1、電子科學與工程學院 軍事通信工程系第2頁 共40頁5.1 引言5.2 fdma5.3 tdma5.4 cdma5.5 頻譜效率第3頁 共40頁5.1 引言：兩個或多個用戶希望利用同一個傳播信道 同時相互通信的一種信號傳輸方式 p 廣播式傳輸（下行鏈路）： 基站發射的信號被小區中的每個用戶接收；p 多址接入（上行鏈路）： 用戶對基站發射信號是多對一的，多址接入即基站如何有效地分辨這些來自不同用戶的信號。第4頁 共40頁5.1 引言多址接入的關鍵是使得來自不同用戶的發射信號相互正交 p 兩個或多個用戶的信號同時達到基站接收機，若多個到達信號相互正交，則相互間無干擾：( )( )0, ijtx t

2、x t dtij第5頁 共40頁5.1 引言分為兩類：（）和 fdma：頻分多址，frequency division multi-acccess tdma：時分多址，time division multi-acccess cdma：碼分多址，code division multi-acccess sdma：空分多址，space division multi-acccess（隨機接入）： aloha；載波偵聽多址接入方式（csma）等 fdma與與tdma：屬于固定容量的分配方案：屬于固定容量的分配方案第6頁 共40頁5.1 引言cdma/fdd美國美國窄帶擴頻窄帶擴頻（is-95）tdma/

3、tdd歐洲歐洲數字數字無繩無繩電話電話（dect）fdma/tddct2（無繩（無繩電話電話）tdma/fdd日本日本數字蜂窩數字蜂窩（jdc）tdma/fdd美國數字蜂窩美國數字蜂窩（usdc）tdma/fdd全球移動通信全球移動通信系統（系統（gsm）fdma/fdd高級移動電話高級移動電話系統（系統（amps）多址技術多址技術蜂窩移動通信蜂窩移動通信系統系統第7頁 共40頁5.2 fdmafdma（frequency division multiple access）： 將通信系統的總帶寬劃分為若干等間隔的信道，分配給不同的用戶。第8頁 共40頁控制信道控制信道890mhz915mhz9

4、35mhz960mhz45mhz上行（移動臺至基站）下行（基站至移動臺）1 210001 2100025khz25khz實例：amps系統 amps系統采用fdma/fdd多址方式，系統帶寬為12.5mhz，邊界保護間隔為10khz，信道帶寬為30khz，分配給控制信令的信道數為21個。5.2 fdma第9頁 共40頁5.2 fdmap fdma通常在窄帶系統實現，符號時間遠大于延時擴展，不需要信道均衡。p 需要精確的射頻帶通濾波器來消除相鄰信道干擾。p 非線性是fdma系統的主要問題： 互調干擾：fmi = m f1 + n f2p 關鍵問題 合理配置頻率避開互調分量； 采用高線性度的功率放

5、大器； 功率放大器的線性補償。第10頁 共40頁5.3 tdmatdma（time division multiple access）： 信道時間被劃分為不同的幀，每個幀又進一步分割為不同的時隙，每個用戶在被指定的時隙逐幀發送。幀足夠長，每個接受服務的用戶都有機會發射至少一次。第11頁 共40頁1、經實驗測試路徑損耗因子=3，區群大小n=3，小區半徑由原來的r變為r/2。為獲得相同的邊緣通信概率，比較分裂前后的基站發射功率變化。 復習：復習：2、系統所要求的s/i不變，路徑損耗指數為2，采用3扇區（120度定向天線）后，理論上蜂窩系統的容量是原來的 倍。t121012(db)10 log ()

6、tp /pr /r第12頁 共40頁5.3 tdma：建立連接時分配的時隙是固定的，各用戶與其被指定的時隙保持同步。：時隙分配不固定，發送時隙在各幀動態分配。p 幀長度被用戶數所固定。p 各幀長度不同，取決于該幀的激活用戶數。第13頁 共40頁幀 幀頭信息 幀尾時隙1 時隙2 時隙3時隙n頭比特同步比特信息數據保護比特5.3 tdmap 能夠采用tdd或fdd兩種雙工方式。第14頁 共40頁5.3 tdmap 根據頻率分配的方式不同，stdma可以是寬帶的，也可以是窄帶的。寬帶寬帶tdma窄帶窄帶tdma第15頁 共40頁5.3 tdmap 對于移動用戶而言，tdma系統的數據傳送不是連續的，

7、電池消耗低。p 由于tdma中的不連續發射，切換處理對于一個用戶單元來說是簡單的。移動臺輔助切換（maho）通過監聽tdma幀中的一個空閑實隙來執行。p在tdma中，采用均衡器是必要的。因為相對于fdma信道，tdma信道的發射速率通常要高得多。ptdma的一個優點是它有可能給不同用戶分配一幀中不同數目的時隙。第16頁 共40頁實例2：gsm系統前向/反向信道的單向帶寬：25mhz信道數：共有125個rf載波，每個載波帶寬200khz。5.3 tdmagsm系統能同時容納的用戶數為：25810000.2k 上行：890mhz915mhz下行：935mhz960mhz收、發頻率間隔為45mhz。

8、第17頁 共40頁5.4 cdmacdma（ code division multi-acccess ）： 直接序列擴頻多址方式p它是第二代移動通信中的兩種主要多址方式中除tdma以外的另一種形式，最典型的是is-95。p在第三代移動通信中，提出的最主要的三種體制也是采用cdma，它們是fdd的cdma2000、fdd的wcdma，與tdd的td-scdma。第18頁 共40頁5.4 cdma（1）頻段p下行：869mhz894mhz（基站發射）；p上行：824 mhz849mhz（移動臺發射）。 實例：is-95系統（2）信道數p每一載頻：64（碼分信道） 其中55個為業務信道，另外包括導頻

9、信道、同步信道等控制信道；p每一載頻帶寬：1.25mhz第19頁 共40頁5.4 cdma實例：is-95系統（3）調制方式 移動臺：oqpsk； 基站：qpsk交錯四相相移鍵控第20頁 共40頁5.4 cdmap cdma系統多用戶共享同一頻率，最小區群尺寸為1。p cdma系統具有軟容量控制，對于用戶數目沒有絕對的限制。當用戶數目增加時，本底噪聲增加，對用戶而言系統性能下降。p cdma中，信道數據率很高，符號周期很短，通常比時延擴展小得多。可以使用rake接收機，通過收集所需要信號中不同時延得信號來提高接收機的可靠性。p 由于不同用戶的擴頻序列不是完全正交形成的自干擾問題。p 遠近效應問

10、題。第21頁 共40頁5.5 頻譜效率移動通信系統中提高頻譜利用率的常用技術：a.壓縮數據以降低傳輸速率；b.減小帶寬；c.信道分配；d.選擇多址接入方法；移動通信系統總的頻譜效率依據以下信息進行估計：a.以khz為單位的信道間隔；b.以km2為單位的小區面積；c.頻率復用因子；d.所采用的多址接入方法；調制方法在內的系統參數調制方法在內的系統參數第22頁 共40頁5.5 頻譜效率取決于系統參數的取決于系統參數的頻譜效率分量頻譜效率分量取決于多址接入方式的取決于多址接入方式的頻譜效率分量頻譜效率分量移動通信系統的頻譜效率：sysaccess系統的頻譜效率的定義：2/mhz/km系統中用于數據傳

11、輸的信道總數 （信道）系統帶寬 總的覆蓋區域2/mhz/km系統所承載的總的話務量 （厄爾蘭）系統帶寬 總的覆蓋區域第23頁 共40頁5.5 頻譜效率fdma數據傳輸的可用帶寬系統帶寬控制信道數：nctr業務信道數：ndata=ns - ncrt同時支持的信道數：2sgscbbnb頻譜效率：1datacfdmasnbb第24頁 共40頁5.5 頻譜效率例：amps系統采用fdma/fdd多址方式，系統帶寬為12.5mhz，邊界保護間隔為10khz，信道帶寬為30khz，分配給控制信令的信道數為21個，求fdma的頻譜效率。解：可用信道數為：212.5 10002041630sgscbbnbfd

12、ma的頻譜效率為：30416210.94812.5 1000fdma第25頁 共40頁5.5 頻譜效率區群中的數據信道數小區中的數據信道數系統帶寬 區群面積系統帶寬 小區面積由系統頻譜效率的定義，可有：總信道數：業務信道數：ndata=ns - ncrt2sgscbbnbcscellnba小區中的數據信道數系統帶寬 小區面積小區中的業務信道數：nc = (ns ncrt) /n第26頁 共40頁5.5 頻譜效率例：amps系統采用fdma/fdd多址方式，系統帶寬為12.5mhz，邊界保護間隔為10khz，信道帶寬為30khz，分配給控制信令的信道數為21個，小區面積為6km2，區群尺寸為7，

13、求fdma的系統頻譜效率。解：可用信道數為：212.5 10002041630sgscbbnb241621 70.747/12.5 6mhz km小區中的數據信道數信道系統帶寬 小區面積第27頁 共40頁5.5 頻譜效率fptdw tdmafstltl幀持續時間幀持續時間幀頭持續時間幀頭持續時間幀尾持續時間幀尾持續時間時隙中符號總數時隙中符號總數時隙中信息時隙中信息符號總數符號總數幀頭幀尾ptft時隙1時隙2時隙n.幀效率：同步頭保護比特dlsl信息時隙效率：第28頁 共40頁5.5 頻譜效率2fptsgucdn tdmaw tdmasfsstbbn blbtlb2sgucbbnb子帶數目：

14、ucsn bb頻譜效率第29頁 共40頁5.5 頻譜效率p 小區容量定義為小區能夠同時支持的最大移動用戶數。p 對于tdma而言，在可用頻譜的一次占用期間，能夠支持的同時用戶的最大數目為：suslotnnnp 設一個區群中的小區平分系統容量，則tdma系統的小區容量為：csnnn1,21,sgucwtdmabbnntdmab第30頁 共40頁5.5 頻譜效率【定義】以比特/時間/帶寬/小區為單位的tdma系統頻譜效率。21fptsgdbfssctbblrtlbbnn tdma比特 帶寬 小區1fptdbfsctlrtlbnw tdma第31頁 共40頁5.5 頻譜效率cuslotnnnn解：（

15、1）(250002*20) 3357/307cn用戶 小區例: is-54系統為同步窄帶tdma/fdd系統，其前向/反向信道的單向帶寬為25mhz，被劃分為30khz的無線信道，每個信道支持的傳輸速率為16.2kbps，設保護帶bg=20khz。幀長40ms，共有6個時隙。單個無線小區支持3個全速率話音信道，每個信道占用一幀中的2個時隙，每個時隙由324比特組成，其中260比特用于傳輸信息，其余64比特為控制開銷。區群大小n=7，用戶的編碼速率為7.95kbps。求（1）小區容量；（2）tdma的頻譜效率；（3）小區的總頻譜效率（系統頻譜效率）。第32頁 共40頁5.5 頻譜效率解：（2）2

16、fptsgdn tdmafsstbbltlb260 25000-2 200.80132425000n tdma例: is-54系統為同步窄帶tdma/fdd系統，其前向/反向信道的單向帶寬為25mhz，被劃分為30khz的無線信道，每個信道支持的傳輸速率為16.2kbps，設保護帶bg=20khz。幀長40ms，共有6個時隙。單個無線小區支持3個全速率話音信道，每個信道占用一幀中的2個時隙，每個時隙由324比特組成，其中260比特用于傳輸信息，其余64比特為控制開銷。區群大小n=7，用戶的編碼速率為7.95kbps。求（1）小區容量；（2）tdma的頻譜效率；（3）小區的總頻譜效率（系統頻譜效

17、率）。第33頁 共40頁5.5 頻譜效率例: is-54系統為同步窄帶tdma/fdd系統，其前向/反向信道的單向帶寬為25mhz，被劃分為30khz的無線信道，每個信道支持的傳輸速率為16.2kbps，設保護帶bg=20khz。幀長40ms，共有6個時隙。單個無線小區支持3個全速率話音信道，每個信道占用一幀中的2個時隙，每個時隙由324比特組成，其中260比特用于傳輸信息，其余64比特為控制開銷。區群大小n=7，用戶的編碼速率為7.95kbps。求（1）小區容量；（2）tdma的頻譜效率；（3）小區的總頻譜效率（系統頻譜效率）。解：（3）21fptsgdbfssctbblrtlbbn26025000407.9510.0303 /32425000307hz比特/秒/小區第34頁 共40頁第35頁 共40頁第1章 緒論第2章 無線信道的特性2.1 多徑傳播環境；2.2 線性時變信道模型；2.3 信道相關函數；2.4 大尺度路徑損耗與陰影衰落；2.5 小尺度多徑衰落；1.1 無線通信的定義與工作頻段；1.2 無線通信