《无线通信多址技术》PPT课件

1、无线通信系统，第7章无线通信多连接技术，7.1概述7.2跳频多访问TDMA(FDMA)7.4扩频多连接(SSMA)7.5空气分离多连接(sdma)广播网：发射机向很多用户发送信号。要允许多个用户正常通信，需要有效的多连接技术。多连接方法的默认类型是频率分配多路径(FDMA)、时间多路径(TDMA)和代码分配多路径(CDMA)。无线通信有两种多连接模式：数据包无线电(PR)和空分多连接(SDMA)。选择哪种多连接方式取决于通信系统的应用环境和要求。7.1概述，频率双工(FDD):为一个用户提供两个明显的频带。全方位频带从基站向移动台发送，而反向频带提供从移动台向基站发送的功能。在FDD中，正向频

2、段和反向频段的频率分布在整个系统中是固定的。分时冗馀(TDD):使用非频率时间提供正向链接和反向链接。如果正向时隙和反向时隙之间的时间分隔很大，用户会同时听到。7.1概述，FDD与TDD比较：FDD收发器必须同时发送和接收100dB以上的无线信号，并通过仔细分配频率与共享两个频率的其他用户协调。频率分离应在不太昂贵的RF设备上使用。TDD消除了对两个单独频带的需要。接收和发送之间有时间间隔。应用程序仅限于无线和短距离无线访问。7.1概述，有效带宽孔刘。根据有效带宽是如何分配给用户的，这些技术可以分为窄带系统和宽带系统。窄带系统：单通道的带宽与预期通道的一致带宽相匹配。FDMA/FDD:可用无线

3、带宽分为许多以FDD方式工作的窄带通道，每个用户分配一个通道，不共享。TDMA/FDD和TDMA/TDD:大量无线通道分配为FDD/TDD，每个通道共享为TDMA。宽带系统：通道的发射带宽比通道的一致带宽大得多。7.1概述，连续发射，通常用于窄带系统，简单但基站成本高(使用双面打印器、带通滤波器和精确的RF滤波器)。如果许多信道在一个基站上共享相同的天线，非线性效应可能会产生交叉调制频率。7.3时间多路径(TDMA)使用缓存突发方法传输数据、节约能源、简单交换、不需要双面打印器，并为不同的用户分配不同的带宽。必须具有同步开销大、自适应均衡、保护时间插槽。用户共享载波频率，利用不徐璐交叉的时隙，

4、时隙的数量取决于调制技术、有效带宽等。7.3时间多路径(tdma)，tdma的效率：传输数据的信息比例，不包括为访问模式提供的系统开销。7.3分时多连接(tdma)，tdma系统中的通道数：将每个通道中的TDMA时隙乘以有效通道，以获得TDMA系统中提供的TDMA通道时隙数。示例7.3 TDMA/FDD GSM系统使用25MHz带宽进行反向链路，是划分为200kHz的无线通道。如果一个无线通道支持8个语音用户，并且假定没有保护时间插槽，则查找GSM系统中包含的并发用户数。7.3 TDMA，示例7.4 GSM使用每帧8个时隙的帧结构时，每帧156.25位，通道中的数据速率为270.833kbps

5、时，(1)位循环，(2)时隙的长度，(3)帧长度，(4)使用一个时隙的用户7.3 TDMA，示例7.5标准GSM时间插槽由6个尾位、8.25个保护位、26个培训位和2个业务代码组组成，每个业务代码组由58位组成，以追求帧效率吗？7.4扩频多连接(SSMA)在传输之前将窄带信号转换为宽带信号。7.4.1跳频多访问FHMA(FHMA)7 . 4 . 2编码多路径CDMA(CDMA)7 . 4 . 3混合展频(hsst)将一个宽带段划分为多个频率间隔(称为通道)。当单个用户的载波频率在宽带信道范围内以伪随机方式改变时，用户数据从另一个载波发射。在某个时间点，跳频信号是窄带信号。FHMA和FDMA的区

6、别在于FHMA跳频信号能快速转换通道。高速跳频系统可以视为使用频率分集的FDMA系统。FHMA系统通常采用高能效的恒包络调制技术。跳频系统有特定的安全保证。7.4.2代码分段多连接(CDMA)，允许所有用户使用相同的载波频率并同时发送。发送方伪随机编码调制和接收方相关处理存在近距效应和远距效应问题，通常使用功率控制来克服。7.4.2代码拆分多连接(CDMA)，CDMA特性：抗干扰，抗噪声功能；避免多路径干扰，通过从所需信号中同时分离和收集不延迟的信号能量，增加了信噪比接收；在低功率谱密度下工作，低发射功率有助于移动通信用户的健康。具有特定的机密裴珉姬性能。CDMA通信在由于相关接收，信噪比低时

7、工作，信号很隐秘。与TDMA和FDMA不同，CDMA通过减少干扰限制系统中的干扰，可以直接增加系统容量，从而利用语音激活、正向错误纠正和风扇拆分等技术提高频带利用率。在CDMA蜂窝系统中，相邻单元使用相同的频率，因此可以实现宏分集并进行软交换。7.4.3混合扩频技术(hsst)，7.4.3.1混合FDMA/CDMA(FCDMA)与原始CDMA系统相比具有较少的处理增益。带宽不必连续的优点是。系统容量是每个子带容量的总和。7.4.3.2 DS/FHMA(混合DSS/跳频多连接)直接序列扩展频谱信号的中心频率以伪随机方式变化。它具有防止近距离和远距离效果问题的优点，但不适合软交换。7.4.3混合展

8、频技术(hsst)，7.4.3.3分时CDMA(TCDMA)为其他单元格分配不同的扩频代码。在每个单元内，仅分配给一个用户特定的时隙，并且在切换时，用户的扩频代码将成为新单元。优点是它避免了近距离效果。7.4.3混合扩频技术(hsst)、7.4.3.4分时跳频(TDFH)用户可以在新TDMA帧开始时跳到新频率，从而避免在特定通道上发生严重淡入或碰撞事件。徐璐干扰的两个基站发射器在与徐璐其他频率不同的时间发射，可以避免相邻地区的同信道干扰问题。加倍GSM的容量。7.5空气分离多连接(SDMA)控制用户空间辐射能量，提供多连接功能。扇形天线可以视为SDMA的基本方法。，7.6包无线电(PR)，7.

9、6.1包无线电协议7.6.2载波检测多连接CSMA协议7.6.3预留协议7.6.4包无线阻塞效应，7.6.1包无线协议，规定吞吐量3360，7.6.1包无线协议，7.6.1消息漏洞阶段是分组的两倍，吞吐量是。T=Re-R 7.6.1.2插槽ALOHA时间被拆分为长度等于分组时间的等长时隙。每个用户仅在时隙的开头发送，以避免某些冲突。延迟增加，吞吐量：T=Re-2R，7.6.1数据包无线电协议，7.6.2载波检测多连接CSMA协议，在传输之前监视通道可实现更高的访问效率。在CSMA协议中，检测延迟和传播延迟是两个重要参数。以下是CSMA技术的一些变体：1-连续CSMA:当通道空闲时，用户以概率1

10、的形式发送信息。p-连续CSMA:检测到通道空闲时，以概率p发送分组，在t秒延迟后以概率1-p发送非持久性CSMA。如果通道空闲，用户将在一段时间后发射组CSMA/CD，具体取决于延迟分布(如果通道处于活动状态)。用户如果两个或多个终端同时开始发射，将检测到冲突，立即停止发射。对于单工作通道，可以停止传输以检测通道，对于双系统，可以使用完全双射频。7.6.2载波检测多连接CSMA协议，7.6.3预留协议，7.6.3.1预留ALOHA分时多连接技术型包访问模式。组时隙具有分配优先级的时隙，并且可以为用户调度发送分组。在工作量大时提供良好的吞吐量。7.6.3.2封包保留多重连线(PRMA PRMA

11、使用类似保留ALOHA的个别封包时间技术，此技术可在每个TDMA时间插槽传输语音和资料、优先传输语音，并利用TDMA的周期框架结构)。建议将PRMA作为一种综合传输分组数据和语音的方法。7.6.4数据包无线电的阻塞效应，数据包无线电多连接技术基于同一通道内的竞争；使用调频或扩频调制会导致发射器的屏蔽问题。阻挡效果有优点也有缺点。有助于分析阻塞效果的参数是接收到的到达分组基于其他碰撞分组的最小功率比，称为阻塞比。7.7蜂窝系统的容量、7.7.1蜂窝CDMA容量7.7.2多芯CDMA的容量7.7.3 SDMA容量7.7.4矢量量化、7.7蜂窝系统的容量、无线通信系统的容量定义为特定频带可以提供的信

12、道或用户的最大数量。无线信道容量是衡量无线系统频谱效率的参数。此参数取决于所需的波负载干扰比(C/I)和通道带宽Bc。反向通道碰撞：由周围社区的用户生成的碰撞。前向通道干扰：本小区周边地区内的东通道基站受到干扰。等通道多路复用率：Q=D/R，D:等通道单元之间的距离，R:单元半径。蜂窝系统的无线容量是m=Bt/BcN(无线信道/社区)，Bt是分配给系统的总频谱，Bc是信道宽带，n是用于频率重用的小区数，7.7蜂窝系统的容量，7.7蜂窝系统的容量，使用上图所示的蜂窝结构时，可以在小区边缘(即d0=R)生成最大干扰(C/I)min是接收器正常工作所需的最低C/I。7.7蜂窝系统的容量，7.7蜂窝系

13、统的容量，示例7.7。评估4种不同的蜂窝无线标准，选择假定n=4的最大容量系统。7.7蜂窝系统容量、系统和TDMA系统提供的容量是3-6倍。(C/I)min在窄带数字系统中为12dB，在模拟FM系统中为18dB。在一个数字蜂窝系统中，C/I在FDMA系统中被划分为m个带宽为Bc的通道C=EbRb，I=I0Bc，FDMA的无线容量在TDMA系统中表示C=EbRb，I=I0Bc，I0表示每赫兹的干扰功率。TDMA系统提供的容量是模拟蜂窝无线系统的3-6倍。，7.7蜂窝系统的容量，7.7.1蜂窝CDMA容量，CDMA系统的容量受干扰限制，而FDMA和TDMA的带宽受限制。干扰的减少将导致CDMA容量

14、的直接增加。在CDMA系统中，随着用户数量的减少，每个用户的链接性能也会提高。TDMA和FDMA的频率重用取决于因路径丢失而引起的社区之间的隔离，CDMA社区可以重用所有频率，从而显着提高容量。在单个单元CDMA系统中，如果将用户数设置为N，则当前单元的基站将中断一个用户的有用信号功率p和(N-1)用户的电源。其中，每个干扰用户的功率为p。因此，信噪比可以表示为7.7.1蜂窝CDMA容量，基站接收器的SNR可以表示为Eb/N0。可以访问此系统的用户数可以表示为：如果用户数大，系统没有噪声限制，干扰限制，则每个扇区的用户数确定7.7.2多单元CDMA容量，相邻干扰单元数确定CDMA蜂窝系统的频率

15、多路复用系数f。用于CDMA反向链路的f:每个相邻单元徐璐具有不同的用户数，每个干扰用户根据与通信基站的距离和发送功率发生干扰。特定区域的变量Nai可以使用标准统计技术计算。使用同心圆几何寻找CDMA容量：使用递归几何确定单元内外用户的传播路径丢失对CDMA系统的频率复用有何影响。假定7.7.2多单元CDMA的容量，7.7.2多单元CDMA的容量，中心单元面积：第一层面积为A1，具有M1碰撞区，每个碰撞单元面积为相同的a，则第一层的面积可以表示相邻碰撞区和目标分区的面积相同。同一层上每个分区到目标分区的半径相同。在一层内只考虑一个区域的干扰作用，然后简单地乘以同一层内的古濑车站数即可。7.7.2多芯CDMA的容量，考虑邻近地区内用户的不同分布对干扰的影响，往往可以确定最坏情况下的频率重用。碰撞层次分为两部分，使用权重系数将用户分配到相邻社区的内部和外部中心。假定用户密度为k，对于要处理U=KA用户的第一级每个分区，特定几何图形对预测(用户数和复盖范围)没有严重影响。7.7.2多芯CDMA容量、using concentric circle geometry to find CDMA capactiy、7.7.2多芯C