第七章移动通信中多址接入技术
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移动通信中的多址技术
移动通信技术
移动通信中的多址技术
什么是多址技术？
移动通信系统中是以信道来区分通信对象的，每个信道 只容纳一个用户进行通话，许多同时通话的用户，相互 以信道来区分，这就是多址技术。
移动通信中的多址技术
多址接入方式的数学基础是信号的正交分割原理。无线 电信号可以表达为时间、频率和码型的函数，即可写作
（RF）带通滤波器来减少邻道干扰，因而成本较高。
时分多址技术（TDMA）
各用户使用Байду номын сангаас同的时隙
把时间分割成周期的帧， 每帧再分割成若干时隙， 各MS只能按指定的时隙向 基站发送信号，同时，基 站发向多个MS的信号都按 顺序安排在预定的时隙中 传输，各移动台只要在指 定的时隙内接收，就能在 合路信号中把发给它的信 号区分出来。
时间
CDMA
码 频率
码分多址技术（CDMA）
码分多址技术（CDMA）的特点
➢ 系统容量大 ➢ 抗干扰性好 ➢ 保密安全性高 ➢ 系统容量配置灵活 ➢ 通信质量更佳 ➢ 频率规划简单
移动通信技术
各用户使用不同的频率
将给定的频谱资源
划分为若干个等间 时间 隔的频道（或称信
FDMA
道）供不同的用户
使用。接收方根据
载波频率的不同来
识别发射地址而完
成多址连接。
频率
频分多址技术（FDMA）
频分多址技术（FDMA）的特点 ➢ 信道的宽带相对较窄（25—30kHz），为防止干扰，
相邻信道间要留有防护带。 ➢ 系统的复杂度较低，容易实现。 ➢ 采用单路单载波（SCPC）设计，需要使用高性能的射频
听其他基站，从而使其越区切换过程大为简化。 ➢TDMA必须留有一定的保护时间（或相应的保护比特）。 ➢TDMA系统必须有精确的定时和同步，保证各移动台发送
移动通信中的多址技术
什么是多址技术？
移动通信系统中是以信道来区分通信对象的，每个信道 只容纳一个用户进行通话，许多同时通话的用户，相互 以信道来区分，这就是多址技术。
移动通信中的多址技术
多址接入方式的数学基础是信号的正交分割原理。无线 电信号可以表达为时间、频率和码型的函数，即可写作
（RF）带通滤波器来减少邻道干扰，因而成本较高。
时分多址技术（TDMA）
各用户使用Байду номын сангаас同的时隙
把时间分割成周期的帧， 每帧再分割成若干时隙， 各MS只能按指定的时隙向 基站发送信号，同时，基 站发向多个MS的信号都按 顺序安排在预定的时隙中 传输，各移动台只要在指 定的时隙内接收，就能在 合路信号中把发给它的信 号区分出来。
时间
CDMA
码 频率
码分多址技术（CDMA）
码分多址技术（CDMA）的特点
➢ 系统容量大 ➢ 抗干扰性好 ➢ 保密安全性高 ➢ 系统容量配置灵活 ➢ 通信质量更佳 ➢ 频率规划简单
移动通信技术
各用户使用不同的频率
将给定的频谱资源
划分为若干个等间 时间 隔的频道（或称信
FDMA
道）供不同的用户
使用。接收方根据
载波频率的不同来
识别发射地址而完
成多址连接。
频率
频分多址技术（FDMA）
频分多址技术（FDMA）的特点 ➢ 信道的宽带相对较窄（25—30kHz），为防止干扰，
相邻信道间要留有防护带。 ➢ 系统的复杂度较低，容易实现。 ➢ 采用单路单载波（SCPC）设计，需要使用高性能的射频
听其他基站，从而使其越区切换过程大为简化。 ➢TDMA必须留有一定的保护时间（或相应的保护比特）。 ➢TDMA系统必须有精确的定时和同步，保证各移动台发送
第七讲蜂窝移动多址接入技术-Xidian
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载波干扰比与小区簇的关系
载波干扰比
假设某个小区中移动台接收到的最小载波功率为C，若只考虑该小区
的同频干扰且干扰小区数为K，则移动台接到收的载波功率和干扰功
率的比值可表示为
∑ C =
I
C I K
k =1 k
式中，Ik为第k个同频干扰小区的发射功率。
若考虑信号传播的路径损耗，则小区内移动台接收到的最小载波功率
话务量和呼损率
概念
语音通信中，业务量的大小用话务量来衡量，包括流入话务量
和完成话务量。
流入话务量取决于单位时间的呼叫次数和每次呼叫占用信道的
平均时间，即
A= S × λ
S：每次呼叫平均占用信道的时间（小时/次），包括接续时间 和通话时间。
λ：每小时的平均呼叫次数（次/小时），包括呼叫成功和呼叫 失败的次数。
爱 尔 兰 呼 损 表
Mobile Communication Theory
19
话务量和呼损率
如何计算每个信道可容纳的用户数？
忙时集中系数：最忙1小时内的话务量和全天总话务量的比，即
忙时话务量 K=
全日话务量
一般K取10%~15%。
假设通信系统中每个用户每天平均呼叫次数为C次/天，每
次呼叫平均占用信道的时长是T秒/次，忙时集中系数为K，则
微微蜂窝小区：实质就是微蜂窝小区的一种，只是它的覆盖 半径更小，一般只有 10m-30m；基站发射功率更小，大约在 几十毫瓦左右。其天线一般装于建筑物内业务集中地点。微 微蜂窝也是作为网络覆盖的一种补充形式，它主要用来解决 商业中心、会议中心等室内“热点”的通信问题。
Mobile Communication Theory
9
通信工程试题及答案
通信工程试题及答案一、选择题1. 在移动通信中，以下哪种技术用于减少多径效应的影响？ - A. 频率复用- B. 空间复用- C. 码分多址- D. 时间复用答案： C2. 以下哪个不是数字通信的优点？- A. 抗干扰能力强- B. 传输距离远- C. 可以进行加密处理- D. 传输速率高答案： B二、填空题1. 光纤通信中，光信号在光纤中传播的模式是________。
答案：单模2. 卫星通信中，地球同步轨道的高度约为________公里。
答案： 35860三、简答题1. 请简述移动通信系统中的信道编码技术。
答案：信道编码技术在移动通信系统中用于提高数据传输的可靠性。
它通过在发送端对信息数据添加冗余位，形成编码序列，以便于接收端检测并纠正可能发生的错误。
常见的信道编码技术包括卷积码、Turbo码和低密度奇偶校验（LDPC）码等。
2. 描述无线通信中信号衰落的基本原理。
答案：无线通信中的信号衰落是指信号在传输过程中由于多径传播、遮挡物、移动性等因素导致信号强度降低的现象。
多径效应会造成信号的相位和幅度变化，形成干涉，导致接收信号的强度和质量下降。
移动性则会引起多普勒频移，影响信号的频率特性。
四、计算题1. 如果一个通信系统的数据传输速率为 2400 bps，信道带宽为 1200 Hz，计算系统的信噪比（SNR）。
答案：首先，我们需要计算系统的信道容量，即香农定理中的 C = B *log2(1 + SNR)，其中 B 是信道带宽，C 是数据传输速率。
将已知数值代入公式，得到：\[ 2400 = 1200 * \log_2(1 + SNR) \]解这个方程，我们可以得到 SNR 的值。
2. 已知一个通信系统中的信号功率为 100 W，噪声功率为 0.01 W，计算系统的信噪比。
答案：信噪比（SNR）通常以分贝（dB）为单位表示，计算公式为：\[ SNR_{dB} = 10 \log_{10}(\frac{P_{signal}}{P_{noise}}) \]将已知数值代入公式，得到：\[ SNR_{dB} = 10 \log_{10}(\frac{100}{0.01}) \]五、论述题1. 论述现代移动通信系统中多址接入技术的重要性和应用。
无线 第7章 无线多址技术
跳频码分多址（FH-CDMA）。
第7.4节、码分多址
1、直扩码分多址（DS-CDMA） 在DS-CDMA系统中，窄带信号直接与伪随机序列（PN）相乘，PN码片
的速率比信息数据的速率要高若干个数量级，因此相乘后的信号频谱被
扩展到很宽的带宽，简称直扩码分多址。 DS-CDMA系统中的每个用户都有自己的PN码，并且与其它用户的PN码
无线通信技术基础
第7章、无线多址技术
内容介绍
多址技术也是无线通信系统的关键技术之一，甚至是移动通信系统换代 的一个重要标志。 蜂窝技术将无线覆盖区域规划成一个个的蜂窝小区。多址
技术则在一个无线小区内进一步将有限的频率资源分配给众多的用户。
多址技术允许很多移动用户同时共享有限的无线频率资源，通过不同的 处理技术使不同用户之间的信号互不干扰，可以分别接收和解调。 蜂窝系统中登记的用户数量远远大于同一时刻实际请求服务的用户数量 ，多址技术就是研究如何将有限的频率资源在多个用户之间进行有效的分配 和共享，在保证通信质量的同时尽可能获得更高的系统容量。 多址技术对无线信号进行了多维划分，不同的维度对应着不同的多址技 术，如频分多址、时分多址、码分多址和空分多址。信号维度划分的目标是 要使不同用户的无线信号之间在所划分的维度上达到逻辑上的正交，这样， 这些用户就可以共享有限的频率资源而不会相互干扰。
DS-CDMA具有软容量限制，容量的大小取决于噪声环境。
在DS-CDMA系统中，信号被扩展在一个较宽频谱上，频谱带宽比信 道的相干带宽大很多，固有的频率分集会减小多径衰落的影响。
在DS-CDMA系统中，信道的数据速率很高，符号时间比信道的时延
扩展小很多，超过一个码片延迟的多径将被认为是噪音。使用RAKE 接收机收集不同时延的信号进行叠加可以提高接收的可靠性。
移动通信中的多址接入技术ppt课件
基站是以怎样的信号传输方式接收、处理和转发移动台 来的信号呢？基站又以怎样的信号结构发出各种移动台 的寻呼信号，并且使移动台从这些信号中识别出发给本 台的信号呢？这就是多址连接方式的问题，即多址接入 方式的问题。
7.1.2 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。无线信号可以表 达为时间、频率和码型的函数，即
7.4 码分多址（CDMA）方式
工作原理 系统特点 存在问题
7.4.1 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，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，以区别地址，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，才能对接收 的信号进行相关检测
7.3 时分多址（TDMA）方式
工作原理 系统特点
7.3.1 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，每一帧 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。 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。
MS1
BS
MSC
C1
c1
MS1
C2
MS2
c2
CN
BS
cN
MSN
CDMA系统工作示意图
7.4.2 CDMA中的地址码类型
用户地址：用于区分不同移动用户； 多速率(多媒体)业务地址：用于多媒体业务中区分不同速
率类型的业务； 信道地址：用于区分每个小区或每个扇区内的不同信道； 基站地址：用于区分不同基站或扇区。 常采用m序列、Gold序列、 Walsh 、0VSF序列等。
Ts
） ，所以码间干扰较少，
7.1.2 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。无线信号可以表 达为时间、频率和码型的函数，即
7.4 码分多址（CDMA）方式
工作原理 系统特点 存在问题
7.4.1 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，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，以区别地址，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，才能对接收 的信号进行相关检测
7.3 时分多址（TDMA）方式
工作原理 系统特点
7.3.1 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，每一帧 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。 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。
MS1
BS
MSC
C1
c1
MS1
C2
MS2
c2
CN
BS
cN
MSN
CDMA系统工作示意图
7.4.2 CDMA中的地址码类型
用户地址：用于区分不同移动用户； 多速率(多媒体)业务地址：用于多媒体业务中区分不同速
率类型的业务； 信道地址：用于区分每个小区或每个扇区内的不同信道； 基站地址：用于区分不同基站或扇区。 常采用m序列、Gold序列、 Walsh 、0VSF序列等。
Ts
） ，所以码间干扰较少，
移动通信原理与系统(第4版)第七章 第四代移动通信系统 — LTE及LTE-Advanced
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20
7.1.2 LTE需求
无线资源管理需求
（1）增强无线资源管理机制，以便实现更好的端到端QoS； （2）E-UTRAN系统应提供在空口有效的传输和高层协议操作方式， 如支持IP头压缩； （3）E-UTRAN系统应支持在不同的无线接入系统间的负载均衡机制 和管理策略。
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21
7.1.2 LTE需求
7.4 LTE-Advanced介绍
7.5 载波聚合技术
7.1.1 载波聚合简介 7.1.2 载波聚合部署场景 7.1.3 载波聚合关键技术
7.6 中继技术
7.1.1 概述 7.1.2 中继分类 7.1.3 LTE-Advanced中继系
统的中继时隙配置
7.1.4 协作中继技术
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2
学习重点与要求
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7.1.3 LTE关键技术
❖多载波技术
对抗时间弥散无线信道的健壮性。由于把宽带传输信号细分为多个 窄带子载波，从而使得符号间干扰主要限制在每个符号起始的保护 带内； 通过频域均衡实现的低复杂度接收机； 广播网络中多重发射机发射信号的简单合并；
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7.1.3 LTE关键技术
24
7.1.2 LTE需求
业务相关需求
E-UTRA系统应能够有效支持各种类型的业务，包括现有的网页浏览、 FTP业务、视频流业务和VoIP业务，并能够以分组域方式支持更先进 的业务（如实时视频或一键通）。VoIP业务的无线接口和回程效率以 及时延性能不低于现有的UMTS系统电路域话音实现方式。
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7.1.2 LTE需求
（1）在相同的地理区域内实现与GERAN/3G系统的邻频、共站址共 存； （2）在相同的地理区域内实现不同运营商系统间的邻频、共站址共 存； （3）在国境线上的系统间可实现相互重叠和相邻频段情况下共存； （4）可在所有的频段内独立进行部署。
第七章 多路复用和多址技术
从传输速率来讲，每秒钟能传送 8000 帧，而每帧包含 32×8
＝256bit，因此，传码率为 2568000 2.048M 波特，信息速率
为 2.048Mbit/s。
PCM 30/32路系统的一帧
❖ 前面讨论的7P.C3M.530P/3C2路M和高P次CM群24系路时统分多路系统，
称为数字基群（即一次群）。为了能使宽带信号（如电 视信号）通过PCM系统传输，就要求有较高的传码率 。因此提出了采用数字复接技术把较低群次的数字流汇 合成更高速率的数字流，以形成PCM高次群系统。 CCITT推荐了两种一次、二次、三次和四次群的数字等 级系列，如表7.3-1所示。 ❖ 表7.3-1所示的复接系列具有如下优点： ❖ 易于构成通信网，便于分支与插入。 ❖ 复用倍数适中，具有较高效率。 ❖ 可视电话、电视信号以及频分制载波信号能与某一高次 群相适应。
图7-8 基于PCM30/32路系列的数字复接体制
7.3.6 SDH的提出
对传输的新要求，必须从技术体制上对传输系统进行根本的改革，为此，CCITT 制订了TDM制的150Mb/s以上的同步数字系列（SDH）标准。它不仅适用于光纤 传输，亦适用于微波及卫星等其它传输手段。它可以有效地按动态需求方式改变 传输网拓扑, 充分发挥网络构成的灵活性与安全性， 而且在网路管理功能方面大 大增强。数字复接系列（同步数字系列）如表7.3-2所示。
[例7.3.1]
❖ 对10路最高频率为3400Hz的话音信号进行TDM-PCM传 输，抽样频率为8000Hz。抽样合路后对每个抽样值按照 8级量化，并编为自然二进码，码元波形是宽度为的矩形 脉冲，且占空比为0.5。计算TDM-PCM基带信号的第一 零点带宽。
[例7.3.2]
[例7.3.3]
＝256bit，因此，传码率为 2568000 2.048M 波特，信息速率
为 2.048Mbit/s。
PCM 30/32路系统的一帧
❖ 前面讨论的7P.C3M.530P/3C2路M和高P次CM群24系路时统分多路系统，
称为数字基群（即一次群）。为了能使宽带信号（如电 视信号）通过PCM系统传输，就要求有较高的传码率 。因此提出了采用数字复接技术把较低群次的数字流汇 合成更高速率的数字流，以形成PCM高次群系统。 CCITT推荐了两种一次、二次、三次和四次群的数字等 级系列，如表7.3-1所示。 ❖ 表7.3-1所示的复接系列具有如下优点： ❖ 易于构成通信网，便于分支与插入。 ❖ 复用倍数适中，具有较高效率。 ❖ 可视电话、电视信号以及频分制载波信号能与某一高次 群相适应。
图7-8 基于PCM30/32路系列的数字复接体制
7.3.6 SDH的提出
对传输的新要求，必须从技术体制上对传输系统进行根本的改革，为此，CCITT 制订了TDM制的150Mb/s以上的同步数字系列（SDH）标准。它不仅适用于光纤 传输，亦适用于微波及卫星等其它传输手段。它可以有效地按动态需求方式改变 传输网拓扑, 充分发挥网络构成的灵活性与安全性， 而且在网路管理功能方面大 大增强。数字复接系列（同步数字系列）如表7.3-2所示。
[例7.3.1]
❖ 对10路最高频率为3400Hz的话音信号进行TDM-PCM传 输，抽样频率为8000Hz。抽样合路后对每个抽样值按照 8级量化，并编为自然二进码，码元波形是宽度为的矩形 脉冲，且占空比为0.5。计算TDM-PCM基带信号的第一 零点带宽。
[例7.3.2]
[例7.3.3]
《无线通信多址技术》PPT课件
7.4.3.4 时分跳频（TDFH）
❖用户可以在一个新的TDMA帧开始时跳到一 个新的频率，因此避免了在一个特定信道 上的严重衰落或碰撞事件。
❖如果使两个互相干扰的基站发射机在不同 频率和不同时间发射，就避免了邻近小区 的同信道干扰问题。
❖成倍增加GSM的容量。
第二十页，共50页。
§7.5 空分多址（SDMA）
❖许多信道在一个基站中共享同一个天线，可能导 致非线性效应，产生交调频率。
代码
信信信
信
道道道
道
123
N
时间
第八页，共50页。
频率
§7.3 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；
－有一定的保密性能； －由于采用相关接收方式，CDMA通信可以在信噪比很低的情况下工作，其信号具有很
强的隐蔽性；
－与TDMA和FDMA不同，CDMA是干扰受限系统，减小干扰可以直接增加系 统容量，因此，可以利用话音激活、前向纠错和扇型分区等技术提高频 带利用率；
－在CDMA蜂窝系统中，相邻小区使用相同的频率，所以它可以实现宏分集和进 行软切换。
第三页，共50页。
§7.1 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。
❖用户可以在一个新的TDMA帧开始时跳到一 个新的频率，因此避免了在一个特定信道 上的严重衰落或碰撞事件。
❖如果使两个互相干扰的基站发射机在不同 频率和不同时间发射，就避免了邻近小区 的同信道干扰问题。
❖成倍增加GSM的容量。
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§7.5 空分多址（SDMA）
❖许多信道在一个基站中共享同一个天线，可能导 致非线性效应，产生交调频率。
代码
信信信
信
道道道
道
123
N
时间
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频率
§7.3 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；
－有一定的保密性能； －由于采用相关接收方式，CDMA通信可以在信噪比很低的情况下工作，其信号具有很
强的隐蔽性；
－与TDMA和FDMA不同，CDMA是干扰受限系统，减小干扰可以直接增加系 统容量，因此，可以利用话音激活、前向纠错和扇型分区等技术提高频 带利用率；
－在CDMA蜂窝系统中，相邻小区使用相同的频率，所以它可以实现宏分集和进 行软切换。
第三页，共50页。
§7.1 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。
第七章 移动通信中的多址接入技术
• GSM手机是没有双工器的：
GSM系统上行传输所用的帧号和下行传输所用的帧号 相同，但上行帧相对于下行帧来说，在时间上推后三 个时隙，这样安排，允许移动台在这3个时隙的时间里， 进行帧调整以及对收发信机的调谐和转换。
共52页
23
7.3 时分多址
7.3.3 TDMA系统的同步与定时
• 位同步
• 针对每个时隙，接收机解调所需
CDMA
TDMA
fi
fi
fi fi
f1：工作频点 a：波束夹角 R：波束覆盖的半径
fi
fi
fi
fi a
fi
R
fi fi
200λ
fi
SDMA
共52页
8
图５－６ 空分多址示意图
7.1 概述 • 频分双工(FDD, Frequency Division Duplex) • 时分双工(TDD, Time Division Duplex)
全0外，其他状态在一个周期中只能出现一次。
共52页
36
7.4 码分多址
7.4.3 m序列伪随机码：自相关和互相关
m序列的自相关函数由下式计算(p = 2n －1):
m序列发生器中，并不是任何抽头组合都能产 生m序列。
总结：m序列的自相关性很好，但互相关性不好 并为多值，好的m序列数目很少
共52页
时隙
代码 信道N
信道3 信道2 信道1
频率
时间
共52页
17
7.3 时分多址
GSM系统的帧长为4.6ms（每帧8个时隙），每一个时隙分 配给一个用户。
共52页
18
7.3 时分多址 时分复用
各个移动台在上行帧内只能按指定的时隙向基站发送信 号。
GSM系统上行传输所用的帧号和下行传输所用的帧号 相同，但上行帧相对于下行帧来说，在时间上推后三 个时隙，这样安排，允许移动台在这3个时隙的时间里， 进行帧调整以及对收发信机的调谐和转换。
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23
7.3 时分多址
7.3.3 TDMA系统的同步与定时
• 位同步
• 针对每个时隙，接收机解调所需
CDMA
TDMA
fi
fi
fi fi
f1：工作频点 a：波束夹角 R：波束覆盖的半径
fi
fi
fi
fi a
fi
R
fi fi
200λ
fi
SDMA
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图５－６ 空分多址示意图
7.1 概述 • 频分双工(FDD, Frequency Division Duplex) • 时分双工(TDD, Time Division Duplex)
全0外，其他状态在一个周期中只能出现一次。
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7.4 码分多址
7.4.3 m序列伪随机码：自相关和互相关
m序列的自相关函数由下式计算(p = 2n －1):
m序列发生器中，并不是任何抽头组合都能产 生m序列。
总结：m序列的自相关性很好，但互相关性不好 并为多值，好的m序列数目很少
共52页
时隙
代码 信道N
信道3 信道2 信道1
频率
时间
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7.3 时分多址
GSM系统的帧长为4.6ms（每帧8个时隙），每一个时隙分 配给一个用户。
共52页
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7.3 时分多址 时分复用
各个移动台在上行帧内只能按指定的时隙向基站发送信 号。
移动通信多址技术
目录一．多址技术---------------------------------------------3 1.1定义-----------------------------------------------3 1.2多址技术的出现-------------------------------------3 1.3多址技术的分类-------------------------------------3 二．网络结构--------------------------------------------5 2.1总线型--------------------------------------------5 2.2环型----------------------------------------------52.3树型----------------------------------------------52.4星型----------------------------------------------6 2.5网型----------------------------------------------6 三．信令------------------------------------------------63.1信令的定义----------------------------------------6 3.2信令的用途----------------------------------------7 3.3信令的分类----------------------------------------7 四．越区和切换-----------------------------------------84.1越区切换的定义-----------------------------------84.2越区切换的分类-----------------------------------84.3位置管理-----------------------------------------8一．多址技术1.1 定义多址技术是指把处于不同地点的多个用户接入一个公共传输媒质，实现各用户之间通信的技术。
移动通信多址接入技术-PPT课件
这说明在总共 8个信道中，在2小时的观察时
间内平均有3.5个信道同时被占用。每信道每 小时的平均被占用时间为3.5/8=0.437 5小时。
因为一个信道的最大可容纳的话务量是1爱尔
兰，因此它的平均信道利用率就是 43.75%
。
4）呼损率 B： 损失话务量占流入话务量的比率： A A0 B A
A 3 600 A/ n n m a C T k
全网的用户数为m· n。
以a=0.01(爱尔兰/用户)计算出每信道的用户数如表 5 - 3 所示(在a值不同时，则需另行计算)。 表 5 – 3 用户数的计算
例 5.2 有200万人口的市区，三个相互竞 争的系统 A，B，C 提供蜂窝服务。 系统 A中有19个信道的小区394个； 系统 B中有57个信道的小区98； 系统 C中有100个信道的小区49个. 阻塞概率为2%. 每个用户每小时平均打2 个电话, 每个电话平均通话时间为3分钟. 求: 系统所能支持的用户数 。假设所有 三个系统都以最大容量工作, 计算每个系 统的市场占有百分比。
A u U A 5 0 0 . 1 5 E r l a n d
表示50个用户在系统中产生的话务量 为5爱尔兰。
3 ）. 设在观察时间T小时内，全网共完成C1次通话，
则每小ห้องสมุดไป่ตู้完成的呼叫次数为 完成话务量即为
C1 0 T
1 A S C 0 0 1S T
(5 - 7)
因为共有394个小区，系统A所能支持目 120x 394＝47280个。
系统B， 已知：
阻塞概率：2%＝0.02
系统中每个小区所用的信道数，C=57 2 ( 3 / 6 0 ) 0 . 1 每个用户的话务量强度 AS 对于GOS=0.02，C=57，从图可得所承载的总话务 量为45E rlang. 因此，每个小区所能支持的用户数为：
移动通信第7章移动通信中的多址接入技术ppt课件
7.4 码分多址
D1
B1
B2
信息
信息调制
扩频调制
B2+N
B1
D1
扩频解调
信息解调
PN码发生器
PN码发生器
N：噪音
同步电路
7.4 码分多址
7.4.2 正交Walsh函数 Walsh函数波形Βιβλιοθήκη W al(0,t)t
W al(1,t)
t
W al(2,t)
t
W al(3,t)
t
W al(4,t)
t
W al(5,t)
7.5空分多址
作业
• 7.1 • 7.5 • 7.8
第七章 挪动通讯中的 多址接入技术
挪动通讯原理与运用
主要内容
• 概述 • FDMA方式 • TDMA方式 • CDMA方式 • SDMA方式 • 系统容量 • 习题
7.1 概述
➢ 问题描画：
➢ 挪动通讯系统中基站的多路任务和挪动台单路任 务构成了挪动通讯的一大特点。
➢ 1)基站以怎样的信号传输方式发送信号，使各挪 动台能从中识别发送给本挪动台的信号？〔下行〕
H4H22H H2 2
00 00
H H2 20 01 0
01 11
00 00 00 00
01 10
0
0
00
11
1
1
00 11 11 00
H8
H 44
H4
H
4
H H
4 4
00 01
11 10
00 01
11 10
01 10 10 01
H2N
HN HN
HN
HN
01 01
移动通信多址接入技术
图 5 – 2 TDMA示意图
可编辑ppt
8
P131图5-2 可T编D辑ppMt A示意图
9
除了FDMA，TDMA和CDMA，还有 两种多址模式：
空分多址（SDMA） 分组无线电（PR）
空分多址： 是通过空间的分割来区分 不同用户。采用阵列天线
在不同用户方向上形成不 同的波束来实现。
可编辑ppt
10
图 5 – 6 空分多址示意图1
可编辑ppt
11
空分多址可编示辑p意pt 图2
12
分组无线电（Packet Radio）：
分组无线电（PR）接入技术，使许多用 户用一种分散的的方式接入信道。
基站一旦检测出由于多个发射机同时发射 而产生碰撞，就会发射：
ACK (确认)或 NACK（否定确认）
• TDMA将无线频谱按时隙划分，分配 给不同用户；
• 以信号波形（代码序列）不同区分不 同用户称作CDMA连接。
通常是将双工技术（FDD 和 TDD）
与特定的 FDMA，TDMA 和 CDMA 多
址方式共同使用。
可编辑ppt
6
反向信道
频率分隔
前向信道
频率
(a) FDD在同一时间提供两个单工信道
反向信道
可编辑ppt
15
无线电信号可以表示为： S（c , f, t）
是码型，频率和时间的函数。
多址技术是利用信号参量的正交性 来区分无线电信号的。
即要求各信号特征彼此独立(或者
正交), 也即任意两个信号之间互相关
函数为 0 (或接近于0）。
可编辑ppt
16
1.FDMA：
1, i j
si(f,t)sj(f,t)df 0, i j
第7章时分多址TDMA数字蜂窝网
第7章 时分多址(TDMA) 数字蜂窝网
6位 数 字 TAC
2位 数 字
6位 数 字
FAC
SNR
IMEI（15位 数 字 )
1位 数 字 SP
图 7 - 5 国际移动设备识别码(IMEI)的格式
第7章 时分多址(TDMA) 数字蜂窝网
(3) 国际移动设备识别码。 国际移动设备识别码 (IMEI)是区别移动台设备的标志， 可用于监控被窃或 无效的移动设备。 IMEI的格式如图 7 - 5 所示。 图中：
由MNC和 MSIN两部分组成国内移动用户识别码 (NMSI)。
第7章 时分多址(TDMA) 数字蜂窝网
3位 数 字 MCC
1或2位 数 字
MNC
NMSI IMSI (≤ 15位 数 字 )
MSIN
图 7 - 4 国际移动用户识别码(IMSI)的格式பைடு நூலகம்
第7章 时分多址(TDMA) 数字蜂窝网
(2) 临时移动用户识别码。 考虑到移动用户识别码 的安全性， GSM系统能提供安全保密措施， 即空中接 口无线传输的识别码采用临时移动用户识别码(TMSI) 代替IMSI。 两者之间可按一定的算法互相转换。 访问 位 置 寄 存 器 (VLR) 可 给 来 访 的 移 动 用 户 分 配 一 个 TMSI(只限于在该访问服务区使用)。
第7章 时分多址(TDMA) 数字蜂窝网
表 7 - 1 GSM 标 准
第7章 时分多址(TDMA) 数字蜂窝网
7.1.1 网络结构 数字蜂窝移动通信是在模拟蜂窝移动通信的基础
上发展起来的， 在网络组成、 设备配置、网络功能和 工作方式上， 二者都有相同之处。 但因数字蜂窝网采 用全数字传输， 因而在实现技术和管理控制等方面， 均与模拟蜂窝网有较大的差异。 简单说来， 数字蜂窝 网技术更先进， 功能更完备且通信更可靠， 并能适应 方便地与其它数字通信网(如综合业务数字网ISDN、 公用数据网PDN)的互连。
多址接入技术简介
引入：多址接入技术简介
基站如何区分哪个信号来自哪个手机？ 手机如何识别基站发出的信号是发给自己的？
为了在稀缺的无线频段内允许更多的手机同时通话，也为 了让基站区分不同的手机，就必须给每个手机发出的信号赋 予不同的特征。
引入：多址接入技术简介
当把多个用户接入一个公共的传输媒质实现 相互间通信时，需要给每个用户的信号赋以不 同的特征，以区分不同的用户，这种技术称为 多址接入技术。
信道：在传输媒介上为每个用户单独分配 的专用的一个通道。
载波频率不同
存在时间不同
码型不同
引入：多址接入技术简介
(Multiplexing)
复用与多址
ห้องสมุดไป่ตู้
基础
（Multiple Acess）
多路复用的目的是区分多个通路（子 信道），通常在基带和中频上实现。
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。
为什么要用多址接入技术？ 移动通信频率资源稀缺 多址接入技术的本质定义：多个移动用户如何高效共享频谱资源。
引入：多址接入技术简介
可以赋予信号哪些不同的特征？ （1）问题情景：
假设一间屋子中有很多人，每个人都想说话，如果所有 人同时说话，那么想听清楚别人说什么很困难。
如果其中有人提高声音，其他人也会随之提高声音，最 终没有人能听到别人在说什么。
引入：多址接入技术简介
可以赋予信号哪些不同的特征？ （2）解决思路：
• 用不同的频调（音调）说话一>(FDMA) • 每个人轮流说话一>(TDMA) • 分组，每组使用不同的语言一>(CDMA) • 分组，每组占居房间的一角一>(SDMA)
多址接入技术的数学基础是信号的正交分割原理。 下一讲： 多址技术直接关系到蜂窝移动系统的容量。
基站如何区分哪个信号来自哪个手机？ 手机如何识别基站发出的信号是发给自己的？
为了在稀缺的无线频段内允许更多的手机同时通话，也为 了让基站区分不同的手机，就必须给每个手机发出的信号赋 予不同的特征。
引入：多址接入技术简介
当把多个用户接入一个公共的传输媒质实现 相互间通信时，需要给每个用户的信号赋以不 同的特征，以区分不同的用户，这种技术称为 多址接入技术。
信道：在传输媒介上为每个用户单独分配 的专用的一个通道。
载波频率不同
存在时间不同
码型不同
引入：多址接入技术简介
(Multiplexing)
复用与多址
ห้องสมุดไป่ตู้
基础
（Multiple Acess）
多路复用的目的是区分多个通路（子 信道），通常在基带和中频上实现。
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。
为什么要用多址接入技术？ 移动通信频率资源稀缺 多址接入技术的本质定义：多个移动用户如何高效共享频谱资源。
引入：多址接入技术简介
可以赋予信号哪些不同的特征？ （1）问题情景：
假设一间屋子中有很多人，每个人都想说话，如果所有 人同时说话，那么想听清楚别人说什么很困难。
如果其中有人提高声音，其他人也会随之提高声音，最 终没有人能听到别人在说什么。
引入：多址接入技术简介
可以赋予信号哪些不同的特征？ （2）解决思路：
• 用不同的频调（音调）说话一>(FDMA) • 每个人轮流说话一>(TDMA) • 分组，每组使用不同的语言一>(CDMA) • 分组，每组占居房间的一角一>(SDMA)
多址接入技术的数学基础是信号的正交分割原理。 下一讲： 多址技术直接关系到蜂窝移动系统的容量。
移动通信第7章移动通信中的多址接入技术 共40页PPT资料
fN
...
反向信道 保护频带 前向信道
• FDD, Frequency Division Duplex
7.2 频分多址方式 • 无线通信系统的多址接入方式
7.2 频分多址方式
7.2.2 FDMA系统中的干扰问题
• 互调干扰
• 非线性效应线性度，频率规划
• 邻道干扰
• 寄生辐射频道间隔
• 同频道干扰
7.3 时分多址
7.3.4 TDMA系统的特点
• 突发传输速率高>语音编码速率，N·R bit/s； • 发射信号速率随N的增大而提高,需要自适应均
衡；
• 不需双工器； • 基站复杂性减小； • 抗干扰能力强，频率利用率高，容量大 • 越区切换简单 • IS-136和GSM则综合了FDMA和TDMA
7.2.1 系统原理
• 频分多址（Frequency Division Multiple Access-
FDMA):
• 频道划分，频带独享，时间共享
7.2 频分多址方式
代码
信信信 道道道 123
时间
信
频率
道
N
7.2 频分多址方式
• FDMA系统的频谱管理
保护频隙 f1’ f2’ fN’
...
f1 f2
7.3 时分多址
7.3.1时分多址系统原理
（Time Division Multiple Access- TDMA): 时隙划分， 时隙独享，频率共享
代码 信道N
时隙
信道3 信道2 信道1
频率
时间
7.3 时分多址
7.3 时分多址
时分复用
7.3 时分多址
7.3.2 TDMA的帧结构
移动通信的基本技术之多址技术
时隙分配复杂
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。
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。
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7.2 频分多址方式
7.2.1 系统原理
• 频分多址（Frequency Division Multiple Access-
FDMA):
• 频道划分，频带独享，时间共享
第七章移动通信中多址接入技术
11
7.2 频分多址方式
代码
信信信信ຫໍສະໝຸດ 道道道道123
N
时间
第七章移动通信中多址接入技术
频率
12
7.2 频分多址方式
• 上下行链路之间的带宽分配灵活；
• 需要同步，并要考虑收发无线切换的时间；
• 需保护时隙来防止上下行时隙混叠；
• 引起额外的延时和缓冲器的开销；
• 码分双工-CDD：用正交和半正交码来分离上下行链路。
• 半正交码不能克服“远近效应”；
• 正交码的正交性在多径信道中被恶化；
• 在任何现有系统中第七没章被移动采通用信过中多。址接入技术
第七章 移动通信中的 多址接入技术
移动通信原理与应用 第七章移动通信中多址接入技术
1
主要内容
• 概述 • FDMA方式 • TDMA方式 • CDMA方式 • SDMA方式 • 系统容量 • 习题
第七章移动通信中多址接入技术
2
重点和难点
• 掌握多址接人的基本概念和多址接入方式；
• 掌 握 FDMA 技 术 的 原 理 及 系 统 的 特 点 ， 了 解
• FDMA系统的频谱管理
保护频隙 f1’ f2’ fN’
...
f1 f2
fN
...
反向信道 保护频带 前向信道
• FDD, Frequency Division Duplex
第七章移动通信中多址接入技术
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7.2 频分多址方式 • 无线通信系统的多址接入方式
第七章移动通信中多址接入技术
14
7.2 频分多址方式
CDMA系统容量的分析与比较。
第七章移动通信中多址接入技术
3
7.1 概述
➢ 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。
1)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）
2)基站如何识别来自各个不同移动台的信号？（上 行）
码型函数
第七章移动通信中多址接入技术
6
7.1 概述
• 基本概念 • 多址接入与信道 • 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,时隙独享,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
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.实现简单，无需自适应均衡。
5.基站需要多个收发信道设备,越区切换复杂。
6.频率利用率低，容量小。
第七章移动通信中多址接入技术
16
7.3 时分多址
7.3.1时分多址系统原理
3）移动台之间或移动台与市话用户之间是通过基站 同时建立各自的信道（多址连接）
第七章移动通信中多址接入技术
4
7.1 概述
• 多址概念：
—以信道区分通信对象，一个信道只容纳一个用户进行通话， 不同的用户同时进行通话，互相以信道来区分。
• 多址接入：
—如何建立用户之间的无线信道的连接。
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。
18
7.3 时分多址 时分复用
各个移动台在上行帧内只能按指定的时隙向基站发送信 号。
为了保证在不同传播时延情况下，各移动台到达基站处 的信号不会重叠，通常上行时隙内必须有保护间隔，在 该间隔内不传送信号。
基站按顺序安排在预定的时隙中向各移动台发送信息。
第七章移动通信中多址接入技术
19
7.3 时分多址
（Time Division Multiple Access- TDMA): 时隙划分， 时隙独享，频率共享
时隙
代码 信道N
信道3 信道2 信道1
频率
时间
第七章移动通信中多址接入技术
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7.3 时分多址
GSM系统的帧长为4.6ms（每帧8个时隙），每一个时隙分配 给一个用户。
第七章移动通信中多址接入技术
享
第七章移动通信中多址接入技术
7
FDMA
CDMA
TDMA
fi
fi
fi fi
f1：工作频点 a：波束夹角 R：波束覆盖的半径
fi
fi
fi
fi a
fi
fi
R
fi
200λ
fi
SDMA
第七章移动通信中多址接入技术
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图５－６ 空分多址示意图
7.1 概述 • 频分双工(FDD, Frequency Division Duplex) • 时分双工(TDD, Time Division Duplex)
7.2.2 FDMA系统中的干扰问题
• 互调干扰
• 非线性效应线性度，频率规划
• 邻道干扰
• 寄生辐射频道间隔
• 同频道干扰
• 同频小区蜂窝结构
第七章移动通信中多址接入技术
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7.2 频分多址方式
7.2.3 FDMA系统的特点
1.单路单载波传输：每个频道只传送一路业务信息。 载波间隔必须满足业务信息传输带宽的要求。
FDMA系统中的干扰问题；
• 掌 握 TDMA 技 术 的 原 理 及 系 统 的 特 点 ， 熟 悉
TDMA的帧结构，了解TDMA系统的同步与定时；
• 掌握CDMA技术的原理及系统的特点，熟悉正交
Walsh函数、m序列、Gold序列；
• 了解空分多址（SDMA）技术的原理；
• 掌 握 系 统 容 量 的 定 义 ， 熟 悉 FDMA, TDMA 和
第七章移动通信中多址接入技术
5
7.1 概述
• 多址接入的数学基础
s(c,f,t)=c(t)s(f,t)
• 正交分割原理
• c1(t), c2(t),..., cN(t), CDMA • s(f1,t), s(f2,t),...,s(fN,t), FDMA • s(f,t1), s(f,t2),...,s(f,tN), TDMA
第七章移动通信中多址接入技术
9
双工方式
• 收发如何复接在一起
• 频分双工-FDD：上下行信流在不同的频段同时传送。
• 没有同步问题；
• 上下行链路信道衰落相互独立；
• 需用双工器来分离上下行信号。
• 时分双工-TDD：上下行信流在不同的时隙交替传送。
• 双工装置简单；
一个方向上的信号传输可用于另一个方向的信道测量；
7.3.2 TDMA的帧结构
保护间隙
头比特
一个TDMA 帧 信息