第4章 多址技术

1、 v常见的多址接入常见的多址接入 v频分多址（频分多址（FDMA）：各站、台发出的射频信号在指定的）：各站、台发出的射频信号在指定的 射频频带内，但在频谱上互不重叠地排列，共同分用该射射频频带内，但在频谱上互不重叠地排列，共同分用该射 频频带，接收端用带通滤波器分离各路射频信号。频频带，接收端用带通滤波器分离各路射频信号。 v时分多址（时分多址（TDMA）：以不同的时隙来区分地址，每站有）：以不同的时隙来区分地址，每站有 一指定时隙，各站只是在自己的时隙内发射信号。一指定时隙，各站只是在自己的时隙内发射信号。 v码分多址（码分多址（CDMA）：每个用户有一个特定结构的码字作）：每个用户有一个特

2、定结构的码字作 为地址，不同用户的不同波形信号以同一频率发射出去，为地址，不同用户的不同波形信号以同一频率发射出去， 各站的接收是根据相应的信号波形分离出自己需要的信号。各站的接收是根据相应的信号波形分离出自己需要的信号。 v空分多址（空分多址（SDMA）：利用天线的方向性和用户的地区隔）：利用天线的方向性和用户的地区隔 离性实现信号的分离。离性实现信号的分离。 多路复用多路复用 多址技术多址技术 不同系统的多址技术 输入功率输入功率 输出功率输出功率 饱和点饱和点 工作点工作点 输出回退值输出回退值 输入回退值输入回退值 图图4-2 FDMA的地球站框图的地球站框图 频谱实际占用度 令 表示

3、转发器带宽的实际占用表示转发器带宽的实际占用 比例，那么设比例，那么设转发器带宽的转发器带宽的dB表表 示为示为BTR，单载波带宽的，单载波带宽的dB表表 示为示为Bc，K为为FDMA载波数。载波数。 有有K= BTR / Bc Bc + BTR-K FDMA典型应用 美国美国AMPS系统：系统：FDMA/FDD，模拟窄带调，模拟窄带调 频（频（NBFM），按需分配频率；），按需分配频率； 同时支持的信道数：同时支持的信道数： N（Bt +B保护保护）/ (Bc + B保护 保护） ） Bt 系统带宽，系统带宽，Bc信道带宽，信道带宽， B保护保护为分配频率时为分配频率时 的保护带宽。的保护带

4、宽。 解：解：N（Bt +B保护保护）/ (Bc+B保护 保护） ） （12.5+0.01）/（0.03+0.01）312 例：如例：如Bt为为12.5MHz， B保护保护 为为10KHz，Bc为为 30KHz，求，求FDMA系统的有效信道数。系统的有效信道数。 图图4-5 TDMA网络定时的示意图网络定时的示意图 图图4-6 TDMA系统发送数据格式和框图系统发送数据格式和框图 图图4-7 TDMA系统接收数据格式和框图系统接收数据格式和框图 转发器所转发的TDMA帧由来自各地球站的突发 子帧组成，图3-6的三个子帧分别来自A、B、C三个地 球站。为了保证各子帧之间不相互重叠，在它们之间 留

5、有一定的保护时间。接收地球站在对信号进行解调 后，由分路设备分别从来自A、B、C站的信息子帧中 输出传送给本站的数据流。 TDMA帧结构 TDMA帧帧 头比特头比特 信息信息 尾比特尾比特 时隙时隙1 时隙时隙2 时隙时隙3时隙时隙n 尾比特尾比特同步比特同步比特信息数据信息数据保护比特保护比特 TDMA帧的基本组成 基准站相继两次发射基准信号的时间间隔叫基准站相继两次发射基准信号的时间间隔叫 做一帧，在一帧内有一个基准分帧和若干信做一帧，在一帧内有一个基准分帧和若干信 息分帧，每个分帧占据一个时隙，基准分帧息分帧，每个分帧占据一个时隙，基准分帧 由基准站的突发信号构成；信息分帧由地球由基准站

6、的突发信号构成；信息分帧由地球 站的突发信号构成。站的突发信号构成。 一个信息分帧对应一个地球站的突发信号。一个信息分帧对应一个地球站的突发信号。 信息分帧中的信道定向采用逐字复用的时分信息分帧中的信道定向采用逐字复用的时分 多路复用方式多路复用方式(TDM)。这样，一个地球站发。这样，一个地球站发 射的信号可由该站的消息分帧在一帧中的位射的信号可由该站的消息分帧在一帧中的位 置来确定。置来确定。 TDMA的效率 系统效率：在发射数据中信息所系统效率：在发射数据中信息所 占的百分比，不包括系统开销；占的百分比，不包括系统开销； 帧效率：发送数据比特在一帧中帧效率：发送数据比特在一帧中 所占的百

7、分比；所占的百分比； 一帧中的有效信息比特数 帧效率 一帧中的总比特数 TDMA系统的信道数 总的信道数：总的总的信道数：总的TDMA时隙数。即每一时隙数。即每一 信道的信道的TDMA时隙数乘以有效信道数。时隙数乘以有效信道数。 Nm* (Bt + B保护保护)/(Bc+B保护 保护） ） m为每个信道所支持的为每个信道所支持的TDMA用户数，用户数，Bt 为信道带宽，为信道带宽，B保护保护保护带宽，保护带宽，Bc用户带用户带 宽。宽。 例例2：INTELSAT卫星的每帧符号数为卫星的每帧符号数为120,832。帧周。帧周 期为期为2ms，帧效率，帧效率0.949，话音信道比特率，话音信道比特

8、率64kb/s，采，采 用用QPSK调制。求话音信道容量。调制。求话音信道容量。 解：符号率解：符号率 120,832/ 2ms=60.416M symbol/s. QPSK调制用调制用2比特表示一个符号，所以比特表示一个符号，所以 RT=60.416*2=120.832Mb/s 所以所以 N=(0.949*120.832*1000)/64=1792 4.4、FDMA和TDMA的特点比较 对于对于TDMA方式，卫星转发器上任何时刻都方式，卫星转发器上任何时刻都 只有一个载波工作，不会产生交调干扰，行只有一个载波工作，不会产生交调干扰，行 波管可以工作在饱和状态，能充分利用转发波管可以工作在饱和

9、状态，能充分利用转发 器的功率；器的功率； TDMA方式是对各地球站和转发器进行时间方式是对各地球站和转发器进行时间 分隔，无需分隔，无需FDMA方式的多次变频，简化了方式的多次变频，简化了 电路结构；电路结构； TDMA方式对地球站等效全向辐射功率变化方式对地球站等效全向辐射功率变化 的限制，没有的限制，没有FDMA方式那样严格；方式那样严格； TDMA方式可根据各站业务量的大小来调整方式可根据各站业务量的大小来调整 各站时隙的大小，大小站可以兼容，易于实各站时隙的大小，大小站可以兼容，易于实 现按需分配；现按需分配； TDMA方式与地面数字系统的接口方便，同方式与地面数字系统的接口方便，同

10、 时也便于做星上处理；时也便于做星上处理； TDMA方式可以与数字话音内插（方式可以与数字话音内插（DSI）和）和 自适应差分编码（自适应差分编码（ ADPCM )技术配合，形技术配合，形 成数字电路倍增设备，使转发器容量大大提成数字电路倍增设备，使转发器容量大大提 高（达高（达5倍）；倍）； TDMA系统的网同步复杂。系统的网同步复杂。 4.5、码分多址技术、码分多址技术CDMA CDMA：利用自相关性非常强而互相关性比较弱的伪随机 码作为地址信息，对被用户信息调制过的载波进行再次调制， 使频谱大大展宽。 实现实现CDMA的条件：的条件： 要有数量足够多、相关特性足够好的地址码。 必须用地址

11、码对发射信号进行扩频调制，使传输信号所占频带极大地 展宽。 在接收端必须要有与发送端地址码完全一致的本地地址码。 扩频通信的基本工作方式扩频通信的基本工作方式 直扩方式：Direct Sequence Spread Spectrum 跳频方式: Frequency Hopping 跳时方式: Time Hopping 宽带线性调频方式: Chirp Modulation 图图4-9 DS/CDMA系统框图系统框图 跳频方式（跳频方式（FH）的基本结构）的基本结构 信息数据经信息调制成带宽为B1的基带信号，作为发射载波， 该载波频率受伪随机码发生器的控制，在带宽为B2的频带内随机跳 变，实现基带

12、信号带宽B1到发射信号使用的带宽B2的频谱扩展。 跳时系统（跳时系统（TH）的基本结构）的基本结构 信息数据送入受伪随机码控制的脉冲调制发射机，发射出携带 信息数据的伪随机间隔射频信号。 信息数据信息数据 码分多址（CDMA） CDMA载干比计算 在射频端所接收的载波信号功率为每比特能量与比 特率之乘积： Pr(w)EbRb 来自其他扩频用户的干扰功率为其混合干扰谱密度 N0与接收机输入带宽 W(扩频带宽)之乘积： Pi(w)N0W 接收机输入端的载干比为： C/N= (Eb / N0 )(Rb/ W ) 在CDMA中，W远大于Rb，干扰电平总是高于信号 电平，即C/N为负的dB数。 CDMA特点 无需对各地球站进行协调，接续灵活方便无需对各地球站进行协调，接续灵活方便 抗干扰、抗截获能力强抗干扰、抗截获能力强 抗多径衰落抗多径衰落 频谱利用率低，仅适于低速的数据传输频谱利用率低，仅适于低速的数据传输 图图4-12 FDMA、TDMA和和CDMA的的RF利用利用 q数据通信协议 ALOHA是一种用于数据通信