無線通信多址接入技術(shù)目錄概述頻分多址(FDMA)時分多址(TDMA)擴頻多址(SSMA)空分多址(SDMA)分組無線電(PR)習(xí)題概述多址技術(shù)所謂多址技術(shù)就是使多個用戶接入并共享同一個無線通信信道,以提高頻譜利用率的技術(shù)。即把同一個無線信道按照時間、頻率等進行分割,使不同的用戶都能夠在不同的分割段中使用這一信道,而又不會明顯地感覺到他人的存在,就好像自己在專用這一信道一樣。占用不同的分割段就像是擁有了不同的地址,使用同一信道的多個用戶就擁有了多個不同的地址。這就是多址技術(shù),亦稱多址接入技術(shù)。雙工通信頻分雙工(FDD)時分雙工(TDD)多址接入技術(shù)概述雙工方式和多址方式要統(tǒng)一考慮；主要多址方式：FDMA、TDMA、CDMA依據(jù)分配給用戶的有效帶寬的大小，可分為：窄帶系統(tǒng)：單個信道帶寬同所期望信道相干帶寬相近。寬帶系統(tǒng)：一個信道發(fā)射帶寬比信道相干帶寬寬得多。多址接入技術(shù)概述除了FDMA、TDMA和CDMA，還有兩種多址接入技術(shù)用于無線通信，它們分別是：分組無線電(PR)空分多址(SDMA)頻分多址(FDMA)頻分多址技術(shù)按照頻率來分割信道,即給不同的用戶分配不同的載波頻率以共享同一信道。頻分多址技術(shù)是模擬載波通信、微波通信、衛(wèi)星通信的基本技術(shù),也是第一代模擬移動通信的基本技術(shù)。在FDMA系統(tǒng)中,信道總頻帶被分割成若干個間隔相等且互不相交的子頻帶(地址),每個子頻帶分配給一個用戶,每個子頻帶在同一時間只能供給一個用戶使用,相鄰子頻帶之間無明顯的干擾。頻分多址(FDMA)代碼時間頻率信道1信道2信道3信道nFDMA信道配置圖頻分多址(FDMA)FDMA示意圖頻分多址(FDMA)FDMA的技術(shù)特點如下：FDMA通常在窄帶系統(tǒng)實現(xiàn)；符號時間遠大于延時擴展，不需要均衡；不間斷發(fā)送，系統(tǒng)額外開銷少；系統(tǒng)簡單，但需要雙工器，同時需要精確的射頻帶通濾波器來消除相鄰信道干擾，消除基站的雜散輻射。信道非線性是FDMA系統(tǒng)的主要矛盾。FDMA的非非線性效應(yīng)由于發(fā)射機功功率放大器的的非線性，會會產(chǎn)生：頻譜展寬：單單載波的發(fā)送送信號經(jīng)過非非線性信道，，會產(chǎn)生頻譜譜展寬，并將將對相鄰信道道造成干擾。。信號抑制：多多載波的發(fā)送送信號經(jīng)過非非線性信道，，會產(chǎn)生大信信號抑制小信信號的現(xiàn)象，，影響通信效效果。交調(diào)噪聲：多多載波的發(fā)送送信號經(jīng)過非非線性信道，，在發(fā)送信號號頻率以外會會產(chǎn)生交調(diào)噪噪聲，并將對對其它的業(yè)務(wù)務(wù)信道造成干干擾。FDMA的關(guān)鍵技術(shù)問題題需要很好解決決信道的非線線性問題目標：希望保保持發(fā)送頻譜譜的形狀，主主瓣不會展寬寬，旁瓣不會會隆起；此外外，不會在其其它頻率上產(chǎn)產(chǎn)生交調(diào)頻率率分量。方法：（1）采用高高線性度的功功率放大器；；（2）合理配配置頻率避開開交調(diào)分量；；（3）功率放放大器的輸出出功率倒退法法；（4）功率放放大器的線性性補償法。FDMA的典典型應(yīng)用美國AMPS系統(tǒng)：FDMA/FDD，模擬窄窄帶調(diào)頻（NBFM），，按需分配頻頻率；同時支持的信信道數(shù)：N＝（Bt－2Bguard）/BcBt系統(tǒng)帶寬，Bc信道帶寬，Bguard為分配頻率時時的保護帶寬寬。時分多址(TDMA)時分多址技術(shù)術(shù)按照時隙來來劃分信道,即給不同同的用戶分配配不同的時間間段以共享同同一信道。在TDMA系系統(tǒng)中,時時間被分割成成周期性的幀幀,每一幀幀再分割成若若干個時隙(地址)。無無論幀或時時隙都是互不不重疊的。然然后,根據(jù)據(jù)一定的時隙隙分配原則,使各個移移動臺在每幀幀內(nèi)只能按指指定的時隙向向基站發(fā)送信信號。時分多址(TDMA)TDMA信道配置圖代碼時隙時間頻率信道N信道1信道2信道3時分多址(TDMA)TDMA示意意圖TDMA幀結(jié)結(jié)構(gòu)TDMA幀頭比特信息尾比特時隙1時隙2時隙3時隙n……尾比特同步比特信息數(shù)據(jù)保護比特時分多址(TDMA)TDMA的技技術(shù)特點如下下：多用戶共享一一個載波頻率率，時隙數(shù)取取決于有效帶帶寬和調(diào)制技技術(shù)等；數(shù)據(jù)分組發(fā)送送，不連續(xù)發(fā)發(fā)送，需開關(guān)關(guān)；由于速率較高高，往往需要要采用均衡器器；系統(tǒng)開銷大，，包括保護時時隙、同步時時隙等；采用時隙重新新分配的方法法，為用戶提提高所需要的的帶寬。TDMA的效效率系統(tǒng)效率：在在發(fā)射數(shù)據(jù)中中信息所占的的百分比，不不包括系統(tǒng)開開銷；幀效率：發(fā)送送數(shù)據(jù)比特在在一幀中所占占百分比每一幀的系統(tǒng)統(tǒng)開銷比特數(shù)數(shù)：幀參考突發(fā)數(shù)數(shù)，幀幀業(yè)務(wù)突發(fā)發(fā)數(shù)，參參考突發(fā)發(fā)開銷比特，，時隙頭頭比特開銷比比特，保保護時間間間隔等效比比特。TDMA的效效率每一幀的比特特總數(shù)：是幀長，是是信道道比特速率。。幀效率：TDMA系統(tǒng)統(tǒng)的信道數(shù)總的信道數(shù)：：總的TDMA時隙數(shù)。。即每一信道道的TDMA時隙數(shù)乘以以有效信道數(shù)數(shù)。N＝(m(Btot－2B保護))/Bcm為每個信道道所支持的TDMA用戶戶數(shù)，Btot信道帶寬，B保護保護帶寬，Bc用戶帶寬寬。擴頻多址(SSMA)通過偽隨機序序列將窄帶信信號在發(fā)射前前轉(zhuǎn)換成寬帶帶信號，SSMA可以抵抵抗多徑干擾擾而增強多址址能力。目前，擴頻頻多址技術(shù)術(shù)主要有兩兩種類型：：直接序列列擴頻多址址(DS)和跳頻多多址(FH)。直接接序列擴頻頻多址也稱稱為碼分多多址(CDMA)。。跳頻多址(FHMA)跳頻多址是是一個數(shù)字字多址系統(tǒng)統(tǒng)，此系統(tǒng)統(tǒng)中單個用用戶的載波波頻率在寬寬帶信道范范圍內(nèi)以偽偽隨機的方方式變化。。用戶載頻頻的偽隨機機變化使得得在任意時時刻對具體體信道的占占用也隨機機變化，這這樣就可以以實現(xiàn)一個個大頻率范范圍的多址址接入。快跳頻系統(tǒng)統(tǒng)慢跳頻系統(tǒng)統(tǒng)碼分多址(CDMA)碼分多址技技術(shù)按照碼碼序列來劃劃分信道,即給不不同的用戶戶分配一個個不同的編編碼序列以以共享同一一信道。在CDMA系統(tǒng)中,每個用用戶被分配配給一個惟惟一的偽隨隨機碼序列列(擴頻序序列),各各個用戶戶的碼序列列相互正交交,因而而相關(guān)性很很小,由由此可以區(qū)區(qū)分出不同同的用戶。。碼分多址(CDMA)頻率時間代碼C1C2CNCDMA信信道配置圖圖碼分多址(CDMA)CDMA的的技術(shù)特點點如下：用戶共享一一個頻率，，無需頻率率規(guī)劃；具有軟容量量限制，用用戶越多，，性能越差差，用戶減減少，性能能就變好；；抗多徑衰落落：固有的的頻率分集集；利用宏分集集可以實現(xiàn)現(xiàn)軟越區(qū)切切換；多用戶干擾擾：PN碼碼不完全正正交；遠近效應(yīng)：：功率控制制；利用多徑，，采用RAKE技術(shù)術(shù)提高系統(tǒng)統(tǒng)性能。遠近效應(yīng)與與功率控制制什么叫做遠遠近效應(yīng)？？首先說明CDMA系統(tǒng)是一種種干擾受限限系統(tǒng)，這這是由于地地址碼不可可能完全正正交。即使使采用理想想的正交碼碼和理想的的正交分割割，但由于于信道傳輸輸及同步電電路的不理理想，會產(chǎn)產(chǎn)生碼型噪噪聲。假定所有的的用戶發(fā)送送功率都一一樣，則來來自不同地地址的碼型型噪聲由于于傳輸距離離不同（即即傳輸衰減減不同）就就會有很大大的差別，，特別對于于那些距離離很近的用用戶，產(chǎn)生生的碼型噪噪聲將會很很大，因而而造成接收收干擾的提提高，有效效用戶數(shù)的的降低。這這就是CDMA系統(tǒng)統(tǒng)的遠近效效應(yīng)。遠近效應(yīng)與與功率控制制解決遠近效效應(yīng)的方法法之一：功功率控制開環(huán)功率控控制閉環(huán)功率控控制基站移動臺用移動臺檢測下行的衰落，控制移動臺的發(fā)送功率用基站檢測上行的衰落，并把信息發(fā)給移動臺，控制移動臺的發(fā)送功率混合擴頻技技術(shù)混合FDMA/CDMA(FCDMA)混合直接序序列/跳頻頻多址(DS/FHMA)時分CDMA(TCDMA)時分跳頻(TDFH)混合FDMA/CDMA寬帶CDMA頻譜窄帶CDMA頻譜FCDMA混合直接序序列/跳頻頻多址DS/FHMA信道中的碼碼組其它碼組信信道DS/FH-CDMA系統(tǒng)頻頻譜時分CDMA不同小區(qū)分分配不同的的擴頻碼；；一個小區(qū)分分配用戶一一個特定時時隙；不存在遠近近效應(yīng)；實際上是TDMA，，擴頻只是是抗干擾。。時分跳頻(TDFH)實際上是TDMA；；一幀一跳；；避免鄰近小小區(qū)同信道道干擾問題題；抗嚴重衰落落和碰撞事事件；GSM標準準采用，能能成倍增加加容量?？辗侄嘀?SDMA)空分多址技技術(shù)是按照照空間的分分割來構(gòu)成成不同信道道的。理論論上講,空空間中的的一個信源源可以向無無限多個方方向(角度度)傳輸信信號,從從而可以構(gòu)構(gòu)成無限多多個信道。。但是由于于發(fā)射信號號需要用天天線,而而天線又不不可能是無無窮多個,因而空空分多址的的信道數(shù)目目是有限的的。空分多址(SDMA)空分多址方方法之一：：蜂窩劃分分空分多址方方法之二：：扇區(qū)劃分分ABCDEFGHIABCDEFGH利用天線實實現(xiàn)空分多多址控制用戶的的空間輻射射能量；使用定向波波束天線服服務(wù)于不同同用戶；扇形天線是是一種基本本方式；自適應(yīng)天線線，效果更更好；最適合和TDMA及及CDMA系統(tǒng)結(jié)合合。SDMA關(guān)鍵技術(shù)問問題需要很好解解決天線的的自適應(yīng)定定向問題。。目標：天線線具有良好好的波束，，并能對用用戶進行快快速跟蹤。。方法：天線線陣技術(shù)和和自適應(yīng)技技術(shù)。SDMA的的技術(shù)特點點系統(tǒng)容量大大幅度提高高。擴大覆蓋范范圍。兼容性強。。大幅度降低低來自其他他系統(tǒng)和其其他用戶的的擾。功率大大降降低。定位功能強強。分組無線電電(PR)在分組無線線電接入技技術(shù)中，許許多用戶試試圖使用一一種分散的的方式接入入一個信道道，發(fā)射通通過使用數(shù)數(shù)據(jù)突發(fā)來來完成?；窘邮諜C機檢測出由由于多個發(fā)發(fā)射機同時時發(fā)射而產(chǎn)產(chǎn)生的碰撞撞，那么它它會發(fā)射一一個ACK或NACK信號來來通知用戶戶。分組無線多多址接入實實現(xiàn)容易，，效率較低低，會導(dǎo)致致延遲，用用戶使用競競爭技術(shù)在在一個共用用信道上發(fā)發(fā)射早期衛(wèi)星系系統(tǒng)的ALOHA協(xié)協(xié)議分組無線電電(PR)ALOHA有數(shù)據(jù)發(fā)射射的任何時時候發(fā)射用戶監(jiān)聽確確認反饋碰撞發(fā)生，，等待一段段時間重發(fā)發(fā)分組競爭技技術(shù)的優(yōu)點點在于服務(wù)務(wù)大量用戶戶時開銷小小。競爭技術(shù)的的性能衡量量：吞吐量量T，平均均延遲D分組無線協(xié)協(xié)議易損階段Vp：分組可能能與其他用用戶的發(fā)射射產(chǎn)生碰撞撞的時間間間隔。分組無線協(xié)協(xié)議假設(shè)所有用用戶的所有有分組長度度、速率均均固定所有其它用用戶可在任任意隨機時時間產(chǎn)生新新分組分組服從到到達率為的的泊松分布布，為為分組組時間吞吐量R＝＝規(guī)一化吞吐吐量T：T＝R×Pr[無碰撞]＝××Pr[無碰撞]純ALOHA適用于數(shù)據(jù)據(jù)傳輸?shù)碾S隨機接入?yún)f(xié)協(xié)議消息易損階階段是發(fā)射射分組持續(xù)續(xù)時間的兩兩倍。ALOHA協(xié)議的吞吞吐量：時隙ALOHA時間被分為為相同長度度的時隙，，比分組時時間長每個用戶有有同步時鐘鐘，消息僅僅在新時隙隙開始時發(fā)發(fā)射，形成成分組的離離散分布防