移动通信(第四版)第8章 多址技术

8.1简介8.2FDMA8.3TDMA8.4CDMA8.5SDMA8.6多址方式与系统容量思考题与习题第8章多址技术移动通信是依靠无线电波的传播来传输信号的，具有大面积覆盖的特点。因此网内一个用户发射的信号其他用户均可接收到所传播的电波。网内用户如何能从播发的信号中识别出发送给自己的信号就成为建立连接的首要问题。在蜂窝通信系统中，移动台是通过基站和其他移动台进行通信的，因此必须对移动台和基站的信息加以区别，使基站能区分是哪个移动台发来的信号，而各移动台又能识别出哪个信号是发给自己的。要解决这个问题，就必须给每个信号赋以不同的特征，这就是多址技术要解决的问题。多址技术是移动通信的基础技术之一。当把多个用户接入一个公共的传输媒质实现相互间通信时，需要给每个用户的信号赋以不同的特征，以区分不同的用户，这种技术称为多址技术。8.1简介在前面几章的讨论中，我们主要解决了在移动环境下，点对点的传输问题。本章将试图解决以下问题：对于给定的频率资源，大家如何来共享?即采用什么样的多址技术，使得有限的资源能传输更大容量的信息?多址技术（多用户/共用多信道/接入系统的技术）对有限的频率资源，用户如何共享，以便能传输更大容量的信息——信道的构成方式及多用户共用多信道接入系统的技术。

多址技术的主要类型

(1).FDMA(FrequencyDivisionMultipleAccess)

频分多址（频分多信道、多用户接入）

(2).TDMA(TimeDivisionMultipleAccess)

时分多址（时分多信道、多用户接入）

(3).CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)

码分多址（码分多信道、多用户接入）

(4).SDMA(SpaceDivisionMultipleAccess)

空分多址（空分多信道、多用户接入）多址技术的含义：就是要使众多的客户共用公共通信信道所采用的一种技术。

⑴多信道的构成

FD:按频率划分信道

TD:按时隙划分信道

CD:按正交码划分信道

SD:按空间划分信道⑵多用户共用多信道接入系统的方式

①.呼叫及通话信道的设置方式

②.通话信道的分配（选取）方式频分多址是指将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道(或称信道)供不同的用户使用。在模拟移动通信系统中，信道带宽通常等于传输一路模拟话音所需的带宽，如25kHz或30kHz。8.2频分多址(FDMA)在单纯的FDMA系统中，通常采用频分双工(FDD)的方式来实现双工通信，即接收频率f和发送频率F是不同的。为了使得同一部电台的收发之间不产生干扰，收发频率间隔|f-F|必须大于一定的数值。例如，在800MHz频段，收发频率间隔通常为45MHz。一个典型的FDMA频道划分方法如图8-2所示。图8-2FDMA的频道划分方法频分多址（FDMA）含义：每个用户占用一个频率用户识别：频道号特点：

简单，容易实现，适用于模拟和数字信号 以频率复用为基础，以频带划分各种小区 需要严格的频率规划，是频率受限和干扰受限系统 以频道区分用户地址，一个频道传输一路模拟/数字话路 对功控的要求不严，硬件设备取决于频率规划和频道设置 基站由多部不同载波频率的发射机同时工作 不适宜大容量系统使用应用：模拟/数字蜂窝移动通信系统PowerFrequencyTimeFDMA在FDMA系统中，收发的频段是分开的，由于所有移动台均使用相同的接收和发送频段，因而移动台到移动台之间不能直接通信，而必须经过基站中转。移动通信的频率资源十分紧缺，不可能为每一个移动台预留一个信道，只可能为每个基站配置好一组信道，供该基站所覆盖的区域(称为小区)内的所有移动台共用。这就是多信道共用问题。空闲信道选取概念基站控制的小区内有n个无线信道提供给n×m个移动用户共同使用。当某一用户需要通信而发出呼叫时，怎样从这n个信道中选取一个空闲信道。空闲信道的选取多信道共用方式：2种

专用呼叫信道（信令信道）方式循环分散定位标明空闲信道方式循环定位循环不定位（共用信令信道）专用呼叫信道方式设置专门的呼叫信道，用于处理用户的呼叫。特点处理呼叫的速度快;

信道利用率不高。该方式适用于大容量的移动通信网，是公用移动话网采用的主要方式。我国规定900MHz蜂窝移动电话网就采用这种方式。循环定位基站在某一空闲信道上发空闲信号，所有未在通话的移动台都自动地对所有信道进行循环扫描，并定位在该信道上守候。所有呼叫都在该标定的空闲信道上进行。当该信道被某一移动台占用之后，基站就转往另一空闲信道发空闲信号。特点信道的利用率高；处理呼叫速度快；同抢（两个以上用户同时发起呼叫）概率大；

循环不定位方式

基站在所有的空闲信道上都发空闲标志信号，不通话的移动台始终处于循环扫描状态。移动台主呼时，首先遇到任何一个空闲信道就立即占用。移动台被呼时，基站先在某一空闲信道上发一个保持信号，指令所有循环扫描中的移动台都自动地对这个标有保持信号的空闲信道锁定。保持信号需持续一段时间，在等到所有空闲移动台都对它锁定之后，改发选呼信号。

特点同抢概率小；建立呼叫速度慢。

循环分散定位方式

基站在所有空闲信道上都发空闲标志信号，不通话的移动台循环扫描并停留在最先搜索到的空闲信道上。由于各移动台扫描状态不同，故移动台会分散停留在各空闲信道上。

特点同抢概率小；建立呼叫速度快。

在通信时，不同的移动台占用不同频率的信道进行通信。因为各个用户使用不同频率的信道，所以相互没有干扰。FDMA的信道每次只能传递一个电话，并且在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时连续不断地发射信号，在接收设备中使用带通滤波器只允许指定频道里的能量通过，滤除其他频率的信号，从而将需要的信号提取出来，而限制临近信道之间的相互干扰。由于基站要同时和多个用户进行通信，基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号；另外，任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转，因而必须占用四个频道才能实现双向通信。FDMA是最经典的多址技术之一，在第一代移动通信网(如TACS、AMPS等)中使用了频分多址。这种方式的特点是技术成熟，对信号功率的要求不严格。但是在系统设计中需要周密的频率规划，基站需要多部不同载波频率的发射机同时工作，设备多且容易产生信道间的互调干扰，同时，由于没有进行信道复用，信道效率很低。因此现在国际上蜂窝移动通信网已不再单独使用FDMA，而是和其他多址技术结合使用。FDMA原理：为每个用户指定特定频率的信道，这些信道按要求分配给请求服务的用户，在呼叫的整个过程中，其他用户不能共享这一频段.

时分多址是指把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙(无论帧或时隙都是互不重叠的)。在频分双工(FDD)方式中，上行链路和下行链路的帧分别在不同的频率上。在时分双工(TDD)方式中，上下行帧都在相同的频率上。TDD的方式如图8-3所示。8.3时分多址(TDMA)

图8-3TDMA示意图TDMA中，给每个用户分配一个时隙，即根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发射信号。在满足定时和同步的条件下，基站可以在各时隙中接收到各移动台的信号而互不干扰。同时，基站发向各个移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动台只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分出来。这样，同一个频道就可以供几个用户同时进行通信，相互没有干扰。时分多址（TDMA）含义：每个用户占用一个时隙用户识别：时隙特点：

以频率复用为基础，小区内以时隙区分用户 每个时隙传输一路数字信号，软件对时隙动态配置 系统要求严格的系统定时同步 是时隙受限和干扰受限系统

TDD模式下，上下型信道信息可以共享应用：GSM系统：（上行890～915MHZ，下行935～960MHZ）频点间隔200KHZ

每个频道8个时隙FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA不同通信系统的帧长度和帧结构是不一样的。典型的帧长在几毫秒到几十毫秒之间。例如：GSM系统的帧长为4.6ms(每帧8个时隙)，DECT系统的帧长为10ms(每帧24个时隙)，PACS系统的帧长为2.5ms(每帧8个时隙)。TDMA系统既可以采用频分双工(FDD)方式，也可以采用时分双工(TDD)方式。在FDD方式中，上行链路和下行链路的帧结构既可以相同，也可以不同。在TDD方式中，通常将在某频率上一帧中一半的时隙用于移动台发，另一半的时隙用于移动台接收；收发工作在相同频率上。在TDMA系统中，每帧中的时隙结构(或称为突发结构)的设计通常要考虑三个主要问题：一是控制和信令信息的传输；二是信道多径的影响；三是系统的同步。为了解决上述问题，采取以下四方面的主要措施：

一是在每个时隙中，专门划出部分比特用于控制和信令信息的传输。二是为了便于接收端利用均衡器来克服多径引起的码间干扰，在时隙中要插入自适应均衡器所需的训练序列。训练序列对接收端来说是确知的，接收端根据训练序列的解调结果，就可以估计出信道的冲击响应，根据该响应就可以预置均衡器的抽头系数，从而可消除码间干扰对整个时隙的影响。三是在上行链路的每个时隙中要留出一定的保护间隔(即不传输任何信号)，即每个时隙中传输信号的时间要小于时隙长度。这样可以克服因移动台至基站距离的随机变化，而引起移动台发出的信号到达基站接收机时刻的随机变化，从而保证不同移动台发出的信号，在基站处都能落在规定的时隙内，而不会出现相互重叠现象。四是为了便于接收端的同步，在每个时隙中还要传输同步序列。同步序列和训练序列可以分开传输，也可以合二为一。两种典型的时隙结构如图8-4所示。图8-4典型的时隙结构TDMA系统的呼损性能可以完全采用FDMA中的分析方法和结论。TDMA中的信道数为每个基站使用的载波数乘以每载波的时隙数。TDMA中的空闲信道选取是选择某个载频上的某个空闲的时隙。信道间隔：200kHz1710178518051880双工距离

:95MHz890915935960双工距离

:45MHzGSM900:GSM1800:GSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDD－TDMA

GSM系统频率资源GSM无线接口的TDMA/FDMA混合多址方式示意图

FDMA/TDMA示意图GSM蜂窝系统采用时分多址、频分多址和频分双工(TDMA／FDMA/FDD)制式。在25MHz的频段中共分125个频道，频道间隔200kHz。每载波含8个(以后可扩展为16个)时隙，时隙宽为0.577ms。8个时隙构成一个TDMA帧，帧长为4.615msGSM系统工作在以下射频频段：上行(移动台发、基站收)为890～915MHz下行(基站发、移动台收)为935～960MHz收、发频率间隔为45MHz。移动台采用较低频段发射，传播损耗较低，有利于补偿上、下行功率不平衡的问题。由于载频间隔是0.2MHz，因此GSM系统整个工作频段分为124对载频。其频道序号用n表示，则上、下两频段中序号为n的载频可用下式计算：下频段fl(n)=(890+0.2n)MHz上频段fh(n)=(935+0.2n)MHz式中，n=1～124。例如n=1，fl(1)=890.2MHz，

fh(1)=935.2MHz。其它序号的载频依次类推。

在TDMA通信系统中，小区内的多个用户可以共享一个载波频率，分享不同时隙，这样基站只需要一部发射机，可以避免像FDMA系统那样因多部不同频率的发射机同时工作而产生的互调干扰；但系统设备必须有精确的定时和同步来保证各移动台发送的信号不会在基站发生重叠，并且能准确地在指定的时隙中接收基站发给它的信号。

TDMA技术广泛应用于第二代移动通信系统中。在实际应用中，综合采用FDMA和TDMA技术的，即首先将总频带划分为多个频道，再将一个频道划分为多个时隙，形成信道。TDMA原理：在一个宽带的无线载波上，把时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干时隙（帧与时隙都互不重叠），每个时隙即一个信道，分配给一个用户使用

TDMA信道的划分8.4码分多址（CDMA)在CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分，或者说，靠信号的不同波形来区分。码分：用户、信道和基站均依靠多址码识别针对不同的多址码需求，分别使用不同类型的码组基站的识别---不同相移的PN序列，码元周期为215－1信道的识别---正交的Walsh函数，完全正交64阶Walsh码用户的识别---周期足够长的PN序列，码元周期为242

－1

公共掩码：移动台电子序列号（ESN） 专用掩码：移动台识别号（MIN）

卷积编码和重复：解决多速率业务的矛盾在IS-95系统中采用低速率重复和高速率并行选通发送块交织：抗快衰落码分多址（CDMA）FrequencyCDMAPowerTime含义：每个用户使用一个码型，频率/时间共享用户识别：码型特点：

每个基站只需一个射频系统 每个码传输一路数字信号 每个用户共享时间和频率 是一个多址干扰受限系统 需要严格的功率控制 需要定时同步 软容量、软切换，系统容量大 抗衰落、抗多径能力强应用：IS-95CDMA系统、cdma2000系统、WCDMA系统码分多址是以扩频技术为基础的。所谓扩频是把信息的频谱扩展到宽带中进行传输的技术。即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。扩频的概念。众所周知，对于时域上的脉冲信号，其脉冲宽度越窄，频谱就越宽。那么，如果用所需要传送的信号信息去调制很窄的脉冲序列，就可以将信号的带宽进行扩展。所谓扩频调制，就是指用所需要传送的原始信号去调制窄脉冲序列，使信号所占的频带宽度远大于所传原始信号本身需要的带宽。其逆过程称为解扩，即将这个宽带信号还原成原始信号。这个窄脉冲序列称为扩频码。如果用这样一种扩频后的无线信道来传送无线信号，则由于信号扩展在非常宽的带宽上，因此来自同一无线信道的用户干扰就很小，使得多个用户可以同时分享同一无线信道。扩频技术扩频原理：以频带换取信噪比 香农理论：C=Bwlog2(1+S/N)扩频系统的优点：抗干扰能力强，可抗白噪声、人为干扰、多径干扰等保密性好。扩频信号频谱近似白噪声，若不知PN序列生成方法就难以获取原始信息隐蔽性好。扩频信号近似白噪声，难以检测，宽带扩频信号功率谱密度很低，难以监听易于实现大容量多址通信易于精确定时和测距易于采用各种先进的分集技术，如RAKE接收、智能天线等实现扩频的方式有三种：直接序列扩频、跳频、跳时。其中CDMA系统中常用直接序列扩频方式，它是指在发送端直接用一个宽带的扩频码序列和原始信号相乘，以扩展信号的带宽，而在接收端则用相同的扩频码和宽带信号相乘进行解扩，从中还原出原始的信息。只有知道该扩频码序列的接收机才能够对收到的信号进行解扩，并恢复出原始数据。我们把原始信息的速率称为信息速率，而把扩频码的速率称为码片速率，用chip表示。采用每帧改变频率的方法-跳频直接序列扩频实现框图扩频技术用于通信系统具有抗干扰、抗多径、隐蔽、保密和多址能力。适用于码分多址蜂窝通信系统的扩频技术是直接序列扩频(DS)或简称直扩。扩频信号的产生包括调制和扩频两个步骤。比如，先用要传送的信息比特对载波进行调制，再用伪随机序列(PN序列)扩展信号的频谱；也可以先用伪随机序列与信息比特相乘(把信息的频谱扩展)，再对载波进行调制。二者是等效的。CDMA直接序列扩频技术直接序列扩频（DS-SS）发射和接收电路构成框图

设信息速率为Rb(bit/s),伪随机序列的速率为Rp(子码/秒)，定义扩频因子为通常L>>1，且为整数，它是信号频谱的扩展倍数，也等于扩频系统抑制噪声的处理增益。接收端要从收到的扩频信号中恢复出它携带的信息，必须经过解扩和解调两个步骤。所谓解扩是接收机以相同的伪随机序列与接收的扩频信号相乘，也称相关接收。解扩后的信号再经过常规的解调，即可恢复出其中传送的信息。

(2)CDMA中的码序列。在信息传输过程中，各种信号之间的差别越大越好，这样相互之间不易发生干扰，也就不会发生误判。要实现这一目标，最理想的信号形式是类似白噪声的随机信号，但真正的随机信号或白噪声是不能重复和再现的，实际应用中是用周期性的码序列来逼近它的性能的。CDMA中采用伪随机序列(PN码)作为扩频码，因为伪随机序列具有近似白噪声的特性，所以具有良好的相关性。CDMA系统中采用的伪随机码有m序列、Walsh函数等。1.FH-CDMA

在FH-CDMA系统中，每个用户根据各自的伪随机(PN)序列，动态改变其已调信号的中心频率。各用户的中心频率可在给定的系统带宽内随机改变，该系统带宽通常要比各用户已调信号(如FM、FSK、BPSK等)的带宽宽得多。FH-CDMA类似于FDMA，但使用的频道是动态变化的。FH-CDMA中各用户使用的频率序列要求相互正交(或准正交)，即在一个PN序列周期对应的时间区间内，各用户使用的频率，在任一时刻都不相同(或相同的概率非常小)。8.4

码分多址(CDMA)

2.DS-CDMA

在DS-CDMA系统中，所有用户工作在相同的中心频率上，输入数据序列与PN序列相乘得到宽带信号。不同的用户(或信道)使用不同的PN序列。这些PN序列(或码字)相互正交，从而可像FDMA和TDMA系统中利用频率和时隙区分不同用户一样，利用PN序列(或码字)来区分不同的用户。信道N¡­¡­¡­信道２信道１时间频率码字信道N¡­¡­¡­信道２信道１信道N¡­¡­¡­信道２信道１时间频率码字DS－CDMA示意图信道N¡­¡­¡­信道２信道１时间频率码字信道N¡­¡­¡­信道２信道１信道N¡­¡­¡­信道２信道１时间频率码字DS－CDMA示意图DS-CDMA系统逻辑信道示意图

(a)基站到移动台的下行链路；(b)基站到移动台的上行链路导频信道传送导频信息基站连续不断地发送一种直接序列扩频信号，供移动台从中获得前向信道的定时和提取相干载波以进行相干解调，并通过对导频信号强度的检测，比较相邻基站的信号强度和决定什么时候需要越区切换。同步信道传送同步信息在基站覆盖范围内，各移动台利用这种信息进行同步捕获。寻呼信道基站在呼叫建立阶段传输控制信息通常，移动台在建立同步后，就选择一个寻呼信道监听由基站发来的信令，在收到基站分配业务信道的指令后，就转入指配的业务信道中进行信息传输。

DS－CDMA系统特点(一)1.存在自身的多址干扰多址干扰的存在是因为所有用户都工作在相同的频率上，进入接收机的信号除了所希望的有用信号外，还叠加有其它用户的信号（这些信号称为多址干扰）。多址干扰的大小取决于在该频率上工作的用户数及各用户的功率大小。

DS－CDMA系统特点(二)2.须采用功率控制克服远近效应远近效应近处的强信号抑制远处弱信号的接收克服方法功率控制调整各用户的发射功率，使得所有用户信号到达基站的电平都相等。该电平的大小只要刚好达到满足信号干扰比要求的门限电平即可。理想情况下，设门限信号功率为Pr，移动台到基站的传输传输损耗为L（D）（D为距离），则移动台的发射功率应为Pt=Pr/L（D）。从基站到达移动台的下行链路也同样需要功率控制。3.混合码分多址混合码分多址的形式有种多样:FDMA和DS-CDMA混合，TDMA与DS-CDMA混合(TD/CDMA)，TDMA与跳频混合(TDMA/FH),FH-CDMA与DS-CDMA混合(DS/FH-CDMA)等等。CDMA通信系统中，所有用户使用所有频率和所有时间上都是重叠的。系统用不同的正交编码序列来区分不同的用户。CDMA中，不同的移动台共同使用一个频率，但是每个移动台都被分配带有一个独特的码序列，与所有别的码序列都不相同，所以各个用户之间没有干扰。在发送时，信号信息和该用户的码序列相乘进行扩频调制，在接收端，接收器使用与发端同样的码序列对宽带信号进行解扩，恢复出原始信号，而其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。这种多址技术因为是靠不同的码序列来区分不同的移动台，所以叫做码分多址技术。CDMA示意图实际应用中，也是综合采用FDMA和CDMA技术的，即首先将总频带划分为多个频道，再将一个频道按码字分割，形成信道。例如窄带CDMA中，采用1.25MHz的FDMA频道，将其再进行码字的分割，形成CDMA信道。CDMA蜂窝移动通信系统与FDMA系统或TDMA系统相比具有更大的系统容量，更高的话音质量以及抗干扰、保密等优点，因而近年来得到各个国家的普遍重视和关注。在第三代数字蜂窝移动通信系统中，无线传输技术将采用CDMA技术。蜂窝结构的通信系统特点是通信资源的重用。

频分多址系统是频率资源的重用；

时分多址系统是时隙资源的重用；

码分多址系统是码型资源的重用。

在实际应用中，一般是多种多址方式的结合使用。如GSM系统中，是FDMA/TDMA的结合使用；

窄带CDMA系统(IS-95)和3G中的宽带码分多址(WCDMA)中，采用的则是FDMA/CDMA方式。CDMA原理：为每个用户分配了各自特定的地址码，各地址码相互（准）正交，接收端用与发端完全一致的本地地址码对接收的信号进行相关检测频率、时间和空间上都可能重叠

空分多址是通过空间的分割来区别不同的用户。在移动通信中，能实现空间分割的基本技术就是采用自适应阵列天线，在不同的用户方向上形成不同的波束。8.5空分多址(SDMA)

空分多址示意图空分多址（SDMA）依靠智能天线实现在极限情况下，自适应阵列天线具有极小的波束和无限快的跟踪速度，它可以实现最佳的SDMA。此时，在每个小区内，每个波束可提供一个无其他用户干扰的唯一信道。采用窄波束天线可以有效地克服多径干扰和同道干扰。尽管上述理想情况是不可实现的，它需要无限多个阵元；但采用适当数目的阵元，也可以获得较大的系统增益。空分多址（SDMA）SDMA原理：通过空间的分割来区别不同用户，采用自适应阵列天线，在不同用户方向上形成不同的波束，引导能量沿用户方向发送随机多址采用的方式有:ALOHA协议和时隙ALOHA载波侦听多址(CSMA)预约随机多址随机多址ALOHA协协议和时隙ALOHA

ALOHA协议是一种最简单的数据分组传输协议。任一用户随时有数据分组要发送，就立刻接入信道进行发送。发送结束后，在相同的信道上或一个单独的反馈信道上等待应答。如果在给定时间区间内，没有收到对方认可应答，则重发刚发的数据分组。由于在同一信道上，多个用户独立随机地发送分组，会出现多个分组发生碰撞，碰撞的分组经过随机时延后重传。ALOHA协议如图5-7（a）所示。随机多址协议主要性能指标：通过量（S）（单位时间内平均成功传输的分组数）；每个分组的平均时延（D）。

为了改进ALOHA的性能，将时间轴分成时隙，时隙大小大于等于一个分组的长度。所有用户都同步在时隙开始时刻进行发送。该协议就称为时隙ALOHA协议，如图5－7(b)所示。时隙ALOHA与ALOHA协议相比，将易损区从2倍的分组长度减少到一个时隙，从而提高了系统的通过量。A1A1A1A1碰撞用户A:用户B:图５－７(b)时隙ALOHA协议示意图A1A1A1A1碰撞用户A:用户B:A1A1A1A1碰撞用户A:用户B:图５－７(b)时隙ALOHA协议示意图载波侦听多址（CSMA）ALOHA协议中，各结点的发射是相互独立的，即各结点的发送与否与信道状态无关。为了提高信道的通过量，减少碰撞的概率，在CSMA协议中，每个结点在发送前，首先要侦听信道是否有分组在传输。若信道空闲（没有检测到载波），才可以发送；若信道忙，则按照设定的准则推迟发送。

在CSMA协议中，影响系统性能的主要参数是检测时延和传播时延。

检测时延是指接收机判断信道空闲与否所需时间。假定检测时延之和为τ，如果某结点在t时刻开始发送一个分组，则在t+τ时刻以后所有结点都会检测到信道忙。因此只要在[t,t+τ]内没有其他用户发送，则该结点发送的分组将会成功传输，如图5－8所示。

当检测到信道忙时，有几种处理办法：一是继续检测信道直至信道空闲，一旦信道空闲则以概率1发送分组，该协议称为1－坚持CSMA；二是随机时延一段时间，然后重新检测信道，直至检测到空闲信道，该协议称为非坚持CSMA；三是继续检测信道直至信道空闲，此时以概率P发送分组，以1－P推迟发送，该协议称为P－坚持CSMA。2.FDMA及TDMA蜂窝系统的通信容量计算系统的总信道数Mm是频率复用数W是无线频率带宽B是等效信道带宽N为系统容量TDMA蜂窝系统通信容量=M/m共道小区分布

MS干扰BSBS干扰MS(以此为例分析)按Erl/cell或Erl/km2值归一化FDMA与TDMA系统容量比较系统TACS(模拟FDMA)GSM(数字TDMA)总频段/MHz2525频道带宽/KHz2525(等效)信道总数M10001000(C/I)S/dB1811区群小区数N74每小区信道数

ch/cell(m)143250每小区话务量Erl/cell117215Erl/km24582.7归一化容量1.01.8由n、B及爱尔兰呼损率公式求出A(Erl)n=M/m由r求出小区面积讨论：

(1).TDMA系统抗干扰能力强，(C/I)s小，则允许共道干扰小区距离D小，区群内小区数N小，则每小区信道数

ch/cell增大，即系统容量增大。

(2).另外二种TDMA蜂窝网D-AMPS(IS-54)及JDC采用的话音编码效率高、码速率低，故等效频道带宽小于GSM，总信道数M及ch/cell增大，归一化容量增大到4~7。故一般认为：

TDMA容量=4×模拟FDMA容量CDMA系统的容量

首先考虑一般扩频通信系统(即暂不考虑蜂窝网络的特点)的通信容量。载干比可以表示为：式中，Eb是消息的一比特能量；Rb是信息的比特率；I0是干扰的功率谱密度(每赫干扰功率)；W是总频段宽度(在这里W也是CDMA信号所占的频谱宽度，即扩频带宽)；(Eb/I0）类似于通常所谓的归一化信噪比(Eb/N0)，其取值决定于系统对误码率或话音质量的要求，并与系统的调制方式和编码方案有关；(W/Rb)是系统的扩频因子，即系统的处理增益。

n个用户共用一个无线频道，每一用户的信号都受到其他n-1个用户的信号干扰。若到达一接收机的信号强度和各个干扰强度都一样，则载干比为：通常n>>1,故C/I≈1/n，即或（8-58）1.话音激活期的影响

人类对话的特征是不连续的，对话的激活期(占空比d)通常只有35%左右。在许多用户共享一个无线频道时，如果利用话音激活技术，使通信中的用户有话音才发射信号，没有话音就停止发射信号，那么任一用户在话音发生停顿时，所有其他通信中的用户都会因为背景干扰减小而受益。这就是说，话音停顿可以使背景干扰减小65%，能提高系统容量到1/0.35=2.86倍。令话音的占空比为d,则式(6-1)变成

（6-2）2.扇区的作用

在CDMA蜂窝系统中采用有向天线进行分区能明显地提高系统容量。比如，用120°的定向天线把小区分成三个扇区，可以把背景干扰减少到原值的1/3,因而可以提高容量3倍。FDMA蜂窝系统和TDMA蜂窝系统利用扇形分区同样可以减小来自共道小区的共道干扰，从而减小共道再用距离，以提高系统容量。但是，达不到像CDMA蜂窝系统那样，分成三个扇区系统容量就会增大3倍的效果。令G为扇区数，式(6-2）变成：3.干扰的影响

CDMA系统的容量是干扰受限的，而在FDMA和TDMA中是带宽受限的。干扰的减少将导致CDMA容量的线性增加。

首先考虑一单小区系统。蜂窝网络由