移动通信主要技术课件.ppt

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1、124 24 一月一月 2023 2023第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术224 24 一月一月 2023 2023多址技术多址技术3.2编码及交织技术编码及交织技术3.33.4分集技术分集技术3.5数字调制技术数字调制技术3.1蜂窝技术蜂窝技术324 24 一月一月 2023 20233.1 蜂窝技术蜂窝技术3.1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念3.1.2 切换切换3.1.3 频率复用频率复用第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术424 24 一月一月 2023 20233.1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念发展历程：发展历程：（1）20世世纪纪6070年年代代蜂蜂窝窝的的概概

2、念念是是首首先先由由Bell实实验室提出；验室提出；（2）1978年年Bell实实验验室室研研制制成成功功了了采采用用蜂蜂窝窝进进行行网网络络覆覆盖盖的的AMPS系系统统，该该系系统统于于1983年年首首先先在在美美国国芝芝加哥商用，加哥商用，1G系统中的系统中的TACS也采用蜂窝系统；也采用蜂窝系统；（3）2G、3G系统均采用了蜂窝结构进行网络覆盖；系统均采用了蜂窝结构进行网络覆盖；（4）以上通信系统统称为蜂窝移动通信系统。）以上通信系统统称为蜂窝移动通信系统。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术524 24 一月一月 2023 20233.1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念1区域覆盖

3、的发展区域覆盖的发展（1）大区制）大区制 功率：功率：50200W 天线：很高的天线（天线：很高的天线（30m）优点：优点：覆盖范围大；覆盖范围大；网络结构简单网络结构简单;无需移动交换机无需移动交换机 缺点：缺点：服务性能较差服务性能较差;频谱利用率低频谱利用率低;用户容量用户容量第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术624 24 一月一月 2023 20233.1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念（2）小区制）小区制 基本思想：基本思想：是是用用许许多多小小功功率率的的发发射射机机（小小覆覆盖盖区区）来来代代替替单单个个的的大大功功率率发发射射机机（大大覆覆盖盖区区），每每个个小小功功率

4、率发发射射机机只只提提供供服服务务范范围围内内的的一一小小部分覆盖。部分覆盖。覆盖方式：覆盖方式：带状服务覆盖区：主要用于覆盖公路、铁路、海岸等带状服务覆盖区：主要用于覆盖公路、铁路、海岸等 面面状状服服务务覆覆盖盖区区：主主要要用用于于覆覆盖盖较较大大区区域域的的平平面面，在在平平面面区区域域内划分小区，组成的网络称为蜂窝网。内划分小区，组成的网络称为蜂窝网。优点：优点：解决频谱利用率低和用户容量有限问题。解决频谱利用率低和用户容量有限问题。724 24 一月一月 2023 2023图示图示 带状小区带状小区第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术824 24 一月一月 2023 2

5、0233.1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念2蜂窝小区的形状蜂窝小区的形状 蜂窝小区就是一个基站所覆盖的有效面积。蜂窝小区就是一个基站所覆盖的有效面积。实际形状实际形状 由由于于无无线线电电波波传传播播受受地地形形地地貌貌的的影影响响，它它的的形形状状是是不不规则的，如图规则的，如图3-1a。a.a.蜂窝小区实际形状蜂窝小区实际形状924 24 一月一月 2023 2023 理想情况理想情况 如如果果不不考考虑虑地地形形地地物物的的影影响响且且采采用用全全向向天天线线，那那么么蜂蜂窝小区的形状就是一个圆，如图窝小区的形状就是一个圆，如图3-1b。为为了了不不留留空空隙隙地地覆覆盖盖整整个个平平面面的

6、的服服务务区区，一一个个个个圆圆形辐射区之间一定含有很多的交叠。形辐射区之间一定含有很多的交叠。b.b.理想化小区理想化小区第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术1024 24 一月一月 2023 20233.1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念不考虑交叠，实际上每个小区的有效覆盖区域是一个多边形。不考虑交叠，实际上每个小区的有效覆盖区域是一个多边形。根根据据交交叠叠情情况况不不同同，有有效效覆覆盖盖区区可可为为正正三三角角形形、正正方方形形或或正正六边形，六边形，小区形状如图小区形状如图 3-1c 所示。所示。比比较较三三种种多多边边形形，正正六六边边形形的的小小区区面面积积最最大大，交交

7、叠叠面面积积最最小小，这这就就意意味味着着在在服服务务区区面面积积一一定定的的情情况况下下，正正六六边边形形的的覆覆盖盖需要最少的小区数目，即最少基站，费用也是最少。需要最少的小区数目，即最少基站，费用也是最少。1124 24 一月一月 2023 2023表表 3-1 三种形状小区的比较三种形状小区的比较第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术1224 24 一月一月 2023 20233.1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念 当当用用正正六六边边形形作作为为蜂蜂窝窝小小区区的的理理论论模模型型时时，基基站站如如果果安安装装在在小小区区的的中中心心，称称之之为为中中心心激激励励，如图如图3-2

8、所示。所示。图图3-2 中心激励方式中心激励方式 1324 24 一月一月 2023 2023 如如果果基基站站安安装装在在正正六六边边形形相相同同的的三三个个顶顶点点上上，称称之之为为顶顶点点激激励励，如如图图3-3所示。所示。每每个个基基站站采采用用三三副副120扇扇形形辐辐射射的的定定向向天天线线，分分别别覆覆盖盖三三个个相相邻邻小小区区的的各各三三分分之之一一区区域域，每每个个小小区区由由三三副副120扇扇形形天天线线共同覆盖。共同覆盖。图图3-3 顶点激励方式顶点激励方式 1424 24 一月一月 2023 2023小区分裂小区分裂 在在整整个个服服务务区区中中，每每个个小小区区的的

9、大大小小可可以以是是相相同同的的，这这只能适应用户密度均匀的情况。只能适应用户密度均匀的情况。事事实实上上服服务务区区内内的的用用户户密密度度是是不不均均匀匀的的，例例如如城城市市中中心商业区的用户密度高，居民区和市郊区的用户密度低。心商业区的用户密度高，居民区和市郊区的用户密度低。为为了了适适应应这这种种情情况况，在在用用户户密密度度高高的的市市中中心心区区可可使使小小区区的的面面积积小小一一些些，在在用用户户密密度度低低的的市市郊郊区区可可使使小小区区的的面面积大一些，如图积大一些，如图3-4所示。所示。1524 24 一月一月 2023 2023图图3-4 用户密度不等时的小区结构用户密

10、度不等时的小区结构1624 24 一月一月 2023 2023图图3-5 小区分裂小区分裂第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术1724 24 一月一月 2023 20233蜂窝小区的分类蜂窝小区的分类 3.1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念 一般根据蜂窝小区覆盖半径的不同可将其划分为：一般根据蜂窝小区覆盖半径的不同可将其划分为：宏蜂窝宏蜂窝 微蜂窝微蜂窝 微微蜂窝微微蜂窝 1824 24 一月一月 2023 2023（1）宏蜂窝）宏蜂窝(MacroCell)传统的蜂窝网络由宏蜂窝小区构成；传统的蜂窝网络由宏蜂窝小区构成；小区的覆盖半径大多为小区的覆盖半径大多为1km20km。基基站站的的

11、发发射射功功率率较较强强，一一般般在在10W以以上上，天天线线架设也较高。架设也较高。每每个个小小区区分分别别设设有有一一个个基基站站，它它与与处处于于其其服服务务区内的移动台建立无线通信链路。区内的移动台建立无线通信链路。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术1924 24 一月一月 2023 20233.1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念（2）微蜂窝）微蜂窝(Microcell)覆盖半径大约为覆盖半径大约为0.1km1km；发射功率较小，一般为发射功率较小，一般为12W；基基站站天天线线置置于于相相对对低低的的地地方方，如如屋屋顶顶下下方方，高高于于地面地面510m，传播主要沿着街道的

12、视线进行。，传播主要沿着街道的视线进行。作用：作用：消除宏蜂窝中的消除宏蜂窝中的“盲点盲点”扩容宏蜂窝的扩容宏蜂窝的“热点热点”第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术2024 24 一月一月 2023 20233.1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念（3）微微蜂窝）微微蜂窝(picocell)微微微微蜂蜂窝窝实实质质微微蜂蜂窝窝的的一一种种，只只是是它它的的覆覆盖盖半半径径更小，一般只有几十米；更小，一般只有几十米；基站发射功率更小，大约在几十到几百毫瓦左右；基站发射功率更小，大约在几十到几百毫瓦左右；其其天天线线一一般般装装于于建建筑筑物物内内业业务务集集中中地地点点。微微微微蜂蜂窝窝也也

13、是是作作为为网网络络覆覆盖盖的的一一种种补补充充形形式式而而存存在在的的，它它主主要要用用来来解解决决商商业业中中心心、会会议议中中心心等等室室内内覆覆盖盖的通信问题。的通信问题。2124 24 一月一月 2023 20233.1 蜂窝技术蜂窝技术3.1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念3.1.2 切换切换3.1.3 频率复用频率复用第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术2224 24 一月一月 2023 20233.1.2 切换切换1.定义定义 切切换换也也称称越越区区切切换换，是是指指将将当当前前正正在在进进行行的的移移动动台台与与基基站站之之间间的的通通信信链链路路从从当当前前基基站站

14、转转移移到到另另一一个个基基站站的的过过程程。该该 过过 程程 也也 称称 为为 自自 动动 链链 路路 转转 移移(ALT,Automatic Link Transfer)。2.越区切换包括以下三个方面的问题越区切换包括以下三个方面的问题(1)越区切换的准则越区切换的准则，也就是何时需要进行越区切换；，也就是何时需要进行越区切换；(2)越越区区切切换换如如何何控控制制，它它包包括括同同一一类类型型小小区区切切换换如如何何控制和不同类型小区之间切换如何控制；控制和不同类型小区之间切换如何控制；(3)越区切换时信道分配越区切换时信道分配。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术2324

15、24 一月一月 2023 20233.1.2 切换切换3越区切换的准则越区切换的准则 移动台处接收的平均信号强度移动台处接收的平均信号强度 移动台处的信噪比（或信号干扰比）移动台处的信噪比（或信号干扰比）误比特率等参数误比特率等参数 2424 24 一月一月 2023 2023图图3-4 越区切换示意图越区切换示意图 假假定定移移动动台台从从基基站站1向向基基站站2运运动动，其其信信号号强强度度的的变变化如图化如图3-4所示。判定何时需要越区切换的准则如下。所示。判定何时需要越区切换的准则如下。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术2524 24 一月一月 2023 20233.1.

16、2 切换切换（1）相对信号强度准则（准则）相对信号强度准则（准则1）在在任任何何时时间间都都选选择择具具有有最最强强接接收收信信号号的的基基站站，如如图图3-4中的中的A处将要发生越区。处将要发生越区。缺缺点点：在在原原基基站站的的信信号号强强度度仍仍满满足足要要求求的的情情况况下下，会会引引发太多不必要的越区切换。发太多不必要的越区切换。（2）具有门限规定的相对信号强度准则（准则）具有门限规定的相对信号强度准则（准则2）仅仅允允许许移移动动用用户户在在当当前前基基站站的的信信号号足足够够弱弱（低低于于某某一一门门限限），且且新新基基站站的的信信号号强强于于本本基基站站的的信信号号情情况况下下

17、，才才可可以以进进行行越越区区切切换换。如如图图3-4中中，在在门门限限为为Th2时时，在在B点点将会发生越区切换。将会发生越区切换。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术2624 24 一月一月 2023 20233.1.2 切换切换（3）具有滞后余量的相对信号强度准则（准则）具有滞后余量的相对信号强度准则（准则3）仅仅允允许许移移动动用用户户在在新新基基站站的的信信号号强强度度比比原原基基站站信信号号强强度度强强很很多多（即即大大于于滞滞后后余余量量h）的的情情况况下下进进行行越越区区切切换换。例例如图如图3-4中的中的C点。点。优优点点：可可以以防防止止由由于于信信号号波波动动

18、引引起起的的移移动动台台在在两两个个基基站站之间的来回重复切换，即之间的来回重复切换，即“乒乓效应乒乓效应”。（4）具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则（准则）具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则（准则4）仅仅允允许许移移动动用用户户在在当当前前基基站站的的信信号号强强度度低低于于规规定定门门限限Th3，并并且且新新基基站站的的信信号号强强度度高高于于当当前前基基站站一一个个给给定定滞滞后后余量时进行越区切换，如余量时进行越区切换，如D点。点。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术2724 24 一月一月 2023 20233.1.2 切换切换4越区切换的控制策略越区切换的控

19、制策略 越区切换控制包括两个方面：越区切换控制包括两个方面：一方面是越区切换的参数控制；一方面是越区切换的参数控制；另一方面是越区切换的过程控制。另一方面是越区切换的过程控制。在移动通信系统中，在移动通信系统中，过程控制过程控制的方式主要有以下三种。的方式主要有以下三种。（1）移动台控制的越区切换移动台控制的越区切换 在在该该方方式式中中，移移动动台台连连续续监监测测当当前前基基站站和和几几个个越越区区时时的的候候选选基基站站的的信信号号强强度度和和质质量量。当当满满足足某某种种越越区区切切换换准准则则后后，移移动动台台选选择择具具有有可可用用业业务务信信道道的的最最佳佳候候选选基基站站，并并

20、发发送送越越区切换请求。区切换请求。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术2824 24 一月一月 2023 20233.1.2 切换切换（2）网络控制的越区切换网络控制的越区切换 在在该该方方式式中中，基基站站监监测测来来自自移移动动台台的的信信号号强强度度和和质质量量，当当信信号号低低于于某某个个门门限限后后，网网络络开开始始安安排排向向另另一个基站的越区切换。一个基站的越区切换。网网络络要要求求移移动动台台周周围围的的所所有有基基站站都都监监测测该该移移动动台台的的信信号号，并并把把测测量量结结果果报报告告给给网网络络。网网络络从从这这些些基基站站中中选选择择一一个个基基站站作

21、作为为越越区区切切换换的的新新基基站站，把把结结果果通过旧基站通知移动台并通知新基站。通过旧基站通知移动台并通知新基站。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术2924 24 一月一月 2023 20233.1.2 切换切换（3）移动台辅助的越区切换移动台辅助的越区切换 移移动动台台测测量量其其周周围围基基站站的的信信号号质质量量并并把把结结果果报报告告给旧基站；给旧基站；网网络络根根据据测测试试结结果果决决定定何何时时进进行行越越区区切切换换以以及及切切换到哪一个基站。换到哪一个基站。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术3024 24 一月一月 2023 20233.1.

22、2 切换切换5越区切换时的信道分配越区切换时的信道分配 作作用用：越越区区切切换换时时的的信信道道分分配配是是解解决决当当呼呼叫叫要要转转换换到到新新小小区区时时，新新小小区区如如何何分分配配信信道道，使使得得越越区区失失败败的概率尽量小。的概率尽量小。方方法法:是是在在每每个个小小区区预预留留部部分分信信道道专专门门用用于于越越区区切切换。换。特特点点：因因新新呼呼叫叫使使可可用用信信道道数数减减少少的的，虽虽增增加加了了呼呼损率，但减少了通话被中断的概率。损率，但减少了通话被中断的概率。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术3124 24 一月一月 2023 20233.1.2

23、切换切换6越区切换的分类越区切换的分类 硬切换硬切换 指在新的连接建立以前，先中断旧的连接。指在新的连接建立以前，先中断旧的连接。软切换软切换 是是指指既既维维持持旧旧的的连连接接，又又同同时时建建立立新新的的连连接接，并并利利用用新新、旧旧链链路路的的分分集集合合并并来来改改善善通通信信质质量量，当当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。在在CDMA系系统统中中还还有有一一种种发发生生在在同同一一基基站站不不同同扇扇区之间的软切换，称为区之间的软切换，称为更软切换更软切换。3224 24 一月一月 2023 20233.1 蜂窝技术蜂窝技术3.1.1 蜂

24、窝的概念蜂窝的概念3.1.2 切换切换3.1.3 频率复用频率复用第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术3324 24 一月一月 2023 20233.1.3 频率复用频率复用1频率复用的概念频率复用的概念 频频率率复复用用就就是是相相同同频频率率的的重重新新使使用用，该该技技术术很很好好的的解解决决了频率资源和系统容量之间的矛盾。了频率资源和系统容量之间的矛盾。相邻小区不能使用相同的频率；相邻小区不能使用相同的频率；两个相距一定距离的小区是可以使用相同的频率的。两个相距一定距离的小区是可以使用相同的频率的。2区群区群 若干个彼此邻接的小区按一定方式排列便构成了区群。若干个彼此邻接的

25、小区按一定方式排列便构成了区群。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术3424 24 一月一月 2023 20233.1.3 频率复用频率复用（1）区群的结构）区群的结构 区区群群是是由由若若干干小小区区构构成成的的，而而且且各各小小区区要要求求邻邻接接，因因此此同同一一区区群群内内各各小小区区均均要要求求使使用用不不同同的的频频率率组组，而而任任一一小小区区所所使使用用的的频频率率组组，在在其其它它区区群群相相应应的的小区中还可以再次使用小区中还可以再次使用，这就是频率复用；，这就是频率复用；区群是频率复用的基本单位区群是频率复用的基本单位 图图3-5给出来给出来A、B、C、D四个

26、小区构成的区群结构。四个小区构成的区群结构。3524 24 一月一月 2023 2023图图3-5 区群结构示意图区群结构示意图 第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术3624 24 一月一月 2023 20233.1.3 频率复用频率复用（2）区群中小区的数目）区群中小区的数目 区群应彼此相邻接；区群应彼此相邻接；相邻区群内任意两个同频复用小区中心距离应该相等。相邻区群内任意两个同频复用小区中心距离应该相等。区群的构成应满足以下两个条件：区群的构成应满足以下两个条件：满足以上两个条件的情况下，构成区群的小区个数满足以上两个条件的情况下，构成区群的小区个数N为为 式中式中i、j是不同

27、时为零的正整数。根据关系式，可以求出是不同时为零的正整数。根据关系式，可以求出N可等可等于于3、4、7、9、12等。等。3724 24 一月一月 2023 2023表表 3-2 群区小区数群区小区数N的取值的取值 3824 24 一月一月 2023 2023区群的组成示意图区群的组成示意图第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术3924 24 一月一月 2023 20233.1.3 频率复用频率复用 寻求同频小区的方法寻求同频小区的方法同频小区之间的距离公式同频小区之间的距离公式可可见见区区群群内内小小区区数数N越越大大，同同频频小小区区的的距距离离就就越越远远，抗抗同频干扰的性能也就

28、越好。定义同频干扰抑制因子为同频干扰的性能也就越好。定义同频干扰抑制因子为 沿着任何一条六边形边垂直移动沿着任何一条六边形边垂直移动i个小区；个小区；逆（顺）时针旋转逆（顺）时针旋转60度再移动度再移动j个小区。个小区。（3）同频小区之间的距离）同频小区之间的距离4024 24 一月一月 2023 2023多址技术多址技术3.2编码及交织技术编码及交织技术3.33.4分集技术分集技术3.5数字调制技术数字调制技术3.3蜂窝技术蜂窝技术4124 24 一月一月 2023 20233.2 多址技术多址技术3.2.1 多址方式的概念多址方式的概念3.2.2 三种多址方式的特点三种多址方式的特点3.2

29、.3 三种多址方式的比较三种多址方式的比较第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术4224 24 一月一月 2023 20233.2.1 多址方式的概念多址方式的概念 网网络络中中的的终终端端设设备备通通过过通通信信子子网网来来访访问问网网络络中中的的资资源源。当当多多个个终终端端同同时时访访问问同同一一资资源源（如如共共享享的的通通信信信信道）时，就可能会产生信息碰撞，导致通信失败。道）时，就可能会产生信息碰撞，导致通信失败。典型的共享链路有典型的共享链路有：卫星通信链路卫星通信链路 蜂窝移动通信系统的链路蜂窝移动通信系统的链路 局域网局域网 分组无线电网分组无线电网4324 24

30、一月一月 2023 2023共享链路网络共享链路网络4424 24 一月一月 2023 2023所所 谓 多多 址址 接接 入入 协 议（Multiple Access Protocol）就就是是在在一一个个网网络中中，解解决决多多个个用用户如何高效共享一个物理如何高效共享一个物理链路路资源的技源的技术。多多址址协议主主要要分分为固固定定分分配配多多址址接接入入协议、随随机机分分配配多多址址接接入入协议和和基基于于预约方方式式的的多多址接入址接入协议。4524 24 一月一月 2023 2023固定多址接入固定多址接入所所谓固固定定分分配配多多址址接接入入是是指指在在用用户接接入入信信道道时，

31、专门为其其分分配配一一定定的的信信道道资源源（如如频率率、时隙隙、码字字或或空空间），用用户独独享享该资源源，直直到到通通信信结束。束。4624 24 一月一月 2023 2023随机多址接入随机多址接入所所谓随随机机多多址址接接入入是是指指用用户可可以以随随时接接入入信信道道，并并且且可可能能不不会会顾及及其其他他用用户是是否否在在传输。当当信信道道中中同同时有有多多个个用用户接接入入时，在在信信道道资源源的的使使用上就用上就发生冲突（碰撞）。生冲突（碰撞）。因因此此，对于于有有竞争争的的多多址址接接入入协议如如何何解解决决冲冲突突从从而而使使所所有有碰碰撞撞用用户都都可可以以成成功功进行行

32、传输是是一个非常重要的一个非常重要的问题。4724 24 一月一月 2023 2023基于基于预约的多址接入的多址接入协议 所所谓基基于于预约的的多多址址接接入入协议，是是指指在在数数据据分分组传输之之前前，先先进行行资源源预约。一一旦旦预约到到资源源（频率率、时隙隙），则在在该资源源内内可可进行行无无冲冲突的突的传输。4824 24 一月一月 2023 2023多址接入协议的分类多址接入协议的分类 第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术4924 24 一月一月 2023 20233.2.1 多址方式的概念多址方式的概念 蜂蜂窝窝移移动动通通信信资资源源包包括括时时间间、频频率率、空

33、空间间和和编编码码方方式式（码码序序列列），它它们们分分别别属属于于时时域域、频频域域、空空域域和和码码域。域。通通过过对对通通信信资资源源的的不不同同分分割割方方式式，也也就就形形成成了了不不同同的的多多址址方方式式，理理想想的的分分割割应应使使信信道道上上传传输输的的用用户户信信号号满足正交的要求。满足正交的要求。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术5024 24 一月一月 2023 20233.2.1 多址方式的概念多址方式的概念 设设用用户户i的的信信号号波波形形为为xi(t)，i=1，2，;xi(t)的的傅傅立立叶叶变变换换为为Xi(f)；xi(t)的伪随机码波形为的伪随

34、机码波形为ci(t)。那么，如果满足。那么，如果满足 正交的数学机理如下：正交的数学机理如下：则则用用户户之之间间是是正正交交的的。满满足足以以上上正正交交化化过过程程的的多多址址方方式式分分别是别是TDMA、FDMA和和CDMA。或或或或第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术5124 24 一月一月 2023 20233.2.1 多址方式的概念多址方式的概念 对对于于FDMA方方式式，一一种种简简单单的的物物理理实实现现方方法法是是将将频频率率带带宽宽划划分分为为一一系系列列不不重重叠叠的的子子频频带带（频频道道），让让不不同同的的用用户户信信号号使使用用不不同同的的子子频频带带，

35、在在接接收收端端采采用用带带通通滤滤波波器器将将不不同同的的用用户户信信号号区区分分开开来来。如如图图3-8a所示。所示。1.频分多址（频分多址（FDMA）图图3-8a FDMA示意图示意图 5224 24 一月一月 2023 20235324 24 一月一月 2023 2023FDMA的的最最大大优点点是是相相互互之之间不不会会产生生干干扰。只只有有当当用用户数数较少少，且且数数量量大大致致固固定定、每每个个用用户的的业务量量都都较大大时（比比如如在在电话交交换网网中中），FDMA是是一一种种有有效效的的分分配配方方法。法。当当网网络中中用用户数数较多多且且数数量量经常常变化化，或或者者通通

36、信信量量具具有有突突发性性的的特特点点时，采采用用FDMA就会就会产生一些生一些问题。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术5424 24 一月一月 2023 20233.2.1 多址方式的概念多址方式的概念对对于于TDMA方方式式，一一种种简简单单的的物物理理实实现现方方法法是是将将该该时时间间段段划划分分为为一一系系列列不不重重叠叠的的时时间间片片（时时隙隙），通通过过定定时时的的采采样样门门即即可可将将不不同同的的用用户户信信号号区区分分开开来来，如图如图3-8b所示。所示。2.时时分多址（分多址（TDMA）图图3-8 b TDMA方式示意图方式示意图 5524 24 一月一月

37、 2023 2023TDMA时隙分配 5624 24 一月一月 2023 2023在在时分分多多址址的的系系统中中，用用户在在每每一一帧中中占占用用一一个个时隙隙。如如果果用用户在在已已分分配配的的时隙隙上上没没有有数数据据传输，则这段段时间将被浪将被浪费。TDMA通通信信系系统和和FDMA通通信信系系统相相比比具具有有以以下下主要特点：主要特点：TDMA系系统的的基基站站只只用用一一部部发射射机机，可可以以避避免免像像FDMA系系统那那样因因多多部部不不同同频率率的的发射射机机同同时工工作作而而产生的生的互互调干干扰；TDMA系系统不不存存在在频率率分分配配问题，对时隙隙的的管管理理和和分分

38、配通常要比配通常要比对频率的管理和分配率的管理和分配简单而而经济；TDMA系系统必必须有有精精确确的的定定时和和同同步步，保保证各各移移动台台发送的信号不会在基站送的信号不会在基站发生重叠或混淆。生重叠或混淆。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术5724 24 一月一月 2023 20233.2.1 多址方式的概念多址方式的概念3.码码分多址（分多址（CDMA）对对于于CDMA方方式式，系系统统中中的的所所有有用用户户信信号号可可以以占占用用相相同同的的时时间间和和频频率率，区区分分不不同同用用户户信信号号则则是是通通过过正正交或准正交的交或准正交的扩频码扩频码来实现，如图来实现，

39、如图3-8c所示。所示。图图3-8 c CDMA方式示意图方式示意图 第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术5824 24 一月一月 2023 20233.2.2 三种多址方式的特点三种多址方式的特点 1.FDMA的特点的特点 FDMA信道每次只能传送一个电话；信道每次只能传送一个电话；每每信信道道占占用用一一个个载载频频，相相邻邻载载频频之之间间的的间间隔隔应应满满足足传传输输信信号号带宽的要求；带宽的要求；符符号号时时间间与与平平均均延延迟迟扩扩展展相相比比较较是是很很大大的的。由由码码间间干干扰扰引引起起的误码极小，因此在窄带的误码极小，因此在窄带FDMA系统中无需自适应均衡；

40、系统中无需自适应均衡；移动台较简单，和模拟的较接近；移动台较简单，和模拟的较接近；基站复杂庞大；基站复杂庞大；FDMA系系统统每每载载波波单单个个信信道道的的设设计计，使使得得在在接接收收设设备备中中必必须须使使用用带带通通滤滤波波器器允允许许指指定定信信道道里里的的信信号号通通过过，滤滤除除其其它它频频率率的信号，从而限制临近信道间的相互干扰；的信号，从而限制临近信道间的相互干扰；越区切换较为复杂和困难。越区切换较为复杂和困难。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术5924 24 一月一月 2023 20233.2.2 三种多址方式的特点三种多址方式的特点 2.TDMA的特点的特点

41、 突发传输的速率高，远大于语音编码速率；突发传输的速率高，远大于语音编码速率；发发射射信信号号速速率率随随N的的增增大大而而提提高高；如如果果达达到到100kbit/s以以上上，码码间间干干扰扰就就将将加加大大，必必须须采采用用自自适适应应均均衡衡，用用以以补补偿偿传传输输失真；失真；TDMA用用不不同同的的时时隙隙来来发发射射和和接接收收，因因此此不不需需双双工工器器。即即使使使使用用FDD技技术术，在在用用户户单单元元内内部部的的切切换换器器，就就能能满满足足TDMA在接收机和发射机间的切换，因而不需使用双工器；在接收机和发射机间的切换，因而不需使用双工器；基基站站复复杂杂性性减减小小。N

42、个个时时分分信信道道共共用用一一个个载载波波，占占据据相相同同带带宽，只需一部收发信机。互调干扰小；宽，只需一部收发信机。互调干扰小；抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大；抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大；越区切换简单。越区切换简单。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术6024 24 一月一月 2023 20233.2.2 三种多址方式的特点三种多址方式的特点 3.CDMA的特点的特点 CDMA系系统统的的许许多多用用户户共共享享同同一一频频率率，不不管管使使用用的的是是TDD还是还是FDD技术；技术；通信容量大；通信容量大；容量的软特性；容量的软特性；由于信号被扩展在一较

43、宽频谱上而可以减小多径衰落；由于信号被扩展在一较宽频谱上而可以减小多径衰落；在在CDMA系统中，信道数据速率很高；系统中，信道数据速率很高；软切换；软切换；低信号功率谱密度。低信号功率谱密度。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术6124 24 一月一月 2023 20233.2.3 三种多址方式的比较三种多址方式的比较 1.业务支持的灵活性业务支持的灵活性主主要要用用来来支支持持语语音音业业务务，当当前前完完全全的的FDMA方方式式在在现现代代通通信信网网络络中中很很少少单单独独使使用用，新新的的系系统统逐逐渐渐向向TDMA方方式式演演进进。考考虑虑到到FDMA所所需需的的技技术术

44、复复杂杂度度较较低低，实实际际上上多多数数的的系系统统采采用用了了FDMA/TDMA结合结合的方式。的方式。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术6224 24 一月一月 2023 20233.2.3 三种多址方式的比较三种多址方式的比较 TDMA能能够够单单独独支支持持语语音音和和数数据据业业务务，也也能能为为综综合的语音和数据业务提供更为灵活和方便的支持。合的语音和数据业务提供更为灵活和方便的支持。TDMA网网络络中中采采用用同同步步时时隙隙传传输输的的方方式式可可以以支支持持固固定定速速率率的的业业务务，如如语语音音等等，也也可可以以提提供供对对数数据据业务的支持。业务的支持。

45、CDMA也也是是一一种种数数字字接接入入和和传传输输方方式式，能能够够单单独独支支持持语语音音和和数数据据业业务务，也也能能灵灵活活方方便便地地支支持持综综合合的的业业务务。相相对对于于TDMA，CDMA的的主主要要优优点点在在于于其时间占用和传输质量具有很大的灵活性。其时间占用和传输质量具有很大的灵活性。6324 24 一月一月 2023 20232.传输性能传输性能独独立立采采用用FDMA方方式式的的系系统一一般般是是模模拟系系统，其其传输性性能能受受到到传输环境境的的影影响响较大大，而改而改进其其传输性能的技性能的技术手段却不多。手段却不多。TDMA系系统通通常常采采用用了了数数字字收收

46、发技技术，可可以以使使传输性性能能得得到到很很大大改改进，比比如如，采采用用信信道道编解解码、交交织、各各种种均均衡衡技技术以以及及分分集手段，可以有效地提高其集手段，可以有效地提高其传输性能。性能。6424 24 一月一月 2023 2023CDMA系系统也也是是数数字字传输系系统，也也采采用用了了许多多先先进的的数数字字信信号号处理理技技术，除除了了TDMA所所使使用用的的技技术之之外外，还有有一一些些专用用的技的技术，比如，比如RAKE接收技接收技术等。等。另另外外，与与一一般般的的TDMA系系统相相比比，CDMA通通常常是是宽带传输系系统，因因而而CDMA系系统在在抗干抗干扰、抗多径衰

47、落方面具有、抗多径衰落方面具有优势。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术6524 24 一月一月 2023 20233.2.3 三种多址方式的比较三种多址方式的比较 3.系统容量系统容量CDMA 容量容量TDMA 容量容量 FDMA 容量。容量。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术6624 24 一月一月 2023 20233.2.3 三种多址方式的比较三种多址方式的比较 实际系统容量计算实际系统容量计算 蜂窝系统的无线容量可定义为蜂窝系统的无线容量可定义为 信道信道/小区小区 式式中中，m是是无无线线容容量量大大小小；Bt是是分分配配给给系系统统的的总总的的频频谱谱；

48、Bc是是信信道道带带宽；宽；N是频率复用的小区数。是频率复用的小区数。FDMA蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量 对对于于模模拟拟FDMA系系统统来来说说，如如果果采采用用频频率率复复用用的的小小区区数数为为N，根根据据对对同同频频干干扰扰和和系系统统容容量量的的讨讨论论可可知知，对对于于小区制蜂窝网小区制蜂窝网 第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术6724 24 一月一月 2023 20233.2.3 三种多址方式的比较三种多址方式的比较 即即频频率率复复用用的的小小区区数数N由由所所需需的的载载干干比比来来决决定定。可可求求得得FDMA的的无无线线容量如下容量如下信道/小区 TDMA

49、蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量 对对于于数数字字TDMA系系统统来来说说，由由于于数数字字信信道道所所要要求求的的载载干干比比可可以以比比模模拟拟制制的的小小45dB，因因而而频频率率复复用用距距离离可可以以再再近近一些。如一些。如N=3的图案。可求得的图案。可求得TDMA的无线容量如下的无线容量如下 其中，其中，Bc为载波间隔，每载波共有为载波间隔，每载波共有K个时隙。个时隙。第第3 3章章 移动通信主要技术移动通信主要技术6824 24 一月一月 2023 20233.2.3 三种多址方式的比较三种多址方式的比较 CDMA蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量CDMA系系统统的的容容量量是是干干扰扰受

50、受限限的的，而而FDMA和和TDMA系系统统的的容容量量是是带带宽宽受限受限的。的。决决定定CDMA数数字字蜂蜂窝窝系系统统容容量量的的主主要要参参数数是是：处处理理增增益益、Eb/N0、语语音音负负载载周周期期、频频率率再再用用效效率率以以及及基基站站天天线线扇扇区区数数。只只考考虑虑一一般般扩扩频频通通信信系系统统，接收信号的载干比可以写成接收信号的载干比可以写成如如果果m个个用用户户共共用用一一个个无无线线信信道道，显显然然每每一一用用户户的的信信号号都都受受到到其其他他m1个个用用户户信信号号的的干干扰扰。假假设设到到达达一一个个接接收收机机的的信信号号强强度度和和各各干干扰扰强强度度