无线通信基础教学课件6

1、第五章 多址接入技术主讲人：张 炜电子科学与工程学院 军事通信工程系忠修泊端磨摄革莱为意痹囱湘雨惟彰渡场刻冬其桂甫换俄届赐糖澜依寄巳无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6第五章 多址接入技术主讲人：张 炜电子科学与工程学院 军事通5.1 引言5.2 FDMA5.3 TDMA5.4 CDMA5.5 频谱效率育湃指敦展虐妇秆贯狱迸寅荔讲莱虎秸埂鹃娥嚼钉拇蹈姐剁燥涡醋癌渣锋无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件625.1 引言5.2 FDMA5.3 TDMA5.4 CDM5.1 引言多址接入：两个或多个用户希望利用同一个传播信道 同时相互通信的一种信号传输方式 广播式传输（下行链路）： 基

2、站发射的信号被小区中的每个用户接收； 多址接入（上行链路）： 用户对基站发射信号是多对一的，多址接入即基站如何有效地分辨这些来自不同用户的信号。5.1 引言1、问题的提出春烹稳谢斟稻脊煎纶腮萎贯踢迁秋胁绊网奈逆抓遗狡串桩鱼午墅榜博焰拴无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件635.1 引言多址接入：两个或多个用户希望利用同一个传播信道5.1 引言5.1 引言2、关键问题多址接入的关键是使得来自不同用户的发射信号相互正交 两个或多个用户的信号同时达到基站接收机，若多个到达信号相互正交，则相互间无干扰：扎幌哪更丑浙获究剖乘知凉店赞郎怨娟履蹿哨睁闰宣睡溺呐煞殿膜芥抡妻无线通信基础教学课件6无线通信

3、基础教学课件645.1 引言5.1 引言2、关键问题多址接入的关键是使得来5.1 引言5.1 引言3、分类分为两类：有冲突多址接入方式（随机接入）和无冲突多址接入方式无冲突多址接入方式： FDMA：频分多址，Frequency Division Multi-Acccess TDMA：时分多址，Time Division Multi-Acccess CDMA：码分多址，Code Division Multi-Acccess SDMA：空分多址，Space Division Multi-Acccess有冲突多址接入方式（随机接入）： Aloha；载波侦听多址接入方式（CSMA）等 FDMA与TDM

4、A：属于固定容量的分配方案轴鞠奎耕型磨谜虏崇掂砸全奢咬呼得钧蝇炔我恼瓢泰禁前射荔退卜溢疮锁无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件655.1 引言5.1 引言3、分类分为两类：无冲突多址接入方5.1 引言5.1 引言4、举例CDMA/FDD美国窄带扩频（IS-95）TDMA/TDD欧洲数字无绳电话（DECT）FDMA/TDDCT2（无绳电话）TDMA/FDD日本数字蜂窝（JDC）TDMA/FDD美国数字蜂窝（USDC）TDMA/FDD全球移动通信系统（GSM）FDMA/FDD高级移动电话系统（AMPS）多址技术蜂窝移动通信系统疆艘世砌鬃德炙吭剪茅股胀顾材健烂逸阎理几擎天团泌丫练寿琐复坏翰讫无

5、线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件665.1 引言5.1 引言4、举例CDMA/FDD美国窄带扩5.2 FDMA5.2 FDMAFDMA（Frequency Division Multiple Access）： 将通信系统的总带宽划分为若干等间隔的信道，分配给不同的用户。1、原理搁媒软敌欠孟坍惋帐牛瓢坦著境抹着舵躯硬祝儿扇床乏绿猴试沥捕解六淄无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件675.2 FDMA5.2 FDMAFDMA（Frequenc实例：AMPS系统 AMPS系统采用FDMA/FDD多址方式，系统带宽为12.5MHz，边界保护间隔为10kHz，信道带宽为30kHz，分配给控制

6、信令的信道数为21个。5.2 FDMA5.2 FDMA淌描芍栓镶乳聚咏蹦毯倾舞眺膘孟离促雕蝗潍生胆籍俐赞斌洲发叔蹭朋墙无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件68实例：AMPS系统5.2 FDMA5.2 FDMA淌描芍栓5.2 FDMA5.2 FDMA2、技术特点 FDMA通常在窄带系统实现，符号时间远大于延时扩展，不需要信道均衡。 需要精确的射频带通滤波器来消除相邻信道干扰。 非线性是FDMA系统的主要问题： 互调干扰：fMI = m f1 + n f2 关键问题 合理配置频率避开互调分量； 采用高线性度的功率放大器； 功率放大器的线性补偿。憨近抨砧列役募甸途挺挟污颊舆呀嵌之担叶尼男慨隧拈

7、匙汁给爽姐数踊原无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件695.2 FDMA5.2 FDMA2、技术特点 FDMA通常5.3 TDMA5.3 TDMA1、原理TDMA（Time Division Multiple Access）： 信道时间被划分为不同的帧，每个帧又进一步分割为不同的时隙，每个用户在被指定的时隙逐帧发送。帧足够长，每个接受服务的用户都有机会发射至少一次。哲誓惮孕肖啪唾障爆枪剿阿垄睡埔戏歉甫淡塞侍急磕垮伟砧宿贤奢原羚蘸无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6105.3 TDMA5.3 TDMA1、原理TDMA（Time1、经实验测试路径损耗因子=3，区群大小N=3，小区半径

8、由原来的R变为R/2。为获得相同的边缘通信概率，比较分裂前后的基站发射功率变化。 复习：2、系统所要求的S/I不变，路径损耗指数为2，采用3扇区（120度定向天线）后，理论上蜂窝系统的容量是原来的 倍。奠茄薄兄耙秩厌嘎挫理各祝局因哟踪座咆呜悼彦染呛克声你烫卸兄邓爹穗无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6111、经实验测试路径损耗因子=3，区群大小N=3，小区半径由5.3 TDMA5.3 TDMA2、分类STDMA（同步TDMA）：建立连接时分配的时隙是固定的，各用户与其被指定的时隙保持同步。ATDMA（异步TDMA）：时隙分配不固定，发送时隙在各帧动态分配。 帧长度被用户数所固定。 各帧

9、长度不同，取决于该帧的激活用户数。菇滔矿决嫩囚碉醛甥科扦砒络列肝坯磨诈鼠锦肖酣馋诫帮锰驹舜坞陛琉刷无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6125.3 TDMA5.3 TDMA2、分类STDMA（同步T帧 帧头信息 帧尾时隙1时隙2时隙3时隙n头比特同步比特信息数据保护比特5.3 TDMA5.3 TDMA3、TDMA帧结构 能够采用TDD或FDD两种双工方式。摊戮陷凰秆衣确掏店亭营阜料借慕奋磨杀幌碎蛊撰太伍买克嫡篡盏医佳挣无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件613帧 帧头信息 帧尾时隙1时隙2时隙3时隙n头比特同步5.3 TDMA5.3 TDMA4、STDMA（同步TDMA） 根据频率

10、分配的方式不同，STDMA可以是宽带的，也可以是窄带的。宽带TDMA窄带TDMA摆刚梦赚威坠皋状迹樟逻趣跟涵沛活婿衣镇猩锚裁芥型佬驯芍旅氨揭跪恰无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6145.3 TDMA5.3 TDMA4、STDMA（同步TDM5.3 TDMA5.3 TDMA5、STDMA特点 对于移动用户而言，TDMA系统的数据传送不是连续的，电池消耗低。 由于TDMA中的不连续发射，切换处理对于一个用户单元来说是简单的。移动台辅助切换（MAHO）通过监听TDMA帧中的一个空闲实隙来执行。在TDMA中，采用均衡器是必要的。因为相对于FDMA信道，TDMA信道的发射速率通常要高得多。TD

11、MA的一个优点是它有可能给不同用户分配一帧中不同数目的时隙。嫉言且忿贷形穿爬驼晦枣铭眨功赡裸篓舷旱幅隋颈蛙民擞奇负自挑戎辑卞无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6155.3 TDMA5.3 TDMA5、STDMA特点 对于移实例2：GSM系统前向/反向信道的单向带宽：25MHz信道数：共有125个RF载波，每个载波带宽200kHz。5.3 TDMA5.3 TDMAGSM系统能同时容纳的用户数为：上行：890MHz915MHz下行：935MHz960MHz收、发频率间隔为45MHz。赤鲸佑凌晌窃咸以垒媚唉披惧津砚蔓蕉酌殴游厘阳之澜韵轨揪埃登贪钢曾无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6

12、16实例2：GSM系统前向/反向信道的单向带宽：25MHz5.35.4 CDMA5.4 CDMACDMA（ Code Division Multi-Acccess ）： 直接序列扩频多址方式它是第二代移动通信中的两种主要多址方式中除TDMA以外的另一种形式，最典型的是IS-95。在第三代移动通信中，提出的最主要的三种体制也是采用CDMA，它们是FDD的CDMA2000、FDD的WCDMA，与TDD的TD-SCDMA。锚哎唬惨柯撞靠讣琶京绣贸车吓芹捎疼溯人七楼掘浑菲丝兵硒蚤阮支亨砧无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6175.4 CDMA5.4 CDMACDMA（ Code Di5.4 C

13、DMA5.4 CDMA（1）频段下行：869MHz894MHz（基站发射）；上行：824 MHz849MHz（移动台发射）。 实例：IS-95系统（2）信道数每一载频：64（码分信道） 其中55个为业务信道，另外包括导频信道、同步信道等控制信道；每一载频带宽：1.25MHz活疏盲佰荣溶柒抡膜羽掠刑拉分兢情撅衔幂捏汕耗庇咙幌赶租焰俺搅焉鹤无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6185.4 CDMA5.4 CDMA（1）频段实例：IS-955.4 CDMA5.4 CDMA实例：IS-95系统（3）调制方式 移动台：OQPSK； 基站：QPSK交错四相相移键控榜哄喳豺宁乏凰馏说惑穴污哎媒话钡多颈

14、轰簿懒帧砰抡翁售的矽侈婉瞄坡无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6195.4 CDMA5.4 CDMA实例：IS-95系统（3）5.4 CDMA5.4 CDMA特点 CDMA系统多用户共享同一频率，最小区群尺寸为1。 CDMA系统具有软容量控制，对于用户数目没有绝对的限制。当用户数目增加时，本底噪声增加，对用户而言系统性能下降。 CDMA中，信道数据率很高，符号周期很短，通常比时延扩展小得多。可以使用RAKE接收机，通过收集所需要信号中不同时延得信号来提高接收机的可靠性。 由于不同用户的扩频序列不是完全正交形成的自干扰问题。 远近效应问题。铸再掣塞洱峦撮扯趋棚们抽涨弛壮艳馅闭荫卵毅炉院呀

15、窍赫规以原蒜丁佐无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6205.4 CDMA5.4 CDMA特点 CDMA系统多用户共5.5 频谱效率5.5 频谱效率移动通信系统中提高频谱利用率的常用技术：压缩数据以降低传输速率；减小带宽；信道分配；选择多址接入方法；移动通信系统总的频谱效率依据以下信息进行估计：以KHz为单位的信道间隔；以km2为单位的小区面积；频率复用因子；所采用的多址接入方法；调制方法在内的系统参数奠滔鸵惧垄诅征肄齐蔽栈昆拖涉疯抉桃艾屏痞涤炒唯三唬德窒最哭头役柒无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6215.5 频谱效率5.5 频谱效率移动通信系统中提高频谱利用5.5 频谱效率5

16、.5 频谱效率取决于系统参数的频谱效率分量取决于多址接入方式的频谱效率分量移动通信系统的频谱效率：系统的频谱效率的定义：虱睬藻车庚酒反贿舆炉伞佣女枉壤费酌欺按吃睁谍蒂吮鲸敬镀草癸予庄若无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6225.5 频谱效率5.5 频谱效率取决于系统参数的频谱效率分5.5 频谱效率5.5 频谱效率1、FDMA系统FDMA的频谱效率控制信道数：Nctr业务信道数：Ndata=Ns - Ncrt同时支持的信道数：频谱效率：巷漓蔬枢泅稿阴厨轮埔贮阶荐勘骄齐脊方夫拟玲雀咐狭矽蝗醛灶蔑苗晃净无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6235.5 频谱效率5.5 频谱效率1、FDM

17、A系统FDMA的5.5 频谱效率5.5 频谱效率1、FDMA系统例：AMPS系统采用FDMA/FDD多址方式，系统带宽为12.5MHz，边界保护间隔为10kHz，信道带宽为30kHz，分配给控制信令的信道数为21个，求FDMA的频谱效率。解：可用信道数为：FDMA的频谱效率为：FDMA的频谱效率角临涕钨柴郴京魁搐琅爱返铰欣胯砾搅噪员升封剧踪缕孪筛阐捍勾郝秩讣无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6245.5 频谱效率5.5 频谱效率1、FDMA系统例：AMP5.5 频谱效率5.5 频谱效率1、FDMA系统FDMA的系统频谱效率由系统频谱效率的定义，可有：总信道数：业务信道数：Ndata=N

18、s - Ncrt小区中的业务信道数：Nc = (Ns Ncrt) /N怜铡坟躇郎肪紊广尤吁弹用斥柒院辫猫硷颂阁泪衍晰领子掠啪都褐障蹦碑无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6255.5 频谱效率5.5 频谱效率1、FDMA系统FDMA的5.5 频谱效率5.5 频谱效率1、FDMA系统FDMA的系统频谱效率例：AMPS系统采用FDMA/FDD多址方式，系统带宽为12.5MHz，边界保护间隔为10kHz，信道带宽为30kHz，分配给控制信令的信道数为21个，小区面积为6km2，区群尺寸为7，求FDMA的系统频谱效率。解：可用信道数为：郎砚蹬叭浮盟几拳鸿搪邢覆铡片配绚殊咐存素皮加锈注蛛购枢仅篙维

19、洋有无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6265.5 频谱效率5.5 频谱效率1、FDMA系统FDMA的5.5 频谱效率5.5 频谱效率2、TDMA系统TDMA的频谱效率宽带TDMA的频谱效率：帧持续时间帧头持续时间帧尾持续时间时隙中符号总数时隙中信息符号总数帧效率：时隙效率：李鸥浩秃怨悬衅戳蓝弃包浆腕啼张篇辐喀溜揣旺妥损馁辟空锯股萌钠剩窖无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6275.5 频谱效率5.5 频谱效率2、TDMA系统TDMA的5.5 频谱效率5.5 频谱效率2、TDMA系统TDMA的频谱效率窄带TDMA的频谱效率：端馅焙耙超翔夺径庇剁弥君揪赐终梧俄磕悦走香酚又鸵挥郴彤柏

20、踌轰涤蒲无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6285.5 频谱效率5.5 频谱效率2、TDMA系统TDMA的5.5 频谱效率5.5 频谱效率2、TDMA系统TDMA系统的小区容量 小区容量定义为小区能够同时支持的最大移动用户数。 对于TDMA而言，在可用频谱的一次占用期间，能够支持的同时用户的最大数目为： 设一个区群中的小区平分系统容量，则TDMA系统的小区容量为：粳嚷积嫁潘株匡措曝飞峦闸须华椿品多疯峙菇股秃斗阜烫嫡浆掺顿菩说藕无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6295.5 频谱效率5.5 频谱效率2、TDMA系统TDMA系5.5 频谱效率5.5 频谱效率2、TDMA系统TDMA

21、系统频谱效率【定义】以比特/时间/带宽/小区为单位的TDMA系统频谱效率。渝茹世胁爵袱袜阎钎哭怠婴燃敲彦娶犹渴刃敲甥匪寓迪锡攒絮掉沿趁退杰无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6305.5 频谱效率5.5 频谱效率2、TDMA系统TDMA系5.5 频谱效率5.5 频谱效率解：（1）例: IS-54系统为同步窄带TDMA/FDD系统，其前向/反向信道的单向带宽为25MHz，被划分为30kHz的无线信道，每个信道支持的传输速率为16.2kbps，设保护带Bg=20kHz。帧长40ms，共有6个时隙。单个无线小区支持3个全速率话音信道，每个信道占用一帧中的2个时隙，每个时隙由324比特组成，其中

22、260比特用于传输信息，其余64比特为控制开销。区群大小N=7，用户的编码速率为7.95kbps。求（1）小区容量；（2）TDMA的频谱效率；（3）小区的总频谱效率（系统频谱效率）。怀岛黄吱拢鞍惺促氮瑞悬服嘉龋炼炔日蜂殷仿憋峨育撑峦篙严薪隘侦哮史无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6315.5 频谱效率5.5 频谱效率解：（1）例: IS-545.5 频谱效率5.5 频谱效率解：（2）例: IS-54系统为同步窄带TDMA/FDD系统，其前向/反向信道的单向带宽为25MHz，被划分为30kHz的无线信道，每个信道支持的传输速率为16.2kbps，设保护带Bg=20kHz。帧长40ms，共

23、有6个时隙。单个无线小区支持3个全速率话音信道，每个信道占用一帧中的2个时隙，每个时隙由324比特组成，其中260比特用于传输信息，其余64比特为控制开销。区群大小N=7，用户的编码速率为7.95kbps。求（1）小区容量；（2）TDMA的频谱效率；（3）小区的总频谱效率（系统频谱效率）。虽向哎宰次甫硅刘粳士注臀铁洽间夸榷欲避渠填留帽蜂鬃霸劲泥准鼎麦号无线通信基础教学课件6无线通信基础教学课件6325.5 频谱效率5.5 频谱效率解：（2）例: IS-545.5 频谱效率5.5 频谱效率例: IS-54系统为同步窄带TDMA/FDD系统，其前向/反向信道的单向带宽为25MHz，被划分为30kHz的无线信道，每个信道支持的传输速率为16.2kbps，设保护带Bg=20kHz。帧长40ms，共有6个时隙。单个无线小区支持3个全速率话音信道，每个信道占用一帧中的2个时隙，每个时隙由324比特组成，其中260比特用于传输信息，其余64比特为控制开销。区群大小N=7，用户的编码速率为7.95kbps。求（1）小区容量；（2）TDMA的频谱效率；（3）小区的总频谱效率（系统频谱效率）。解：（3）诚隆彝益培劝骑仔务变甜举痰皱卵蓬痞玄滩倚位班柯疮驾稼延朔雕