第6章 多址技术
无线通信网络中的多址技术研究
无线通信网络中的多址技术研究随着无线通信技术的不断发展，越来越多的用户使用无线网络进行通信。
无线通信技术给人们的生活带来了很多便利，但是也面临着一些问题，其中最重要的问题之一就是如何提高无线网络的带宽利用率。
多址技术就是为了解决这一问题而被提出的。
本文将对无线通信网络中的多址技术进行研究和探讨。
一、多址技术介绍多址技术是一种在多个用户之间共享通信频率的技术，也可以称为多用户接入技术。
多址技术通过使多个用户在同一信道中同时传输数据来提高频率带宽利用率，从而达到提高网络传输效率的目的。
多址技术分为两大类：时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）。
TDMA 将传输时间划分为若干个时间槽，每个用户占用一个或多个时间槽进行传输。
FDMA 将整个频带分为若干个子信道，每个用户占用一个或多个子信道进行传输。
这两种技术的区别在于资源分配方式，TDMA通过时间分配资源，FDMA通过频率分配资源。
除了 TDMA 和 FDMA 以外，CDMA（码分多址）是一种非常流行的无线多址技术。
CDMA 将用户的信息通过不同的码反相干叠加，然后将它们一起传输到信道中，从而同时传输多个用户的信息。
CDMA 技术的特点是漏接和错误的数据会被自动纠正，从而提高了数据传输的可靠性。
二、多址技术在无线通信网络中的应用多址技术是无线通信网络中最常用的技术之一，包括 Wi-Fi、4G、5G 等网络都使用了它。
这里就详细介绍一下 Wi-Fi 网络中多址技术的应用。
Wi-Fi 网络是一种无线局域网络（WLAN），使用 IEEE 802.11 标准进行数据传输。
802.11 标准包括了一些多址技术，其中最常用的是 CSMA/CA。
CSMA/CA是一种基于载波侦听的多址技术，指的是在网络传输过程中，每个节点都要先监听信道，如果信道非常忙，则等待一段时间后再次监听。
如果信道空闲，并且没有其他节点在数据传输，则节点可以开始传输数据，否则节点将等待一段时间后再次监听。
各种多址方式
第六章各种多址方式多址接入和广播使用公共的媒质连接多个通信设备，不象交换是在各媒质之间交换转发。
通过公共的媒质实现一对多广播、多对一的多址接入。
节点只有一个公共收、发设备和相应的缓存器。
多址方式：时分多址、频分多址、码分多址信号工作总是要占一定时间、频带和功率的。
多址信道的划分从时间、频率、功率三个轴上进行。
时分多址：组成一定的时间结构，形成帧帧是由时隙组成的，每个用户分配一个时隙。
1 2一般一个用户时隙由以下几部分组成：导引：针对非连续信号，用于建立接收同步，尽可能缩短同步时间。
突发字：巴克码，标志信息的开始，自相关性极好。
帧头：维持通信，传输勤务、信令。
信息：用户信息。
校验：如CRC校验，用于碰撞检测。
保护：频分：构成一定的频谱结构。
划分频带，每用户一个频道，频道之间要有保护间隔。
由于存在带外辐射：产生邻道干扰对带外辐射有一定要求，在一倍频程处，信号能量应衰减10〜20dB。
经过非线性设备会增加带外辐射，出现交调干扰，产生串话现象FDMA t解决方法：采用恒定包络信号。
码分：所有信号都在共同的频带和时隙上发射，按不同的码型调制接收信号的格式：Ka j t - jb i t -，i cos w o ti 二a j t - .i ：码型信号b j t —切：信息cos W ot：* :载波希望格式之间的相互干扰越少越好，即a j t - .j a j t - .j dt =0就可保证相互间干扰为0要找到这样的码型，即对任意的，任意的旋转方向即正交的多对码是不太容易的，这是一种理想的状况。
解决方法1使尸j，即整个系统是同步的，在广播型的网络中可以实现，但是对于不同源的多址接入则不能做到。
解决方法2：使上述的互相关值尽可能地小，不一定非为0。
假设信息带宽为r b，公用信道带宽为 5。
定一个量，n二上，如果互相关值接近丄就可以使相互干扰降到丄，这样的系统称为r b n n“准正交系统”。
码分系统中近远干扰韭常严重，即距离接收站远近不同的发射站之间的干扰。
第6章多址接入技术
第6章多址接入技术
2. 多址接入与信道
(2) 数字移动通信的信道 由于频分多址技术发展较早也最为成熟，因此早期的蜂窝
f1'
f
' 2
f
' k
f1
f2
fk
…
…
f g
反向信道
保护频带
f g
前向信道
图6-3 FDMA系统频谱分隔示意图
第6章多址接入技术
1. FDMA系统原理
保证频道之间不重叠（例如频道间隔25kHz）是实现频分 双工通信的基本要求。
FDMA系统基于频率划分信道。每个用户在一对频道(f-f‘) 中通信。若有其他信号的成分落入一个用户接收机的频道带 内时，将造成对有用信号的干扰。就蜂窝小区内的基站与移 动台系统而言，主要干扰有互调干扰和邻道干扰。在频率复 用的蜂窝系统中，还要考虑同频干扰。
第6章多址接入技术
1. 多址接入方式
多址接入方式的数学基础是信号的正交分割原理，原理上 与固定通信中的信号多路复用相似，但有所不同。多路复用 的目的是区分多个通路，通常在基带和中频上实现，而多址 划分是区分不同的用户地址，往往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，不同用户无线电信号之间必须满足正交特性。信 号的正交性是通过信号正交参量来实现的。当正交参量仅考 虑时间、频率和码型时，无线电信号写成
第6章 多址接入技术
第6章多址接入技术
内容介绍
6.1 多址接入技术的基本原理 6.2 FDMA方式 6.3 TDMA方式 6.4 CDMA方式 6.5 SDMA方式 6.6 OFDM多址方式 6.7 随机多址方式 6.8 FDMA、TDMA与CDMA系统容量的比较
第6章-5G关键技术
6.1.2 UFMC
• 由于FBMC滤波器的帧的长度要求使得FBMC不适用于短包类通信业务以及 对时延要求较高的业务，所以诞生了一种针对FBMC的改进方案—通用滤 波多载波技术UFMC。
• UFMC通过对一组连续的子载波进行滤波操作(其中子载波的个数根据实际 应用进行配置)，克服了FBMC系统中存在的不足。当每组中子载波数为1 时UFMC就成为FBMC，所以FBMC是UFMC的一种特殊情况，因此UFMC也 被称为通用滤波的OFDM。
uRRLC应用场景要求端到端时延为1ms或低于1ms，同时系统必须具有极短的时域符号和极短的 TTI(TransmissionTime Interval，传输时间间隔)，这就需要频域较宽的子载波带宽。
（2）CP-OFDM对精确同步有严苛要求。
CP-OFDM的优势主要体现在子载波间的正交性上，这就需要精确的同步，但如果在5G mMTCP场 景中，要求海量的连接都采用精确的同步，那么网络将存在大量的同步信令，造成网络阻塞。
6.1 正交波形和多址技术
课程内容： • FBMC • UFMC • GFDM • F-OFDM • 四种新波形技术特点的比较
3
5G新波形概述： • 在面对5G的丰富业务场景需求时OFDM的弱点被放大：
（1）CP-OFDM（Cyclic Prefix Orthogonal Frequency Division Multiplexing， 带循环前缀的正交频分复用）的灵活性不足以应对5G的多场景应用。
NOMA的子信道传输依然采用正交频分复用技术，子信道之间是正交的，互不干扰，但是一 个子信道不再只分配给一个用户，而是多个用户共享。同一子信道上不同用户之间是非正交 传输，这样就会产生用户间的干扰问题，这也就是在接收端要采用SIC技术进行检测的目的。 在发送端，对同一子信道上的不同用户采用功率复用技术进行发送，不同的用户的信号功率 按照相关的算法进行分配，这样到达接收端每个用户的信号功率都不一样。SIC接收机再根 据不同用户信号功率大小按照一定的顺序进行干扰消除，实现正确解调，同时也达到了区分 用户的目的。
通信原理_第6章信道复用和多址技术.
特点：简单，信道利用率低,不稳定。最大吞吐量仅为容 量的18.4%。
各种ALOHA方案网络吞吐量 S与提供负载 G的关系如图。
具有捕获效应的S-ALOHA 0.54
归一化信道吞吐量(S)
0.45 0.36 0.27 0.18 0.09 0.00 0.00 0.5
(a) 工作示意图。4个地球站，其中一个为基准站。
基准站任务：为其他各站发射定时信号。基准站也可由某一地球站兼 任。帧周期(帧)：所有地球站在卫星内占有的整个时间间隔。 分帧（子帧）:每个地球站占有的时隙帧。 (b) 帧结构。帧周期为125μs）或其整倍数。 帧:由所有分帧和一个基准站分帧组成。分帧的长度可以一样也可以 不一样。由前置码和数据两部分组成。
在FDMA中，是指各地球站占用转发器的频段；
在TDMA中，是指各站占用的时隙；
在CDMA中，是指各站使用的正交码组。
20/48
6.3.1 频分多址
FDMA按频率划分，把各站发射的信号配置在卫星频带内 的指定位置上,各中心频率留有保护频带。 示意图。
保护频带
转发器频带分配
f A fB
3/48
6.1.1 频分复用
低通滤波器 调制器 MOD 带通滤波器 BPF 带通滤波器 BPF 解调器 DEM 低通滤波器 LPF
f1 (t )
LPF
f1 (t )
01
f 2 (t )
消息输入 LPF MOD BPF
f S (t )
主调制器 MOD 信道 主解调器 DEM BPF
波分复用的两波道间隔为10 ~ 100nm。当间隔为1 ~ 10nm， 甚至1nm以下时，称为密集波分复用（DWDM）。
第六章 多路复用技术
据传输时，别的用户不能使用，此通路保持空闲状态。
FDM主要适用于传输模拟信号的频分制信道，主要用于电话、 电报和电缆电视（CATV）。在数据通信中，需和调制解调技术结 合使用。 优点：多个用户共享一条传输线路资源。
2015年1月
27
6.3 统计时分多路复用（STDM—static ）
据用户实际需要动态地分配线路资源，因此也叫动态时分
多路复用或异步时分多路复用。也就是当某一路用户有数据
要传输时才给它分配资源，提高线路利用率。
优点：线路传输的利用率高 适于计算机通信中突发性或断续性的数据传输
缺点：每个时隙都要添加地址段
低通滤波器 n －1
mn-1 ′ (t)
发送端 接收端
低通滤波器 n
mn ′ (t)
时分复用系统示意图
2015年1月
23
6.2 时分多路复用（TDM）
字符交错法
帧结构： SF 帧同步头 , 控制信号序列 CSS ， Mi 代表第 M 路信号 中的第i个符号
SF CSS Ai … Mi
2015年1月
2015年1月
28
6.3 统计时分多路复用（STDM）
TDM与STDM复用原理的基本差别示意图
2015年1月
29
6.3 统计时分多路复用（STDM）
衡量STDM复用器性能的参数 N：输入数据源的数目 R：每个源的数据率（bps） M：复用链路的有效容量（bps） α：每个源传输数据所占的时间与通信总时间的比值， 一般有0< α <1 K=M/NR:复用链路容量对最大输入总量之比。 α<=K<=1
多址技术讲稿
7 多址技术现代通信新技术，陈显治第8 章7．1 引言传输技术中很重要的一点是有效性问题，也就是如何充分利用信道的问题。
信道可以是有形的线路，也可以是无形的空间。
充分利用信道就是要同时传送多个信号。
在两点之间的信道同时传送互不干扰的多个信号是信道的“复用”问题，在多点之间实现相互间不干扰的多边通信称为多元连接或“多址通信”。
它们有共同的理论基础，就是信号分割理论，赋予各个信号不同的特征，也就是打上不同的“地址”，然后根据各个信号特征之间的差异来区分，按“地址”分发，实现互不干扰的通信。
在多点之间实现双边通信和“点到点”的通信在技术上有所不同。
着社会的发展和技术的进步，通信已由点到点通信发展到多边通信和网络通信，多元连接或多址通信技术也由此迅速发展。
信号分割有两方面的要求：一是在采用各种手段（如调制、编码、变换等）赋予各个信号不回的特征时，要能忠实地还原各个原始信号，即这些手段应当是可逆的；二是要能分得清，要能有效地分割各个信号。
所谓“有效”，就是在分割时，各个信号之间互不干扰，这就要求赋予特征回合的各个信号相互正交。
若两个信号f1(X)和f2(X)满足下面的关系式，称f1(X)和f2(X)在（X l，X2）区间正交：（7－1）若一组信号的自相关为1，互相关为0，则称这一组信号为正交信号组，或称为正交信号集合。
回正交信号组表示如下：（7－2）复用或多址技术的关键是设计具有正交性的信号集合，使各信号相互无关，能分得“清”。
在实际工作中，要做到完全正交和不相关是比较困难的，一般采用准正交，即互相关很小，允许各信号之间存在一定干扰，设法将干扰控制在允许范围内。
如所周知，常用的复用方式有频分复用（FDM）、时分复用（T DM）和码分复用（CDM）等。
多址接人的方式有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等，还有利用不同地域区分用户的空分方式（SD M及SDMA），利用正交极化区分的极化方式等。
通信网络的多址技术
通信⽹络的多址技术⼀．多址技术 多址技术使众多的⽤户共⽤公共的通信线路。
为使信号多路化⽽实现多址的⽅法基本上有三种，它们分别采⽤频率、时间或代码分隔的多址连接⽅式，即⼈们通常所称的频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）三种接⼊⽅式。
0⽤模型表⽰了这三种⽅法简单的⼀个概念。
FDMA 是以不同的频率信道实现通信的，TDMA 是以不同的时隙实现通信的， CDMA是以不同的代码序列实现通信的。
（⼀）频分多址 频分，有时也称之为信道化，就是把整个可分配的频谱划分成许多单个⽆线电信道（发射和接收载频对），每个信道可以传输⼀路话⾳或控制信息。
在系统的控制下，任何⼀个⽤户都可以接⼊这些信道中的任何⼀个。
模拟蜂窝系统是 FDMA 结构的⼀个典型例⼦，数字蜂窝系统中也同样可以采⽤FDMA，只是不会采⽤纯频分的⽅式，⽐如GSM和CDMA系统就采⽤了FDMA。
（⼆）时分多址 时分多址是在⼀个带宽的⽆线载波上，按时间（或称为时隙）划分为若⼲时分信道，每⼀⽤户占⽤⼀个时隙，只在这⼀指定的时隙内收（或发）信号，故称为时分多址。
此多址⽅式在数字蜂窝系统中采⽤，GSM系统也采⽤了此种⽅式。
TDMA 是⼀种较复杂的结构，最简单的情况是单路载频被划分成许多不同的时隙，每个时隙传输⼀路猝发式信息。
TDMA 中关键部分为⽤户部分，每⼀个⽤户分配给⼀个时隙（在呼叫开始时分配），⽤户与基站之间进⾏同步通信，并对时隙进⾏计数。
当⾃⼰的时隙到来时，移动台就启动接收和解调电路，对基站发来的猝发式信息进⾏解码。
同样，当⽤户要发送信息时，⾸先将信息进⾏缓存，等到⾃⼰时隙的到来。
在时隙开始后，再将信息以加倍的速率发射出去，然后⼜开始积累下⼀次猝发式传输。
TDMA 的⼀个变形是在⼀个单频信道上进⾏发射和接收，称之为时分双⼯（TDD）。
其最简单的结构就是利⽤两个时隙，⼀个发⼀个收。
当移动台发射时基站接收，基站发射时移动台接收，交替进⾏。
多址技术及应用
多址通信技术及其应用摘要：新一代无线通信系统要求大容量、高速率、综合业务、适用于各种环境。
在大、中型通信网中，众多的通信台、站利用同一颗卫星（或几颗卫星）的一个（或几个）信道的转发器复用方式，实现相互之间的长距离、大范围的多址通信。
这种通信方式，既不受地域的限制，又不受气候的影响，十分方便、灵活，又便于通信保密。
关键词：频分多址时分多址码分多址空分多址多址通信，就是通信网中各个通信台、站利用同一指定射频信道，进行相互间的多址通信。
最典型的多址通信方式是卫星通信。
在卫星通信中，多址通信技术就是指通信网中每个地面站利用同一颗卫星的信道（譬如一个转发器的信道）进行多边通信。
所以多址通信实质上就是各地面站对一个转发器的复用方式。
多址通信，按分配方式分，粗分有预分配制多址（Preassigned Multiple Acces.简称PMA）和按需分配制多址（Demand assignment Multiple Access,简称DAMA）两种。
预分配制多址方式，是将有关两站间需要的线路，预先分配成固定的（也是相对的）专用线路，只供该两地面站间使用，又分为固定预分配多址和时间预分配多址等几种方式。
按需分配制多址方式，是有关地面站需要通信时，临时分配给线路进行通信，当通信结束，此线路立即撤销。
显然，按需分配制可以充分地发挥线路的利用率。
按需分配多址又分为接收站可变多址、发送站可变多址、全可变多址等多种方式。
多址通信，按复用方式分，主要有频分多址、时分多址、码分多址和空分多址等四种。
上述这些多址技术的实现都是基于对信号的某种参量（从广义上讲），例如频率、时间、波型（或码型）和空间，进行一定的分割和识别，以达到多址通信的目的，下面将上述四种多址方式分别进行介绍。
一、频分多址（Frequency Division Multiple Access.简称FDMA）各地面使用不同的载频（即将卫星转发器分成互不重叠的若干个频带）所构成的多址通信信道，称之为频分多址。
移动通信系统第6章
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 / ）
有效性
3）复杂度 DSP 4）处理时延 复杂度越大，运算时间越长，处理时延越大。
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/s 2）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. 功能 显著改善数字信息在数字移动变参信道传输过程中 由于各种噪声和干扰而造成的误码，提高系统的可靠性。
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、RS II）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。
Bs ——扩频解调输出LPF的带宽 Bw ——系统扩频信号的发信带宽
C Eb N 0 I B B w s (6 - 1)
移动通信技术第6章PAS到iPAS的发展及技术应用
完成协议转换把时钟传给RP，实现同步工作 RPC可与LS放置在一起，也可用传输线放置在远端
14
基站RP/CS
通过空中接口与用户单元相连，通过双绞线与RPC
相连 RP通过双绞线馈电，并具有动态信道自动分配功能 类型
500mW基站：覆盖半径为2.5km，有4对外线，8根天线， 可提供7路话音和1路控制信号 200mW基站：覆盖半径为1.5km，有1对外线，4根天线， 可提供3路话音和1路控制信号 10mW基站：覆盖半径为150m，有1对外线，2根天线，可 提供3路话音和1路控制信号
对整个网络进行集中管理：配置管理、故障管理、
性能管理、安全管理
16
6.2.4 PAS的关键技术
PAS工作频段与多址技术 信道结构 微蜂窝与信道动态分配技术 切换 漫游 PAS中的协议
17
1. PAS工作频段与多址技术
频段：1.9~1.915GHz ----1.9GHz 1895.15~1917.95MHz（总带宽：22.8MHz） 频道间隔：300KHz 每个基站所用载频：f=1895.1+0.3×(N-1)MHz 载频数：77（1~69：话务；70~77：控制）
11
PAS提供的业务
数据业务：无线Internet接入
速率：32kbit/s、64kbit/s的接入，最高128kbit/s 用户、网络侧增加少许设备
C-Mode：手机直接无线上网 短消息业务 定位业务
定位精度高，50m内 切换中更新基站编号CS-ID----实现跟踪 业务功能：呼叫定位、位置查询、 跟踪 系统组成：定位服务中心PSLC、定位服务系统
多址技术在无线网络中的应用
多址技术在无线网络中的应用摘 要：在过去的20年中，通信技术得到了迅猛的发展和广泛的应用，极大地推动了社会的发展。
在通信网络发展过程中，随机多址接入控制协议促进了通信网络的迅速发展，成为IEEE802.3, 802.11和HIPERLAN 等协议标准的核心，对以太网、Intemet 、无线局域网和移动通信网络起到了重要的支撑作用。
关键词：多通道;固定分配多址;随机多址;无线网络Multi- sites Technology in Wireless Network ApplicationAuthor hezhujian Instructor liangpingyunaAbstract ：In past twenty years,rapid developmentan da broad plicationocommunication technology have greatly promoted the development of society. Communication network has been accelerated greatly by random access protocols, which have been the standard of IEEE802.3, 802.11,hiperlan and play a important role in Ethernet, Internet, WLAN and mobile communication network.Key words ：many passways ;much location at random ;wireless network1 引言多址技术一直都是无线通信的关键技术之一，甚至是移动通信换代的一个重要标志。
多址技术所要解决问题的特点是：通信（子）网中的登记用户数常常远大于同一时刻实际请求服务的用户数。
第六章-多址接入技术PPT课件
Tb di (t)
扩频调制 y(t)
（乘法器）
扩频解调 （乘法器）
di (t)
TC
Ci (移t) 动通信教学中心
2021
TC
Ci (t)
数字信号扩频原理
符号
d i（t）
码片
+1 -1
+1
C i（t）
扩频
-1
y i（t）
+1 -1
y r（t）
+1
-1
C i（t）
+1 -1
d r（t）
解扩频
+1 -1
第6章 多址接入技术
现代移动通信BSSFra bibliotekMSUm
OMC-R 操作维护中心
BTS
MS
BTS基BT站收S 基发信站机 基收站发信机 收发信机
BSC 基站 控制器
A接口
MSC 移动交换中心
MS
Abis
移动通信教学中心
2021
多址接入技术
所谓多址技术就是使多个用户接入并共享同一个 无线通信信道, 以提高频谱利用率的技术。即把同 一个无线信道按照时间、频率等进行分割, 使不同 的用户都能够在不同的分割段中使用这一信道, 而 又不会明显地感觉到他人的存在, 就好像自己在专 用这一信道一样。 占用不同的分割段就像是拥有了 不同的地址, 使用同一信道的多个用户就拥有了多 个不同的地址。这就是多址技术, 亦称多址接入技 术。
与FDMA划分频带和TDMA划分时隙不同, CDMA既不 划分频带又不划分时隙, 而是让每一个用户使用系统所能 提供的全部频谱, 因而CDMA采用扩频技术能够使多个用 户在同一时间、同一载频以不同码序列来实现多路通信。 CDMA示意图如图所示。
第6章 频分多址 模拟蜂窝网
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
2、基站 每个基站主要由基站控制器和多部信道机等组成， 信道机的数量取决于基站同时与移动台通话的数目， 它 们以频分多址方式工作， 对每个用户使用一对不同的双
工频率进行发射和接收信号。
基站信道机主要由发射机、 接收机组成， 控制器用 于与移动电话局、 移动台进行信令交换和控制。 每个基 站还配有定位接收机， 监测移动台位置， 以便为越区切 换服务。
通常， 从基站(BS)至移动台(MS)的传输信道称为前 向(或下行)信道， 包括前向话音信道和前向控制信道； 反之， 从MS至BS传输的信道称为反向(或上行)信道， 它 也包括反向话音信道和反向控制信道。 基站与移动电话 交换局之间可分为有线数据线路和有线话音线路。
上述信道的分类示于图 6 - 5。
移 动 通 信
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
6.1 概述 6.2 系统控制及其信令
返回主目录
6.1
概
述
一、发展概况 二、系统结构 三、主要功能
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
一、 发展简况
20世纪80年代， 蜂窝移动电话系统在美国、 丹麦、 芬兰、 瑞典、 挪威、 英国、 德国和日本等国蓬勃兴起， 很快就形 成了多种互不兼容的移动电话系统。 美国蜂窝移动电话系统的研制始于20世纪70年代初。1978 年，AMPS系统（Advanced Mobile Phone Service)研制成功， 1983年12月在华盛顿投入商用。 英国的TACS系统（Ttotal Acess Communication System) 于1985年1月也投入商用，它是AMPS系统“移植”的结果。 另外，北欧四国（丹麦、芬兰、挪威和瑞典）的NMT450、 NMT-900系统、德国的C-450和日本的NAMTS系统相 继在20世纪80年代初开通使用。
通信系统中的多址技术与多用户接入
通信系统中的多址技术与多用户接入一、引言通信系统的发展和应用范围的不断扩大，对多址技术和多用户接入提出了更高的要求。
本文将介绍通信系统中的多址技术以及多用户接入的原理和应用。
二、多址技术多址技术是指多个信号在同一个通信信道中共享带宽的技术。
它通过合理的资源分配，实现多个用户同时传输数据，提高信道的利用率。
常见的多址技术有时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）、码分多址（CDMA）和波分多址（WDMA）等。
1. 时分多址（TDMA）时分多址技术将时间划分为若干个时隙，每个时隙分配给不同的用户进行数据传输。
它通过时间的复用实现多用户同时接入，减少信道冲突。
在实际应用中，TDMA广泛应用于蜂窝通信系统中，提供高质量的语音和数据传输服务。
2. 频分多址（FDMA）频分多址技术将频段划分为若干个子信道，每个用户占据一个独立的子信道进行数据传输。
它通过频率的复用实现多用户同时接入，减少信道冲突。
FDMA适用于不同频段带宽资源充足的通信环境，如卫星通信系统等。
3. 码分多址（CDMA）码分多址技术将不同用户的信号编码成不同的扩频码，并在整个频带内同时进行传输。
接收端通过解码来提取所需的用户数据。
CDMA 具有较强的抗干扰能力和较高的频谱利用率，因此在3G和4G等移动通信系统中得到广泛应用。
4. 波分多址（WDMA）波分多址技术将不同用户的信号通过不同的波长进行传输，实现多用户同时接入。
它采用光纤链路进行传输，可以提供高带宽和低延迟的通信服务，广泛应用于光纤通信系统中。
三、多用户接入多用户接入是指多个用户同时连接到通信网络中的过程。
多用户接入的方式主要包括集中式接入和分布式接入。
1. 集中式接入集中式接入是指多个用户通过同一个网络节点接入通信系统。
常见的集中式接入方式有集中式交换机接入和基于无线局域网的接入。
集中式交换机接入是指多个用户通过交换机连接到通信系统，实现数据交换和路由选择。
它可以提供较高的带宽和网络控制能力，适用于大型企业和机构的局域网接入。
多址技术
多址技术在无线通信系统中，各基站和移动用户终端间的通信共用一个空间物理媒体，需要采用不同的信号特征来表征每一个无线信道，以便接收端能够选择接收所需无线信道。
无线集群通信系统所采用的多址技术类似于有线传输中的多路复用技术。
实现多址连接的理论基础是信号分割技术，也就是在发送端改变信号的某些特征，使各站发射的信号有所差异；在接收端具有信号识别能力，能从混合信号中选出所需接收的信号。
一个无线电信号可用若干参量来表征，其中最基本的参量是射频频率、信号出现的时间、信号出现的空间、信号的码型、信号的波形等。
通过对这些参量进行分割，可以实现的多址连接有频分多址（frequency division multiple access，FDMA）、时分多址（time division multiple access，TDMA）、空分多址（space division multiple access，SDMA）和码分多址（code division multiple access，CDMA）等。
1. 频分多址频分多址是指在发送端对所发信号的频率参量进行正交分割，使之形成许多互不重叠的频带；在接收端，利用频率的正交性，通过频率选择（滤波）从混合信号中选出所需接收的信号。
在无线通信系统中，采用频分多址技术可把通信系统所占有的频段划分成若干个具有相等间隔且互不重叠的频道，并分给不同的用户使用。
这些频道的宽度正好能传送一路话音信息。
为了实现双工通信，收发应使用不同的频率(频分双工,frequency division duplex，FDD），且收、发频率之间要有一定的间隔，以防止同一部移动终端或同一个基站发射机对接收机造成干扰。
因此，在频分多址移动通信中，每个用户在通信时都要占用一对频道（一个信道）。
模拟无线通信系统采用频分多址方式，需要对基站的每一个信道配置一套昂贵的收发信设备，使得基站设备的造价很高；另外，每对频率只能提供一组通话信道，使得频率的利用率很低。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
TDMA
CDMA
信道 N
信道 N
t
t
信道 3 信道 2 信道 1
t
f
f
f
FDMA、TDMA、CDMA的示意图 、 、 的示意图
目前应用的多址方式 目前应用的多址方式 频分多址(FDMA) 时分多址(TDMA) 码分多址(CDMA) (FDMA)、 (TDMA)、 (CDMA)及其混合方式等 频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)及其混合方式等
6.1 频分多址（FDMA）方式 频分多址（FDMA） 频谱分割原理 主 要 干 扰 特 点
FDMA频谱分割原理 FDMA频谱分割原理
每个用户分配一个信道，即一对频谱 每个用户分配一个信道， 必须同时占用2个信道（ 对频谱） 必须同时占用2个信道（2对频谱）才能实现双工通信
较高的频谱用作前向信道即基站向移动台方向的信道 较低的频谱用作反向信道即移动台向基站方向的信道 基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号 任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转
σ
6.2 时分多址（TDMA）方式 时分多址（TDMA）
工作原理 系统特点
TDMA工作原理 TDMA工作原理
在一个宽带的无线载波上，把时间分成周期性的帧， 在一个宽带的无线载波上，把时间分成周期性的帧，每 一帧再分割成若干时隙， 一帧再分割成若干时隙，无论帧或时隙都是互不重叠的 每个时隙就是一个通信信道，分配给一个用户 每个时隙就是一个通信信道， 基站按时隙排列顺序发收信号， 基站按时隙排列顺序发收信号，各移动台在指定的时隙 内收发信号
设置频道间隔， 设置频道间隔，以免因系统的频率漂移造成频道间重叠
前向信道与反向信道之间设有保护频带 用户频道之间， 用户频道之间，设有保护频隙
图5－6 FDMA系统频谱分割示意图 － 系统频谱分割示意图
FDMA的主要干扰 FDMA的主要干扰
干扰方式
起
因
解决方法
系统内非线性器件产生的各种组合 选用无互调的 互调干扰 频率成份落入本频道接收机通带内 频率集 相邻波道信号中存在的寄生辐射落 加大频道间的 邻道干扰 隔离度 入本频道接收机带内 相邻区群中同信道小区的信号造成 适当选择频道 同频干扰 的干扰 干扰因子Q 干扰因子Q
6.3 码分多址（CDMA）方式 码分多址（CDMA） 工 作 原 理 技 术 基 础 系 统 特 点 存 在 问 题
CDMA的工作原理 CDMA的工作原理
码分多址系统为每个用户分配了各自特定的地址码， 码分多址系统为每个用户分配了各自特定的地址码， 利用公共信道来传输信息 CDMA系统的地址码相互具有准正交性 系统的地址码相互具有准正交性， CDMA系统的地址码相互具有准正交性，以区别地 而在频率、 址，而在频率、时间和空间上都可能重叠 系统的接收端必须有完全一致的本地地址码， 系统的接收端必须有完全一致的本地地址码，才能 对接收的信号进行相关检测
理论基础（3）
• 用频带换取信噪比，就是现代扩频通信的基本 用频带换取信噪比， 原理， 原理，其目的是为了提高通信系统的可靠性
• 那么，是否可以一味地牺牲带宽来换取信噪比上性能 那么， 的提高呢？ 的提高呢？
• 仙农公式可以变形为
C = 1.44 × W ln(1 + S ) N
（6-2）
对于干扰环境的典型情况， 对于干扰环境的典型情况，S/N<<1，那么公式可 ， 以简化为
上述基本调制方法可以进行组合，形成各种混合 上述基本调制方法可以进行组合， 系统，如跳频/直扩系统，跳时/直扩系统等。 系统，如跳频/直扩系统，跳时/直扩系统等。 • 目前，扩展频谱的带宽常在 目前，扩展频谱的带宽常在1MHz~100MHz的范围， 的范围， 的范围 因此，系统的抗干扰性能非常好。 因此，系统的抗干扰性能非常好。
C1 C2
MSC
MS1
c1 c2
MS2
CN
BS
CDMA系统工作示意图 系统工作示意图
cN
MSN
CDMA的 CDMA的技术基础
扩频通信基础 地址码技术 扩频码的同步
一、扩频通信基础
• • • • • 概述 理论基础 扩频方法 直扩系统 跳频系统
概述
• 扩展频谱通信的定义： 扩展频谱通信的定义： 扩频通信技术是一种信息传输方式， 扩频通信技术是一种信息传输方式 ， 用来 传输信息的信号带宽远远大于信息本身的带宽； 传输信息的信号带宽远远大于信息本身的带宽； 频带的扩展由独立于信息的扩频码来实现， 频带的扩展由独立于信息的扩频码来实现，并 与所传输的信息数据无关； 与所传输的信息数据无关；在接收端则用相同 的扩频码进行相关解调， 的扩频码进行相关解调，实现解扩和恢复所传 的信息数据。该项技术称为扩频调制， 的信息数据。该项技术称为扩频调制，而传输 扩频信号的系统为扩频系统。 扩频信号的系统为扩频系统。 • 扩频通信技术的理论基础是仙农定理。 扩频通信技术的理论基础是仙农定理。 • IS-95系统是扩频系统商业化的光辉典范。 IS-95系统是扩频系统商业化的光辉典范 系统是扩频系统商业化的光辉典范。
扩频系统的特点
• 扩频系统有以下一些特点： 扩频系统有以下一些特点： 能实现码分多址复用（ 能实现码分多址复用（CDMA）； ）； 信号的功率谱密度低， 信号的功率谱密度低，因此信号具有隐蔽性 且功率污染小； 且功率污染小； 有利于数字加密、防止窃听； 有利于数字加密、防止窃听； 抗干扰性强，可在较低的信噪比条件下， 抗干扰性强，可在较低的信噪比条件下，保 证系统传输质量； 证系统传输质量； 抗衰落能力强。 抗衰落能力强。
第六章 移动通信中的多址技术
吉林大学 通信工程学院 姜 宏 jiangh@
多址接入技术
• 频分多址方式（FDMA） 频分多址方式（FDMA） • 时分多址方式（TDMA） 时分多址方式（TDMA） • 码分多址方式（CDMA） 码分多址方式（CDMA） • 空分多址方式（SDMA） 空分多址方式（SDMA）
直扩系统（3）-扩频解扩的过程
假定同步单径BPSK信道中有 个用户， 并假定所有的 信道中有K个用户 假定同步单径 信道中有 个用户， 载波相位为0，则接收的信号等效基带表示为： 载波相位为 ，则接收的信号等效基带表示为：
s(t ) = ∑ Pk ak (t )ck (t ) + n(t )
直扩系统（1）
• 直接序列调制系统亦称直接扩频系统，或称伪 直接序列调制系统亦称直接扩频系统， 噪音系统，记作DS系统 原理框图如下： 系统。 噪音系统，记作 系统。原理框图如下：
窄 信号 带
扩频
调 制
混 频 扩 频 信 号 本 振
fI
窄 信号 带 解 扩
Hale Waihona Puke 伪码振 荡伪 码
直扩系统（2）-扩频系统的原理
（6-5）
• 这就是由仙农公式得出的，用频带换取信噪比 这就是由仙农公式得出的， 的极限容量。 的极限容量。
扩频方法
• 直接序列扩频（Direct Sequence Spread 直接序列扩频（ Spectrum）简称直接扩频或直扩（DS）； ）简称直接扩频或直扩（ ）； • 跳变频率扩频（Frequency Hopping），简称 跳变频率扩频（ ），简称 ）， 跳频（ ）； 跳频（FH）； • 跳变时间扩频（Time Hopping），简称跳时 跳变时间扩频（ ），简称跳时 ）， （TH）； ）；
FDMA系统的特点 FDMA系统的特点
每信道占用一个载频，信道的相对带宽较 每信道占用一个载频， 即通常在窄带系统中实现 窄，即通常在窄带系统中实现 >>平均延迟扩展 平均延迟扩展（ >> 符号时间 >>平均延迟扩展（Ts ≫ τ ） ， 所以码间干扰较少， 所以码间干扰较少，无需自适应均衡 基站复杂庞大，易产生信道间的互调干扰 基站复杂庞大，易产生信道间的互调干扰 必须使用带通滤波器 带通滤波器来限制邻道干扰 必须使用带通滤波器来限制邻道干扰 越区切换复杂，必须瞬时中断传输， 越区切换复杂，必须瞬时中断传输，对于 数据传输将带来数据的丢失
多址接入方式
多址接入方式 频分多址方式（FDMA） 频分多址方式（FDMA） 时分多址方式（TDMA） 时分多址方式（TDMA） 码分多址方式（CDMA） 码分多址方式（CDMA）
c
c
建立多址接入时区分信道的依据 传输信号的载波频率不同 传输信号存在的时间不同 传输信号的码型不同
c
FDMA
信道1 信道2 信道 3 信道N 信道 1 信道 2 信道 3
理论基础（2）
• 决定信道容量 的三个参数W.T和S/N组成一个很形象 决定信道容量C的三个参数 的三个参数 组成一个很形象 的具有可塑性的三维立方体，它的体积就是信道容量。 的具有可塑性的三维立方体，它的体积就是信道容量
f
W
t T lo g 2 (1 + S ) N
lo g 2 ( ..)