《第5章无线通信多址技术》精选课件.ppt

第5章 无线通信多址技术 5.1 无线通信多址技术的基本概念 5.2 频分多址 (FDMA) 5.3 时分多址 (TDMA) 5.4 码分多址（CDMA） 5.1无线通信多址技术的基本概念 1、频分双工：两个信道通过频率来区分，这种技术称为频分双工(Frequency Division Duplex，FDD)。FDD技术为每一个用户提供了两个确定的频段：前向频段和反向频段，如图5-1所示。 前向频段（也称为前向信道）提供从基站到移动用户的信号传输信道（下行信道） 反向频段（也称为反向信道）提供从移动用户到基站的信号传输信道（上行信道）。 FDD适用于为每个用户提供单个无线频率信道的无线通信系统。由于每个用户通信时，需要同时地发送和接收相差大于100dB的无线信号，所以必须谨慎地分配用于前向信道和反向信道的频率，使其与占用这两个波段之间频谱的其他用户保持协调。 此外，频率的分配和选择必须考虑到降低射频(RF)设备成本。 2、时分双工：两个信道通过时隙来区分，这种技术称为时分双工(Time Division Duplex，TDD)。 TDD技术是用时间而不是用频率来提供前向信道和反向信道，如图5-2所示。 如果前向时隙和反向时隙之间的时间间隔很小，那么对于信号的发送和接收，在用户看起来就是同时的。 由于TDD是在同一个频率信道上通过时间分隔来提供前向信道和反向信道，所以不需要双工器，从而简化了用户设备。 TDD可以使每个用户在同一频段上的不同时隙内发送和接收信号，发送信号的时隙与接收信号的时隙之间应保留一段非常小的时间间隔作为保护间隔，以防止发送信号与接收信号之间的相互冲突。 此外，通信的双方还要严格地保持时间上的同步，以保证能够正确地接收信号。 3. 码分双工：两个信道通过码型来区分，这种技术称为码分双工(Code Division Duplex，CDD)。 CDD技术是用码型结构而不是用时间或频率来提供前向信道和反向信道，本质上是在同一频段、同一时间内为用户提供两个逻辑信道（码分信道）用来分别发送信号和接收信号，以实现双工通信。 5.1.2窄带多址系统与宽带多址系统 1、窄带多址系统：窄带的含义是指单个信道的带宽同所期望的信道的相干带宽相一致。在一个窄带多址系统中，有效无线频谱被划分为许多窄带信道提供给系统用户，用户信道通常使用FDD双工技术进行工作。为了把在每个用户信道上的前向信道和反向信道之间的干扰减少到最小，两个信道之间的频率之差在频谱范围内应该尽可能的大。 在窄带FDMA多址系统中，分配给每个用户一个不能被其他用户共享的特定信道（不同的用户占有不同的信道频率），并且通常采用FDD双工技术(即每个用户信道有一个前向信道和反向信道)，这种系统被称为FDMA／FDD多址接入系统。 在窄带TDMA多址系统中，允许多个用户共享同一信道频率，但以循环方式分配给每个用户一个惟一的时隙（Time Slot，TS），在自己的时隙内该用户才能发送或者接收信号，这样在一个信道上通过时间分割可以将多个用户区分开。 对于窄带TDMA系统，既可以采用FDD双工技术也可以采用TDD双工技术，前者被称为TDMA／FDD多址接入系统，后者被称为TDMA／TDD多址接入系统 2、宽带多址系统：宽带的含义是指一个信道的发射带宽比这个信道的相干带宽宽得多。因此多径衰落不会对宽带信道内的接收信号产生很大的影响，并且频率选择性衰落仅仅发生在信号带宽的一小部分中。在宽带多址系统中，既允许一个用户在一个很大的频谱范围内发送或者接收信号，也允许多个用户在同—信道上发送或者接收信号。TDMA在同—信道上分配时隙给多个用户，并且只允许一个用户在特定的时隙占用信道，而扩频CDMA允许所有的用户在同一时间占用同一信道。 除了FDMA、TDMA和CDMA三种基本的多址技术以外，还有其他多址模式用于无线通信，它们是： 跳频多址(Frequency Hopping Multiple Access, FHMA) 混合扩频多址(Hybrid Spread Spectrum Multiple Access, HSSMA) 空分多址(Space Division Multiple Access，SDMA) 极分多址（Polarization Division Multiple Access，PDMA）。 5.1.3无线通信多址技术的理论基础 1、信号的正交设计 在发送端，设计一组相互正交的信号参量 ，使各路信号的线性迭加值