移动通信原理-第三章 多址技术与扩频通信
第三章 多址技术与扩频通信
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3.1.1基本原理
在移动通信中最典型的码分多址方式有：第二代的窄 带CDMA系统：IS-95体制；第三代的CDMA2000体制； 第三代的WCDMA体制。
t
ΔTn
在移动通信中最典型的时分多址方式有：
➢ 北美：D-AMPS；
➢ 欧洲与我国：GSM-900、DCS-1800；
➢ 日本：PDC。
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3.1.1基本原理
CDMA：它有两种主要形式：
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§3.1 多址技术的基本概念
移动用户要建立通信，首先要实现 动态寻址，即在服务范围内利用开放式 的射频电磁波寻找用户地址，同时为了 满足多个移动用户同时实现寻址，多个 地址之间还必须满足相互正交特性，以 避免产生地址间相互干扰。
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3.1.1基本原理
信号的正交特性具体是通过信号的正交参量 i ,
i=1,2,…n来实现的。即
➢ 1)在发送端，设计一组相互正交信号如下
n
x(t) i xi (t)
移动通信原理与系统.(优选)
移动通信原理与系统第1章概论1.（了解）4G网络应该是一个无缝连接的网络，也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。
当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联，所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。
2.所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。
移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。
无线通信是移动通信的基础。
3.移动通信主要的干扰有：互调干扰、邻道干扰、同频干扰。
（以下为了解）1）互调干扰。
指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生与有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰。
2）邻道干扰。
指相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰，是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。
3）同频干扰。
指相同载频电台之间的干扰。
4.按照通话的状态和频率的使用方法，可以将移动通信的工作方式分成：单工通信、双工通信、半双工通信。
第2章移动通信电波传播与传播预测模型1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。
对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。
移动信道的基本特性是衰落特性。
2.阴影衰落：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。
多径衰落：无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。
无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。
大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离（几百或几千米）上信号强度的变化。
小尺度衰落模型用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内信号强度的快速变化。
3.在自由空间中，设发射点处地发射功率为P t，以球面波辐射；设接收的功率为P r，则P r=（A r/4πd2）P t G t式中，A r=λ2G r/4π，λ为工作波长，G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。
第3章第4讲 扩频通信、抗衰落技术
——空间分集的两种变化形式：极化分集和角度分集
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频率分集(Frequency Diversity)
频率分集是将待发送的信息分别调制到频率不相关的载 波上发送，只要载频间隔大于相干带宽，则接收端所接 收到信号的衰落是相互独立的。 在移动通信系统中，可采用信号载波频率跳变扩展频 谱技术来达到频率分集的目的。和空间分集相比，频 率分集的优点是减少了天线数目，缺点是要占用更多 的频谱资源，在发端需要多部发射机。
CDMA网络与GSM网络完全不同，由于不再把信道和用户分开考 虑，也就没有了传统的覆盖和容量之间的区别。一个小区的业务 量越大，小区面积就越小。因为在CDMA 网络中业务量增多就意 味着干扰的增大。这种小区面积动态变化的效应称为小区呼吸。 “小区呼吸”动态分配小区负荷，改善网络覆盖，增加系统容量
5．空分多址
2．CDMA系统地址码和扩频码的应用
主要可以分为3类: （1）用户地址码。 （2）信道地址码。 （3）小区地址码。
3 扩频通信的主要性能指标
(1)．扩频处理增益
处理增益G定义为频谱扩展后的信号带 宽B2与频谱扩展前的信号带宽B1之比，即
B2 R2 T1 G B1 R1 T2
（4-23）
（3）．频带利用率
频带利用率就是传输的数据率（bit/s） 与数字信号所占的频带（Hz）之比单位为 bit/s/Hz。
3.2.4 多址接入技术
1．多址接入技术简介
多址技术主要是解决如何使多用户共享系统无线资源的问题。 必须对不同移动台和基站发出的信号赋予不同的特征，使基 站能从众多移动台的信号中区分出哪一个移动台发出来的信 号，而各移动台又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自 己的信号。
显分集
微分集
《移动通信》课程教学大纲
《移动通信》课程教学大纲适用专业：通信工程编写日期：2015.10适用对象：本科执笔：刘世安学时数：54 审核：一、课程教学目标1、任务和地位：本课程是通信工程(本科)专业的一门专业课。
从学科性质上看，它是一门综合性很强的课程，综合了无线通信的系统原理及应用，其目的是使学生能适应现代社会通信事业快速发展的需要，并对移动通信原理、数字移动通信系统、数字移动通信技术与工程、个人通信有较深刻的理解。
2、知识要求：通过教学，使学生基本了解移动通信的概念，移动通信系统控制方式；掌握移动通信无线设备的原理及结构；掌握移动通信各种类型网络的组成及原理，以及移动通信的未来发展方向，使学生能成为具有较深厚理论基础的移动通信的高级人材。
3、能力要求：通过本课程的学习，使学生对移动通信的基本概念、基本原理和组网技术有较全面的了解和领会，应能应用移动通信的原理与技术分析阐释常见移动通信方式中信息传输的发送与接收原理，应能分析设计一些简单移动通信系统，为移动通信系统的管理维护、研究和开发打下必要的理论基础和技能。
二、教学内容与要求第一章绪论[目的要求]1、了解移动通信的发展概况(不仅包括过去的，还包括现在的)。
2、掌握为什么要发展数字蜂窝系统的原因。
3、了解典型移动通信系统。
4、掌握移动通信的基本技术。
[教学内容]1、移动通信的发展概况，发展趋势。
2、移动通信的概念、主要特点及其分类。
3、典型移动通信系统。
4、移动通信的基本技术。
5、了解移动通信的标准化组织。
[重点难点]移动通信的主要特点，基本技术。
[教学方法] 课堂讲解第二章调制解调[目的要求]1、掌握MSK、GMSK、GFSK的调制原理和差别。
2、掌握MSK的相位轨迹和同相分量、正交分量的输出。
3、掌握QPSK、OQPSK、π/4-DQPSK和QAM调制的基本原理和差别。
[教学内容]1、调制的概念，移动通信中调制技术的作用。
2、最小频差和相位连续的概念，最小频移键控的概念和调制原理。
移动通信原理
移动通信原理移动通信原理是指通过无线电技术和信号处理技术，实现移动电话、数据传输和其他移动通信服务的原理。
移动通信原理主要包括以下几个方面：信号传输、频率复用、调制解调、多址接入、移动台的位置跟踪与切换等。
信号传输是移动通信中最基本的原理之一。
在移动通信系统中，语音、数据、图像等信息被转换成电信号，并通过无线电波传输。
信号传输主要有两个关键环节：发送端的信号发射和接收端的信号接收。
移动通信系统中通常使用的调制技术包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
频率复用是提高移动通信系统频谱利用率的一种方法。
移动通信系统中，有限的频谱资源需要被多个用户同时共享。
频率复用通过将频谱划分成若干个频带，并在不同的时间或空间上给不同的用户使用，实现信号的同时传输。
常见的频率复用技术包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等。
调制解调是移动通信中将数字信号转换成模拟信号或将模拟信号转换成数字信号的过程。
在移动通信中，数字信号和模拟信号之间需要进行相互转换，以实现信息的传输。
调制技术主要包括调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
多址接入是移动通信中实现多个用户同时通过同一信道进行通信的一种技术。
在移动通信系统中，多个用户需要同时进行通信，因此需要一种方法将各个用户的信号区分开来。
常用的多址接入技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等。
移动台的位置跟踪与切换是移动通信系统中的关键技术之一。
在移动通信中，移动用户随时可以改变位置，因此需要对移动用户的位置进行跟踪，并在用户从一个基站覆盖区域切换到另一个基站覆盖区域时完成切换。
位置跟踪和切换技术可以确保用户在移动过程中能够始终保持通信的连续性和稳定性。
扩频技术原理
扩频技术原理扩频技术是一种在通信领域中被广泛应用的技术，它通过在传输过程中对信号进行扩频处理，从而提高了通信系统的抗干扰能力和安全性。
在本文中，我们将深入探讨扩频技术的原理及其在通信领域中的应用。
首先，让我们来了解一下扩频技术的基本原理。
扩频技术是通过将原始信号进行调制，使其占用更宽的频带，从而降低信号在窄带系统中的干扰。
在扩频技术中，常用的调制方式包括直接序列扩频（DSSS）和频率跳变扩频（FHSS）。
DSSS通过在发送端使用伪随机序列对信号进行调制，而FHSS则是通过在不同的频率上发送信号来实现扩频。
这两种方式都能够有效地提高信号的抗干扰能力，保障通信的质量。
扩频技术的原理在于利用更宽的频带来传输信号，这样即使受到干扰，也能够通过解调过程将干扰信号滤除，从而还原出原始信号。
这种方法不仅提高了通信系统的抗干扰能力，还能够提高通信的安全性，因为只有知道了扩频码的接收方才能够还原出原始信号，对于未经授权的用户来说，接收到的信号就是一堆噪声，无法解读出有效信息。
除了在抗干扰和安全性方面的应用外，扩频技术还在多址接入和定位等方面发挥着重要作用。
在多址接入系统中，通过使用不同的扩频码，不同用户的信号可以同时传输并且不会相互干扰，从而提高了系统的容量。
而在定位系统中，利用扩频技术可以实现高精度的定位，因为扩频信号能够在多径传播环境中提供更好的抗干扰能力，从而提高了定位的准确性。
总的来说，扩频技术作为一种重要的通信技术，在抗干扰、安全性、多址接入和定位等方面都有着广泛的应用。
它通过对信号进行扩频处理，提高了通信系统的性能，为现代通信技术的发展做出了重要贡献。
在未来，随着通信技术的不断发展，扩频技术将继续发挥着重要作用，为通信系统的性能提升和应用拓展提供支持。
通过本文的介绍，相信读者对扩频技术的原理及其在通信领域中的应用有了更深入的了解。
扩频技术的发展为通信系统的性能提升和应用拓展提供了重要支持，相信在未来的发展中，扩频技术将继续发挥着重要作用。
移动通信复习资料
移动通信复习资料移动通信原理与系统复习资料第⼀章：1.在4G系统中，⽹元间的协议是基于IP的，每⼀个MT（移动终端）都有各⾃的IP地址。
2.IP核⼼⽹：它不是专门⽤作移动通信，⽽是作为⼀种统⼀的⽹络，⽀持有线和⽆线接⼊。
主要功能是：完成位置管理和控制、呼叫控制和业务控制。
3.4G⽹络应该是⼀个⽆缝连接的⽹络，也就是说各种有线和⽆线⽹都能以IP协议为基础连接到IP核⼼⽹。
当然为了与传统的⽹络互联则需要⽤⽹关建⽴⽹络的互联，所以将来的4G⽹络将是⼀个复杂的多协议的⽹络。
4.移动通信的定义：指通信双⽅或⾄少有⼀⽅处于运动中进⾏信息交换的通信⽅式。
5.移动通信系统包括：⽆绳电话、⽆线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。
6.⽆线通信是移动通信的基础。
7.移动通信所受⼲扰种类：（1）：互调⼲扰：指两个或多个信号作⽤在通信设备的⾮线性器件上，产⽣与有⽤信号频率相近的组合频率。
从⽽对通信系统构成⼲扰的现象。
（2）：邻道⼲扰：指相邻或邻近的信道之间的⼲扰，是由于⼀个强信号串扰弱信号⽽造成的⼲扰。
（3）：同频⼲扰：指相同频率电台之间的⼲扰。
8.移动通信的⼯作⽅式：（1）：单⼯通信：指通信双⽅电台交替地进⾏收信和发信。
它常⽤于点到点通信。
（2）双⼯通信：指通信双⽅。
收发信机均同时⼯作。
即任⼀⽅讲话时都可以听到对⽅的话⾳，没有“按-讲”开关。
（3）半双⼯通信第⼆章：1. 移动通信的信道：指基站天线、移动⽤户天线和两幅天线之间的传播路径。
2. 从某种意义上来说，对移动⽆线电波传播特性的研究就是对移动信道的研究。
（判断）3. 移动信道的基本特性就是衰落特性。
4. ⽆线电波的传播⽅式：直射、反射、绕射和散射以及它们的合成。
5. 移动信道是⼀种时变信道。
在这种信道中传播表现出来的衰落⼀般为：随信号传播距离变化⽽导致的传播损耗和弥散。
6. （1）阴影衰落：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。
无线通信中的多址和频率重用技术
无线通信中的多址和频率重用技术导言：无线通信技术的广泛应用，使得人们可以方便地进行语音通话、短信传送、网络浏览等活动。
而在无线通信中，多址和频率重用技术是实现高效传输的重要手段。
本文将详细介绍多址和频率重用技术的原理、步骤和优势。
一、多址技术1.1 原理多址技术是指在同一个频率带宽内，将多个用户的信号进行编码与调制，通过特定的解码方式，将它们分离还原成原始信号。
常见的多址技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等。
1.2 步骤a. 频分多址（FDMA）：将频率带宽按照一定规则划分成多个子频带，每个用户被分配一个子频带进行传输。
b. 时分多址（TDMA）：将时间按照一定规则进行划分，每个用户在不同时间段进行传输。
c. 码分多址（CDMA）：通过为每个用户分配不同的扩频码（码片），并通过乘法运算和相关运算来实现多路复用。
二、频率重用技术2.1 原理频率重用技术是指在不同区域或不同信道中，使用相同的频率进行通信，通过合理的资源分配和干扰控制，使得不同的用户之间不会产生干扰。
a. 蜂窝小区划分：将通信区域划分为多个蜂窝小区，每个小区有一个基站负责信号传输。
b. 频率规划：根据每个小区的通信需求和资源情况，为每个小区分配合适的频率资源。
c. 频率复用：通过合理的频率复用方案，将相同的频率资源分配给不同的小区，使得它们之间能够同时传输信号而不会相互干扰。
三、多址和频率重用技术的优势3.1 空间资源充分利用：通过多址技术，多个用户可以在同一频率带宽内进行传输，充分利用了空间资源。
通过频率重用技术，不同小区可以使用相同频率进行通信，提高了频率资源的利用效率。
3.2 提高系统容量：多址技术允许多个用户同时进行通信，提高了系统的容量。
频率重用技术使得不同小区之间可以同时使用相同频率进行通信，进一步提高了系统的容量。
3.3 减少干扰：多址技术通过编码和解码的方式，将不同用户的信号进行分离，减少了用户之间的干扰。
(完整版)扩频通信的基本原理
扩频通信的基本原理所谓扩展频谱通信，可简单表述如下：“扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据”。
扩频通信的基本特点，是传输信号所占用的频带宽度（W）远大于原始信息本身实际所需的最小带宽（B），其比值称为处理增益（Gp）：总之，我们用扩展频谱的宽带信号来传输信息，就是为了提高通信的抗干扰能力，即在强干扰条件下保证可靠安全地通信。
这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。
一、扩频通信系统的主要优点●易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率●抗干扰性强，误码率低。
扩频通信在空间传输时所占有的带宽相对较宽，而接收端又采用相关检测的办法来解扩，使有用宽带信息信号恢复成窄带信号，而把非所需信号扩展成宽带信号，然后通过窄带滤波技术提取有用的信号。
这祥，对于各种干扰信号，因其在收端的非相关性，解扩后窄带信号中只有很微弱的成份，信噪比很高，因此抗干扰性强。
●保密性好，对各种窄带通信系统的干扰很小。
由于扩频信号在相对较宽的频带上被扩展了，单位频带内的功率很小，信号湮没在噪声里，一般不容易被发现，而想进一步检测信号的参数(如伪随机编码序列)就更加困难，因此说其保密性好。
●可以实现码分多址。
扩频通信提高了抗干扰性能，代价是占用频带宽。
但是如果许多用户共用这一宽频带，则可提高频带的利用率。
由于在扩频通信中存在扩频码序列的扩频调制，充分利用各种不同码型的扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性，在接收端利用相关检测技术进行解扩，则在分配给不同用户码型的情况下可以区分不同用户的信号，提取出有用信号。
这样在这一频带上许多对用户可以同时通话而互不干扰。
●抗多径干扰。
在无线通信中，长期以来，多径干扰始终是一个难以解决的问题之一。
在扩频通信中利用扩频码的自相关特性，在接收端从多径信号中提取和分离出最强的有用信号，或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成，都可以起到抗多径干扰的作用。
移动通信 第3章
移动通信第3章在当今的信息时代，移动通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
它的发展速度之快，令人瞠目结舌。
从最初的简单语音通话，到如今的高速数据传输、多媒体应用以及智能互联，移动通信技术的每一次进步都深刻地改变着我们的生活方式和社会形态。
在这第 3 章中，让我们深入探讨移动通信领域中的一些关键技术和应用。
首先，我们来谈谈多址技术。
多址技术是实现多个用户共享有限的频谱资源的关键手段。
常见的多址技术包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。
频分多址将频谱划分成不同的频段，每个用户被分配到一个特定的频段进行通信。
这种方式简单直观，但频谱利用率相对较低。
时分多址则是将时间分成不同的时隙，每个用户在指定的时隙内进行通信。
它提高了频谱的利用率，但对于时间同步的要求较高。
码分多址是一种基于扩频技术的多址方式，不同用户使用不同的扩频码来区分。
它具有抗干扰能力强、频谱利用率高的优点，但技术实现相对复杂。
接下来，让我们看看调制解调技术。
调制的目的是将数字信号转换为适合在信道中传输的模拟信号，解调则是将接收到的模拟信号还原为数字信号。
常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM），以及它们的组合，如正交幅度调制（QAM）。
QAM 在现代移动通信中得到了广泛应用，它通过同时调整信号的幅度和相位来传输更多的信息，从而提高了频谱效率。
但这也对信道的质量和接收端的解调算法提出了更高的要求。
再来说说信道编码技术。
信道编码的作用是在发送端对信息进行编码，增加冗余信息，以便在接收端能够检测和纠正传输过程中产生的错误。
常见的信道编码有卷积码、Turbo 码和低密度奇偶校验码（LDPC 码）等。
卷积码具有编码简单、性能较好的特点，Turbo 码则在纠错性能上有了显著提升，而 LDPC 码在高码率下具有出色的性能。
在移动通信系统中，智能天线技术也是一项重要的创新。
智能天线可以通过调整天线的波束方向和形状，实现对信号的定向传输和接收，从而提高信号的强度和质量，减少干扰。
什么是扩频通信资料
的传输带宽比实际信息带宽越宽，信息传输差错概率就越低。
含义3：在接收端用C相D关M解调A来如解扩何利用扩频通信来实现码分多址技术的。
重点：理解扩频通信的基本原理；
难点：信息容量的香农公式所揭示的本质内容。
信号在接收端解扩前后信噪比情况
S为信号平均功率，N为噪声功率（w）。
含义1：信号频谱被展宽
内容2：扩频通信的理论基础
内容3：扩频通信的特点
学习目标
扩频通信发送功率极低（1—650mW），又采用了相关接收
-1+1-1-1+1-1
信号的带宽须远大于原有信息的最小带宽；
功率很小，信号被淹没在噪声里，一般不容易被发现，而想进一
码可分以多 通址过技对术信（息传C掌D输M带A握）宽—的扩—扩频基展本来通原提理高信通工信的作抗干原扰理能力及，保特证点强干；
扩频通信的三层含义
1) 信号的频谱被展宽； 2) 采用扩频序列调制的方式来展宽信号频谱； 3）在接收端用相关解调来解扩。
含义1：信号频谱被展宽
➢ 传输任何信息都需要一定的频带,称为信息带宽或基带信号频带 宽度。例如,人类语音的信息带宽为300～3400Hz,电视图像信 息带宽为6.5MHz。
设W代表系统占用带宽或信号带宽,B代表信息带宽,则一般认为: W/B=1～2 窄带通信 W/B≥50 宽带通信 W/B≥100 扩频通信 扩频通信系统用100倍以上的信号带宽来传输信息,最主要的目 的是为了提高通信的抗干扰能力,即在强干扰条件下保证安全可 靠地通信。
扩频通信的特点
3) 抗干扰性强，误码率低 其抗干扰能力与其频带扩展的倍数成正比，频谱扩展的越
宽，抗干扰能力就越强。
信号
干扰
信号
解扩后
移动通信原理第3次课第3章多址技术3.1多址技术的基本概念3.2移动通信中的典型多址接入技术
(4)空分多址（SDMA） 当li=Si时，称为频分多址(SDMA)。
• 空分多址上下行链路分时使用同一频段，采用 智能天线产生无线电窄波束。系统为用户提供 专用的窄波束作为传输信道。 • 3G技术TD-SCDMA就综合应用了 CDMA/FDMA/TDMA/SDMA 多址接入技术。
(5) 正交频分多址OFDMA
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• 下行(前向)信道配置如下图所示。
下行CDMA信道 1.25MHz,基站发送
导频 同步 寻呼 信道 信道 信道 W0 W32 W1
寻呼 业务 信道 信道 W7 W8
业务 业务 信道 信道 W62 W63
其中，Wi代表第 i 路Walsh函数。64个信道中有一个导频信道 W0 ，一个同步信道W32，七个寻呼信道W1 ～W7 ，其余五十 五个为业务信道。
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• TDMA的主要技术特点： • 每载波8个时隙信道。每个信 道可传输一路数字话音，每个 载波最多可传输8路话音。 0 1 2 超高频 • 突发脉冲序列传输。移动台发 射时间是不连续的，只在分配 超频I 0 1 2 1 的时隙内才发送脉冲序列。 超频II 0 • 传输开销大，GSM的TDMA帧 层次结构如图3.9所示，共分 复帧I 0 1 2 为五个层次：时隙、TDMA帧、 TDMA帧 0 复帧、超帧、超高帧，每个层 次都需占用一些非信息位的开 四类时隙 1 (突发) 销，这样总的开销就比较大， 2 3 以致影响整体传输效率。 4 •需要严格的定时与帧同步, 技 术比较复杂。
2
• PDH数字复用系列由PCM的各次群组成：
6.1.3 数字复用的优点： 1）易于构成通信网，便于分支和插入，并且有较高的 传输效率。复用倍数适中，多在3～5倍之间。 2）可视电话、电视信号以及频分制群信号能与某个高 次群相适应。 3）与传输媒介，如对称电缆、同轴电缆、微波、波导 和光纤等传输容量相匹配。
卫星通信导论上课课件-第3章-多址技术
2021/3/28
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FDMA的非线性效应
• 频谱扩展:相邻信道干扰; • 交调（IM） 谐波:邻近业务信道的干扰。
交调干扰主要是由行波管放大器的非线性特性引起的。 FDMA的一个卫星转发器的功率放大器,可以同时放大多个 载波信号(几个、十几个甚至几百个载波) 。 目前卫星转发器 的功放级大都采用行波管放大器(TWTA),其单载波饱和输出 功率为5~40瓦,功率增益为30~40dB左右。多载波是为了充分 利用转发器资源,但是多载波工作却妨碍了卫星功率的有效 利用。在卫星转发器中,作为功放级的TWTA,是一个非线性 放大器,它的幅度特性是非线性的,它的相位特性具有调幅－ 调相变换作用(简写为AM—PM变换)。
1934 1938 1942* 1946*
2021/3/28
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保护频带
2021/3/28
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图3-1 FDMA的地球站框图
2021/3/28
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频谱实际占用度
• 令表示转发器带宽的实际占用 比例,那么设转发器带宽的dB表 示为[BTR],单载波带宽的dB表示 为[Bc],K为FDMA载波数。有K= BTR / Bc
波 情况下的下行链路C/N值,并比较有没有功率“压缩”下
该 FDMA系统中可以容纳的载波数。假设可以忽略上行链 路解噪:转声发和器交带调宽噪的声dB,只表考示虑为单[B载TR波],单时载的波C/带N值宽。的dB表示为 [Bc],假设K为载波数。
[C/N]=[EIRP]+[G/T]-[L]+[K]-[BTR]
信息数据
保护比特
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TDMA帧的基本组成
• 基准站相继两次发射基准信号的时间间隔叫 做一帧,在一帧内有一个基准分帧和若干信息 分帧,每个分帧占据一个时隙,基准分帧由基准 站的突发信号构成;信息分帧由地球站的突发 信号构成。
移动通信原理知识点总结
移动通信原理知识点总结移动通信是指通过无线网络技术进行通信的方式，它是现代社会中不可或缺的一部分。
移动通信的发展经历了从2G到5G的跨越，不断的提高了通信的速度和覆盖范围。
在这一过程中，移动通信原理起着至关重要的作用。
1.调频调制和解调调频调制是将模拟信号转换成频率调制信号的过程。
在移动通信中，使用调频调制技术来将模拟信号转换为无线信号进行传输。
调频调制技术具有载波抑制比高、抗干扰性能好等优势，可以更好地适应移动通信复杂的环境。
解调是将调频调制后的信号转换为解调信号的过程。
在移动通信中，接收端通过解调技术将无线信号转换为模拟信号，进而还原原始信号。
解调技术的发展使得移动通信可以更好地适应不同环境下的信号传输要求。
2.信道编码和解码信道编码是为了提高通信系统的抗干扰能力和信号传输质量，在发送端对待发送信号进行编码处理。
在移动通信中，信道编码技术是将原始信息经过编码处理，再进行调制，以提高数据传输的可靠性和稳定性。
信道解码是在接收端对接收的信号进行解码处理，最终还原出原始信息。
在移动通信中，信道解码技术是通过解码处理接收到的信号，可以减少误码率，提高通信的可靠性和稳定性。
3.多址技术多址技术是将多个用户进行区分，通过相同的信道进行通信的技术。
在移动通信中，多址技术可以通过时分多址、频分多址、码分多址等方式将不同用户的信号进行区分，从而实现多用户同时使用同一频道的通信。
4.信道复用技术信道复用技术是将有限的信道资源进行合理分配使用的技术。
在移动通信中，信道复用技术可以通过时分复用、频分复用、码分复用等方式，将不同的用户或信号进行有效的分配和使用，从而提高通信系统的利用率和效率。
5.传输控制协议传输控制协议是指在数据传输时，进行数据分组和流控制的协议。
在移动通信中，传输控制协议可以通过TCP/IP协议来保证数据的可靠传输，实现数据的分组传输和流控制，从而提高数据传输的效率和可靠性。
6.调制解调器调制解调器是将数字信号转换为模拟信号的设备，在移动通信中扮演着重要的角色。
移动通信的基本技术之多址技术
为了确保用户之间的通信不受干 扰，需要精确地分配时隙，这增 加了系统的复杂性。
02
对同步要求高
03
难以支持突发业务
TDMA技术要求各用户之间的时 间同步，否则会导致通信中断或 干扰。
对于突发性的数据业务，TDMA 技术可能无法充分利用带宽。
TDMA技术的应用场景
数字移动通信系统
如全球移动通信系统（GSM），采用 TDMA技术实现了大容量和高效的数据传输 。
卫星通信系统
在卫星通信系统中，由于频谱资源的宝贵，TDMA 技术广泛应用于多路复用和多址接入。
专业无线通信领域
如公共安全、交通运输和公用事业等， TDMA技术提供了可靠和高效的通信服务。
04
CATALOGUE
CDMA（码分多址）技术
CDMA技术原理
01
码分多址（CDMA）是一种通信技术，它允许多个用户在 同一个频段上同时进行通信，而不会互相干扰。CDMA系 统使用不同的码序列对用户信号进行扩频，并在接收端通 过相关解调技术将这些信号解调出来。
在FDMA系统中，每个用户被分配一个特定的 频带，该频带在整个通信过程中保持不变。
用户之间的信号通过不同的频带进行传输，从 而实现多址通信。
FDMA技术的优缺点
优点
FDMA技术相对简单，易于实现，且 具有较强的抗干扰能力。
缺点
由于频带资源有限，随着用户数量的 增加，可用的频带会变得越来越少， 导致系统容量受限。
由于多个子载波的叠加，信号的峰均比通常较高，需要采用相应的功率放大技 术以降低峰均比。
OFDMA技术的应用场景
无线局域网（WLAN）
例如WiFi，采用OFDMA技术进行用户数 据传输。
移动通信的三种多址方式
移动通信的三种多址方式
移动通信是指通过无线电波实现用户间的远程通信的技术。
在移动通信中，为了实现多个用户之间进行通信，需要采用多址技术。
多址技术是指通过一定的方法实现多用户共享同一信道的技术。
在移动通信中，常用的多址方式有以下三种：
1. 频分多址（FDM）
频分多址是通过在频域上将信道划分为多个不重叠的频带，每个用户占用其中一个频带进行通信。
在发送端，通过将用户信号调制到不同的频带上发送；在接收端，通过对接收到的信号进行解调，将各个频带分离出来。
频分多址的优点是系统结构简单，对用户终端要求低，兼容性好。
但是，频分多址的缺点是频带利用率较低，且对频谱资源要求较高。
2. 时分多址（TDM）
时分多址是通过在时间域上将信道划分为一系列时间片，每个用户在不同的时间片上进行通信。
在发送端，将用户信号按照时间划分，依次发送；在接收端，根据时间片来解调接收的信号。
时分多址的优点是频带利用率高，系统容量大。
但是，时分多址的缺点是对时钟同步要求较高，系统抗干扰能力较弱。
3. 码分多址（CDMA）
码分多址是通过为每个用户分配不同的码片序列，将多个用户的信号叠加在同一频带上发送。
在发送端，通过将用户信号与对应的码片序列相乘叠加；在接收端，通过将接收到的信号与对应的码片序列相乘进行解码。
码分多址的优点是频带利用率高，抗干扰能力强，系统容量大。
但是，码分多址的缺点是系统复杂度高，对终端要求高。
，移动通信中常用的多址方式有频分多址、时分多址和码分多址。
不同的多址方式适用于不同的应用场景，可以根据具体情况选择合适的多址方式来实现多用户通信。
多址技术和扩频通信简介
第三章 多址技术和扩频通信部分移动通信的两个核心问题是如何克服信道和用户带来的两重动态特性，这两个问题是通过多址技术和扩频通信来解决的。
3、1多址技术的基本概念移动通信用户要建立通信，首先线实现动态寻址，同时多个地址间要满足相互正交的特性，以避免地址间的相互干扰。
一、多址技术的原理多址技术是利用信号的正交特性来实现的。
在发送端：)()()(111t x t x t x ni i i n i i n i i i ∑∑∑===+∆==λλλ其中)(t x i 为第i 个用户的信号；i λ为第i 个用户的正交参量。
i λ∆为第i 个用户的保护区间。
i λ和jλ满足正交性。
⎩⎨⎧≠==时时j i j i j i ,0,1λλ在接收端可以利用正交识别器接收。
)()(**)()(1t x t x t x t x i ni i i i i i ===∑=λλλ二、典型的多址技术 1、FDMA(i i F =λ)典型应用：北美800MHz 的AMPS ；欧洲和我国的900MHz 的TACS 2、TDMA(i i T =λ)典型应用：北美的D-AMPS ；欧洲和我国的GSM-900、DCS －1800；日本的PDC 3、CDMA(i i C =λ)有两种形式DS-CDMA 和调频。
典型应用：IS-95、CDMA2000、WCDMA 。
4、SDMA(i i S =λ)典型应用：ALOHA 三、FDMA以TACS 为例讨论FDMA 。
TACS 总可用频段：上行890MHz-915MHz ；下行935MHz-960MHz 。
采用频率双向双工，收发间隔45MHz 。
每个语音占25KHz 。
支持信道数1000个。
不同用户频点不同，需要采用不同收发设备。
TACS频率配置为：信道号001：发射频率890.025MHz 、接收频率935.025MHz ； 信道号002：发射频率890.050MHz 、接收频率935.050MHz ； ……信道编号23~43为控制信道，其余为语音信道。
扩频通信的基本原理
扩频通信的理论基础1.1扩频通信的基本概念通信理论和通信技术的研究，是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题展开的，所以有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。
通信系统的有效性，是指通信系统传输信息效率的高低。
这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法传输最大数量的信息。
在模拟通信系统中，多路复用技术可提高系统的有效性。
显然，信道复用程度越高，系统传输信息的有效性就越好。
在数字通信系统中，由于传输的是数字信号，因此传输的有效性是用传输速率来衡量的。
通信系统的可靠性，是指通信系统可靠地传输信息。
由于信息在传输过程中受到干扰，收到的信息与发出的信息并不完全相同。
可靠性就是用来衡量收到信息与发出信息的符合程度。
因此，可靠性决定于系统抵抗干扰的性能，也就是说，通信系统的可靠性决定于通信系统的抗干扰性能。
在模拟通信系统中，传输的可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。
在数字通信系统中，传输的可靠性是用信息传输的差错率来描述的。
扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力，首先在军用通信系统中得到了应用。
近年来，扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速，在民用通信系统中也得到了广泛的应用。
扩频通信是扩展频谱通信的简称。
我们知道，频谱是电信号的频域描述。
承载各种信息（如语音、图象、数据等）的信号一般都是以时域来表示的，即信息信号可表示为一个时间的函数)(t f 。
信号的时域表示式)(t f 可以用傅立叶变换得到其频域表示式)(f F 。
频域和时域的关系由式(1-1)确定：⎰∞∞--=t e t f f F ft j d )()(π2⎰∞∞-=f e f F t f ft j d )()(π2 (1-1) 函数)(t f 的傅立叶变换存在的充分条件是)(t f 满足狄里赫莱(Dirichlet)条件，或在区间(-∞，+∞)内绝对可积，即t t f d )(⎰∞∞-必须为有限值。
扩展频谱通信系统是指待传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数（与待传输的信息信号)(t f 无关）扩展后成为宽频带信号，然后送入信道中传输；在接收端再利用相应的技术或手段将其扩展了的频谱压缩，恢复为原来待传输信息信号的带宽，从而到达传输信息目的的通信系统。
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3.1.1基本原理
• 跳频：在不同的时隙按照某种伪随机规律选取某个频 段，它实际上是一种时、频编码，比DS-CDMA要复杂， 主要用于军事通信。其原理图如下：
f
F
T
3.1.1基本原理
• TDMA:当时，称为时分多址TDMA,其原理图如下： • 从理论上划分：
Δ T1 Δ T2 Δ Tn
t
• 实际上划分：
Δ TΔ 1 Δ TΔ 2
Δ TΔ n
t
Δ T1 Δ T2 Δ Tn • • 图3.3 时分多址原理图 • 在移动通信中最典型的时分多址方式有：北美：DAMPS；欧洲与我国：GSM-900、DCS-1800；日本： PDC。
2
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§3.1 多址技术的基本概念
移动用户要建立通信，首先要实现 动态寻址，即在服务范围内利用开放式 的射频电磁波寻找用户地址，同时为了 满足多个移动用户同时实现寻址，多个 地址之间还必须满足相互正交特性，以 避免产生地址间相互干扰。
N
BS 2 B保护 BC
25 10 6 2 10 10 3 25 10
3
1000
B B • 其中， S 为TACS的可用频段带宽， C 为信道(话音)带宽。
15
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N 1 25 MHz
200 KHz
125
而每个频点提供8个时隙，因此GSM总共可提供的时 分信道数为：
N2
25 MHz (200 KHz ) 8
1000
19
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上行（移动台至基站） 45MHz 890MHz 控制信道 25KHz 1000 1 2 1 2 915MHz 下行（基站至移动台） 935MHz 控制信道 25KHz 1000 960MHz
TACS多址划分
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n i i i 1
n
(3.1.2) 其中 x (t ) 为第i个用户的信号，i 为第i个用户的正交 参量， xi 为第i个用户地址的保护区间。公式(3.1.1)是 纯理论上的表达式，而公式(3.1.2)为实际表达式。而且 正交参量应满足：
i 1 i 1
xi i xi (t )
4
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3.1.1基本原理
• 信号的正交特性具体是通过信号的正交参量 i , i=1,2,…n来实现的。即 • 1)在发送端，设计一组相互正交信号如下 (3.1.1) x ( t ) x (t )
i i i 1
n
正交识别器
x i (t ) , 当i = j 时 = 0, 当i ≠ j 时
j
正交信号识别器原理图
6
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3.1.1基本原理
• 3)典型例子
• FDMA: 当时，称为频分多址FDMA，其原理图如下： • 理论上划分：
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BUPT Information Theory & Technology Education & R• 在GSM中最多可以八个用户共享一个载波，而 用户之间则采用不同时隙来传送自己的信号。 GSM一个TDMA帧的结构图如下所示。
帧头 信息 帧尾
时隙1 时隙2 时隙3
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3.1.1基本原理
• CDMA：当时, 称为时分多址CDMA，它有两种主要形 式： • 直扩码分DS-CDMA：多用于商用系统，其原理图如下：
f
F
直扩码分原理图T t • CDMA与FDMA、TDMA划分形式不一样，FDMA与 TDMA属于一维(频域或时域)划分，CDMA则属于二维 (时、频域)划分。CDMA中所有用户占有同一时隙、同 一频段，区分用户的特征是用户地址码的相关特性。 • FDMA、TDMA的地址划分是基于简单的非此即彼、 非共享型，即两个以上用户不可能同时占有同一频段 (或时隙)，CDMA的地址划分是基于特征，是相容的， 即两个以上用户可以同时占有同一频段、同一时隙， 是共享型的，其条件是只要它们具有可分离的各自特 征(码的相关特性)即可。
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§3.2 移动通信中的典型多址接入方式
• 3.2.1 FDMA
• 第一代移动通信是模拟式移动通信，都采用频分多址 FDMA方式，最典型的有北美的AMPS和欧洲及我国的 TACS体制。下面以TACS为例讨论FDMA方式：
前面已指出，在移动通信中两个最核心的问题是 如何克服信道与用户带来的两重动态特性。上一章着 重分析了信道的动态性，这一章将讨论用户动态性及 其带来的一系列问题。 移动通信与固定式有线通信的最大差异在于固定 通信是静态的，而移动通信是动态的。为了满足多个 移动用户同时进行通信，必须解决以下两个问题，首 先是动态寻址，其次是对多个地址的动态划分与识别。 这就是所谓多址技术，在多址技术中重点研究的是利 用扩频技术来实现码分多址CDMA。
3.2.1 FDMA
• FDMA的主要技术特点为：每个信道传送一路电话， 带宽较窄。TACS为25kHz，AMPS为30kHz。只要给移 动台分配了信道，移动台与基站之间会连续不断收、 发信号。由于发射机与接收机(基站与移动台都一样)同 时工作，为了发、收隔离，必须采用双工器。共用设 备成本高，FDMA采用每载波(信道)单路方式，若一个 基站有30个信道，则每个基站需要30套收、发信机设 备，不能共用。与 TDMA相比，连续传输开销小、效 率高，同时无需复杂组帧与同步，无需信道均衡。
3.2.2 TDMA
• TDMA的主要技术特点： 每载波8个时隙信道，每个信道可提供一 个数字话音用户，因此每个载波最多可提供8 个用户。突发脉冲序列传输。每个移动台发射 是不连续的，只是在规定的时隙内才发送脉冲 序列。传输开销大，GSM的TDMA帧层次结构 如图3.9所示，共分为五个层次：时隙、TDMA 帧、复帧、超帧、超高帧，每个层次都需占用 一些非信息位的开销，这样总的开销就比较大， 以致影响整体传输效率。
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3.2.2 TDMA
• 第二代移动通信是数字式移动通信，它 主要采用两类多址方式：一类是欧洲大 多数国家采用的时分多址TDMA方式， 另一类是北美等采用的码分多址CDMA 方式，我国两类方式都有。这里先介绍 最典型的TDMA方式GSM体制。
3.2.1 FDMA
• TACS的总可用频段：(与GSM频段相同)上行： 890~915MHz，占用25MHz；下行：935~960MHz，占 用25MHz。TACS采用频率双向双工FDD 方式。收/发 频段间距为45MHz，以防止发送的强信号对接收的弱 信号的影响。每个话音信道占用25KHz频带，采用窄 带调频方式。TACS系统可以支持的信道数为：
时隙8
尾比特
同步
信息比特
保护比特
GSM系统一个TDMA帧的结构
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3.2.2 TDMA
• GSM系统的时隙结构可划分为四种类型：常规突发序 列、频率校正突发序列、同步突发序列、接入突发序 列。GSM采用频率双向双工FDD方式，与TACS相同， 不再赘述。上、下行频段(发、收)间隔为45MHz，每个 话音信道占用200kHz，采用GMSK调制。GSM系统总 共可提供频点数为：
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3.1.1基本原理
多址划分从原理上看与固定通信中的信号 多路复用是一样的，实质上都属于信号的正交 划分与设计技术。不同点是多路复用的目的是 区别多个通路，通常是在基带和中频上实现， 而多址划分是区分不同的用户地址，通常需要 利用射频频段辐射的电磁波来寻找动态的用户 地址，同时为了实现多址信号之间互不干扰， 信号之间必须满足正交特性。
Δ F1 Δ F2
Δ Fn
f
Δ Δ • 实际上的划分：Δ F1 FΔ F2 F
Δ1
Δ2
Δ Fn
Δ FΔ n
f
• 图3.2 频分多址原理图 • 在移动通信中最典型的频分多址方式有：北美： 800MHz的AMPS体制；欧洲与我国：900MHz的TACS 体制。
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