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《移動(dòng)通信 多址技術(shù)與擴(kuò)頻通信.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第五講 多址技術(shù)與擴(kuò)頻通信在移動(dòng)通信中兩個(gè)最核心的問(wèn)題是如何克服信道與用戶帶來(lái)的兩重動(dòng)態(tài)特性。移動(dòng)通信與有線通信的最大差異在于固定通信是靜態(tài)的，而移動(dòng)通信是動(dòng)態(tài)的。為滿足多個(gè)移動(dòng)用戶同時(shí)進(jìn)行通信，必須解決以下兩個(gè)問(wèn)題，首先是動(dòng)態(tài)尋址，其次是對(duì)多個(gè)地址的動(dòng)態(tài)劃分與識(shí)別。這就是所謂多址技術(shù)，在多址技術(shù)中重點(diǎn)研究的是利用擴(kuò)頻技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)碼分多址CDMA。2§5.1多址技術(shù)的基本概念移動(dòng)用戶要建立通信，首先要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)尋址，即在服務(wù)范圍內(nèi)利用開(kāi)放式的射頻電磁波尋找用戶地址，同時(shí)為滿足多個(gè)移動(dòng)用戶同時(shí)實(shí)現(xiàn)尋址，多個(gè)地址之間還必須滿足相互正交特性，以避免產(chǎn)生地址間相互干擾。35.
2、1.1基本原理多址劃分從原理上看與固定通信中的信號(hào)多路復(fù)用是一樣的，實(shí)質(zhì)上都屬于信號(hào)的正交劃分與設(shè)計(jì)技術(shù)。不同點(diǎn)是多路復(fù)用的目的是區(qū)別多個(gè)通路，通常是在基帶和中頻上實(shí)現(xiàn)，而多址劃分是區(qū)分不同的用戶地址，通常需要利用射頻頻段輻射的電磁波來(lái)尋找動(dòng)態(tài)的用戶地址，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)多址信號(hào)之間互不干擾，信號(hào)之間必須滿足正交特性。45.1.1基本原理信號(hào)的正交特性具體是通過(guò)信號(hào)的正交參量,i=1,2,…n來(lái)實(shí)現(xiàn)的。即1)在發(fā)送端，設(shè)計(jì)一組相互正交信號(hào)如下(5.1.1)(5.1.2)其中為第i個(gè)用戶的信號(hào)，為第i個(gè)用戶的正交參量，為第i個(gè)用戶地址的保護(hù)區(qū)間。式(5.1.1)是純理論
3、上的表達(dá)式，而式(5.1.2)為實(shí)際表達(dá)式。而且正交參量應(yīng)滿足：55.1.1基本原理2)在接收端，設(shè)計(jì)一個(gè)正交信號(hào)識(shí)別器，如下所示：圖5.1正交信號(hào)識(shí)別器原理圖65.1.2多址分類FDMA：稱為頻分多址，其原理圖如下：理論上劃分：實(shí)際上的劃分：圖5.2頻分多址原理圖移動(dòng)通信中最典型的頻分多址方式：北美：800MHz的AMPS體制；歐洲與我國(guó)：900MHz的TACS體制。75.1.2多址分類TDMA：稱為時(shí)分多址，其原理圖如下：從理論上劃分：實(shí)際上劃分：圖5.3時(shí)分多址原理圖移動(dòng)通信中最典型的時(shí)分多址方式：北美：D-AMPS；歐洲與我國(guó)：GSM-900、DCS-18
4、00；日本：PDC。85.1.2多址分類CDMA：稱為碼分多址，有兩種主要形式：直擴(kuò)碼分DS-CDMA：多用于民用系統(tǒng)，原理圖如下：圖5.4直擴(kuò)碼分原理圖CDMA與FDMA、TDMA劃分形式不一樣，F(xiàn)DMA與TDMA屬于一維(頻域或時(shí)域)劃分，CDMA則屬于二維(時(shí)、頻域)劃分。CDMA所有用戶占有同一時(shí)隙、同一頻段，區(qū)分用戶特征是用戶地址碼的相關(guān)特性。FDMA、TDMA的地址劃分是基于簡(jiǎn)單的非此即彼、非共享型，即兩個(gè)以上用戶不可能同時(shí)占有同一頻段(或時(shí)隙)；CDMA的地址劃分是基于特征，是相容的，即兩個(gè)以上用戶可以同時(shí)占有同一頻段、同一時(shí)隙，是共享型的，其條件是
5、只要它們具有可分離的各自特征(碼的相關(guān)特性)即可。95.1.2多址分類跳頻(FH)：在不同的時(shí)隙按照某種偽隨機(jī)規(guī)律選取某個(gè)頻段，實(shí)際上是一種時(shí)、頻編碼，比DS-CDMA要復(fù)雜，主要用于軍事通信。其原理圖如下：圖5.5跳頻擴(kuò)頻多址原理圖105.1.2多址分類將整個(gè)占用的時(shí)域劃分為若干個(gè)子時(shí)隙，將整個(gè)占用的頻段也劃分為若干個(gè)子頻段。每個(gè)用戶可以在不同時(shí)隙占用不同的頻段，其規(guī)律可按照某種偽隨機(jī)數(shù)表格或某個(gè)偽隨機(jī)序列的規(guī)律進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)偽隨機(jī)跳動(dòng)。移動(dòng)通信中最典型的碼分多址方式：第二代的窄帶CDMA系統(tǒng)：IS-95體制；第三代的CDMA2000體制及WCDMA體制。115.1
6、.2多址分類SDMA:稱為空分多址，原理圖如下：圖5.6空分多址原理圖空分地址的實(shí)現(xiàn)是利用無(wú)線的方向性波束，將服務(wù)區(qū)(小區(qū)內(nèi))劃分為不同的子空間進(jìn)行空間正交隔離。移動(dòng)通信中的扇區(qū)天線可以看作是SDMA的一種基本實(shí)現(xiàn)方式。智能自適應(yīng)天線是將來(lái)移動(dòng)通信中準(zhǔn)備采用的一項(xiàng)新的關(guān)鍵技術(shù)，是典型的空分方式。125.1.3其它多址方式除上述基于物理層的時(shí)分、頻分、碼分與空分多址接入方式以外，還有一種基于網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分組無(wú)線電(PR)ALOHA隨機(jī)多址接入?yún)f(xié)議方式。ALOHA多址接入不同于前面介紹的時(shí)分、頻分與碼分的多址接入方式，它實(shí)際上是一種自由競(jìng)爭(zhēng)式的隨機(jī)接入方式，是以
7、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。ALOHA原本是夏威夷俚語(yǔ)，用于對(duì)人到達(dá)或離開(kāi)時(shí)致意的問(wèn)候語(yǔ)。1968年夏威夷大學(xué)將解決夏威夷群島之間數(shù)據(jù)通信的一項(xiàng)研究計(jì)劃命名為ALOHA。13§5.2移動(dòng)通信中的典型多址接入方式5.2.1FDMA第一代移動(dòng)通信是模擬式移動(dòng)通信，都采用頻分多址FDMA方式，最典型的有北美的AMPS和歐洲及我國(guó)的TACS體制。下面以TACS為例討論FDMA方式：TACS多址劃分145.2.1FDMATACS的總可用頻段：(與GSM頻段相同)上行：890~915MHz，占用25MHz；下行：935~960MHz，占用25MHz。TACS采用頻率雙向雙工FDD
8、方式。收/
