移动通信多址技术及扩频通信.pptVIP

第五讲 多址技术与扩频通信 在移动通信中两个最核心的问题是如何克服信道与用户带来的两重动态特性。 移动通信与有线通信的最大差异在于固定通信是静态的，而移动通信是动态的。为满足多个移动用户同时进行通信，必须解决以下两个问题，首先是动态寻址，其次是对多个地址的动态划分与识别。这就是所谓多址技术，在多址技术中重点研究的是利用扩频技术来实现码分多址CDMA。 §5.1 多址技术的基本概念 移动用户要建立通信，首先要实现动态寻址，即在服务范围内利用开放式的射频电磁波寻找用户地址，同时为满足多个移动用户同时实现寻址，多个地址之间还必须满足相互正交特性，以避免产生地址间相互干扰。 5.1.1基本原理 多址划分从原理上看与固定通信中的信号多路复用是一样的，实质上都属于信号的正交划分与设计技术。不同点是多路复用的目的是区别多个通路，通常是在基带和中频上实现，而多址划分是区分不同的用户地址，通常需要利用射频频段辐射的电磁波来寻找动态的用户地址，同时为了实现多址信号之间互不干扰，信号之间必须满足正交特性。 5.1.1基本原理 信号的正交特性具体是通过信号的正交参量 , i=1,2,…n来实现的。即 1) 在发送端，设计一组相互正交信号如下 (5.1.1) (5.1.2) 其中 为第i个用户的信号， 为第i个用户的正交参量， 为第i个用户地址的保护区间。式(5.1.1)是纯理论上的表达式，而式(5.1.2)为实际表达式。而且正交参量应满足： 5.1.1基本原理 2) 在接收端，设计一个正交信号识别器，如下所示： 图5.1 正交信号识别器原理图 5.1.2 多址分类 FDMA：称为频分多址，其原理图如下： 理论上划分： 实际上的划分： 图5.2 频分多址原理图 移动通信中最典型的频分多址方式：北美：800MHz的AMPS体制；欧洲与我国：900MHz的TACS体制。 5.1.2 多址分类 TDMA：称为时分多址，其原理图如下： 从理论上划分： 实际上划分： 图5.3 时分多址原理图 移动通信中最典型的时分多址方式：北美：D-AMPS；欧洲与我国：GSM-900、DCS-1800；日本：PDC。 5.1.2 多址分类 CDMA：称为码分多址，有两种主要形式： 直扩码分DS-CDMA：多用于民用系统，原理图如下： 图5.4 直扩码分原理图 CDMA与FDMA、TDMA划分形式不一样，FDMA与TDMA属于一维(频域或时域)划分，CDMA则属于二维(时、频域)划分。CDMA所有用户占有同一时隙、同一频段，区分用户特征是用户地址码的相关特性。 FDMA、TDMA的地址划分是基于简单的非此即彼、非共享型，即两个以上用户不可能同时占有同一频段(或时隙)；CDMA的地址划分是基于特征，是相容的，即两个以上用户可以同时占有同一频段、同一时隙，是共享型的，其条件是只要它们具有可分离的各自特征(码的相关特性)即可。 5.1.2 多址分类 跳频(FH)：在不同的时隙按照某种伪随机规律选取某个频段，实际上是一种时、频编码，比DS-CDMA要复杂，主要用于军事通信。其原理图如下： 图5.5 跳频扩频多址原理图 5.1.2 多址分类 将整个占用的时域划分为若干个子时隙，将整个占用的频段也划分为若干个子频段。每个用户可以在不同时隙占用不同的频段，其规律可按照某种伪随机数表格或某个伪随机序列的规律进行，实现伪随机跳动。 移动通信中最典型的码分多址方式：第二代的窄带CDMA系统：IS-95体制；第三代的CDMA2000体制及WCDMA体制。 5.1.2 多址分类 SDMA:称为空分多址，原理图如下： 图5.6 空分多址原理图 空分地址的实现是利用无线的方向性波束，将服务区(小区内)划分为不同的子空间进行空间正交隔离。移动通信中的扇区天线可以看作是SDMA的一种基本实现方式。智能自适应天线是将来移动通信中准备采用的一项新的关键技术，是典型的空分方式。 5.1.3 其