2多址接入技术

第三部分移动通信关键技术之二——多址接入技术多址接入问题描述移动通信系统中基站的多路工作和移动台单路工作形成了移动通信的一大特点。基站以怎样的信号传输方式发送信号，使各移动台能从中识别发送给本移动台的信号?（下行）基站如何识别来自各个不同移动台的信号？（上行）多址方式是移动通信网体制范畴，关系到系统容量，小区构成，频谱和信道利用效率以及系统复杂性。基本概念：实现不同地点、不同用户接入网络的技术分类：频分多址（FDMA），频道划分，频带独享，时间共享时分多址（TDMA），时隙划分，时隙独占，频率共享码分多址（CDMA），码型划分，时隙、频率共享空分多址（SDMA），空间角度划分，频率、时隙、码共享频分多址（FrequencyDivisionMultipleAccess—FDMA）Y轴用户1用户2…ff1f2基本概念：每个用户占用一个频道用户地址：频道号FDMA的特点：1.单路单载波传输：每个频道只能传送一路业务信息（一个电话）。载波间隔必须满足业务信息传输带宽的要求。2.信号连续传输：在分配好话音信道后，基站和移动台同时连续不断的发送和接收。3.需要周密的频率规划，是一个频道受限和干扰受限系统。4.每信道占用一个载频，相邻载频之间的间隔应满足传输信号带宽的要求。5.实现简单，无需自适应均衡。移动台较简单，和模拟的较接近。6.FDMA的特点：7.基站需要多个收发信道设备。基站复杂庞大，重复设置收发信设备。8.9.FDMA系统每载波单个信道的设计，使得在接收设备中必须使用带通滤波器允许指定信道里的信号通过，滤除其他频率的信号，从而限制临近信道间的相互干扰。10.越区切换较为复杂和困难。因在FDMA系统中，分配好语音信道后，基站和移动台都是连续传输的，所以在越区切换时，必须瞬时中断传输数十至数百毫秒，以把通信从一频率切换到另一频率去。对于语音，瞬时中断问题不大，对于数据传输则将带来数据的丢失。时分多址（TimeDivisionMultipleAccess—TDMA）基本概念：基于时间分割信道用户地址：时隙引入的概念：时隙、帧、复帧、Burst等用户1用户2用户3…tTS1TS2TDMA特点：1.突发传输的速率高2.发射信号速率随N的增大而提高3.TDMA用不同的时隙来发射和接收4.基站复杂性减小。5.越区切换简单。6.抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大TDMA特点：7.以频率复用为基础的蜂窝系统，小区内以时隙分离用户8.每个时隙传输一路数字信号，时隙动态配置依靠软件9.系统需要严格的系统定时同步，但对功控要求不严格10.系统是时隙受限和干扰受限的11.TDD模式下，上下行信道信息可以共享TDMA系统突发定时关系移动台的移动性导致各移动台到基站的距离不同，因此发送信号的延时也不相同，导致基站接收的信号相互交叠，干扰解决办法：用户提前发送重要问题：系统定时，保护时间和定时提前量系统定时：全网同步，切换位/时隙/帧/复帧同步定时保护时间GuardPeriods根据基站覆盖小区的半径和电波传播时延确定码分多址（CodeDivisionMultipleAccess—CDMA）ioSWPNCNCBBG图4.11FH-CDMA和DS-CDMA示意图(a)FH-CDMA;(b)DS-CDMA采用扩频通信技术每个用户具有特定的地址码（相当于扩频中的PN码），利用地址码相互之间的正交性（或准正交性）完成信道分离的任务。CDMA在频率、时间、空间上重叠。优点：系统容量大，抗干扰、抗多径能力高。基本概念：基于码型结构分割信道，频率时间共享CDMA特点：1.CDMA系统的许多用户共享同一频率，不管使用的是TDD还是FDD2.3.容量的软特性。4.由于信号被扩展在一较宽频谱上而可以减小多径衰落5.在CDMA系统中，信道数据速率很高。CDMA特点：6.7.低信号功率谱密度。8.每个基站只需一个射频系统9.小区内以CDMA建立信道连接10.每个码传输一路数字信号CDMA特点：11.各用户共享频率和时间12.是一个多址干扰受限系统13.需要相当严格的功率控制14.需要定时同步15.具有软容量16.具有软切换能力17.语音激活技术可扩大系统容量18.抗衰落，抗多径能力强扩频通信具有很强的干扰抑制的能力，常用扩频增益表示系统的抗干扰能力：PObWSObWObbGIEBBIEBIREIC1BW：扩频信号带宽；BS：信息带宽；（C/N）O和（C/N）i为扩频解调器输出和输入载波噪声功率比。空分多址依靠智能天线技术F1/TS1/C1F1/TS1/C1F1/TS1/C1三种多址方式系统容量的比较FDMA多址方式的系统容量：以模拟TACS系统为例，系统总频段带宽：1.25MHZ；频道间隔：25KHZ信道总数：1.25MHZ/25KHZ=50;簇内小区数：N=7;系统容量：m=50/7=7.1信道/小区三种多址方式系统容量的比较TDMA多址方式的系统容量：以数字GSM系统为例，系统总频段带宽：1.25MHZ；频道间隔：200KHZ每载频时隙数：8信道总数：1.25MHZ/200KHZ*8=50;簇内小区数：N=4;系统容量：m=50/4=12.5信道/小区三种多址方式系统容量的比较CDMA多址方式的系统容量：由于CDMA系统是一个干扰受限的系统，它的频率复用因子可以为1，对其系统容量的分析更为复杂，我们将简单进行推导。CDMA的载波干扰比（C/I）：111MPMPICrrIO：干扰（包括噪声）的功率谱密度Eb：每比特信号能量。在单小区时，考虑上行链路的容量，假设理想的功率控制（即在上行链路对所有移动台的发射功率进行控制，使到达基站接收机的信号功率均相同），则基站接收机的载波干扰比：ObSWNERBm1Pr：基站接收到的每个移动台的信号功率M：同时工作的移动台数。则最大的一个小区内用户数为：NoImage三种多址方式系统容量的比较CDMA多址方式的系统容量：以数字IS-95系统为例，频道带宽：1.25MHZ；声码器速率：8kbps要求：7dB;则：C/I=0.032系统容量：m=32.25用户/小区在CDMA系统中，考虑热噪声的影响。考虑话音激活技术的影响。考虑划分扇区的影响。考虑临近小区干扰的影响。