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1、移动通信多址方式概述2009-06-21 16:09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，这就涉及到多址接入技术。地面移动通信网中存在许多基站（BS）和移动台（MS），BS之间（包括 BS与MSC之间等）的通信由专用的中继链路（可以是有线方式，也可以是无线 方式）连接，没有多址接入问题。而MS之间、MS与其他电信用户之间的通信 要通过BS转接才能实现，因此，在一个BS和它所辖服务区内众多MS之间的 通信存在多址接入问题。“多址接入”可归纳为：一方面，在上行链路（MS-BS）上，要解决BS 应如何识别出不同MS发来的信号，
2、各MS应如何编排和发射自己的信号以便 BS能正确接收的问题；另一方面，在下行链路（BS-MS）上，要解决BS应如 何编排和发射发送给众多MS的信号以便每个MS都能正确接收，MS应如何从 BS发给众多移动台的混合信号中识别出发给自己的信号的问题。回顾移动通信的发展过程以及目前的技术实现条件，移动通信系统使用的多 址接入方式主要有FDMA、TDMA和CDMA这三种方式。当以传输信号的载波 频率的不同划分来建立多址接入时，称为频分多址方式（FDMA）；当以传输信 号存在的时间不同划分来建立多址接入时，称为时分多址方式（TDMA）；当以 传输信号的码型不同划分来建立多址接入时，称为码分多址方式（CDM
3、A）。频分多址FDMAFDMA是移动通信中最早应用的多址方式，FDMA中频分的方法是为每一 个请求服务的用户分配一对专用载频（一对无线频道），在该用户接受服务期间 其他用户不能共享这对载频。FDMA系统中的干扰问题 互调干扰互调干扰是指系统内由于非线性器件产生的各种组合频率成分落入本频道 接收机通带内造成的对有用信号的干扰。 邻道干扰邻道干扰是指相邻频道信号中存在的寄生辐射落入本频道接收机带内造成 的对有用信号的干扰。 同频道干扰同频道干扰一般是指相同频率电台之间的干扰。在蜂窝系统中，同频道干扰 是指相邻区群中同信道信号之间造成的干扰。它与蜂窝结构和频率规划密切相 关。为了减少同频道干扰，需要
4、合理地选定蜂窝结构与频率规划，表现为系统设 计中对同频道干扰抑制因子Q的选择。式中，D为同信道小区的距离（即同频小区的距离）；R为小区半径。FDMA系统的特点 FDMA信道每次只能传送一路电话。 每信道占用一个载频，相邻载频之间的间隔应满足传输信号带宽的要求。 符号时间与平均延迟扩展相比较是很大的。 移动台较简单，和模拟的较接近。 基站复杂庞大，重复设置收发信设备。 FDMA系统每载波单个信道的设计，使得在接收设备中必须使用带通滤 波器允许指定信道里的信号通过，滤除其他频率的信号，从而限制邻近信道间的 相互干扰。 越区切换较为复杂和困难。时分多址TDMA时分多址中的“址”是一个时隙。TDMA是
5、在一个载频上，把时间分成周 期性的帧，每一帧又进一步分成若十个时隙（在GSM中每一帧有8个时隙）， 帧和时隙在时间上均不重叠，每个时隙就是一个通信信道，当移动台需要收、发 信息的时候，系统分配一个时隙给该移动台。每个移动台只能够在系统指定的时 隙内向基站发送信号，在系统实现同步的条件下基站可以在各时隙中正确收到移 动台发来的信号。同样在系统同步的条件下，各个移动台能够在系统指定的时隙 内，从基站发射的各路信号中分离出发给自己的信号。TDMA系统对于任何一 个移动台的信息发射都不是连续的。TDMA系统的特点 多用户共享单一载频，每个用户占用彼此不重叠的时隙。抗干扰能力强， 频率利用率高，系统容量
6、大。 数据不是连续的而是以突发的方式发射，因而耗电较少。 与FDMA信道相比，传输速率较高，需采用自适应均衡。 由于系统发射是不连续的，移动台可以在空闲的时隙里监听其他基站，从 而使其越区切换过程大为简化，越区切换简单。 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，保证各移动台发送的信号不会在 基站发生重叠或混淆，并且能准确地在指定的时隙中接收基站发给它的信号。 TDMA用不同的时隙来发射和接收，因此不需双工器，基站复杂性减小。 码分多址CDMA码分多址是以不同的地址码字，对应到电路上就是不同的脉冲波形，来区分 不同的基站和移动台的，这些地址码字在
7、相位上彼此正交。CDMA移动通信系 统工作示意图如下所示。由于多址的依据是码字的自相关与互相关，与频率、时间没有联系，CDMA 系统中各基站和移动台可以在相同的频率上，在相同的时刻同时发射和接收信 号，也即频率和时间对CDMA系统的信号发射没有约束。CDMA的关键是所用扩频码有多少个不同的互相正交的码序列，就有多少 个不同的地址码，也就有多少个码分信道。为了扩大系统容量，人们正在致力于 这种正交码序列的编码研究。CDMA系统的特点CDMA系统的许多用户共享同一频率，不管使用的是TDD还是FDD技 术。通信容量大。 容量的软特性。 由于信号被扩展在一较宽频谱上从而可以减小多径衰落。 在CDMA系
8、统中，信道数据速率很高。 低信号功率谱密度。扩频通信的理论基础码分多址（CDMA）是基于扩展频谱技术实现的，要进行CDMA首先 必须扩频。所谓扩展频谱通信，可简单表述如下：“扩频通信技术是一种信息传 输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通 过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无 关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据”。传输任何信息都需要一定的带宽，称为信息带宽。长期以来，人们总是想法 使信号所占频谱尽量的窄，以充分利用十分宝贵的频谱资源。为什么要用这样宽 频带的信号来传送信息呢？简单的回答就是主要为
9、了通信的安全可靠。在扩频通信系统的接收机中，经过在频谱上对信号能量的压缩和对噪声能量 的扩展处理，使信号能量集中，而噪声能量扩展并被接收机带通滤波器大量滤除。 于是，接收机的输出信噪比相对于输入信噪比有很大的改善，增强了系统的抗十 扰能力。在扩频系统中把这种由于扩频处理得到的信噪比上的改善称为扩频增益 或处理增益。理论分析表明，扩频增益大体上等于扩频信号带宽与基带信号带宽 之比，也即扩频码速率信息码速率之比，如用PG表示，则有 如果用分贝（dB）表示，则有在谈到扩频通信的理论来源时，人们常常提到两个著名的理论公式，即香农 （Shannon）信息论中的香农公式和柯捷尔尼可夫关于信息传输差错概率的
10、公式。 为了便于后面对系统容量的讨论，这里仅就香农公式作简要分析。香农在其信息论中经过严格的论证后指出一个信道的容量只受三个量限制， 确定了这三个量，信道的容量也就确定了。上式还指出： 增大信息传输速率只有两个途径：增加信道带宽或者提高信噪比。但由于 式中对数部分变化缓慢，而且对数部分的数值提高必须通过大幅度增加信号功率 才能实现。因此，增加带宽比提高信噪比来的更快捷和方便。 信道容量为常数时，信道带宽和信噪比存在互换关系。如果增加信道带宽， 则可降低对信噪比的要求。用带宽换信噪比，这就是扩频通信的理论基础。于是，根据香农公式指出的方向，将扩频技术应用到信噪比受限的移动通信 系统中，用增加信号占用的带宽的办法换取对接收机信噪比的较低要求，实现了 在恶劣的移动无线接收环境中高质量的信号传输。
