FDMA的概念及优缺点

一FDMA的概念，优缺点二TDMA的概念，优缺点三COMA的概念，优缺点四CSMA/CD的概念，工作原理，优点五FHSS的概念，优点FDMA的概念：FDMA，频分多址（frequencydivisionmultipleaccess），是把分配给无线蜂窝电话通讯的频段分为30个信道，每一个信道都能够传输语音通话、数字服务和数字数据。频分多址是模拟高级移动电话服务(AMPS)中的一种基本的技术，是北美地区应用最广泛的蜂窝电话系统。DMA（FrequencyDivisionMultipleAccess）是将不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上。按照这种技术，把在频分多路传输系统中集中控制的频段根据要求分配给用户。FDMA的优点同固定分配系统相比，FDMA频分多址使通道容量可根据要求动态地进行交换。以往的模拟通信系统一律采用FDMA。频分多址(FDMA)是采用调频的多址技术。业务信道在不同的频段分配给不同的用户，如TACS系统、AMPS系统等。频分多址是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道(也称信道)分配给不同的用户使用。这些频道互不交叠，其宽度应能传输一路数字话音信息，而在相邻频道之间无明显的串扰。FDMA频分多路多址联接方式是每个地球站分配一个专用的载波，并且，所有地球站的载波互不相同，为了载波互不干扰，它们之间有足够的间隔。即频分多路复用－调频方式－频分多址联接（FDM－FM－FDMA），这里，首先将电话信号经长途电信局送到载波终端，按频分多路复用FDM方式把信号复用在60路标准基带中，整个基带包括5个基群，每个基群有12个话路，将它们按预先分配方式分配给一个地球站。然后把60路的群信号用FM方式调制到分配给地球站的载波上，经本站天线系统向卫星发射。通过卫星上转发器将上行频率变换成下行频率，并发向各站，这些地球站将收到的信号解调便得到60路群信号，从群信号滤出发给本站的基群信号。频分复用的目的在于提高频带利用率。通常，在通信系统中，信道所能提供的带宽往往要比传送一路信号所需的带宽宽得多。因此，一个信道只传输一路信号是非常浪费的。为了充分利用信道的带宽，因而提出了信道的频分复用问题。合并后的复用信号，原则上可以在信道中传输，但有时为了更好地利用信道的传输特性，还可以再进行一次调制。在接收端，可利用相应的带通滤波器（BPF）来区分开各路信号的频谱。然后，再通过各自的相干解调器便可恢复各路调制信号。频分复用系统的最大优点是信道复用率高，容许复用的路数多，分路也很方便。因此，它成为模拟通信中最主要的一种复用方式。特别是在有线和微波通信系统中应用十分广泛.FDMA的缺点FDMA的主要缺点是设备生产比较复杂，会因滤波器件特性不够理想和信道内存在非线性而产生路间干扰。数字移动通信网的主要多址方式是FDMA、TDMA系统(GSM，DAMPS)。在频谱效率上约是模拟系统的3倍，容量有限；在话音质量上13kbit/s编码也很难达到有线电话水平、FTDMA系统的业务综合能力较高，能进行数据和话音的综合，但终端接入速率有限(最高9.6kbit/sTDMA系统无软切换功能，因而容易掉话，影响服务质量z；TDMA系统的⑴采用了多种分集方式。除了传统的空间分集外。由于是宽带传输起到了频率分集的作用，同时在基站和移动台采用了RAKE接收机技术，相当于时间分集的作用。⑵采用了话音激活技术和扇区化技术。因为CDMA系统的容量直接与所受的干扰有关，采用话音激活和扇区化技术可以减少干扰，可以使整个系统的容量增大。⑶采用了移动台辅助的软切换。通过它可以实现无缝切换，保证了通话的连续性，减少了掉话的可能性。处于切换区域的移动台通过分集接收多个基站的信号，可以减低自身的发射功率，从而减少了对周围基站的干扰，这样有利于提高反向联路的容量和覆盖范围。⑷采用了功率控制技术，这样降低了平准发射功率。⑸具有软容量特性。可以在话务量高峰期通过提高误帧率来增加可以用的信道数。当相邻小区的负荷一轻一重时，负荷重的小区可以通过减少导频的发射功率，使本小区的边缘用户由于导频强度的不足而切换到相临小区，使负担分担。⑹兼容性好。由于CDMA的带宽很大，功率分布在广阔的频谱上，功率话密度低，对窄带模拟系统的干扰小，因此两者可以共存。即兼容性好。⑺CDMA的频率利用率高，不需频率规划，这也是CDMA的特点之一。⑻CDMA高效率的OCELP话音编码。话音编码技术是数字通信中的一个重要课题。OCELP是利用码表矢量量化差值的信号，并根据语音激活的程度产生一个输出速率可变的信号。这种编码方式被认为是目前效率最高的编码技术，在保证有较好话音质量的前提下，大大提高了系统的容量。这种声码器具有8kbit/S和13kbit/S两种速率的序列。8kbit/S序列从1.2kbit/s到9.6kbit/s可变，13kbit/S序列则从1.8kbt/s到14.4kbt/S可变。最近，又有一种8kbit/sEVRC型编码器问世，也具有8kbit/s声码器容量大的特点，话音质量也有了明显的提高。3-3CDMA的缺点来自非同步CDMA网中不同的用户的扩频序列不完全正交，从而引起多址干扰。由于使用相同的载频，许多用户共用一个信道，强信号对弱信号有着明显的抑制作用，从而产生“远－－近”效应，影响用户通话。⑴在小区的规划问题上，虽然CDMA无需频率规划，但它的小区规划却并非十分容易。由于所有的基站都使用同一个频率，相互之间是存在干扰的，如果小区规划做得不好，将直接影响话音质量和使系统容量打折扣，因而在进行站距、天线高度等方面的设计时应当小心谨慎。⑵其次，在标准的问题上，CDMA的标准并不十分完善。许多标准都仍在研究才试制定之中。如A接口，目前各厂家有的提供IS一634版本0，有的支持Is－634版本。还有的使用Is－634/TSB－80。因此对于系统运营商来说，选择统一的A接口是比较困难的。⑶由于功率控制的误差所导致的系统容量的减少。4-1CSMA/CD的概念CSMA/CD是一种争用型的介质访问控制协议。它起源于美国夏威夷大学开发的ALOHA网所采用的争用型协议，并进行了改进，使之具有比ALOHA协议更高的介质利用率。主要应用于现场总线Ethernet中。另一个改进是，对于每一个站而言，一旦它检测到有冲突，它就放弃它当前的传送任务。换句话说，如果两个站都检测到信道是空闲的，并且同时开始传送数据，则它们几乎立刻就会检测到有冲突发生。它们不应该再继续传送它们的帧，因为这样只会产生垃圾而已；相反一旦检测到冲突之后，它们应该立即停止传送数据。快速地终止被损坏的帧可以节省时间和带宽.CSMA/CD应用在OSI的第二层数据链路层CSMA/CD采用IEEE802.3标准。它的主要目的是：提供寻址和媒体存取的控制方式，使得不同设备或网络上的节点可以在多点的网络上通信而不相互冲突。4-2CSMA/CD的优点CSMA/CD原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。而且具有下列的优点①简单②具有广播功能③平均带宽：f=F/n④绝对平等，无优先级⑤低负荷高效，高负荷低效⑥延时时间不可预测⑦传输速率与传输距离为一定值4-3CSMA/CD的工作原理它的工作原理是:发送数据前先侦听信道是否空闲,若空闲，则立即发送数据。若信道忙碌，则等待一段时间至信道中的信息传输结束后再发送数据；若在上一段信息发送结束后，同时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。若侦听到冲突,则立即停止发送数据，等待一段随机时间,再重新尝试。其原理简单总结为：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发有人将CSMA/CD的工作过程形象的比喻成很多人在一间黑屋子中举行讨论会，参加会议的人都是只能听到其他人的声音。每个人在说话前必须先倾听，只有等会场安静下来后，他才能够发言。人们将发言前监听以确定是否已有人在发言的动作成为"载波侦听"；将在会场安静的情况下每人都有平等机会讲话成为“多路访问”；如果有两人或两人以上同时说话，大家就无法听清其中任何一人的发言，这种情况称为发生“冲突”。发言人在发言过程中要及时发现是否发生冲突，这个动作称为“冲突检测”。如果发言人发现冲突已经发生，这时他需要停止讲话，然后随机后退延迟，再次重复上述过程，直至讲话成功。如果失败次数太多，他也许就放弃这次发言的想法。通常尝试16次后放弃。5-1FHSS的概念FHSS，跳频技术(Frequency-HoppingSpreadSpectrum)在同步、且同时的情况下，接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一个非特定的接受器，FHSS所产生的跳动讯号对它而言，也只算是脉冲噪声。FHSS所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或One-to-Many的非重复的频道，并且这些跳频讯号必须遵守FCC的要求，使用75个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间间隔(DwellTime)为400ms。跳频扩频就是用扩频的码序列去进行移频键控(FSK)调制，使载波的频率不断地跳变。跳频系统的跳变频率有多个，多达几十各甚至上千个。传送的信息与这些扩频码的组合进行选择控制，在传送中不断跳变。在接收端，由于有与发送端完全相同的本地发生器发生完全相同的扩频码进行解扩，然后通过解调才能正确地恢复原有的信息。所谓跳频，比较确切的意思是：用一定码序列进行选择的多频率频移键控。也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，所以称为跳频。简单的频移键控如2FSK，只有两个频率，分别代表传号和空号。而跳频系统则有几个、几十个、甚至上千个频率、由所传信息与扩频码的组合去进行选择控制，不断跳变。5-2FHSS的优点跳频图案的伪随机性和跳频图案的密钥量使跳频系统具有保密性。即使是模拟话音的跳频通信，只要敌方不知道所使用的跳频图案就具有一定的保密的能力。当跳频图案的密钥足够大时，具有抗截获的能力。由于载波频率是跳变的，具有抗单频及部分带宽干扰的能力。当跳变的频率数目足够多时，跳频带宽足够宽