无线通信多址接入技术
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bOH Nrbr Ntbp Ntbg Nrbg
❖ Nr帧参考突发数，Nt 帧业务突发数，br 参考突发开销比特，
时隙b头p 比特开销比特， 保护bg时间间隔等效比特。
TDMA的效率
❖ 每一帧的比特总数：
bT Tf R
❖ Tf 是帧长， R 是信道比特速率。
❖ 帧效率：
f
1
bOH bT
无线通信多址接入技术
目录
❖ 概述 ❖ 频分多址(FDMA) ❖ 时分多址(TDMA) ❖ 扩频多址(SSMA) ❖ 空分多址(SDMA) ❖ 分组无线电(PR) ❖ 习题
概述
❖ 多址技术
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。
❖ 频分多址技术是模拟载波通信、 微波通信、卫星通 信的基本技术, 也是第一代模拟移动通信的基本技 术。
❖ 在FDMA系统中, 信道总频带被分割成若干个间隔相 等且互不相交的子频带(地址), 每个子频带分配给一 个用户, 每个子频带在同一时间只能供给一个用户 使用, 相邻子频带之间无明显的干扰。
信道n
❖ 目前，扩频多址技术主要有两种类型：直接 序列扩频多址(DS)和跳频多址(FH)。直接序 列扩频多址也称为码分多址(CDMA)。
跳频多址(FHMA)
❖ 跳频多址是一个数字多址系统，此系统中单 个用户的载波频率在宽带信道范围内以伪随 机的方式变化。用户载频的伪随机变化使得 在任意时刻对具体信道的占用也随机变化， 这样就可以实现一个大频率范围的多址接入。
100%
TDMA系统的信道数
❖ 总的信道数：总的TDMA时隙数。即每一信 道的TDMA时隙数乘以有效信道数。
N＝(m(Btot－2B保护))/Bc
m为每个信道所支持的TDMA用户数，Btot信道 带宽，B保护保护带宽，Bc用户带宽。
扩频多址(SSMA)
❖ 通过伪随机序列将窄带信号在发射前转换成 宽带信号，SSMA可以抵抗多径干扰而增强 多址能力。
信道3 信道2 信道1
频分多址(FDMA)
代码 频率
时间
FDMA信道配置图
频分多址(FDMA) F1
f1
F
f2
2
移动台
… …
基 站 fm
Fm
W
F1 F2 F3 F4 W
Fm
f
…
T F1
FDMA示意图
频分多址(FDMA)
❖ FDMA的技术特点如下：
FDMA通常在窄带系统实现； 符号时间远大于延时扩展，不需要均衡； 不间断发送，系统额外开销少； 系统简单，但需要双工器，同时需要精确的射频
❖ 快跳频系统 ❖ 慢跳频系统
码分多址(CDMA)
❖ 码分多址技术按照码序列来划分信道, 即给不 同的用户分配一个不同的编码序列以共享同 一信道。
移动台
T1
T1
T1
…
…
基站
…
T2
T2
T2
…
…
T
T
m
m
…
…
W T1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T1 T2 T3 T4 1帧
…
Tm
t
TDMA示意图
T … Tm
TDMA帧结构
TDMA帧
头比特
信息
尾比特
时隙1 时隙2 时隙3
……
时隙n
尾比特
同步比特
信息数据
保护比特
时分多址(TDMA)
❖ TDMA的技术特点如下：
多用户共享一个载波频率，时隙数取决于有效带 宽和调制技术等；
宽带系统：一个信道发射带宽比信道相干带宽宽得 多。
多址接入技术概述
❖ 除了FDMA、TDMA和CDMA，还有两种多址 接入技术用于无线通信，它们分别是：
❖分组无线电(PR) ❖空分多址(SDMA)
频分多址(FDMA)
❖ 频分多址技术按照频率来分割信道, 即给不同的用 户分配不同的载波频率以共享同一信道。
FDMA的典型应用
❖ 美国AMPS系统：FDMA/FDD，模拟窄带调 频（NBFM），按需分配频率；
❖ 同时支持的信道数： N＝（Bt－2Bguard）/Bc
Bt系统带宽，Bc信道带宽， Bguard为分配频率时 的保护带宽。
时分多址(TDMA)
❖ 时分多址技术按照时隙来划分信道, 即给不同 的用户分配不同的时间段以共享同一信道。
FDMA的关键技术问题
❖ 需要很好解决信道的非线性问题 目标：希望保持发送频谱的形状，主瓣不会展宽， 旁瓣不会隆起；此外，不会在其它频率上产生交调 频率分量。 方法：
（1）采用高线性度的功率放大器； （2）合理配置频率避开交调分量； （3）功率放大器的输出功率倒退法； （4）功率放大器的线性补偿法。
❖ 在TDMA系统中, 时间被分割成周期性的帧, 每一帧再分割成若干个时隙(地址)。 无论帧 或时隙都是互不重叠的。然后, 根据一定的时 隙分配原则, 使各个移动台在每帧内只能按指 定的时隙向基站发送信号。
时分多址(TDMA)
代码
时隙
信道3 信道2
信道1
信道N
频率
时间
TDMA信道配置图
时分多址(TDMA)
数据分组发送，不连续发送，需开关； 由于速率较高，往往需要采用均衡器； 系统开销大，包括保护时隙、同步时隙等； 采用时隙重新分配的方法，为用户提高所需要的
带宽。
TDMA的效率
❖ 系统效率：在发射数据中信息所占的百分比， 不包括系统开销；
❖ 帧效率：发送数据比特在一帧中所占百分比 ❖ 每一帧的系统开销比特数：
双工通信
❖ 频分双工(FDD)
反向信道
频率间隔
前向信道
频率
❖ 时分双工(TDD)
反向信道
时间间隔
前向信道
时间
多址接入技术概述
❖ 双工方式和多址方式要统一考虑； ❖ 主要多址方式：FDMA、TDMA、CDMA ❖ 依据分配给用户的有效带宽的大小，可分
为：
窄带系统：单个信道带宽同所期望信道相干带宽相 近。
带通滤波器来消除相邻信道干扰，消除基站的杂 散 辐射。 信道非线性是FDMA系统的主要矛盾。
FDMA的非线性效应
❖ 由于发射机功率放大器的非线性，会产生： 频谱展宽：单载波的发送信号经过非线性信道，会 产生频谱展宽，并将对相邻信道造成干扰。 信号抑制：多载波的发送信号经过非线性信道，会 产生大信号抑制小信号的现象，影响通信效果。 交调噪声：多载波的发送信号经过非线性信道，在 发送信号频率以外会产生交调噪声，并将对其它的 业务信道造成干扰。
❖ Nr帧参考突发数，Nt 帧业务突发数，br 参考突发开销比特，
时隙b头p 比特开销比特， 保护bg时间间隔等效比特。
TDMA的效率
❖ 每一帧的比特总数：
bT Tf R
❖ Tf 是帧长， R 是信道比特速率。
❖ 帧效率：
f
1
bOH bT
无线通信多址接入技术
目录
❖ 概述 ❖ 频分多址(FDMA) ❖ 时分多址(TDMA) ❖ 扩频多址(SSMA) ❖ 空分多址(SDMA) ❖ 分组无线电(PR) ❖ 习题
概述
❖ 多址技术
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。
❖ 频分多址技术是模拟载波通信、 微波通信、卫星通 信的基本技术, 也是第一代模拟移动通信的基本技 术。
❖ 在FDMA系统中, 信道总频带被分割成若干个间隔相 等且互不相交的子频带(地址), 每个子频带分配给一 个用户, 每个子频带在同一时间只能供给一个用户 使用, 相邻子频带之间无明显的干扰。
信道n
❖ 目前，扩频多址技术主要有两种类型：直接 序列扩频多址(DS)和跳频多址(FH)。直接序 列扩频多址也称为码分多址(CDMA)。
跳频多址(FHMA)
❖ 跳频多址是一个数字多址系统，此系统中单 个用户的载波频率在宽带信道范围内以伪随 机的方式变化。用户载频的伪随机变化使得 在任意时刻对具体信道的占用也随机变化， 这样就可以实现一个大频率范围的多址接入。
100%
TDMA系统的信道数
❖ 总的信道数：总的TDMA时隙数。即每一信 道的TDMA时隙数乘以有效信道数。
N＝(m(Btot－2B保护))/Bc
m为每个信道所支持的TDMA用户数，Btot信道 带宽，B保护保护带宽，Bc用户带宽。
扩频多址(SSMA)
❖ 通过伪随机序列将窄带信号在发射前转换成 宽带信号，SSMA可以抵抗多径干扰而增强 多址能力。
信道3 信道2 信道1
频分多址(FDMA)
代码 频率
时间
FDMA信道配置图
频分多址(FDMA) F1
f1
F
f2
2
移动台
… …
基 站 fm
Fm
W
F1 F2 F3 F4 W
Fm
f
…
T F1
FDMA示意图
频分多址(FDMA)
❖ FDMA的技术特点如下：
FDMA通常在窄带系统实现； 符号时间远大于延时扩展，不需要均衡； 不间断发送，系统额外开销少； 系统简单，但需要双工器，同时需要精确的射频
❖ 快跳频系统 ❖ 慢跳频系统
码分多址(CDMA)
❖ 码分多址技术按照码序列来划分信道, 即给不 同的用户分配一个不同的编码序列以共享同 一信道。
移动台
T1
T1
T1
…
…
基站
…
T2
T2
T2
…
…
T
T
m
m
…
…
W T1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T1 T2 T3 T4 1帧
…
Tm
t
TDMA示意图
T … Tm
TDMA帧结构
TDMA帧
头比特
信息
尾比特
时隙1 时隙2 时隙3
……
时隙n
尾比特
同步比特
信息数据
保护比特
时分多址(TDMA)
❖ TDMA的技术特点如下：
多用户共享一个载波频率，时隙数取决于有效带 宽和调制技术等；
宽带系统：一个信道发射带宽比信道相干带宽宽得 多。
多址接入技术概述
❖ 除了FDMA、TDMA和CDMA，还有两种多址 接入技术用于无线通信，它们分别是：
❖分组无线电(PR) ❖空分多址(SDMA)
频分多址(FDMA)
❖ 频分多址技术按照频率来分割信道, 即给不同的用 户分配不同的载波频率以共享同一信道。
FDMA的典型应用
❖ 美国AMPS系统：FDMA/FDD，模拟窄带调 频（NBFM），按需分配频率；
❖ 同时支持的信道数： N＝（Bt－2Bguard）/Bc
Bt系统带宽，Bc信道带宽， Bguard为分配频率时 的保护带宽。
时分多址(TDMA)
❖ 时分多址技术按照时隙来划分信道, 即给不同 的用户分配不同的时间段以共享同一信道。
FDMA的关键技术问题
❖ 需要很好解决信道的非线性问题 目标：希望保持发送频谱的形状，主瓣不会展宽， 旁瓣不会隆起；此外，不会在其它频率上产生交调 频率分量。 方法：
（1）采用高线性度的功率放大器； （2）合理配置频率避开交调分量； （3）功率放大器的输出功率倒退法； （4）功率放大器的线性补偿法。
❖ 在TDMA系统中, 时间被分割成周期性的帧, 每一帧再分割成若干个时隙(地址)。 无论帧 或时隙都是互不重叠的。然后, 根据一定的时 隙分配原则, 使各个移动台在每帧内只能按指 定的时隙向基站发送信号。
时分多址(TDMA)
代码
时隙
信道3 信道2
信道1
信道N
频率
时间
TDMA信道配置图
时分多址(TDMA)
数据分组发送，不连续发送，需开关； 由于速率较高，往往需要采用均衡器； 系统开销大，包括保护时隙、同步时隙等； 采用时隙重新分配的方法，为用户提高所需要的
带宽。
TDMA的效率
❖ 系统效率：在发射数据中信息所占的百分比， 不包括系统开销；
❖ 帧效率：发送数据比特在一帧中所占百分比 ❖ 每一帧的系统开销比特数：
双工通信
❖ 频分双工(FDD)
反向信道
频率间隔
前向信道
频率
❖ 时分双工(TDD)
反向信道
时间间隔
前向信道
时间
多址接入技术概述
❖ 双工方式和多址方式要统一考虑； ❖ 主要多址方式：FDMA、TDMA、CDMA ❖ 依据分配给用户的有效带宽的大小，可分
为：
窄带系统：单个信道带宽同所期望信道相干带宽相 近。
带通滤波器来消除相邻信道干扰，消除基站的杂 散 辐射。 信道非线性是FDMA系统的主要矛盾。
FDMA的非线性效应
❖ 由于发射机功率放大器的非线性，会产生： 频谱展宽：单载波的发送信号经过非线性信道，会 产生频谱展宽，并将对相邻信道造成干扰。 信号抑制：多载波的发送信号经过非线性信道，会 产生大信号抑制小信号的现象，影响通信效果。 交调噪声：多载波的发送信号经过非线性信道，在 发送信号频率以外会产生交调噪声，并将对其它的 业务信道造成干扰。