《扩频多址技术》PPT课件

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1、第7章扩频多址技术7.1蜂窝技术及多址技术的基本概念7.2扩频多址技术的分类及特点7.3码分多址系统的原理与应用7.4码分多址技术的容量分析思考与练习题7.1蜂窝技术及多址技术的基本概念7.1.1蜂窝技术的基本概念1.双工方式在无线通信中,实现双工通信最常用的方法有两种,即频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。所谓频分双工,是指每个用户的接收和发送是在不同的频道上进行的,即利用不同的频率范围来区分发送和接收信道。图7-1双工方式(a)频分双工(FDD);(b)时分双工(TDD)2.小区与区群的概念移动通信在现代通

2、信中占有非常重要的地位,因此其发展非常迅速。它所采用的技术代表了当前通信技术发展的最高水平。在移动通信系统中,由于移动性的要求和设备的体积功耗的制约,一般情况下,移动台的天线高度和发射功率都要受到限制。在这种情况下,为了保证用户之间能够有足够的通信距离,同时也为了便于系统的管理和交换,通常采用基站转发的工作方式,即任何用户发送的信号,首先由基站(在某些应用中也称为中心站)接收下来,然后再转发给接收用户,如图7-2所示。图7-2简单移动通信系统(大区制)的组成图7-3小区的形状在蜂窝网中,为了减小临近小区之间的相互干扰

3、,它们一般应工作在不同的频率组上。但由于传输损耗随着距离的增加而不断增加,因此,如果两个小区相距足够远,则它们完全可以工作在相同的频率组上,且相互之间的干扰可以忽略不计。我们称此为频率再用,并将相邻的采用不同的工作频率组的小区称为区群。可以证明,如果所有的区群具有相同的形态,则区群中包含的小区数应满足下面的公式:N=i2+ij+j2其中,i,j为正整数。不同的N值对应的区群形状如图7-4所示。图7-4区群的形状7.1.2多址技术的基本概念无论是大区制还是小区制移动通信系统,一般都要求基站能够为多个移动台的接入提供服务

4、,即系统应能够在给定的频谱资源下同时允许多个移动台进行通信,解决这个问题的技术称为多址技术。在扩频多址技术获得应用之前,多址技术主要有两种,即频分多址和时分多址。1.频分多址(FDMA)频分多址技术是将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道,每个频道的宽度能够容纳一路信息的传输,且在一次通信过程中,每个频道只能提供给一个用户进行发送或接收的一种多址方式。如图7-5所示。图7-5频分多址示意图在设计频分多址系统时,频道或信道的设计有以下几个特点:(1)任何一种调制方式从理论上来讲,其频率成分都几乎是无限的,但其绝大多数

5、的能量通常都集中在一个有限的频率范围内。(2)频道的宽度不仅与调制方式有关,而且还与每路信息的传输速率(或带宽)有关。(3)在进行频道的划分时,为了减小频道间的相互干扰,在相邻的两个频道中传输的信号之间,应留有一定的频率间隔,即保护带。图7-6频道划分示意图(4)在采用频分双工的FDMA系统中,为了使得同一部电台的收发之间不产生干扰,收发频率间隔必须大于一定的数值。(5)在采用频分双工的FDMA系统中,由于每个信道中的信息是以一种不间断的发送模式传输的,因此仅需要较少的比特来满足系统同步的开销(如位同步和帧同步)。(

6、6)由于FDMA系统每频道(信道)的传输速率较低,因而符号时间与时延扩展相比较大。(7)在采用FDD工作方式时,对于移动台,由于接收和发送是同时进行的,因此为了使得收发信机能共用一副天线，采用双工器是必要的。2.时分多址(TDMA)时分多址是把时间分割成周期性的帧,每一帧再分割成若干个时隙(无论帧或时隙在时间上都是互不重叠的)。在这种多址方式下,不同帧中的相同序号的时隙组成一个个的信道,如图7-7所示。图7–7时分多址(TDMA)图7-8时分多址/时分双工示意图为了解决上述问题,主要采取了以下四个方面的措施：(1)在

7、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。(2)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。(3)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),也就是说，每个时隙中传输信号的时间要小于时隙长度。(4)由于每个时隙的传输是突发进行的,为了便于收发双方的同步,在每个时隙中还要传输一些同步序列,包含位同步和信息同步(时隙同步)两部分。同步序列和训练序列可以分开设置,也可以合二为一。另外,由于收发信机在每个时隙的收发时,还要进行收发转换,因此,还应

8、保留一定的功率上升时间和功率下降时间。典型的时隙结构如图7-9所示。图7-9典型的时隙结构概括起来,TDMA的特点包括以下几个方面:(1)TDMA使得多个用户可以共享一个载波(频道),但这些用户应在不同的时隙中工作。(2)每一帧的时隙数取决于几个因素,如调制方式、有效带宽和每路信号的传输速率等。(3)对于每个用户来说,TDMA系统数据的发送