叫給移動(dòng)臺(tái)的情況下，根據(jù)HLR（HomeLocationRegister歸屬寄存器）和VLR（VisitorLocationRegister訪問寄存器）中可用的位置信息來(lái)定位移動(dòng)臺(tái)。30第三十頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三切換和位置管理與上述兩個(gè)問題緊密相關(guān)的兩個(gè)問題是：位置更新（LocationUpdate）和尋呼（Paging）。位置更新解決問題是移動(dòng)臺(tái)如何發(fā)現(xiàn)位置變化以及何時(shí)報(bào)告它的當(dāng)前位置。尋呼解決的問題是如何有效地確定移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前處于哪一個(gè)小區(qū)。31第三十一頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三多址接入技術(shù)基本概念

實(shí)現(xiàn)不同地點(diǎn)、不同用戶接入網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)多址接入與信道信道：傳輸信息的通道無(wú)線信道：(f，t，C，S)分類：頻分多址(FDMA)，頻道劃分，頻帶獨(dú)享，時(shí)間共享時(shí)分多址(TDMA)，時(shí)隙劃分，時(shí)隙獨(dú)占，頻率共享碼分多址(CDMA)，碼型劃分，時(shí)隙，頻率共享空分多址(SDMA)，空間角度劃分，頻率/時(shí)隙/碼共享32第三十二頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三三種多址技術(shù)的比較33第三十三頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三各種系統(tǒng)組網(wǎng)情況TACS系統(tǒng)FDMA/FDDGSM系統(tǒng)FDMA/TDMA/FDDIS-95系統(tǒng)FDMA/CDMA/FDDPHS系統(tǒng)FDMA/TDMA/TDDWCDMA系統(tǒng)FDMA/CDMA/FDDTD-SCDMAFDMA/TDMA/CDMA/TDD34第三十四頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三各種系統(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。35第三十五頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三FDMA方式FDMA/FDD系統(tǒng)工作示意圖36第三十六頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三FDMA方式(續(xù))37第三十七頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三FDMA方式(續(xù))38第三十八頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三FDMA方式(續(xù))基本概念：每個(gè)用戶占用一個(gè)頻道用戶地址：頻道號(hào)FDMA的特點(diǎn)比較簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，適用于模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)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)需要周密的頻率規(guī)劃，是一個(gè)頻道受限和干擾受限系統(tǒng)符號(hào)時(shí)間遠(yuǎn)大于延時(shí)擴(kuò)展，不需要均衡基站是多部不同載波頻率發(fā)射機(jī)同時(shí)工作不宜在大容量的系統(tǒng)中使用39第三十九頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三FDMA中的干擾問題互調(diào)干擾概念：指系統(tǒng)內(nèi)由于非線性器件(功率放大器)產(chǎn)生各種組合頻率成分落入本頻道接收機(jī)通帶內(nèi)造成對(duì)有用信號(hào)的干擾。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(wú)互調(diào)的頻率集。(頻率規(guī)劃)鄰信道干擾概念：指相鄰信道信號(hào)中存在的寄生輻射落入本頻道帶內(nèi)造成對(duì)有用信號(hào)的干擾原因：帶外抑制不夠，非線性器件產(chǎn)生寄生輻射解決方法：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，還可采用加大頻道間的隔離度40第四十頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三TDMA方式時(shí)分多址（TDMA）方式：時(shí)分多址是在一個(gè)寬帶的無(wú)線載波上，把時(shí)間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時(shí)隙（無(wú)論幀或時(shí)隙都是互不重疊的），每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道，分配給一個(gè)用戶。如下圖所示，系統(tǒng)根據(jù)一定的時(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)（突發(fā)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)（TDM信號(hào)）中把發(fā)給它的信號(hào)區(qū)分出來(lái)。41第四十一頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三TDMA方式42第四十二頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三TDMA方式(續(xù))43第四十三頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三TDMA方式(續(xù))44第四十四頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三TDMA方式(續(xù))基本概念：基于時(shí)間分割信道用戶地址：時(shí)隙引入的概念：時(shí)隙，幀，復(fù)幀，Burst等特點(diǎn)：以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)的蜂窩結(jié)構(gòu)，小區(qū)內(nèi)以時(shí)隙分離用戶每個(gè)時(shí)隙傳輸一路數(shù)字信號(hào)，時(shí)隙動(dòng)態(tài)配置依靠軟件系統(tǒng)需要嚴(yán)格的系統(tǒng)定時(shí)同步由于速率較高，往往需要采用均衡器系統(tǒng)是時(shí)隙受限和干擾受限的45第四十五頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三TDMA的系統(tǒng)定時(shí)TDMA系統(tǒng)突發(fā)定時(shí)關(guān)系移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)性導(dǎo)致各移動(dòng)臺(tái)到基站的距離不同，因此發(fā)送信號(hào)的延時(shí)也不相同。導(dǎo)致基站接收的信號(hào)相互交疊，干擾解決辦法：用戶提前發(fā)送重要問題：系統(tǒng)定時(shí)，保護(hù)時(shí)間和定時(shí)提前量系統(tǒng)定時(shí)：全網(wǎng)同步，切換位/時(shí)隙/幀/復(fù)幀同步定時(shí)保護(hù)時(shí)間GuardPeriods根據(jù)基站覆蓋小區(qū)的半徑和電波傳播時(shí)延確定46第四十六頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三CDMA方式47第四十七頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三CDMA方式48第四十八頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三CDMA方式49第四十九頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三CDMA特點(diǎn)方法：窄帶調(diào)制信號(hào)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(hào)隱蔽。50第五十頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三空分多址（SDMA）方式

空分多址方式就是通過空間的分割來(lái)區(qū)別不同的用戶。在移動(dòng)通信中，能實(shí)現(xiàn)空間分割的基本技術(shù)就是采用自適應(yīng)陣列天線，在不同用戶方向上形成不同的波束。51第五十一頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量分析

蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線容量可定義為：信道/小區(qū)

其中：m是無(wú)線容量大小，分配給系統(tǒng)的總的頻譜，是信道帶寬，N是頻率重用的小區(qū)數(shù)。

52第五十二頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量分析

理論上講各種多址接入方式都有相同的容量。下面列舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。在實(shí)際情況下用于移動(dòng)通信的三種多址系統(tǒng)并不具有相同的容量53第五十三頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三FDMA和TDMA蜂窩系統(tǒng)的容量

對(duì)于模擬FDMA系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如果采用頻率重用的小區(qū)數(shù)為N，根據(jù)對(duì)同頻干擾和系統(tǒng)容量的討論可知，對(duì)于小區(qū)制蜂窩網(wǎng) 即頻率重用的小區(qū)數(shù)N由所需的載干比來(lái)決定。則可求得FDMA的無(wú)線容量如下：信道/小區(qū)54第五十四頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三FDMA和TDMA蜂窩系統(tǒng)的容量

對(duì)于數(shù)字TDMA系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于數(shù)字信道所要求的載干比可以比模擬制的小4~5dB（因數(shù)字系統(tǒng)有糾錯(cuò)措施），因而頻率復(fù)用距離可以在近一些。則可求得TDMA的無(wú)線容量如下：m’

是每個(gè)頻道包含的時(shí)隙數(shù)。信道/小區(qū)55第五十五頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三CDMA蜂窩系統(tǒng)的容量

決定CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)容量的主要參數(shù)是：處理增益、、話音負(fù)載周期、頻率再用效率、以及基站天線扇區(qū)數(shù)。 若不考慮蜂窩系統(tǒng)的特點(diǎn)，只考慮一般擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，接收信號(hào)的載干比可以寫成：

56第五十六頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三CDMA蜂窩系統(tǒng)的容量

式中，是信息的比特能量；是信息的比特速率；是干擾的功率譜密度；是總頻段寬度（即CDMA信號(hào)所占的頻譜寬度）；類似于通常所謂的歸一化信噪比，其取值決定于系統(tǒng)對(duì)誤比特率或話音質(zhì)量的要求，并與系統(tǒng)的調(diào)制方式和編碼方案有關(guān)；是系統(tǒng)的處理增益。第五十七頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/10/202357CDMA蜂窩系統(tǒng)的容量

若m個(gè)用戶共用一個(gè)無(wú)線信道，顯然每一用戶的信號(hào)都受到其他m–1個(gè)用戶信號(hào)的干擾。假設(shè)到達(dá)一個(gè)接收機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度和各干擾強(qiáng)度都相等，則載干比為：

或

即

信道/小區(qū)第五十八頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/10/202358CDMA蜂窩系統(tǒng)的容量

如果把背景熱噪聲考慮進(jìn)去，則能夠接入此系統(tǒng)的用戶數(shù)可表示為： 結(jié)果表明，在誤比特率一定的條件下，降低熱噪聲功率，減小歸一化信噪比，增大系統(tǒng)的處理增益都將有利于提高系統(tǒng)的容量。

信道/小區(qū)第五十九頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/10/202359三種系統(tǒng)容量的比較在給定的一個(gè)窄帶碼分系統(tǒng)的頻譜帶寬內(nèi)（1.25MHz）內(nèi)，將CDMA系統(tǒng)容量與FDMA、TDMA系統(tǒng)容量進(jìn)行比較，結(jié)果如下：模擬TACS系統(tǒng)，采用FDMA方式設(shè)：分配給系統(tǒng)的總頻寬=1.25MHz

信道帶寬=25kHz

頻率重用的小區(qū)數(shù)N=7

系統(tǒng)容量（信道/小區(qū)）

60第六十頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三三種系統(tǒng)容量的比較數(shù)字GSM系統(tǒng)，采用TDMA方式設(shè)：分配給系統(tǒng)的總頻寬=1.25MHz載頻間隔=200kHz,每載頻時(shí)隙數(shù)為8,頻率重用的小區(qū)數(shù)N=4系統(tǒng)容量（信道/小區(qū)）61第六十一頁(yè)，共六十八頁(yè)，編輯于2023年，星期三三種系統(tǒng)容量的比較數(shù)字CDMA系統(tǒng)設(shè)：分配給系統(tǒng)的總頻寬=1.25MHz話音編碼速率=9.6kbit/s話音占空比d=0.35扇形分區(qū)系數(shù)G=2.55信道復(fù)用效率F=0.6歸一化信噪比=7dB系統(tǒng)容量

（信道/