第7章扩频多址技术（课件）.ppt

第7章 扩频多址技术 7.1 蜂窝技术及多址技术的基本概念 7.2 扩频多址技术的分类及特点 7.3 码分多址系统的原理与应用 7.4 码分多址技术的容量分析 思考与练习题 7.1 蜂窝技术及多址技术的基本概念 7.1.1 蜂窝技术的基本概念 1. 双工方式 在无线通信中, 实现双工通信最常用的方法有两种, 即频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。 所谓频分双工, 是指每个用户的接收和发送是在不同的频道上进行的, 即利用不同的频率范围来区分发送和接收信道。 图 7 - 1 双工方式 (a) 频分双工(FDD); (b) 时分双工(TDD) 2. 小区与区群的概念 移动通信在现代通信中占有非常重要的地位, 因此其发展非常迅速。 它所采用的技术代表了当前通信技术发展的最高水平。 在移动通信系统中, 由于移动性的要求和设备的体积功耗的制约, 一般情况下, 移动台的天线高度和发射功率都要受到限制。 在这种情况下, 为了保证用户之间能够有足够的通信距离, 同时也为了便于系统的管理和交换, 通常采用基站转发的工作方式, 即任何用户发送的信号, 首先由基站(在某些应用中也称为中心站)接收下来, 然后再转发给接收用户, 如图7 - 2所示。 图 7 - 2 简单移动通信系统(大区制)的组成 图 7 - 3 小区的形状 在蜂窝网中, 为了减小临近小区之间的相互干扰, 它们一般应工作在不同的频率组上。 但由于传输损耗随着距离的增加而不断增加, 因此, 如果两个小区相距足够远, 则它们完全可以工作在相同的频率组上, 且相互之间的干扰可以忽略不计。 我们称此为频率再用, 并将相邻的采用不同的工作频率组的小区称为区群。可以证明, 如果所有的区群具有相同的形态, 则区群中包含的小区数应满足下面的公式: N=i2+ij+j2 其中,i, j为正整数。 不同的N值对应的区群形状如图7 - 4所示。 图 7 - 4 区群的形状 7.1.2 多址技术的基本概念 无论是大区制还是小区制移动通信系统, 一般都要求基站能够为多个移动台的接入提供服务, 即系统应能够在给定的频谱资源下同时允许多个移动台进行通信, 解决这个问题的技术称为多址技术。 在扩频多址技术获得应用之前, 多址技术主要有两种, 即频分多址和时分多址。 1. 频分多址(FDMA) 频分多址技术是将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道, 每个频道的宽度能够容纳一路信息的传输, 且在一次通信过程中, 每个频道只能提供给一个用户进行发送或接收的一种多址方式。 如图7 - 5所示。 图 7 - 5 频分多址示意图 在设计频分多址系统时, 频道或信道的设计有以下几个特点: (1) 任何一种调制方式从理论上来讲, 其频率成分都几乎是无限的, 但其绝大多数的能量通常都集中在一个有限的频率范围内。 (2) 频道的宽度不仅与调制方式有关, 而且还与每路信息的传输速率(或带宽)有关。 (3) 在进行频道的划分时, 为了减小频道间的相互干扰, 在相邻的两个频道中传输的信号之间, 应留有一定的频率间隔, 即保护带。 图 7 - 6 频道划分示意图 (4) 在采用频分双工的FDMA系统中, 为了使得同一部电台的收发之间不产生干扰, 收发频率间隔必须大于一定的数值。 (5) 在采用频分双工的FDMA系统中, 由于每个信道中的信息是以一种不间断的发送模式传输的, 因此仅需要较少的比特来满足系统同步的开销(如位同步和帧同步)。 (6) 由于FDMA系统每频道(信道)的传输速率较低, 因而符号时间与时延扩展相比较大。 (7) 在采用FDD工作方式时, 对于移动台, 由于接收和发送是同时进行的, 因此为了使得收发信机能共用一副天线， 采用双工器是必要的。 2. 时分多址(TDMA) 时分多址是把时间分割成周期性的帧, 每一帧再分割成若干个时隙(无论帧或时隙在时间上都是互不重叠的)。 在这种多址方式下, 不同帧中的相同序号的时隙组成一个个的信道, 如图7 - 7所示。 图