移动通信多址接入技术
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5.2
( Multiple Access Technique )
可编辑ppt
1
多址接入技术，是解决在无线通信网 中，使许多移动用户同时共享有限频谱 的技术。
三种主要接入方式:
频分多址
FDMA
时分多址 码分多址
TDMA
CDMA
可编辑ppt
2
FDMA示意图
代码
信信
信
道道 …
道
12
N
信信
信
道 道 ... 道
可编辑ppt
14
移动电话系统 高级移动电话系统 (AMPS) 全球移动电话系统 (GSM) 美国数字蜂窝(USDC) 日本数字蜂窝(JDC) CT2（无绳电话） 欧洲数字无绳电话（DECT)） 美国窄带扩频（IS-95)
多址技术 FDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD FDMA/TDD FDMA/TDD CDMA/FDD
FDMA系统按不同频道区分用户。 收发双方各使用一个信道，收发频率 间隔必须大于一定数值。通常采用频 分双工（FDD）实现双工通信。
f1 f2 f3
fn B保护
F1 F2
FDMA频道划分
可编辑ppt
Fn
19
F1 f1
F2 f2 F3 f3
FDMA/FDD系可统编辑工ppt 作示意图
20
FDMA特点：
12
N
频率ห้องสมุดไป่ตู้
时间
频率间隔
在频分多址(FDMA)系统中不同信道占用不同带宽
可编辑ppt
3
TDMA示意图
频率
在时分多址中不同信道占可编用辑pp一t 个周期性重复的时隙4
CDMA示意图
在唯码 一分 的P多N址代(码CD，M而A且)中可与编, 辑指其ppt定他给用每户个代用码户正一交个 5
• FDMA是将给定的频谱资源划分为不 同频道分配给每一个用户使用；
发生这种情况的概率有多大？
1）中继的概念：
指允许大量用户在一个小区内共 享有限的信道，即从可用信道中按 需给用户分配信道。
中继理论的基本原理是19世纪 末丹麦数学家爱尔兰（Erlang）提 出来的，他致力于研究怎样由有限 的能力为大量的用户服务。现在以 他的名字作为话务量强度单位。
一个爱尔兰（Erlang）表示一个完全 被占用的信道的话务量强度，即 ：
• FDMA每个频道只传送一路电话；
• 连续传输, 一旦给移动台分配了频道， 移动台和基站同时连续不断发射；
• 信道带宽较窄（30kHz），即FDMA通 常使用窄带系统；
• 传输速率低。码元持续时间 较长, 与 平
均延迟扩展相比很大 , 这意味着码间干
扰低，不需要均衡；可编辑ppt
21
•与TDMA相比, FDMA系统简单的多，
时间分隔
前向信道
时间
(b) TDD在同一频率提供两个单工时隙
可编辑ppt
7
例如，
FDMA/FDD系统 TDMA/FDD系统
分配给用户一对频道:
前向信道和后向信道
而在TDMA/TDD系统中，分配给
用户一个信道，在帧信息中，时隙的
一半用于前向链路，另一半用于反向
链路，收发使用相同的频率。
如P131图5-2所示。
（例如不需要同步和组帧比特）；
• 基站共用设备成本高，因为每路载波单 路设计，例如100个频道，需要100套收 发设备以及带通滤波器滤除杂波干扰;
• 移动台需要双工器，增加了费用；
• 需要精确的RF滤波器消除邻频干扰。
可编辑ppt
22
如何实现信道共用是FDMA系统设 计应考虑的。
假如一个基站有 n个信道, 信道复 用后，有可能发生所有信道均被占用， 而新的呼叫不能接通的情况，
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
正在发射的移动用户监听确认反馈来判
定发射是否成功，如果发生碰撞，稍后再
重发。
可编辑ppt
13
分组无线多址容易实现，用户使 用竞争技术在一共用信道上发射。 其优点是服务大量用户数时，开销 很少，缺点是效率较低并且可能导 致延迟。
本章主要介绍前面三种多址接入技术。
下表列出各种无线通信系统中正在 使用的不同的多址接入技术：
单位小时的呼叫小时（呼叫小时/小时） 或单位分钟的呼叫分钟（呼叫分钟/分钟）
例如：一个在一小时内被占用了30分钟 （60分钟）的信道的话务量为 ：
0.5 Erlang (1 Erlang)
2)话务量 A ：
a . 每个用户的话务量强度等于呼叫请求速
率乘以保持时间：
AS
b. 有U个用户的系统产生的总话务量：
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
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
（物理意义F：i 频域里频道相互不重叠）
2. TDMA: s i ( f , t ) s j ( f , t ) dt
Ti
1, i j
0,
i
j
（ 时域里时隙相互不重叠）
3.
CDMA:
T
ci (t)cj
(t)dt
1, 0,
i i
j j
（码型轴上码型C可编i 相辑ppt互不重叠）
17
5.2.1 频分多址（ FDMA）：
AuUA
c. 有n个信道的系统 , 每个信道平均产生
的话务量：
An UA/n
例5.1：某系统有50个用户，每个用户平 均每小时发出2次呼叫，每次呼叫平均保 持3分钟，则每个用户的话务量：
( Multiple Access Technique )
可编辑ppt
1
多址接入技术，是解决在无线通信网 中，使许多移动用户同时共享有限频谱 的技术。
三种主要接入方式:
频分多址
FDMA
时分多址 码分多址
TDMA
CDMA
可编辑ppt
2
FDMA示意图
代码
信信
信
道道 …
道
12
N
信信
信
道 道 ... 道
可编辑ppt
14
移动电话系统 高级移动电话系统 (AMPS) 全球移动电话系统 (GSM) 美国数字蜂窝(USDC) 日本数字蜂窝(JDC) CT2（无绳电话） 欧洲数字无绳电话（DECT)） 美国窄带扩频（IS-95)
多址技术 FDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD FDMA/TDD FDMA/TDD CDMA/FDD
FDMA系统按不同频道区分用户。 收发双方各使用一个信道，收发频率 间隔必须大于一定数值。通常采用频 分双工（FDD）实现双工通信。
f1 f2 f3
fn B保护
F1 F2
FDMA频道划分
可编辑ppt
Fn
19
F1 f1
F2 f2 F3 f3
FDMA/FDD系可统编辑工ppt 作示意图
20
FDMA特点：
12
N
频率ห้องสมุดไป่ตู้
时间
频率间隔
在频分多址(FDMA)系统中不同信道占用不同带宽
可编辑ppt
3
TDMA示意图
频率
在时分多址中不同信道占可编用辑pp一t 个周期性重复的时隙4
CDMA示意图
在唯码 一分 的P多N址代(码CD，M而A且)中可与编, 辑指其ppt定他给用每户个代用码户正一交个 5
• FDMA是将给定的频谱资源划分为不 同频道分配给每一个用户使用；
发生这种情况的概率有多大？
1）中继的概念：
指允许大量用户在一个小区内共 享有限的信道，即从可用信道中按 需给用户分配信道。
中继理论的基本原理是19世纪 末丹麦数学家爱尔兰（Erlang）提 出来的，他致力于研究怎样由有限 的能力为大量的用户服务。现在以 他的名字作为话务量强度单位。
一个爱尔兰（Erlang）表示一个完全 被占用的信道的话务量强度，即 ：
• FDMA每个频道只传送一路电话；
• 连续传输, 一旦给移动台分配了频道， 移动台和基站同时连续不断发射；
• 信道带宽较窄（30kHz），即FDMA通 常使用窄带系统；
• 传输速率低。码元持续时间 较长, 与 平
均延迟扩展相比很大 , 这意味着码间干
扰低，不需要均衡；可编辑ppt
21
•与TDMA相比, FDMA系统简单的多，
时间分隔
前向信道
时间
(b) TDD在同一频率提供两个单工时隙
可编辑ppt
7
例如，
FDMA/FDD系统 TDMA/FDD系统
分配给用户一对频道:
前向信道和后向信道
而在TDMA/TDD系统中，分配给
用户一个信道，在帧信息中，时隙的
一半用于前向链路，另一半用于反向
链路，收发使用相同的频率。
如P131图5-2所示。
（例如不需要同步和组帧比特）；
• 基站共用设备成本高，因为每路载波单 路设计，例如100个频道，需要100套收 发设备以及带通滤波器滤除杂波干扰;
• 移动台需要双工器，增加了费用；
• 需要精确的RF滤波器消除邻频干扰。
可编辑ppt
22
如何实现信道共用是FDMA系统设 计应考虑的。
假如一个基站有 n个信道, 信道复 用后，有可能发生所有信道均被占用， 而新的呼叫不能接通的情况，
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
正在发射的移动用户监听确认反馈来判
定发射是否成功，如果发生碰撞，稍后再
重发。
可编辑ppt
13
分组无线多址容易实现，用户使 用竞争技术在一共用信道上发射。 其优点是服务大量用户数时，开销 很少，缺点是效率较低并且可能导 致延迟。
本章主要介绍前面三种多址接入技术。
下表列出各种无线通信系统中正在 使用的不同的多址接入技术：
单位小时的呼叫小时（呼叫小时/小时） 或单位分钟的呼叫分钟（呼叫分钟/分钟）
例如：一个在一小时内被占用了30分钟 （60分钟）的信道的话务量为 ：
0.5 Erlang (1 Erlang)
2)话务量 A ：
a . 每个用户的话务量强度等于呼叫请求速
率乘以保持时间：
AS
b. 有U个用户的系统产生的总话务量：
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
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
（物理意义F：i 频域里频道相互不重叠）
2. TDMA: s i ( f , t ) s j ( f , t ) dt
Ti
1, i j
0,
i
j
（ 时域里时隙相互不重叠）
3.
CDMA:
T
ci (t)cj
(t)dt
1, 0,
i i
j j
（码型轴上码型C可编i 相辑ppt互不重叠）
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5.2.1 频分多址（ FDMA）：
AuUA
c. 有n个信道的系统 , 每个信道平均产生
的话务量：
An UA/n
例5.1：某系统有50个用户，每个用户平 均每小时发出2次呼叫，每次呼叫平均保 持3分钟，则每个用户的话务量：