多址方式

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多址和双工的区别

多址和双工的区别

TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000三种方式的共性是多址方式用都用到CDMA,三者最主要的区别是双工方式不同,TD-SCDMA是时分双工TDD,W C D M A和C D M A2000是频分双工F D D。

所以要入门,首先要搞懂什么是多址方式,什么是双工方式。

多址方式中的“址”就像给每个手机用户给一个“住址”,但这个住址不是按照门牌号区分的,而是按照时间T、频率F和扩频码字C共同区分的。

多址方式中的“多”表示多个用户可以同时通话,比如办公室小格子里的小红和隔壁小格子里的小黑可以同时打电话,之所以不是轮流打,是因为通信网络给同时打电话的小红和小黑都分配了不同的“住址”,这样接收手机信号的基站就能通过“住址”这个标识把小红和小黑区分出来了,没有多址方式,小红和小黑的信号的混在一起了分不开了。

多址方式分为时分多址TDMA、频分多址FDMA和码分多址CDMA,D表示分,M表示多,A表示址。

从效果上看三种方式等价,这个效果就是办公室格子间的同事们都同时打电话。

时分多址TDMA就是大家的手机轮流给基站发送信号,但是轮流的非常非常快,每个手机发送的时间只占1秒的几十万分之一,再加上手机的一些信号处理,人耳感觉不到轮流中等待的那段时间,感觉就像连续通话一样。

时分多址TDMA 的“址”就是轮流分得的发送时间。

频分多址FDMA就是大家的手机在不同的频率上给基站同时发送信号,各个频率就像不同的车道,互不干扰。

频分多址FDMA的“址”就是分配给用户的不同车道。

码分多址CDMA就像大家发送信号前,给自己的信号上贴个大头贴,基站接收到大家一起发来的信号后,通过大头贴就能分辨出谁是小红、谁是小黑。

这个大头贴就是扩频码字,扩频的意思的大大增加了传送的数据量,需要扩展车道,这是因为大家发送数据时给每个数据都额外传送这个大头贴,所以要用更宽的车道来传。

码分多址CDMA的“址”就是标识用户的大头贴。

在实际中,并不一定仅由时间T、频率F或扩频码字C决定一个用户的“住址”,经常是几个因素一起决定,就像小红在指定车道上开着贴着自己大头贴的车,这就叫FDMA-CDMA,这样混合的优点是能让系统容纳更多的用户。

各种多址方式

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。

多址方式

多址方式
Байду номын сангаас
(3)在码分多址(CDMA)系统中,不同用户的传输信息用 各自不同的编码序列来区分。
多址方式
分类:频分多址、时分多址、码分多址 (1)在频分多址(FDMA)系统中,把总频段划分为若干个 占用较小带宽的、在频域上互不重叠的信道,每个频道就是一 个通信信道,手机通信均在临时指定的通信信道上进行;通信 结束后,先前被占用的信道被重新分配给其他用户使用。 (2)在时分多址(TDMA)系统中,把时间分成周期性的帧, 每一帧再分割成若干时隙,每一个时隙就是一个通信信道。根 据一定的时隙分配原则,使每个手机只能在指定的时隙内发射 或接收信息。

卫星通信第三卫星通信的多址技术

卫星通信第三卫星通信的多址技术
多址联接和多路复用的理论基础都是信号的 正交分割原理。 多址联接是指多个电台或通信站发射的信号 在射频信道上的复用,以达到各台、站之间 同一时间、同一方向的用户间的多边通信; 多路复用是指一个电台或通信站内的多路低 频信号在群频信道(即基带信道)上的复用, 以达到两个台、站之间双边点对点的通信。
30
TDMA系统的不足
(1) 必须保持各地球站之间的精确同步,才 能让所有用户实现共享卫星资源的目的。 (2) 为了保证用户信息传递的连续性,要求 采用突发解调器(系统中各站在规定的 时隙内以突发的形式发射其已调信号)。 (3) 初期的投资较大,系统实现复杂,技术 设备复杂。
31
帧:整个系统的所有地球站时隙在卫星内占 据的整个时间段称为卫星的一个(TDMA)时帧。 一个TDMA帧是由一个同步分帧和若干个业 务分帧组成的。 基准分帧(同步分帧) :TDMA帧内的第一 个时隙,不含任何业务信息,仅用作同步 和网络控制。 数据分帧 :除基准地球站外其他地球站占 据的时隙。 保护时间:在各个时隙之间留有很小的时间 32 间隔,称为“保护时间”。
3.4.2 跳频码分多址系统

跳频(FH,Frequency Hopping)。在发送端, 利用PN码控制频率合成器,使频率在一个宽 范围内伪随机地跳变,跳频系统占用了比信 息带宽要宽得多的频带。在接收端,本地PN 码产生器提供一个和发端相同的 PN码,驱动 本地频率合成器产生同样规律的频率跳变, 和接收信号混频获得已调信号。

3.3.4 频分多址-时分多址 (FDMA-TDMA)方式 是指若干个窄带TDMA方式工作的地球站, 以频分多址方式共用一个转发器的一种技术。 传送相对较低速率(10Mbit/s以下)的信号。 特点:改变业务样式灵活,特别适合传输数 据,每个帧内的信道都可以采用按需分配方 式。但是由于要求功率放大器有输出补偿, 所以卫星转发器的效率低于单纯的TDMA系 统。 37

多址技术讲稿

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。

常用多址方式简介-PPT课件

常用多址方式简介-PPT课件

将OFDM和FDMA技术结合形成的OFDMA技术是最常见的OFDM多址技术, 又分为子信道(Subchannel)OFDMA和跳频OFDMA。子信道OFDMA即将整 个OFDM系统的带宽分成若干子信道,每个子信道包括若干子载波,分配 给一个用户(也可以一个用户占用多个子信道)。 OFDM子载波可以按两 种方式组合成子信道:集中式(Locolized)和分布式(Distributed),如图 所示。集中式即将若干连续子载波分配给一个子信道(用户),这种方式 下系统可以通过频域调度(scheduling)选择较优的子信道(用户)进行 传输,从而获得多用户分集增益(图(a))。另外,集中方式也可以降 低信道估计的难度。但这种方式获得的频率分集增益较小,用户平均性能 略差。分布式系统将分配给一个子信道的子载波分散到整个带宽,各子载 波的子载波交替排列,从而获得频率分集增益(图(b))。但这种方式 下信道估计较为复杂,也无法采用频域调度,抗频偏能力也较差。设计中 应根据实际情况在上述两种方式中灵活进行选择。
正交频分多址接入(OFDMA)是OFDM(正交频分复用)调制的一种形式,它 针对多用户通信进行了优化,尤其是蜂窝电话和其它移动设备。4G正是 采用这种方式,利用这种技术可以实现例如无线区域环路(WLL)、数字音 讯广播(DAB)等方面的无线通信增值服务。
4G 系统采用的核心技术是正交频分复用(OFDM) 技术,属于 多载波调制技术;3G系统中采用的是码分多址( CDMA) 技术, 是单载波,CDMA200虽采用的是多载波技术,但各个载波之 间相互独立,而OFDM各子载波之间有重叠部分。随着OFDM 技术的发展,也出现了一系列改进的OFDM技术,以解决 OFDM本身的一些问题。
下行速 率
上行速 率
384kbps 118kbps

现代无线通信原理:第四章 多址技术(2018)

现代无线通信原理:第四章  多址技术(2018)

带宽的比值来近似估算系统的扩频处理增益,
GP =
B F
4.1.1 扩频通信理论基础
iHale Waihona Puke 例2 有一个扩展频谱通信系统,信号扩频后带宽为20MHz, 原始基带信号带宽为20KHz,则系统的扩频处理增益为GP?
Gp=10 lg[20 106(20 103)]=30 (dB)。
4.1.2 扩频通信方法
◼ 目前,最基本的展宽频谱的方法有三种
2
e
1.44
令x = S/(N0B),代入上式得
lim C
B→
=
S N0
lim
B→
N0B S
log2 (1+
S )
N0 B
=
S N0
log2
e
= 1.44
S 极限值
N0
◼上式表明,保持S/N0一定,即使增加信号带宽B→ ,信 道容量C也是有限的。原因是当信号带宽B→ 时,噪声功率 N也趋于无穷大。
4.1.1 扩频通信理论基础
S )
N0 B
4.1.1 扩频通信理论基础
由香农定理可以得到如下结论:
1) 增大信号功率S可以增加信道容量,从而增加了信息传输
的极限速率Ri。若信号功率趋于无穷大,则信道容量也趋于无
穷大,即
lim
S→
C
=
lim
S→
B log2 (1+
S )
N0B

2) 减小噪声功率N(或减小噪声功率谱密度N0)可以增加信 道容量,若噪声功率趋于0(或噪声功率谱密度N0趋于0),则 信道容量趋于无穷大,即
4.1.3 跳频系统(4)
◼ 接收端必须以同样的伪码置定本地频率合成器,使 其与发端的频率作相同的改变,即收发跳频必须同 步,这样,才能保证通信的建立。解决同步及定时 是实际跳频系统的一个关键问题。

卫星通信多址技术

卫星通信多址技术
多载波波输入时,输出要受到“压缩”.这种压 缩是指,在输入总功率相等的情况下,多载波工作时 总输出功率比单载波工作时的输出功率要小。
13
例一 采用FDMA的转发器交调(互调)频率IM= mf1+nf2,m,n为任意整数,如:f1=1930MHz, f2=1932MHz,求落在工作频率为1920~1940MHz的交 调频率。
多址技术 FDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/TDD TDMA/TDD FDMA/TDD FDMA/TDD CDMA/FDD
10
二、频分多址技术( FDMA)
卫星通信系统的频分多址技术:频分多址是 卫星通信系统中普遍采用的一种多址技术。当多 个地球站共用卫星转发器时,如果 根据配置的载 波频率的不同来区分地球站的地址 ,这种多址联 接方式就为频分多址。它对各地球站配置不同的 频率,以实现不同地球站之间的联接。这种频率 配置可以是预先固定指配的,也可以是工(FDD)、时分 双工(TDD)
–FDD:收发频率分开,接收设备通过滤波器分离各 路信号
–特点:需要合理安排频率 –TDD:收发共用一个频率,收发信号通过开关来控
制 –特点:收发存在时间间隔
9
不同系统的多址技术
蜂窝移动通信系统 高级移动电话系统( AMPS) 全球移动通信系统( GSM) 美国数字蜂窝( USDC) 日本数字蜂窝( JDC) 英国CT-2(数字无绳电话) 欧洲数字无绳电话( DECT) 美国窄带扩频( IS-95)
双向通信按信息信号传送的时间又分 为单工、双工和半双工通信方式。
5
(一)多路复用
? 频分多路复用(FDM):按照频率参量的正交分割原理, 将各路信号的频谱搬移至互不重叠的频带上同时在一个信 道中传输。接收端通过不同中心频率的带通滤波器,可以 将各路信号分离出来。频分多路复用的各路信号在时域中 混叠在一起,在频域中可分辨。

多址技术及应用

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。

常用多址方式简介

常用多址方式简介

现实应用
1、实时移动视频 2、应急响应和远程医学 3、在线游戏 4、应用增强现实技术导航 5、基于云计算的应用
速率对比
无线蜂 窝制式
CDMA TDGSM(EDGE CDMA 2000 WCDMA( 2000(EVD SCDMA( ) HSPA) (1x) O RA) HSPA)
TD-LTE
FDD-LTE
正交频分多址接入(OFDMA)是OFDM(正交频分复用)调制的一种形式,它 针对多用户通信进行了优化,尤其是蜂窝电话和其它移动设备。4G正是 采用这种方式,利用这种技术可以实现例如无线区域环路(WLL)、数字音 讯广播(DAB)等方面的无线通信增值服务。
4G 系统采用的核心技术是正交频分复用(OFDM) 技术,属于 多载波调制技术;3G系统中采用的是码分多址( CDMA) 技术, 是单载波,CDMA200虽采用的是多载波技术,但各个载波之 间相互独立,而OFDM各子载波之间有重叠部分。随着OFDM 技术的发展,也出现了一系列改进的OFDM技术,以解决 OFDM本身的一些问题。
跳频OFDMA
在这种系统中,分配给一个用户的子载波资源快速变化, 每个时隙,此用户在所有子载波中抽取若干子载波使用, 同一时隙中,各用户选用不同的子载波组(如图所示)。 与基于频域调度的子信道化不同,这种子载波的选择通 常不依赖信道条件而定,而是随机抽取。在下一个时隙, 无论信道是否发生变化,各用户都跳到另一组子载波发 送,但用户使用的子载波仍不冲突。
第一代模拟系统对应的接入技术是频分多址技术FDMA,它 仅能提供9.6kbit/s通信带宽。 第二代窄带数字系统的接入技术主要有时分多址技术TDMA 和码分多址技术CDMA两种,它可以提供9.6~28.8kbit/s 的传输速率。 第三代移动通信技术3G是英文3rd Generation的缩写,是 指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移 动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体 形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信 息服务。能够提供从9.6kbit/s直至2Mbit/s的接入速率。 第四代移动通信系统是多功能集成的宽带移动通信系统, 是宽(广)带接入IP系统,可提供的最大带宽为100Mbps。 第四代移动通信将以宽带、接入因特网、具有多种综合功 能的系统形态出现。

卫星通信的多址方式

卫星通信的多址方式
如图3-16所示,TDMA系统的帧结构主要包括同步分帧(也称为基准分帧)(RB)和数据(业务)分帧(DB)。
图3-16 TDMA系统帧结构
(1)同步分帧
同步分帧中包括载波、位定时恢复(CR和BTR)、独特码(UW)、站址识别码(SIC)和指令信号(CW)。
(2)数据分帧
一个数据分帧包含了若干个业务分帧,并且每个业务分帧由分帧报头和多个PCM数据信道构成。
图3-11 SPADE终端设备组成图
公共信令信道的信令格式
03
为了实现按需分配,各地球站是按TDMA方式工作的,即按时分多址方式工作的。
04
按需分配方式下的信息传递过程
01
如图3-11所示,各地球站设置有按TDMA方式(在后面将详细介绍)工作的公用信令信道和话音传输信道。
02
公共信道工作特性
由上面的分析可知,SPADE系统可为48个地球站提供397条双向通路(如图4-10所示),这就是说,每个地球站可以每隔50ms向信道申请一次。
按需分配方式下的通信过程 在SPADE系统中,当某用户通过长途台将呼叫通信请求送至SPADE终端时,SPADE终端为其从397条卫星线路中选择任意一条空闲信道,并进行连通,同时通过此信道将呼叫请求帧送到对方用户所在的地球站,并由该站与对方局连通。
02
要求采用突发解调器(系统中各站在规定的时隙内以突发的形式发射其已调信号)。
03
模拟信号需转换成数字信号才能在网络中传输。
初期的投资较大,系统实现复杂。
05
3.3.2 TDMA地球站设备
01.
如图3-15所示为一个TDMA地球站设备组成示意图。
02.
图3-15 TDMA地球站设备
2
1

多址方式与系统容量

多址方式与系统容量
这里基站的发射功率必须保证移动台在小区交界处可以正常 工作。
但当移动台靠近基站时, 如果基站仍然发射同样强的功率,
则除去增大背景干扰外并无好处。 为此,令基站发给每一个用户的功率Pi根据移动台和基站的距离ri 进行调整。 距离越大, 功率越大; 反之, 则越小。 即:
采用功率控制
Pi ri
蜂窝系统提高其频谱利用效率的根本原因是利用电波 的传播损耗实现了频率再用技术。 只要两个小区之间的距离大到一定程度, 它们就可以
使用相同的频道而不产生明显的相互干扰。
一般数字通信系统, 载干比可以表示为
C Rb Eb Eb / I 0 I I 0 Bc Bc / Rb
多址方式与系统容量
n个用户共用一个无线频道, 每一用户信号都受到其他n-1
匀分布);某一移动台的位置变化,基站附近的背景干扰不
会明显变化。 因此, 反向功率控制应该按照传播损耗的规律来确定, 即移动台(i)的发射功率(Pi)与距离(ri)的关系应该是:
Pi ri
4
ri Pi Pm r
4
多址方式与系统容量
Ⅱ Ⅰ y
图 8 - 4 CDMA系统中基站受干扰的情况
多址方式与系统容量
传播损耗与传播距离的 4 次方成比例, 接收机收到的 信号功率与第 i 个共道小区的干扰功率可分别写成:
C Ar 4 I i AD
4 i
式中, A为比例常数。 因此
C I
r
6 i 1
4 4 i
D
式中, 取信号的传播距离等于小区半径 r(移动台处于小区边缘), 是考虑到 载干比在最不利的情况下也要达到预定的门限值。 此外, 由图 可见共道干扰的传播距离Di在i的取值不同时不会完全相等, 但 其差异并不太大, 因而为了分析方便, 可以令Di=D

无线通信原理与应用-9.1 固定多址(频分多址、时分多址、码分多址、空分多址)

无线通信原理与应用-9.1 固定多址(频分多址、时分多址、码分多址、空分多址)

时隙1 时隙2 时隙3 - - - - - 时隙N
频率
尾比特 同步比特
信息数据 保护比特
时间
电气工程学院 通信工程系
无线通信原理与应用
Wireless Communications Principles and Practice
§9.3 时分多址(TDMA)
• TDMA的效率:发射的数据中信息所占的百分比,不包 括为接入模式而提供的系统开销。
§9.3 时分多址(TDMA)
• 发射数据是用缓存-突发法,省电,切换简单,不需要双工器, 不同用户分配不同的带宽;
• 同步开销大,必须有自适应均衡、保护时隙;
• 用户共享一个载波频率,利用互不交叉的时隙,时隙数取决于调 制技术、有效带宽等;
代码 信道N
头比特
一个TDMA帧 信息
尾比特
时隙
信道3 信道2 信道1
无线通信原理与应用
Wireless Communications Principles and Practice
第9章 无线通信多址技术
• 9.1 概述 • 9.2 频分多址(FDMA) • 9.3 时分多址(TDMA) • 9.4 扩频多址(SSMA) • 9.5 空分多址(SDMA) • 9.6 分组无线电(PR) • 9.7 蜂窝系统的容量
§9.1 概述
• 频分双工(FDD):为一个用户提供两个确定的频段。前向 频段提供从基站到移动台的传输,而反向频段提供从移动台 到基站的传输。
• 在FDD中,前向和反向频段的频率分配在整个系统中是固定 的。
• 时分双工(TDD):用时间而不是频率来提供前向链路和反 向链路。前向时隙和反向时隙之间的时间分隔很小时,用户 听起来就是同时的。

空分多址(SDMA)方式

空分多址(SDMA)方式
相同的频率在tdmacdma系统中或不同的频率在fdma系统中用来服务于被天线波束覆盖的这些不同区域scdma系统scdma系统工作示意图2蜂窝系统中反向链路的困难反向链路的困难解决方法用户端的发射功率必须动态控制各用户和基站间无线传播路径的不同采用空分多址方式反向控制用户的空间辐射能量对用户端发射功率的控制程度受限发射受到用户单元电池能量的限3自适应式阵列天线自适应式天线提供了最理想的sdma
空分多址(SDMA)方式
通过空间的分割来区别不同的用户,在移动通信中,能实现空间分割的基本技术就是采用自适应阵列天线,在不同用户方向上形成不同的波束,SCDMA常与FDMA、TDMA、CDMA结合使用。
1、SDMA的工作原理
使用定向波束天线在不同用户方向上形成不中)或不同的频率(在FDMA系统中)用来服务于被天线波束覆盖的这些不同区域,SCDMA系统工作原理如图1所示。
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多址方式多址方式在移动通信中,许多用户同时通话,以不同的移动信道分隔,防止相互干扰的技术方式称为多址方式。

根据特征,有三种多址方式,即:频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等方式。

频分多址--以频率来区分信道。

目录定义技术发展历史种类划分容量比较相关问题定义技术发展历史种类划分容量比较相关问题展开定义在无线通信中,许多用户同时通话,以不同的无线信道分隔,防止相互干扰的技术方式称为多址方式。

技术公共陆基移动网(PLMN Public Land Mobile Network)主要使用使用的频分多址(FDMA Frequency Division Multiple Access),时分多址(TDMA Time Division Multiple拓扑结构Access),码分多址(CDMA Code Division Multiple Access),空分多址(SDMA Space Division Multiple Access)和包分多址(PDMA Packet Division Multiple Access)等技术另有仅仅停留在理论层面的极分多址(PDMA Polarization division multiple access)卫星通信中主要使用的按需分配多址接入(DAMA) 或脉冲寻址多址接入(PAMA Pulse Address Multiple Access)频分多址--以频率来区分信道。

特点:使用简单,信号连续传输,满足模拟话音通信,技术成熟。

缺点:多频道信号互调干扰严重,频率利用率低,容量小。

时分多址--在一个无线频道上,按时间分割为若干个时隙,每个信道占用一个时隙,在规定的时隙内收发信号。

时分多址只传数字信息,信息需经压缩和缓冲存储的过程,在实际使用时常FDMA/TDMA复分使用。

码分多址--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。

发展历史为了解决通信运营商“最后一公里”接入的瓶颈问题,促进接入网技术及多址方式链接方法市场的全面发展,无线电频率管制部门于2000年3月开放了3.5GHz频段2×31.5MHz频率资源,并于2001年7月对南京、厦门、青岛、武汉、重庆5个试点城市3.5GHz频率使用权采用招标方式进行了分配。

随着中标城市运营商进行大规模的建设,3.5GHz频段无线接入系统已在众多宽带固定无线接入系统中脱颖而出,率先进入大规模商用阶段。

随着固定无线接入尤其是 3.5GHz宽带固定无线接入网建设的持续升温以及各种新的技术不断被引入,固定无线接入系统已经从最初基于电话接入方式的窄带系统演变成为面向高速数据业务为主的宽带综合业务接入系统。

经过近几年市场的促进以及技术的不断进步,3.5GHz宽带固定无线接入技术的发展主要体现在多址方式演变、调制方式、双工方式选择、对OFDM 技术的支持、对电路交换与分组交换支持、动态带宽分配以及业务接入能力几方面。

种类划分信号的特征表现在这样几个方面:信号的工作频率、信号出现的时间、信号具有的波形。

FDMA(频分多址FDMA是最成熟的多址复用方式之一,采用FDMA寻址方式,系统中心站具有N个信道,每个信道对应一个中心载频;所有的远端站TS可以共享中心站的信道资源,即在中心站的控制下,TS可工作在任一载频信道上;FDMA的特点是技术成熟、稳定、容易实现且成本较低。

它的主要缺点是频谱利用率较低,每个用户(远端站)都要占用一定的频带,尤其在空中带宽资源有限的情况下,FDMA系统组织多扇区基站会遇到困难。

单纯采用FDMA 作为多址接入方式已经很少见,实用系统多采用TDMA方式或采用FDMA+TDMA方式。

TDMA(时分多址)TDMA也是非常成熟的通信技术,所谓TDMA就是一个信道由连续的周期性时隙构成,不同信号被分配到不同的时隙里,系统中心站将用户数据按时隙排列(TDM)广播发送,所有的TS都可接收到,根据地址信息取出送给自己的数据,下行发送使用一个载频;所有TS共享上行载频,在中心站控制下,按分配给自己的时隙将数据突发到中心站。

由于TDMA 的频谱利用率相对FDMA要高,在宽带无线接入领域中被广泛采用。

CDMA(码分多址)所谓CDMA就是给每一个信号分配一个伪随机二进制序列进行扩频,不TD-SCDMA多址方式示意图同信号的能量被分配到不同的伪随机序列里,中心站使用正交的PN码作为信道标志,与不同TS通信使用同一频率,但不同的PN码扩频来实现;每个TS都可以同时收到中心站发给所有TS的信号,中心站要同时接收来自各TS的同一频率不同PN码的信号;CDMA系统保证通信质量必须做到:PN码之间正交特性良好;PN码要有足够长度,以提高扩频增益,即干扰容限。

提高扩频处理增益与支持宽带业务接入是一对矛盾,在3.5GHz频段频率资源有限情况下,采用码分多址技术的无线接入系统以窄带业务为主。

比如,有8个用户都处于相同的工作频率,按频分多址系统来看,他们不能同时工作,只能是一个用户工作后,别一个用户才能工作,否则会造成同频干扰。

但若按图的时分多址方式,把T0时隙分配给第一个用户,或者说第一个用户在时帧1到T0工作后隔T1-T7时隙,又在时帧2的T0时隙工作。

以此类推,把T1时隙分配第二个用户工作……把T7时隙分配给第八个用户。

用这种“分时复用”的方式,可以使同频率的用户同时工作,有效地利用频率资源,提高了系统的容量。

例如,一个系统的总频段划分成124个频道,若只能按FDMA方式,则只有124个信道。

若在FDMA基础上,再采用时分多址,每个频道容纳8个时隙,则系统信道总的容量为124×8=992个信道。

容量比较频分多址(FDMA)的小区容量FDMA方式是把通信系统的总频段划分为若干个等间隔、互不交叠的频道分配给不同的用户使用,每个频道的宽度都能传输一路话音信息,在相邻频道间无明显的串扰。

把系统中的小区划为区群,每个区群有K个小区。

再把总频段W分成U=W/B(B是频道宽度)个频道,把它们互不重复地多址方式概念图分成K个频组,指配给一个区群的K个小区使用。

利用蜂窝区群结构的频率复用特点,U 个频道在蜂窝结构的不同区群中被重复利用,这样能同时通话的用户数,即每小区的用户数会大幅增加。

在总频率资源和用户信道带宽M给定的前提下,区群内的信道数是一定的,所以小区的容量就取决于区群内所含的小区数,即小区数K越小,小区内的频道数M/K就越大。

但是小区数K越小,相邻区群之间的地理位置靠得越近,同频(共道)小区之间存在的同频(共道)干扰就越大。

因此小区数目受制于同频小区的共道干扰。

在模拟蜂窝系统中,要求接收端载干比(C/I)大于等于18dB,这时解调后的基带信噪比(S/N)可达38dB,能满足通信话音质量的要求。

时分多址(TDMA)的小区容量TDMA方式是把时间分割成周期性不交叠的帧,每一帧再分割成若干个不交叠的时隙,再根据一定的时隙分配原则,使各个移动台在每帧内按指定的时隙发送信号;在接收端按不同时隙来区分出不同用户的信息,从而实现多址通信。

由于TDMA采用了话音编码技术,再加上移动台辅助越区切换技术、跳频技术和分集技术等手段的运用,TDMA数字蜂窝通信系统的容量可以提升至FDMA系统的3倍乃至更高。

以GSM系统为例,系统总带宽W=25MHz,信道宽度B=200kHz,每频道含8个时隙,则信道总数M=25×8/0.2=1000;小区半径为1km,每小区分3个扇区,运用了跳频技术后的C/I=9dB,由(1)式可得共道再用因子q=2.62≈3;每小区信道数为1000/3≈333(结果2)。

码分多址(CDMA)的小区容量CDMA多址方式用不同码型的地址码来划分信道,每一地址码对应一个信道,每一信道对时间及频率都是共享的,而FDMA、TDMA系统信道的数量要受到频率或时隙的限制。

在发射端,信息数据被高速地址码调制;在接收端,用一与发端相同的本地地址码控制的相关器进行相关接收;其它与本地地址码不同码型的信号被作为多址干扰处理。

在CDMA蜂窝系统中,为了实现双工通信,前向信道(基站到移动台)与反向时分多址信道(移动台到基站)各使用一个频率,即频分双工。

在实际中前后向信道是不完全对称的,不能以基站收到的信号功率大小来确定用户所需的基站发射功率;用前向与后向链路功率之和(是一个常数)来确定基站发射功率。

下面以前向链路在考虑功率控制的情况下,估算CDMA系统的小区容量。

多载波码分多址(MC-CDMA)的小区容量多载波调制的原理是将所要传输的数据流串/并变换成若干个并行低速率的比特流,并且用这些数据流去并行调制若干个相互正交的子载波。

MC-CDMA是使用给定的扩频码对并行数据进行扩展,然后将每个码片与一个不同的载波进行调制,这种扩频是在频域上进行的,各个子载波相互正交,实现了信道的正交频分复用(OFDM)。

因此,MC-CDMA是OFDM 与CDMA相结合的一种多址方式,它主要用于前向信道。

由于DS-CDMA的扩展序列之间不是全部正交的,并且不得不选择好的互相关特性,系统的用户数MDS很难达到GDS;而MC-CDMA系统可以近似达到GMC个用户。

相关问题时分多址系统中有一个关键的问题是系统的定时问题。

要保证整个时分多址系统有条不紊地工作,包括信号的传输、处理、交换等,必须要有一个统一的时间基准。

要解决上述问题,大家很容易想到的方法是系统中的各个设备内部设置一个高精度时钟,在通信开始时,进行一次时钟校正,只要时钟不发生明显漂移,系统都能准确定时。

但真正的情况不是这样,因为要使系统的时钟很精确,无论从技术还是价格方面考虑都不适合。

GSM系统的定时采用的是主从同步法。

即系统所有的时钟均直接或间接从属于某一个主时钟信息。

主时钟有很高的精度,其时钟信息以广播的方式传送到系统的许多设备,或以分层方式逐层传送给系统的其他设备。

各设备收到上层的时钟信号后,提取出定时信息,与上层时钟保持一致,这个过程又称之为时钟锁定。

GSM的信道在GSM系统规范中,对总的频谱划分成200kHz为单位的一个个频段,称为频段,而对每一个频隙,允许8个用户使用,即从时分多址方式来看,每个时帧有8个时隙(TimeSlot),每个时隙的长度为BP=15/26=0.577ms,而每一个时帧长度为15/26×8=4.615ms。

所讲的时隙长度是GSM规范定义的,而移动台在无线路径上的传输的实际多址方式情况又是怎样的呢?前面讲到的经交织加密后的数据块为114位,这些位加上其它一些信息位元共组成156.25位,以脉冲串的形成调制到某一个频率上,并限定在一个时隙范围内进行传输,这些脉冲串称为"Burst"(突发)。

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