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1、4.频分多址（FDMA）1）定义：将移动通信频段宽度等间隔地划分为N个互不 重叠的信道。移动台发出的信号调制到频带内 不同的信道载频上，基站根据载频频率的不同 来识别发射地址，从而完成多址联接。满足条件：FDMA是以不同的频率信道来实现通信第1页/共27页2）FDMA的主要特点5.时分多址（TDMA）1）定义：在一个无线频道上，按时间分割为若干个时隙，每个业务信道占用一个时隙，在规定的时隙内 收、发信号的多址方式。满足条件：TDMA是以不同的时隙实现通信第2页/共27页2）基站与移动台之间的信号传输 基站 移动台：连续的TDM信号 移动台 基站 ：突发信号（不连续）3）TDMA方式特点6.码分
2、多址（CDMA）1）定义：每个用户收、发信机具有特定的地址码，利用 公共频道传输各自所需的信息的方式。满足条件：第3页/共27页CDMA是以不同的代码序列来实现通信2）实现CDMA的必要条件（P181）3）扩频多址方式原理 见图 6-4第4页/共27页111000000000000000000000111111111111111111111111100RsRcR0A点：Rs 1 0 1 1PN：Rc 101110 010111 0110011 011101B点:R0 010001 010111 1001100 100010R0是Rs的6倍第5页/共27页4）CDMA特点7.三种系统容量比较1)
3、系统容量的定义：多指能容纳的用户总数、系统最大容纳的信道数或系统输入话务量（爱尔兰）。2）无线容量的m计算 B=1.25MHz m=B/Nf a）模拟TACS系统（FDMA）信道间隔 25KHz 信道总数 1.25MHz/25KHz=50 簇内小区数 N=7 系统容量 mFDMA=50/7=7.1（信道/小区）第6页/共27页b）数字GSM系统，采用TDMA方式 信道间隔 200kHz 每载频时隙数 8 信道总数 （1.25MHz/200 KHz）8=50 簇内小区数 N=4 系统容量 mTDMA=50/4=12.5（信道/小区）c）数字CDMA系统，采用CDMA方式 Bs 扩频解调输出LPF
4、的带宽 Bw 系统扩频信号的发信带宽第7页/共27页当系统满足要求的C/I 时，将 C/I 代入式（6-1）可得：当：BW=1.25MHz,RS=8kb/s,Eb/N0=7dB m=32.25(信道/小区）第8页/共27页考虑实际影响因素后，容量计算要做相应修正：I）采用话音激活技术提高了系统容量式中 d 为话音占空比，通常为0.35II）利用扇形划分提高系统容量式中G是扇形分区系数，通常为2.55III）邻近蜂窝小区的干扰对系统容量的影响式中F为信道复用效率，通常为0.6第9页/共27页蜂窝系统容量比较说明：1）m涉及因素较多，主要与信道间隔 f和频率复用系数N 密切相关。信道间隔与发送带宽
5、、抗干扰能力有关，而 复用系数与抗同频干扰能力有关，而抗干扰能力最终可 归结为与话音编码、信道编码、交织和调制相关。2）移动通信中，C/I是最主要的矛盾，为了提高C/I可以不 惜一切手段，如扩频通信是以频带换取C/I。FDMA、TDMA、CDMA中C/I要求越来越小，说明 抗干扰性能越来越强第10页/共27页二.话音编码（信源编码）1.定义 数字通信系统中，必须将模拟话音信号转换为适于数字系统中传输的数字信号的过程。2.衡量话音编码器的主要指标 1）比特率（bit/s)比特率 压缩率 有效性 话音质量 2）质量 MOS评分 3）复杂度 DSP 4）处理时延 复杂度越大，运算时间越长，处理时延越
6、大。第11页/共27页3.类型 1）波形编码器 根据话音信号的波形，采取抽样、量化、编码。其逼真程度好、速率高、但占用带宽大，不适于直接用于移动通信。如：PCM64kb/s,ADPCM32kb/s2）声源编码器 在发端提取产生话音信号的特征参数，在收端由编码参数重新获得话音。比特速率可以压缩的很低，但语音质量较差。3）混合编码 综合波形编码和声源编码方式形成的编码器。适于编码速率中等的场合（适于移动通信）RPE-LTP GSM CELP/VCELP CDMA第12页/共27页三.数字调制解调技术 调制是为了使信号特性与信道特性匹配。1.调制、解调的主要功能1）频谱搬移2）抗干扰，即功率效率（系
7、统可靠性）3）提高系统有效性，即频谱带宽效率2.窄带数字调制3.主要调制方式1）线性调制技术 QPSK、MPSK、MQAM等2）非线性（恒包络）调制技术 FSK、MSK、GMSK等自学：QPSK和OQPSK的比较、GMSK第13页/共27页四.信道编码1.数字在传输中发生的主要错误随机错误：每个码元错误概率与前后码元无关，是独立 错误。突发错误：一个码元错误往往影响前后码元的错误概率。2.信道编码定义 对一个具有确定长度的数字信号序列m，人为地按一定规则加进非信息数字序列，以构成一个码字，然后经调制器变换为适合信道传输的信号的过程。3.功能 显著改善数字信息在数字移动变参信道传输过程中由于各种
8、噪声和干扰而造成的误码，提高系统的可靠性。第14页/共27页4.差错控制的三种方式a）前向纠错（FEC）自动纠错 发端发送具有纠错性能的码，如果在传输过程中产生的错误属于该纠错码能纠的类型，则收端译码器不仅能检错，而且能自动纠错。在移动通信系统中，几乎都采用FEC方法。实现方法:I）线性分组码 BCH、FIRE、RSII）非线性码 卷积码（纠随机错误）b）反馈重传（ARQ）经收端译码后，如发现传输有错，则通知发端重发接收端认为错误的信息，直到收端认可为止。c）混合纠错 综合应用前两种第15页/共27页五.交织技术1.功能 针对移动信道的干扰、衰落等往往产生较长的突发错误情况，采用交织技术以使误
9、码离散化，致使突发差错信道变为离散差错信道，利用接收端纠正随机离散差错功能，就可以改善整个数据序列传输质量。2.实现方法（交织原理）P255第16页/共27页例：11010，10110，10111，01011，11101，11111 发信 按行读入 11010 交织 10110 10111 01011 11101 11111按列读出：111011，100111，0110110，111101，001111受突发干扰：111011，100111，0110110，000010，001111 按列读入 11000 10100 收信 10101 去交织 01001 11111 11101按行读出：110
10、00，10100，10101，01001，11111，11101第17页/共27页六.分集接收技术1.功能 分集接收是利用系统接收两个或两个以上输入信号，由于这些信号具有互不相关的随机衰落特性，通过接收处理后，达到克服瑞利衰落的目的。2.显分集接收1）空间分集a）定义 利用不同接收点收到的信号衰落的独立性，实现抗衰落的功能。空间略有变动，就可以出现较大的场强变动。空间的间距越大，多径传播的差异就越大，所以场强的相关性就越小。由于深衰落难得同时发生，在这种情况下，分集便能把衰落效应降到最小。b）结构 发端一付天线，收端N付天线，间距D（D /）第18页/共27页c）性能 分集增益正比于分集的数量
11、N，但改善的程度随N的增加逐步减小。工程上要在性能与复杂性之间折衷，所以，一般取N=24。GSM系统采用此种分集技术2）频率分集a）定义 基于在信道相干带宽之外的频率上不会出现同样的衰落。发端以两个不同频率同时发送同一个信息，而收端分别予以接收合并，使其输出较强的有用信号。b）性能 要求两信号频率应大于相干带宽BC，这时两信号分别衰落，互不相关。市区BC 50kHz，郊区BC 300kHz 由于其频谱利用率低，一般适用于特殊业务。第19页/共27页3）时间分集a）定义 发端在不同的时隙发射相同的信息，以便在收端产生产生两个以上不相关的衰落信号，然后接收合并取得较强的有用信号。b）性能 在窄带系
12、统中，时间分集无助于减小衰落，因为移动台受深衰落时，每个时隙均一样。（所以窄带用空间分集）宽带系统中采用RAKE接收，即将多径信号视为时间不同的信号回波，可经过同相处理后进行分集合成，以增加有用信号达到抗多径衰落的目的。3.隐分集接收 利用信号设计技术将分集作用隐含在被传输的信号之中称为隐分集。最典型就是多径分集的RAKE接收。CDMA系统采用RAKE接收，也用到空间、频率分集。第20页/共27页七.合并技术 分集接收，从不同的N个独立支路所获得的信号，通过不同形式的合并来获得分集增益。达到抗衰落目的。四种方法：（图6-52）1）选择合并2）开关合并3）最大比值合并4）等增益合并第21页/共2
13、7页八.功率控制技术 1.功率控制准则 1）功率平衡准则：在接收端收到的有用信号功率相等。2）信号干扰比SIR平衡准则：接收到的SIR相等。在上行链路，干扰来自同一小区，接收功率相等，两准则等效。而下行链路，干扰不仅仅局限于单个小区，由于干扰不同，即使接收功率相等，SIR 也会不同，此时不等效。功率平衡准则的功控易于实现，但性能上不如基于SIR平衡准则。但SIR平衡准则易导致正反馈，使系统失去稳定性。第22页/共27页2.功控方法1）反向功控与前向功控反向功控：上行链路的功控。用来控制移动台的发射功率，使BS收到的所有MS的信号功率或SIR相等；使各用户间相互干扰最小，以达到克服“远近效应”的
14、目的。同时节省能量延长电池寿命。前向功控：下行链路的功控。用来控制BS的发射功率，使所有MS在小区的任何位置收的功率或SIR基本相等。2）开环功控与闭环功控（反向）开环功控：MS根据接收功率的变化对信道的衰落特性进行估计，调整移动台的发射功率，补偿路径损耗中大的突发衰落。缺点：不精确，是粗糙的估计。闭环功控：BS据收到的信号（上行）强弱（与标准相比），产生功控命令。MS据此命令来提升或降低发射功率的一个固定量，以保证BS收到的SIR基本相等。优点：控制精确，用于满足传输质量。第23页/共27页外环功控：确定闭环精控中的门限值。将MS发射功率的调整与通话质量联系起来，据实际SIR或误帧率来动态决
15、定接收SIR门限。外环功控使闭环控制更完善。3）开环功控与闭环功控（前向）开环功控：BS根据接收到的MS的功率对信道的衰落特性进行估计，调整各业务台的发射功率，闭环功控：基站和移动台相结合，动态改变功率。MS监测到前向信道的帧质量向BS报告，BS将此与阈值比较，确定如何调整（增加或减少发射功率）。第24页/共27页 总总 结结第25页/共27页作业：1.数字在传输中发生的主要错误有哪些？GSM系统分别采 取什么措施来纠错的？2.GSM采用什么样的信源编码方案？其性能如何？3.给定系统带宽2.5MHz，分别计算TACS（N=7）、GSM（N=4）和IS-95CDMA（RS=9.6kb/s、Eb/N0=7dB、d=0.35、G=2.55、F=0.6)的系统容量。4.用速率为3.6Mb/s的PN序列直接扩频，扩频信号带宽是多少？若信息速率为8kb/s，则系统扩频增益是多少？第26页/共27页27感谢您的观看！第27页/共27页