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无线通信工程姚彦教授 清华大学微波与数字通信国家重点实验室 2001年 2001年6月8日

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第八讲 无线通信的多址技术

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内容提要概述 频分多址(FDMA) 时分多址(TDMA) 扩频多址(SSMA) 空分多址(SDMA)

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概述( ) 概述(1)双工方式:FDD,TDD– FDD:收发频率分开,收发接收设备通过滤 波器分离; – 特点:合理安排频率; – TDD:收发共用一个频率,收发设备接收发 送通过开关来完成; – 特点:收发存在时间间隔.

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概述( ) 概述(2)多址技术 信号的分割– 正交FDMA TDMA S-CDMA

– 非正交CDMA

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概述( ) 概述(3)双工模式和多址统一考虑; 主要多址方式:FDMA,TDMA,CDMA; 窄带系统:信道带宽与相干带宽相比拟;– FDMA/FDD,TDMA/FDD,TDMA/TDD;

宽带系统:信道带宽远大于相干带宽;– TDMA,CDMA/FDD,TDD;

空分多址(SDMA)

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不同系统多址技术蜂窝移动 通信系统 高级移动电话系统(AMPS) 全球移动通信系统(GSM) 美国数字蜂窝(USDC) 日本数字蜂窝(JDC) CT2(无绳电话) 欧洲数字无绳电话(DECT) 美国窄带扩频(IS-95) 多址技术 FDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD FDMA/TDD FDMA/TDD CDMA/FDD

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频分多址技术( 频分多址技术(FDMA) )FDMA/FDD,TDD信道配置图代码

信 道 道

信 信 道

信 道 n

频率

1 2 时间

3

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FDMA特点 特点FDMA通常在窄带系统实现; 符号时间远大于延时扩展,不需要均衡; 不间断发送,系统额外开销少; 系统简单,但需要双工器,同时需要精确 的射频带通滤波器来消除相邻信道干扰, 消除基站的杂散 辐射.

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FDMA的非线性效应 的非线性效应由于发射机功率放大器的非线性,会产生: 发送信号的频谱扩展:将对相邻信道造成 干扰; 在发送信号频率以外产生交调谐波:将对 其它的业务信道造成干扰.

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IM举例 举例例:IM=mf1+nf2,m,n为任意整数,如: f1=930MHz,f2=932MHz,求落在工作频率为1920~ 1940MHz的交调频率. 解:可能的频率有:(2n+1)f1(2)-2nf2(1), (2n+2)f1(2)-(2n+1)f2(1)等等, n=0,1,2….

n=0 1930 1928 1932 1934

n=1 1926 1924 1936 1938

n=2 1922 1920 1940 1942*

n=3 1918 1916 1944* 1946*

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FDMA典型应用 典型应用美国AMPS系统:FDMA/FDD,模拟窄带 调频(NBFM),按需分配频率; 同时支持的信道数: N=(Bt-2B保护)/Bc Bt 系统带宽,Bc信道带宽, B保护为分配频 率时的保护带宽.

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典型应用举例例:如Bt为12.5MHz, B保护 为10KHz,Bc 为30KHz,求FDMA系统的有效信道数. 解:N=(Bt-2B保护)/Bc 将上述数值代入即有N=416

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FDMA的关键技术问题 的关键技术问题需要很好解决信道的非线性问题 目标:希望保持发送频谱的形状,主瓣 不会展宽,旁瓣不会隆起;此外,不会 在其它频率上产生交调频率分量. 方法:主要是改善发射机功率放大器的 线性.

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时分多址技术( 时分多址技术(TDMA) )TDMA/TDD,FDD , 信道配置图 代码信道N

时隙信道3 信道2 信道1

频率

时间

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T

DMA帧结构 帧结构TDMA帧头比特 信息 尾比特

时隙1

时隙2

时隙3

……

时隙n

尾比特

同步比特

信息数据

保护比特

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TDMA特点 特点多用户共享一个载波频率,时隙数取决 于有效带宽和调制技术等; 数据分组发送,不连续发送,需开关; 由于速率较高,往往需要采用均衡器; 系统开销大,包括保护时隙,同步时隙 等; 采用时隙重新分配的方法,为用户提高 所需要的带宽.

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TDMA的效率 的效率系统效率:在发射数据中信息所占的百 分比,不包括系统开销; 帧效率:发送数据比特在一帧中所占的 百分比;

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TDMA系统的信道数 系统的信道数总的信道数:总的TDMA时隙数.即每一 信道的TDMA时隙数乘以有效信道数. N=(m(Btot-2B保护))/Bc m为每个信道所支持的TDMA用户数,Btot信 道带宽,B保护保护带宽,Bc用户带宽.