数字通讯原理第6章.ppt

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1、第6章多址通信6.1多址方式6.2扩频通信6.3蜂窝技术6.4抗多址干扰技术概述6.5功率控制技术6.6智能天线习题6.1多址方式6.1.1信道分割原理信道复用是在两点之间的信道中同时传送互不干扰的多个相互独立的用户信号，而多址通信则是在多点之间实现互不干扰的多方通信。多址通信也称为多址接入或多址连接。信道复用与多址通信都是为了充分利用信道资源，提高传输的有效性。它们的数学基础都是信号正交分割原理，即信道分割理论：先赋予各个信号不同的特征，然后根据每个信号特征之间的差别来区分信号，从而实现互不干

2、扰的通信。例如在频分复用（FDM）点对点通信过程中，传输频带按频率划分成互不重叠的多路信道，每一路信道可传送不同的信号，从而实现多路信号的传送。在多点之间实现多址通信与点到点之间的信号复用通信在技术上有所不同，信号复用的目的在于区分多路，而多址通信的目的在于区分多个动态地址(例如用户号码等)；复用技术通常在中频或基带上实现，而多址技术通常在射频上实现，它利用射频辐射的电磁波来寻找识别动态地址；多址通信存在多址干扰问题，多址干扰是由于多个用户要求同时通信，而系统不能完全将它们彼此隔离开而引起的干扰

3、；复用技术是一个点对点传输问题，而多址技术则是一个点对多点的通信问题。信号正交分割的原理是使分割域内的各个信号相互正交，即若信号集合｛s1(t),s2(t),…,sN(t)｝中任意两个信号满足i=ji≠j(6.1-1)则称｛s1(t),s2(t),…,sN(t)｝为正交信号族，其中的任意两个信号si(t)、sj(t)在区间(t1,t2)内称为正交信号。复用技术和多址通信的关键是如何设计具有正交特性的信号集合，使各信号之间互不干扰。正交信号的正交划分和设计是通过信号的正交分量λi(i=1,2,…

4、,N)的划分来实现的，即(6.1-2)式中，si(t)为第i个用户信号；λi为第i个用户信号si(t)的正交参量。正交参量应满足i=ji≠j接收时，采用一个正交识别器(如图6-1所示)就可以分离出信号，即(6.1-3)图6-1正交信号识别器原理框图在实际应用中，要做到信号完全正交是比较困难的。通常可采用准正交信号，允许各信号之间存在一定的干扰，但要设法将干扰控制在允许的范围内。目前，常用的多址接入方式有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、空分多址(SDMA)以及它

5、们的混合应用方式等。这些多址方式各有其优缺点，分别适用于不同的应用场合。多址接入方式与信道分配方式、基带复用方式和调制方式共同决定了系统的通信体制，例如TDM/PSK/FDMA/PA代表时分复用(TDM)/相移键控(PSK)/频分多址(FDMA)/预分配(PA)方式的通信体制。6.1.2频分多址(FDMA)方式FDMA是一种最基本的多址接入方式，即λi=ΔFi的情况，如图6－2所示。FDMA的基本原理是：对给定的频谱资源按频率划分，将传输频率划分为若干个较窄的、互不重叠的子频带ΔFi(信道或频

6、道)，为每个用户分配一个特定信道，按频带区分用户；这些信道按要求分配给请求服务的用户，用户信号调制到该信道上，各用户信号同时传送；接收时按信道提取用户信号，从而实现多址通信。图6-2频分多址(FDMA)原理图在实际应用中，由于滤波器并非理想带通滤波器，且各信号也并非完全正交，同时系统频率漂移会造成子频带间的重叠，因此总是存在一定的干扰。常用的解决办法是在各子频带之间留有一定的保护间隔，以减少各子频带间的串扰。FDMA系统基于频率划分信道，其多址干扰主要有：互调干扰、邻道干扰和同频道干扰。1)互调

7、干扰所谓互调干扰，是指系统内由于非线性器件(例如放大器等)产生的各种组合频率成份落入本频道(信道)接收通带内，造成对有用信号的干扰。当互调干扰信号的强度(功率)足够大时，将会对有用信号造成损害，产生波形失真(畸变)。例如在卫星通信中，当卫星转发器的行波管放大器同时放大多个不同频率的信号时，输入—输出特性的非线性和调幅—调相变化都会引起互调干扰。互调干扰是频分多址方式中的一个严重问题。目前，常用的减少互调干扰的主要方法有：(1)合理规划载波中心频率，控制各载波中心频率的间隔，合理配置各载波频率

8、的位置。在互调干扰中，影响最大的是(f1+f2－f3)形式和(2f1－f2)形式的三阶互调干扰。另外，在各载波等间隔配置时，随着载波数的增加，(f1+f2－f3)形式的干扰要比(2f1－f2)形式大得多。因此，在载波很多时，应认真选择各载波中心频率的间隔，而不能简单等间隔地配置载波。(2)尽可能提高系统的线性程度，减少发射机的互调和接收机的互调。例如在卫星通信中，对上行线路的载波进行功率控制，合理选择行波管放大器的工作点等。2)邻道干扰所谓邻道干扰，是指相邻频道中存在的寄生辐射落入本频道接收通