第三章 多址技术与扩频通信.pdf

BUPT Information Theory&TechnologyEducation &Research Center
北邮信息理论
与技术教研中心
第三章
多址技术与扩频通信
主讲人: 牛凯
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前面已指出,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。上一章着
重分析了信道的动态性,这一章将讨论用户动态性及
其带来的一系列问题。
移动通信与固定式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。为了满足多个
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。
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§ 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,同时为了
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。
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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。
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•信号的正交特性具体是通过信号的正交参量λi ,
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
n ()
xt()= ∑λiix()t
i=1
nn
=+∑∑λλ∆xi i xti ()
ii==11 ()
其中 xti ()为第个用户的信号, 为第个用户的正交
i λi i
参量,λ∆xi 为第i个用户地址的保护区间。公式()是
纯理论上的表达式,而公式()为实际表达式。而且
正交参量应满足:
⎧1,当时ij=
λλij⋅=⎨
⎩0,当时ij≠
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•2)在接收端,设计一个正交信号识别器,如下
所示:
n
= xi (t) , 当i = j 时
正交识别器
∑λi xi (t) = 0, 当i ≠ j 时
i=1
λ j
正交信号识别器原理图
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•3)典型例子
• FDMA: 当时,称为频分多址FDMA,其原理图如下:
•理论上划分:
ΔF1 ΔF2 ΔFn
f
ΔFΔ1 ΔFΔ2 ΔFΔn
•实际上的划分:ΔF1 ΔF2 ΔFn
f
• 频分多址原理图
•在移动通信中最典型的频分多址方式有:北美:
800MHz的AMPS体制;欧洲与我国:900MHz的TACS
体制。
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• TDMA:当时,称为时分多址TDMA,其原理图如下:
•从理论上划分:
ΔT1 ΔT2 ΔTn
t
•实际上划分: ΔTΔ1 ΔTΔ2 ΔTΔn
t
•ΔT1 ΔT2 ΔTn
• 时分多址原理图
•在移动通信中最典型的时分多址方式有:北美:D-
AMPS;欧洲与我国:GSM-900、DCS-1800;日本:
PDC。
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