移动通信多址接入技术.ppt

( Multiple Access Technique ) 多址接入技术，是解决在无线通信网多址接入技术，是解决在无线通信网中，使许多移动用户同时中，使许多移动用户同时共享有限频谱共享有限频谱的技术的技术 频分多址频分多址 时分多址时分多址 码分多址码分多址 FDMA TDMA CDMA三种主要接入方式三种主要接入方式:信道 1信道2信道N信道1信道2信道N时间时间频率频率频率间隔频率间隔…... 在频分多址在频分多址(FDMA)系统中不同信道占用不同带宽系统中不同信道占用不同带宽代码代码FDMA示意图示意图在时分多址中不同信道占用一个周期性重复的时隙在时分多址中不同信道占用一个周期性重复的时隙频率TDMA示意图示意图在码分多址在码分多址(CDMA)中中, 指定给每个用户一个指定给每个用户一个唯一的唯一的PN代码，而且与其他用户代码正交代码，而且与其他用户代码正交CDMA示意图示意图 • FDMA是将给定的频谱资源划分为不是将给定的频谱资源划分为不同频道分配给每一个用户使用；同频道分配给每一个用户使用； • TDMA将无线频谱按时隙划分，分配将无线频谱按时隙划分，分配给不同用户；给不同用户； • 以信号波形（代码序列）不同区分不以信号波形（代码序列）不同区分不同用户称作同用户称作CDMA连接。

连接 通常是将双工技术（通常是将双工技术（FDD 和和 TDD）与特定的）与特定的 FDMA，，TDMA 和和 CDMA 多址方式共同使用多址方式共同使用反向信道前向信道频率时间反向信道前向信道频率分隔时间分隔(a) FDD在同一时间提供两个单工信道在同一时间提供两个单工信道 (b) TDD在同一频率提供两个单工时隙在同一频率提供两个单工时隙例如，例如，FDMA/FDD系统系统TDMA/FDD系统系统 分配给用户一对频道分配给用户一对频道: 而在而在TDMA/TDD系统中，分配给系统中，分配给用户一个信道，在帧信息中，时隙的用户一个信道，在帧信息中，时隙的一半用于前向链路，另一半用于反向一半用于前向链路，另一半用于反向链路，收发使用相同的频率链路，收发使用相同的频率 如如P131图图5-2所示前向信道前向信道和和后向信道后向信道图 5 – 2 TDMA示意图 P131图图5-2 TDMA示意图  除了除了FDMA，，TDMA和和CDMA，还有，还有两种多址模式：两种多址模式： 空分多址空分多址（（SDMA）） 分组分组无线电（无线电（PR））空分多址：空分多址：是通过空间的分割来区分是通过空间的分割来区分不同用户。

采用阵列天线不同用户采用阵列天线在不同用户方向上形成不在不同用户方向上形成不同的波束来实现同的波束来实现图图 5 – 6 空分多址示意图空分多址示意图1 空分多址示意图空分多址示意图2 分组无线电（分组无线电（Packet Radio）：）： 分组无线电（分组无线电（PR）接入技术，使许多用）接入技术，使许多用户用一种分散的的方式接入信道户用一种分散的的方式接入信道基站一旦检测出由于多个发射机同时发射基站一旦检测出由于多个发射机同时发射而产生碰撞，就会发射：而产生碰撞，就会发射： ACK (确认确认)或或 NACK（否定确认）（否定确认） 正在发射的移动用户监听确认反馈来判正在发射的移动用户监听确认反馈来判定发射是否成功，如果发生碰撞，稍后再定发射是否成功，如果发生碰撞，稍后再重发  分组无线多址容易实现，用户使分组无线多址容易实现，用户使用竞争技术在一共用信道上发射用竞争技术在一共用信道上发射其优点是服务大量用户数时，开销其优点是服务大量用户数时，开销很少，缺点是效率较低并且可能导很少，缺点是效率较低并且可能导致延迟本章主要介绍前面三种多址接入技术。

本章主要介绍前面三种多址接入技术 下表列出各种无线通信系统中正在下表列出各种无线通信系统中正在使用的不同的多址接入技术使用的不同的多址接入技术：： CDMA/FDD美国窄带扩频（美国窄带扩频（IS-95) FDMA/TDD欧洲数字无绳欧洲数字无绳（（DECT)）） FDMA/TDD CT2（无绳）（无绳） TDMA/FDD 日本数字蜂窝日本数字蜂窝(JDC) TDMA/FDD 美国数字蜂窝美国数字蜂窝(USDC) TDMA/FDD 全球移动系统全球移动系统 (GSM) FDMA/FDD 高级移动系统高级移动系统 (AMPS) 多址技术多址技术 移动系统移动系统 无线电信号可以表示为：无线电信号可以表示为： 即要求各信号特征彼此独立即要求各信号特征彼此独立(或者或者正交正交), 也即任意两个信号之间互相也即任意两个信号之间互相关函数为关函数为 0 (或接近于或接近于0）S（（c , f, t）） 是码型，频率和时间的函数。

是码型，频率和时间的函数 多址技术是利用信号参量的正交性多址技术是利用信号参量的正交性来区分无线电信号的来区分无线电信号的：： （物理意义：频域里频道相互不重叠）（物理意义：频域里频道相互不重叠）2. TDMA: （（ 时域里时隙相互不重叠）时域里时隙相互不重叠） 3. CDMA: （码型轴上码型（码型轴上码型Ci 相互不重叠）相互不重叠） FDMA系统按不同频道区分用户系统按不同频道区分用户收发双方各使用一个信道，收发频率收发双方各使用一个信道，收发频率间隔必须大于一定数值通常采用频间隔必须大于一定数值通常采用频分双工（分双工（FDD）实现双工通信实现双工通信 5.2.1 频分多址（频分多址（ FDMA）：）：f1 f2 f3fnF1 F2 FnB保护FDMA频道划分频道划分FDMA/FDD系统工作示意图系统工作示意图F1 f1F2f2 F3 f3FDMA特点： • FDMA每个频道只传送一路；每个频道只传送一路；• 连续传输连续传输, 一旦给移动台分配了频道，一旦给移动台分配了频道，移动台和基站同时连续不断发射；移动台和基站同时连续不断发射；• 信道带宽较窄（信道带宽较窄（30kHz），即），即FDMA通通常使用窄带系统；常使用窄带系统；• 传输速率低。

码元持续时间传输速率低码元持续时间 较长较长, 与与 平均延迟扩展平均延迟扩展相比很大相比很大 , 这意味着码间这意味着码间干扰低，不需要均衡；干扰低，不需要均衡；•与与TDMA相比相比, FDMA系统简单的多系统简单的多，，（例如不需要同步和组帧比特）；（例如不需要同步和组帧比特）；• 基站共用设备成本高，因为每路载波基站共用设备成本高，因为每路载波单路设计，例如单路设计，例如100个频道，需要个频道，需要100套套收发设备以及带通滤波器滤除杂波干扰收发设备以及带通滤波器滤除杂波干扰;• 移动台需要双工器，增加了费用；移动台需要双工器，增加了费用；• 需要精确的需要精确的RF滤波器消除邻频干扰滤波器消除邻频干扰 如何实现如何实现信道共用信道共用是是FDMA系统设系统设计应考虑的计应考虑的假如一个基站有假如一个基站有 n个信道个信道, 信道信道复用后，有可能发生所有信道均被占复用后，有可能发生所有信道均被占用，而新的呼叫不能接通的情况，用，而新的呼叫不能接通的情况，发生这种情况的概率有多大？发生这种情况的概率有多大？ 指允许大量用户在一个小区内共指允许大量用户在一个小区内共享有限的信道，即享有限的信道，即从可用信道中按从可用信道中按需给用户分配信道。

需给用户分配信道 1）中继的概念：）中继的概念： 中继理论中继理论的基本原理是的基本原理是19世纪世纪末丹麦数学家爱尔兰（末丹麦数学家爱尔兰（Erlang）提）提出来的，他致力于研究怎样由有限出来的，他致力于研究怎样由有限的能力为大量的用户服务现在以的能力为大量的用户服务现在以他的名字作为话务量强度单位他的名字作为话务量强度单位 一个爱尔兰（一个爱尔兰（Erlang）表示一个完全）表示一个完全被占用的信道的话务量强度，即被占用的信道的话务量强度，即 ：： 单位小时的呼叫小时单位小时的呼叫小时（呼叫小时（呼叫小时/小时）小时）0.5 Erlang (1 Erlang) 或或单位分钟的呼叫分钟单位分钟的呼叫分钟（呼叫分钟（呼叫分钟/分钟）分钟）例如：一个在一小时内被占用了例如：一个在一小时内被占用了30分钟分钟（（60分钟）分钟）的信道的话务量为的信道的话务量为 ：：2)话务量话务量 A ：：c. 有有n个信道的系统个信道的系统 , 每个信道平均产生每个信道平均产生的话务量：的话务量：b. 有有U个用户的系统产生的总话务量：个用户的系统产生的总话务量：a . 每个用户的话务量强度等于呼叫请求速每个用户的话务量强度等于呼叫请求速率乘以保持时间：率乘以保持时间：例：例：某系统有某系统有50个用户，每个用户平均个用户，每个用户平均每小时发出每小时发出2次呼叫，每次呼叫平均保持次呼叫，每次呼叫平均保持3分钟，则每个用户的话务量：分钟，则每个用户的话务量： 它表示系统中平均每个用户每小时它表示系统中平均每个用户每小时占用信道的时间为小时。

占用信道的时间为小时系统总话务量系统总话务量：： 表示表示50个用户在系统中产生的话务量个用户在系统中产生的话务量为为5爱尔兰 3 3））. . 完成话务量的性质与计算完成话务量的性质与计算 设在观察时间设在观察时间T T小时内，全网共完成小时内，全网共完成C C1 1次通话，次通话，则每小时完成的呼叫次数为则每小时完成的呼叫次数为 完成话务量即为完成话务量即为 C1S为为观观察察时时间间T小小时时内内的的实实际际通通话话时时间间若若总总的的信信道道数数为为n，， 而而在在观观察察时时间间T内内有有i(i＜＜n)个个信信道道同同时时被被占占用用的的时时间间为为ti(ti＜＜T)，那么可以算出实际通话时间为，那么可以算出实际通话时间为 (5 - 7) 当当观观察察时时间间T足足够够长长，，ti/T就就表表示示在在总总的的n个个信信道道中中，，有有i个个信信道同时被占用的概率，可用道同时被占用的概率，可用Pi表示，式表示，式(5 - 7)就可改写为就可改写为  例例如如，，某某通通信信网网共共有有 8 个个信信道道，，从从上上午午8时时至至10时时共共两两个个小小时时的的观观察察时时间间内内，，统统计计出出i个个信信道道同同时时被被占占用用的的时时间间(小时数小时数)如表如表 5 - 1 所示。

所示 表表 5 - 1 利用利用(5 - 7)式，有式，有 (爱尔兰)I012345678ti0.10.20.30.40.20.10.10.10.1 这说明在总共8个信道中，在2小时的观察时间内平均有个信道同时被占用每信道每小时的平均被占用时间为小时因为一个信道的最大可容纳的话务量是1爱尔兰，因此它的平均信道利用率就是43.75% 其中其中 为完成话务量式中看出：为完成话务量式中看出： 呼损率呼损率 B ，呼叫成功率，呼叫成功率 ，，用户越满意用户越满意4）呼损率）呼损率 B：： 损失话务量占流入话务量的比率：损失话务量占流入话务量的比率： B也称作也称作服务等级服务等级GOS（（Grade of Service). 但若但若B ，系统流入话务量，系统流入话务量A ，系统容量（用户数），系统容量（用户数）U 呼损率的计算：呼损率的计算： 对于有对于有N个信道的共用系统个信道的共用系统 , 爱尔爱尔兰呼损公式为兰呼损公式为: （（5-9）） (5-9)式工程上非常实用式工程上非常实用, 公式推导虽公式推导虽然复杂然复杂, 但但 Erlang B 公式以公式以下图下图的形式的形式给出。

给出系统话务量系统话务量A标在底部标在底部, 呼损率呼损率B为为纵坐标纵坐标, 由由A和和B很容易求出第三个参数很容易求出第三个参数.) ①① 在给定呼损率在给定呼损率 B 情况下情况下, 用式用式(5-9)可算出可算出 n 个信道的流入话务量个信道的流入话务量 A .②② 在给定流入话务量在给定流入话务量 A 情况下情况下, 由式由式(5-9)可算出为达到服务等级可算出为达到服务等级 B，小区，小区应取的共用信道数应取的共用信道数 n .  呼呼损损率率不不同同情情况况下下，，信信道道的的利利用用率率也也是是不不同同的的信信道道利利用用率率η可可用用每每小小时每信道的完成话务量来计算，即时每信道的完成话务量来计算，即 表表 5–2 呼损率和话务量与信道数及信道利用率的关系呼损率和话务量与信道数及信道利用率的关系  表表 5–2 呼损率和话务量与信道数及信道利用率的关系（续）呼损率和话务量与信道数及信道利用率的关系（续）  5））. 用户忙时的话务量与用户数用户忙时的话务量与用户数 每个用户在24小时内的话务量分布是不均匀的， 网络设计应按最忙时的话务量来进行计算。

最忙1小时内的话务量与全天话务量之比称为集中系数，用k表示，一般k=10%~15%每个用户的忙时话务量需用统计的办法确定设通信网中每一用户每天平均呼叫次数为C(次/天)， 每次呼叫的平均占用信道时间为T(秒/次)，集中系数为k， 则每用户的忙时话务量为  例如，C=3(次/天)，T=120(秒/次)，k=10%，则用上式可算得a=0.01(爱尔兰/用户)国外资料表明，公用移动通信网可按a设计，专业移动通信网可按a设计由于使用的习惯不同，国内的用户忙时话务量一般会超过上述数据不少，建议公用移动通信网按a设计，专业移动通信网按a设计全网的用户数为m·n 表表 5 – 3 用户数的计算用户数的计算 以a=0.01(爱尔兰/用户)计算出每信道的用户数如表 5 - 3 所示(在a值不同时，则需另行计算) 例例 5.2 有有200万人口的市区，三个相互竞万人口的市区，三个相互竞争的系统争的系统 A，，B，，C 提供蜂窝服务提供蜂窝服务系统系统 A中有中有19个信道的小区个信道的小区394个；个； 系统系统 B中有中有57个信道的小区个信道的小区98；； 系统系统 C中有中有100个信道的小区个信道的小区49个个. 阻塞概率为阻塞概率为2%. 每个用户每小时平均打每个用户每小时平均打2个个, 每个平均通话时间为每个平均通话时间为3分钟分钟.求求: 系统所能支持的用户数系统所能支持的用户数 。

假设所有假设所有三个系统都以最大容量工作三个系统都以最大容量工作, 计算每个计算每个系统的市场占有百分比系统的市场占有百分比解 系统A， 已知： 阻塞概率：2%＝ 系统中每个小区所用的信道数，C=19 每个用户的话务量强度对于，C=19，从图可得所承载的总话务量为12E rlang.因此，每个小区所能支持的用户数为：因为共有394个小区，系统A所能支持目 120x 394＝47280个 系统B， 已知： 阻塞概率：2%＝ 系统中每个小区所用的信道数，C=57 每个用户的话务量强度对于，C=57，从图可得所承载的总话务量为45E rlang.因此，每个小区所能支持的用户数为：因为共有98个小区，系统B所能支持目 450x 98＝44100个 系统C， 已知： 阻塞概率：2%＝ 系统中每个小区所用的信道数，C=100 每个用户的话务量强度对于，C=100，从图可得所承载的总话务量为88E rlang.因此，每个小区所能支持的用户数为：因为共有49个小区，系统C所能支持目 880x 49＝44100个因此，这三个系统所能支持的蜂窝用户总数为 47280+44100+43120=134500个。

因为在这市区内共有200万住户，系统A的蜂窝用户总数为47280个，市场百分比为： 47280／2000000＝％类似的，系统B的市场百分比为： 44100／2000000：2．205％系统C的市场百分比为： 43120／200000D＝2．156％这三个系统综合的市场百分比为： 134500／2000000=6．725％例例 某个城市面积为某个城市面积为1300平方公里平方公里, 由一由一个使用个使用7小区复用模式的蜂窝系统覆盖小区复用模式的蜂窝系统覆盖每个小区的半径为每个小区的半径为 4 公里公里, 该城市共有该城市共有40MHz的频谱的频谱, 使用带宽为使用带宽为60kHz的双向的双向信道假设系统的信道假设系统的GOS (呼损率呼损率B ) 为为2%. 如每个用户提供的话务量为如每个用户提供的话务量为 Erlang , 计算计算:(a)服务区域内的小区数服务区域内的小区数 Nc ; (b)每个小区的信道数每个小区的信道数 n; (c)每个小区的话务量强度每个小区的话务量强度Ac; (d)所承载的最大话务量所承载的最大话务量AM; (e)所能服务的用户总数所能服务的用户总数U; (f)每个信道的移动台数每个信道的移动台数M; (g)理论上系统能服务的最大用户数理论上系统能服务的最大用户数UM.解解： 已知：城市面积已知：城市面积1300平方公里，平方公里，7小区模式，小区模式，小区半径小区半径 R=4公里，总带宽公里，总带宽40MHz, 每个用每个用户产生的话务量户产生的话务量 Au=0.03Erlang. (a)已知：一个小区(六边形)的面积为1R2’，因此每个小区覆盖 215981 x42平方英里 因此，小区总数为1300／41057=31个(b)每个小区的信道总数n =总频带宽／(信道带宽x频率复用因子) =40 OOOOOO／(60000x7)=95信道/小区(c)已知： n=95， 从图可得,每小区的话务量强度=84 Erlang/小区(d）所承载的最大活务量=小区数x每小区的话务量强度 =3l x 84=2604 Erlang(e)已知每小区话务量Erlang 总用户数=总活务量/每个用户的话务量 =2604／O.03=86800个(f)每个信道的移动台数=用户数／信道数 =86800／666=130栘动台／信道(p)理论上所能服务的最大移动台数为系统中的可用信道数(所有信道都占用) =nxNc=95x3l=2945个，占顾客数的3．4％.6））. 空闲信道的选取空闲信道的选取 : 移动通信网中移动通信网中, 每个用户发起呼叫时每个用户发起呼叫时, 从从 n 个共用信道中选取一个空闲信道，个共用信道中选取一个空闲信道， 一般有两种方式一般有两种方式 :• 专用呼叫信道方式；专用呼叫信道方式；• 标明空闲信道方式标明空闲信道方式 。

 系统中设置专用呼叫信道系统中设置专用呼叫信道, 用于处理用于处理呼叫请求呼叫请求移动台不通话时在呼叫信道移动台不通话时在呼叫信道上守候，发起呼叫时：上守候，发起呼叫时： 通过通过RCC发起呼叫发起呼叫 通过通过FCC指定空闲信道指定空闲信道 移动台移动台基站基站( 移动台通话结束后自动返回专用信道守候移动台通话结束后自动返回专用信道守候) •专用呼叫信道方式专用呼叫信道方式 :专用呼叫信道方式优点专用呼叫信道方式优点: 处理呼叫速度快处理呼叫速度快, 但占用专门呼叫信但占用专门呼叫信道道, 信道利用率低信道利用率低, 适合大容量系统适合大容量系统900MHz蜂窝移动采用此种方式蜂窝移动采用此种方式分为分为: 循环定位方式循环定位方式 循环不定位方式循环不定位方式 循环分散定位方式循环分散定位方式•标明空闲信道方式标明空闲信道方式 :A. 循环定位循环定位: 不设置专门呼叫信道不设置专门呼叫信道, 所有信道呼所有信道呼叫和通话同时进行；叫和通话同时进行； 基站发出空闲信基站发出空闲信号号, 所有移动台自动扫描信道所有移动台自动扫描信道, 移动台移动台一旦在某信道收到空闲信号一旦在某信道收到空闲信号, 就定位在就定位在该信道通话。

该信道通话有空闲标志的信道只有一有空闲标志的信道只有一个个优点优点: 所有信道都可用于通话所有信道都可用于通话, 信道利用信道利用率高率高, 主呼、被呼在同一信道主呼、被呼在同一信道, 处理呼叫快处理呼叫快但多个用户发起同时呼叫的同抢概率大适但多个用户发起同时呼叫的同抢概率大适合小容量系统合小容量系统•由BS临时指定一个信道做呼叫信道，并在该临时呼叫信道上发空闲信号•平时所有未通话的移动台都自动对全部信道进行扫描搜索，一旦在某个信道上收到空闲信号，就停留在该信道上•因此在平时，所有移动台都集中守候在临时呼叫信道上.•当某个用户叫通后，就在此信道上通话•此时，基站要另选一个空闲信道作为临时呼叫信道发空闲信号，于是所有未通话的移动台接收机都自动转到新的临时呼叫信道上守候(定位) 只适合小容量系统B.循环不定位循环不定位: 为减少同抢概率为减少同抢概率 , 循环扫描不定位循环扫描不定位, 由于移动台对信道扫描顺序不同由于移动台对信道扫描顺序不同, 避免避免了同抢呼叫了同抢呼叫但移动台主叫时先搜索空但移动台主叫时先搜索空闲信道闲信道, 循环扫描时不能接收信号循环扫描时不能接收信号, 处处理呼叫速度稍慢。

理呼叫速度稍慢移动台移动台:基站基站: 基站必须在空闲信道上先发出保持信基站必须在空闲信道上先发出保持信号号, 等待移动台搜寻并锁定，等待移动台搜寻并锁定，所有空闲所有空闲信道都有空闲标志信道都有空闲标志•基站在所有不通话的空闲信道上都发出空闲信号，•网内移动台自动扫描空闲信道，并随机地停靠在就近的空闲信道上(不定位)•当基站呼叫移动台时，必须选择一个空闲信道先发出时间足够长的召集信号(其他空闲信道停发空闲信号)， 而后再发出选呼信号• 网内移动台由于收不到空闲信号重新进入扫描状态，一旦扫到召集信号就停在该信道上等候被呼一旦发现自己未被呼中， 重新处于不停的信道扫描状态缺点:移动台被呼的接续时间比较长.只适合小容量系统C：循环分散定位方式：循环分散定位方式•网内移动台分散停靠在各个空闲信道上•移动台主呼是在各自停靠的空闲信道上进行的，保留了循环不定位方式的优点•基站在全部不通话的空闲信道上都发空闲信号，•基站呼叫移动台时，其呼叫信号在所有的空闲信道上发出，并等待应答信号从而提高了接续的速度 优点:接续快,效率高,同抢概率小缺点:当基站呼叫移动台时，必须在所有空闲信道上同时发出 选呼信号，因而互调干扰比较严重。

只适合小容量系统只适合小容量系统( Time Division Multiple Access ) 如图如图P187图图5-2所示所示. 把时间分割成周期性的帧，每一帧再把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙分割成若干个时隙5.2.2 时分多址（时分多址（ FDMA））v TDMA/FDD系统工作原理系统工作原理图 5 – 2 TDMA示意图 TDMA中不同信中不同信道占用一个周期道占用一个周期性重复的时隙性重复的时隙工作方式：工作方式：Ø 频分双工频分双工 FDD 上行链路和下行链路的帧分别在上行链路和下行链路的帧分别在不不同的频率同的频率上Ø 时分双工时分双工 TDD（（Time Division Duplex) 上行链路和下行链路的帧分别在上行链路和下行链路的帧分别在相相同的频率同的频率上v TDD方式的方式的TDMA信道1信道2信道N移动台发基站收Uplink基站发移动台收Downlink时隙时间功率频率信道1信道2信道N图 5 – 3 典型的时隙结构  v TDMA时隙结构时隙结构(时帧结构时帧结构)：： 时分多址系统把无线频谱按时隙时分多址系统把无线频谱按时隙(Slot)划分，每个划分，每个时隙允许一个用户发射或接收，若干时隙再构成一个时隙允许一个用户发射或接收，若干时隙再构成一个时帧时帧(Frame)。

特超帧(HF)=2048超帧=2715648帧 （3h28min53s.760ms) 1超帧(SF)=51复帧(MF)=26控制帧(CF) ( 6.12s =1326帧 ) 1业务复帧=26帧 (120ms)1控制复帧=51帧 ms)1帧=8时隙 （ms)v GSM蜂窝窄带系统各类帧格式蜂窝窄带系统各类帧格式 移动台：移动台： 基站：基站： 在每帧内只在指定的时隙向基站在每帧内只在指定的时隙向基站发送信号，在定时和同步条件下，发送信号，在定时和同步条件下，基站接收到各移动台的信号而互不基站接收到各移动台的信号而互不干扰 发向各移动台的信号都按顺序在发向各移动台的信号都按顺序在预定的时隙中传输，各移动台只要预定的时隙中传输，各移动台只要在指定的时隙内接收，就能区分各在指定的时隙内接收，就能区分各路信号 控制信令的传输控制信令的传输 同步同步 抗多径干扰抗多径干扰 v TDMA系统涉及主要应考虑的问题系统涉及主要应考虑的问题v措施措施ü在每个时隙中专门划出部分比特用于控制和信令在每个时隙中专门划出部分比特用于控制和信令信息的传输。

信息的传输ü在时隙中插入自适应均衡器所需的训练序列在时隙中插入自适应均衡器所需的训练序列ü在每个时隙中留出一定的保护间隔在每个时隙中留出一定的保护间隔ü在每个时隙中传输同步序列同步序列在每个时隙中传输同步序列同步序列 和训练序和训练序列可分开传输，也可合二为一列可分开传输，也可合二为一例例 如果如果GSM使用每帧包含使用每帧包含8个时隙的帧个时隙的帧结构，每时隙结构，每时隙(slot)含有比特，信道中含有比特，信道中数据率为数据率为kbps. 求：求：（（a）一比特的时长；）一比特的时长； （（b）一时隙长；）一时隙长； （（c）帧长；）帧长； （（d）占用一个时隙的用户在两次发射之）占用一个时隙的用户在两次发射之间必须等待的时间间必须等待的时间。

解：解： （（a）一比特时长：）一比特时长： （（b）一时隙长：）一时隙长：（（c）帧长：）帧长：（（d）用户必须等待）用户必须等待ms在新一帧到来之后才在新一帧到来之后才可进行下一次发射可进行下一次发射• TDMA 使几个用户共享一个载波频使几个用户共享一个载波频率率, 每个用户利用不同时隙每个用户利用不同时隙 • 数据传送不连续，采用分组发送因数据传送不连续，采用分组发送因而电池消耗低，切换容易；而电池消耗低，切换容易； • TDMA系统必须有精确的定时和同步系统必须有精确的定时和同步• TDMA系统可动态分配时隙系统可动态分配时隙 ( 因为每因为每个人的讲话时间不足个人的讲话时间不足40%), 有话音时分配有话音时分配时隙，无话音时不分配时隙，有利于提高时隙，无话音时不分配时隙，有利于提高系统容量。

系统容量vTDMA的特点的特点5.2.3 码分多址（码分多址（CDMA）） : (Code Division Multiple Access) 在码分多址通信系统中，不同用在码分多址通信系统中，不同用户传输信息是用不同的编码序列来户传输信息是用不同的编码序列来区分，或者说靠信号的不同波形来区分，或者说靠信号的不同波形来区分如果从频域或时域来观察，区分如果从频域或时域来观察，多个信号是相互重叠的多个信号是相互重叠的 接收机用相关器可以在多个信号接收机用相关器可以在多个信号中选出其中使用预定码型的信号，中选出其中使用预定码型的信号，其他不同码型其他不同码型 (波形波形)的信号不能被的信号不能被解调，接收机将它们视为噪声处理解调，接收机将它们视为噪声处理 CDMA以扩频信号为基础，扩频以扩频信号为基础，扩频信号是一种用伪随机序列调制的宽信号是一种用伪随机序列调制的宽带信号，常用的有两种：带信号，常用的有两种：跳频跳频 ( Frequency Hopping ，，FH)信号信号直接扩频序列直接扩频序列（（Direct Sequence，，DS）） CDMA采用频分双工（采用频分双工（FDD）模）模式，即正向传输和反向传输各使用式，即正向传输和反向传输各使用一个频率。

一个频率1. FH-CDMA : 各用户调制信号的中心频率随所各用户调制信号的中心频率随所使用的伪随机（使用的伪随机（PN）序列跳变各）序列跳变各频率序列要求相互正交，并且在任频率序列要求相互正交，并且在任一时刻都不相同如一时刻都不相同如 P189图图 5-4(a) 所示：所示：频率频率时间时间各用户中心频率随机改变各用户中心频率随机改变, 但在任一时刻都不相同但在任一时刻都不相同 FH-CDMA示意图示意图 注：注：图中不同颜色代表不同用户使用的频率图中不同颜色代表不同用户使用的频率，，f0 f1Bfn2. DS-CDMA : 各用户工作在相同的中心频率上，各用户工作在相同的中心频率上，输入数据序列与伪随机（输入数据序列与伪随机（PN）序列）序列相乘的带宽信号不同用户使用不相乘的带宽信号不同用户使用不同的同的PN序列，序列， PN序列相互正交序列相互正交 DS-CDMA系统系统利用利用PN序列来区分序列来区分不同用户如不同用户如 P189图图 5-4(b) 所示：所示：各用户中心频率相同各用户中心频率相同, 但在但在PN码不相同。

码不相同3.混合码分多址混合码分多址 混合码分多址的形式有多种多样，如FDMA和DS-CDMA混合，TDMA与DS-CDMA混合(TD/CDMA)，TDMA与跳频混合(TDMA/FH), FH-CDMA与DS-CDMA混合(DS/FH-CDMA)等等5.2.4 空分多址空分多址(SDMA) 图 5 – 6 空分多址示意图 5.2.5 随机多址随机多址 1. ALOHA协议和时隙协议和时隙ALOHA ALOHA协议是一种最简单的数据分组传输协议 任何一个用户随时有数据分组要发送，他就立刻接入信道进行发送发送结束后，在相同的信道上或一个单独的反馈信道上等待应答如果在一个给定的时间区间内，没有收到对方的认可应答， 则重发刚发的数据分组 图图 5 – 7 ALOHA和时隙和时隙ALOHA协议示意图协议示意图(a) ALOHA协议；协议； (b) 时隙时隙ALOHA协议协议 2. 载波侦听多址载波侦听多址(CSMA) 在CSMA协议中，每个节点在发送前，首先要侦听信道是否有分组在传输若信道空闲(没有检测到载波)，才可以发送；若信道忙，则按照设定的准则推迟发送。

 在CSMA协议中，影响系统的两个主要参数是检测时延和传播时延检测时延是指接收机判断信道空闲与否所需的时间假定检测时延和传播时延之和为τ，如果某节点在t时刻开始发送一个分组，则在t+τ时刻以后所有节点都会检测到信道忙因此只要在［t, t+τ］内没有其他用户发送，则该节点发送的分组将会成功传输，如图5 - 8 所示 图图 5 – 8 CSMA协议示意图协议示意图  当检测到信道忙时，有几种处理办法：一是继续检测信道直至信道空闲，一旦信道空闲则以概率1发送分组， 该协议称为1-坚持CSMA；二是随机时延一段时间， 然后重新检测信道，直至检测到空闲信道，该协议称为非坚持CSMA；三是继续检测信道直至信道空闲， 此时以概率p发送分组，以1-p推迟发送，该协议称为p-坚持CSMA  3. 预约随机多址预约随机多址 预约随机多址通常基于时分复用，即将时间轴分为重复的帧，每一帧分为若干时隙当某用户有分组要发送时，可采用ALOHA的方式在空闲时隙上进行预约，如果预约成功，它将无碰撞地占用每一帧所预约的时隙，直至所有分组传输完毕用于预约的时隙可以是一帧中固定的时隙，也可以是不固定的。

预约时隙的大小可与信息传输时隙相同，也可以将一个时隙再分为若干个小时隙，每个小时隙供一个用户发送预约分组。