移动通信第7章移动通信中的多址接入技术

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,移动通信原理与应用,第七章 移动通信中的多址接入技术,主要内容,概述,FDMA,方式,TDMA,方式,CDMA,方式,SDMA,方式,系统容量,习题,问题描述：,移动通信系统中基站的多路工作和移动台单路工作形成了移动通信的一大特点。,1),基站以怎样的信号传输方式发送信号，使各移动台能从中识别发送给本移动台的信号？（下行）,2),基站如何识别来自各个不同移动台的信号？（上行）,多址方式是移动通信网体制范畴，关系到系统容量，小区构成，频谱和信道利用效率以及系统复杂性。,7.1,概述,7.1,概述,多址接入的数学基础,s,(,c,f,t,)=,c,(,t,),s,(,f,t,),正交分割原理,c,1,(,t,),c,2,(,t,),.,c,N,(,t,),CDMA,s,(,f,1,t,),s,(,f,2,t,),.,s,(,f,N,t,),FDMA,s,(,f,t,1,),s,(,f,t,2,),.,s,(,f,t,N,),TDMA,码型函数,7.1,概述,基本概念,多址接入与信道,分类,频分多址,(FDMA),频道划分,频带独享,时间共享,时分多址,(TDMA),时隙划分,时隙独享,频率共享,码分多址,(CDMA),码型划分，时隙、频率共享,空分多址,(SDMA),空间角度划分,频率,/,时隙,/,码共享,7.2,频分多址方式,7.2.1,系统原理,频分多址（,Frequency Division Multiple Access-FDMA):,频道划分，频带独享，时间共享,7.2,频分多址方式,7.2,频分多址方式,FDMA,系统的频谱管理,FDD,Frequency Division Duplex,.,.,反向信道 保护频带 前向信道,保护频隙,f,1,f,2,f,N,f,1,f,2,f,N,7.2,频分多址方式,无线通信系统的多址接入方式,7.2,频分多址方式,7.2.2 FDMA,系统中的干扰问题,互调干扰,非线性效应,线性度，频率规划,邻道干扰,寄生辐射,频道间隔,同频道干扰,同频小区,蜂窝结构,7.2,频分多址方式,7.2.3 FDMA,系统的特点,1.,单路单载波传输：每个频道只传送一路业务信息。载波间隔必须满足业务信息传输带宽的要求。,2.,信号连续传输：在分配好话音信道后，基站和移动台同时连续不断的发送和接收。,3.,需要周密的频率规划，是一个频道受限和干扰受限系统。,4.,实现简单，无需自适应均衡。,5.,基站需要多个收发信道设备,越区切换复杂。,6.,频率利用率低，容量小。,7.3,时分多址,7.3.1,时分多址系统原理,（,Time Division Multiple Access-TDMA):,时隙划分，时隙独享，频率共享,7.3,时分多址,7.3,时分多址,时分复用,7.3,时分多址,7.3.2 TDMA,的帧结构,7.3,时分多址,7.3.2 TDMA,的帧结构,TD-SCDMA,的帧结构,上下行非对称业务,时隙动态分配,7.3,时分多址,7.3.3 TDMA,系统的同步与定时,位同步,针对每个时隙，接收机解调所需,帧同步,针对每个帧，进行复用,/,解复用所需,系统定时,全网同步，时间基准,主从同步,独立时钟同步,7.3,时分多址,7.3.3 TDMA,系统的同步与定时,7.3,时分多址,7.3.4 TDMA,系统的特点,突发传输速率高,语音编码速率，,N,R,bit/s,；,发射信号速率随,N,的增大而提高,需要自适应均衡；,不需双工器；,基站复杂性减小；,抗干扰能力强，频率利用率高，容量大,越区切换简单,IS-136,和,GSM,则综合了,FDMA,和,TDMA,7.4,码分多址,7.4.1,系统原理,码分多址（,Code Division Multiple Access-CDMA):,码形划分，时隙、频率共享,7.4,码分多址,CDMA,系统工作原理,7.4,码分多址,7.4,码分多址,7.4,码分多址,7.4.2,正交,Walsh,函数,Walsh,函数波形,7.4,码分多址,7.4.2,正交,Walsh,函数,递推关系,7.4,码分多址,7.4.2,正交,Walsh,函数,同步时，,Walsh,码是完全正交码（自相关函数为,1,，互相关函数为,0,）,在非同步情形下，,Walsh,码的自相关特性和互相关特性很差,Walsh,码序列的功率谱分布彼此不均匀,;,所以不能单独承担扩频任务，通常采用,Walsh,码与,Gold,序列的结合,7.4,码分多址,7.4.3 m,序列伪随机码：生成,m,序列是最长线性移位寄存器序列的简称；,m,序列是由多级移位寄存器或其他延迟元件通过线性反馈产生的最长的码序列。在二进制移位寄存器发生器中，若,n,为级数，则所能产生的最大长度的码序列为,2,n,-1,位。,7.4,码分多址,7.4.3 m,序列伪随机码：产生电路,7.4,码分多址,7.4.3 m,序列伪随机码：性质,在,m,序列中一个周期内“,1”,的数目比“,0”,的数目多,l,位,;,一般说来，,m,序列中长为,k(1,k,n,2),的游程数占游程总数的,l,2,k,m,序列和其位移序列模,2,加后仍为,m,序列；,m,序列发生器中的移位寄存器的各状态中，除全,0,外，其他状态在一个周期中只能出现一次。,7.4,码分多址,7.4.3 m,序列伪随机码：自相关和互相关,m,序列的自相关函数由下式计算,(p=2,n,1):,m,序列发生器中，并不是任何抽头组合都能产生,m,序列。,总结：,m,序列的自相关性很好，但互相关性不好并为多值，好的,m,序列数目很少,7.4,码分多址,7.4.3 m,序列伪随机码：,自相关性,互相关计算,a,i,=1110100,与,b,i,=1110010,t=,0,时,a,i,+b,i,=0000110,A=5,D=2,R,c,=3/7,t=,1,时,a,i,+b,i,=1001101,A=3,D=4,R,c,=-1/7,7.4,码分多址,7.4.4 Gold,序列,R.Gold,于,1967,年提出的一种基于,m,序列优选对的码序列,;,有较优良的自相关和互相关特性，构造简单，产生的序列数多，因而获得了广泛的应用,;,如有两个,m,序列，它们的互相关函数的绝对值有界，且满足以下条件：,称这一对,m,序列为优选对。,7.4,码分多址,7.4.4 Gold,序列,:,发生电路,7.4,码分多址,7.4.4 Gold,序列,:,特性,相关特性：优良,自相关峰尖锐，互相关函数值,-,t,(,n,)/,P,数量：多，,2,n,+1,周期,P=2,n,-1,平衡性：好,一个周期内，“,1”,码元个数比“,0”,码元个数仅多一个,=,平衡调制时抑制载波峰平比,n,为奇时,有,2,n-1,+1,个,;n,为偶时,有,2,n-1,+2,n-2,+1,个,7.4,码分多址,7.4.5 CDMA,系统的特点,共享频率；,通信容量大；,容量具有软特性；,减小多径衰落；（频率分集）,平滑的软切换和有效的宏分集,低信号功率谱密度,7.4,码分多址,扩频通信具有很强的干扰抑制的能力，常用扩频增益表示系统的抗干扰能力：,B,w,为扩频信号带宽；,B,s,为信息带宽；,(C/N),o,和,(C/N),i,为扩频解调器输出和输入载波噪声功率比。,7.4,码分多址,7.4.5 CDMA,系统的特点,主要问题有,多址干扰,由不同步用户的扩频序列间不正交性，导致非零互相关系数引起用户间的相互干扰,远近效应,强用户信号对弱用户信号的明显抑制作用,解决方法有,多用户接收机,功率控制,分布式天线系统,7.5,空分多址,作业,7.1,7.5,7.8,