移动通信第7章移动通信中的多址接入技术ppt课件

1、挪动通讯原理与运用第七章 挪动通讯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 问题描画：问题描画： 挪动通讯系统中基站的多路任务和挪动台单路挪动通讯系统中基站的多路任务和挪动台单路任务构成了挪动通讯的一大特点。任务构成了挪动通讯的一大特点。 1) 1)基站以怎样的信号传输方式发送信号，使各挪基站以怎样的信号传输方式发送信号，使各挪动台能从中识别发送给本挪动台的信号？下行动台能从中识别发送给本挪动台的信号？下行 2) 2)基站如何识别来自各个不同挪动台的信号？基站如何识别来自各个不同挪动台的信号？上行上行 多址方式是挪动通讯网体制范畴，关系到系统容多

2、址方式是挪动通讯网体制范畴，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量，小区构成，频谱和信道利用效率以及系统复杂性。性。 7.1 概述概述7.1 概述概述多址接入的数学根底s(c,f,t)=c(t)s(f,t)正交分割原理c1(t), c2(t),., cN(t), CDMAs(f1,t), s(f2,t),.,s(fN,t), FDMAs(f,t1), s(f,t2),.,s(f,tN), TDMA码型函数7.1 概述概述根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

3、，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 频分多址方式频分多址方式7.2.1 系统原理系统原理频分多址频分多址Frequency Division Multiple Access- FDMA): 频道划分，频带独享，时间共享频道划分，频带独享，时间共享 7.2 频分多址方式频分多址方式信道1信道2信道3信道N代码频率时间7.2 频分多址方式频分多址方式FDMA系统的频谱管理FDD, Frequency Division Duplex.反向信道 维护频带 前向信道维护频隙f1 f2 fN f1 f2 fN 7.2 频分多址方式频分多址方式无线通讯系统的多址接入

4、方式7.2 频分多址方式频分多址方式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构造7.2 频分多址方式频分多址方式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。载波间隔必需满足业务信息传输带宽的要求。2.信号延续传输：在分配好话音信道后，基站和挪动台同时延续不断的发送和接纳。3.需求缜密的频率规划，是一个频道受限和干扰受限系统。4.实现简单，无需自顺应平衡。5.基站需求多个收发信道设备,越区切换复杂。6.频率利用率低，容量小。7.3 时分多址时分多址7.3.1时分多址系统原理时分多址系统原

5、理 Time Division Multiple Access- TDMA): 时隙划分，时隙划分，时隙独享，频率共享时隙独享，频率共享 7.3 时分多址时分多址7.3 时分多址时分多址时分复用时分复用7.3 时分多址时分多址7.3.2 TDMA的帧构造的帧构造 头比特 信息 尾比特 时隙1 时隙2 时隙3 时隙N 尾比特 同步比特 信息数据 保护比特一个TDMA帧7.3 时分多址时分多址7.3.2 TDMA的帧构造的帧构造 TD-SCDMA的帧构造的帧构造上下行非对称业务上下行非对称业务时隙动态分配时隙动态分配UpPTS(160chips)Subframe 5ms (6400chip)1.2

6、8McpsDwPTS(96chips)GP (96chips)Switching PointSwitching Point7.3 时分多址时分多址7.3.3 TDMA系统的同步与定时位同步针对每个时隙，接纳机解调所需帧同步针对每个帧，进展复用/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 时分多址时分多址7.3.3 TDMA系统的同步与定时7.3 时分多址时分多址7.3.4 TDMA系统的特点突发传输速率高语音编码速率，NR bit/s；发射信号速率随N的增大而提高,需求自顺应平衡；不需双工器；基站复杂性减小；抗干扰才干强，频率利用率高，容量大越区切换简单IS-和GSM那么综

7、合了FDMA和TDMA7.4 码分多址码分多址7.4.1 系统原理系统原理 码分多址码分多址Code Division Multiple Access- CDMA):码形划分，时隙、频率共享码形划分，时隙、频率共享 信道1信道2信道3信道N代码频率时间7.4 码分多址码分多址CDMA系统任务原理 MSC MS1 MS2 MS3 C1 C1 C2 C2 C3 C3 BS 7.4 码分多址码分多址7.4 码分多址码分多址 扩频解调 信息解调 D1 PN码发生器 同步电路 扩频调制 信息调制 信息 PN码发生器 B1 B2 B2+N B1 D1 N：噪音 7.4 码分多址码分多址7.4.2 正交Wa

8、lsh函数Walsh函数波形 t t t t t t t t Wal(0,t) Wal(1,t) Wal(2,t) Wal(3,t) Wal(4,t) Wal(5,t) Wal(6,t) Wal(7,t) 0000000000001111001111000011001101 1001 1001 1010010101 1010010101017.4 码分多址码分多址7.4.2 正交Walsh函数递推关系220242 2220000000101(0) 01001101 10HHHHHHHH4484 4440000000000001111001111000011001101 1001 1001 10

9、10010101 101001010101HHHHHH2NNNNNHHHHH7.4 码分多址码分多址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，相互关函数为0在非同步情形下，Walsh码的自相关特性和相互关特性很差Walsh码序列的功率谱分布彼此不均匀;所以不能单独承当扩频义务，通常采用Walsh码与Gold序列的结合7.4 码分多址码分多址7.4.3 m序列伪随机码：生成m序列是最长线性移位存放器序列的简称；m序列是由多级移位存放器或其他延迟元件经过线性反响产生的最长的码序列。在二进制移位存放器发生器中，假设n为级数，那么所能产生的最大长度的码序列为2n-1

10、位。7.4 码分多址码分多址7.4.3 m序列伪随机码：产生电路7.4 码分多址码分多址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; 普通说来，m序列中长为k(1 k n 2)的游程数占游程总数的l2km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存放器的各形状中，除全0外，其他形状在一个周期中只能出现一次。7.4 码分多址码分多址7.4.3 m序列伪随机码：自相关和相互关m序列的自相关函数由下式计算(p = 2n 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，但相互关性不好并为多值，好的m序列数目很少7

11、.4 码分多址码分多址7.4.3 m序列伪随机码：自相关性相互关计算ai=1110100与bi=1110010t=0时,ai+ bi=0000110,A=5,D=2,Rc=3/7t=1时,ai+ bi=1001101,A=3,D=4,Rc=-1/77.4 码分多址码分多址7.4.4 Gold序列序列R.Gold 于于1967年提出的一种基于年提出的一种基于m序列序列优选对的码序列优选对的码序列;有较优良的自相关和相互关特性，构造有较优良的自相关和相互关特性，构造简单，产生的序列数多，因此获得了简单，产生的序列数多，因此获得了广泛的运用广泛的运用;如有两个如有两个m序列，它们的相互关函数的序列，

12、它们的相互关函数的绝对值有界，且满足以下条件：绝对值有界，且满足以下条件： 称这一对称这一对m序列为优选对。序列为优选对。7.4 码分多址码分多址7.4.4 Gold序列序列:发生电路发生电路7.4 码分多址码分多址7.4.4 Gold序列序列:特性特性相关特性：优良相关特性：优良自相关峰锋利，相互关函数值自相关峰锋利，相互关函数值-t(n)/P数量：多，数量：多，2n+1周期周期P=2n-1平衡性：好平衡性：好一个周期内，一个周期内，“1码元个数比码元个数比“0码码元个数仅多一个元个数仅多一个 = 平衡调制时抑制平衡调制时抑制载波峰平比载波峰平比n为奇时为奇时,有有2n-1+1个个;n为偶时

13、为偶时,有有2n-1+2n-2+1个个7.4 码分多址码分多址7.4.5 CDMA系统的特点系统的特点共享频率；共享频率；通讯容量大；通讯容量大；容量具有软特性；容量具有软特性；减小多径衰落；频率分集减小多径衰落；频率分集平滑的软切换和有效的宏分集平滑的软切换和有效的宏分集低信号功率谱密度低信号功率谱密度7.4 码分多址码分多址 扩频通讯具有很强的干扰抑制的才干，常用扩频通讯具有很强的干扰抑制的才干，常用扩频增益表示系统的抗干扰才干：扩频增益表示系统的抗干扰才干： Bw为扩频信号带宽；为扩频信号带宽； Bs为信息带宽；为信息带宽； (C/N)o和和(C/N)i为扩频解调器输出和输入为扩频解调器输出和输入载波噪声功率比。载波噪声功率比。 ioswpNCNCBBG)/()/(7.4 码分多址码分多址7.4.5 CDMA系统的