多址技术讲稿.doc

7多址技术现代通信新技术,,也就是如何充分利用信道的问题。信道可以是有形的线路,也可以是无形的空间。充分利用信道就是要同时传送多个信号。在两点之间的信道同时传送互不干扰的多个信号是信道的“复用”问题,在多点之间实现相互间不干扰的多边通信称为多元连接或“多址通信”。它们有共同的理论基础,就是信号分割理论,赋予各个信号不同的特征,也就是打上不同的“地址”,然后根据各个信号特征之间的差异来区分,按“地址”分发,实现互不干扰的通信。在多点之间实现双边通信和“点到点”的通信在技术上有所不同。着社会的发展和技术的进步,通信已由点到点通信发展到多边通信和网络通信,多元连接或多址通信技术也由此迅速发展。信号分割有两方面的要求:一是在采用各种手段(如调制、编码、变换等)赋予各个信号不回的特征时,要能忠实地还原各个原始信号,即这些手段应当是可逆的;二是要能分得清,要能有效地分割各个信号。所谓“有效”,就是在分割时,各个信号之间互不干扰,这就要求赋予特征回合的各个信号相互正交。若两个信号f1(X)和f2(X)满足下面的关系式,称f1(X)和f2(X)在(Xl,X2)区间正交:(7-1)若一组信号的自相关为1,互相关为0,则称这一组信号为正交信号组,或称为正交信号集合。回正交信号组表示如下:(7-2)复用或多址技术的关键是设计具有正交性的信号集合,使各信号相互无关,能分得“清”。在实际工作中,要做到完全正交和不相关是比较困难的,一般采用准正交,即互相关很小,允许各信号之间存在一定干扰,设法将干扰控制在允许范围内。如所周知,常用的复用方式有频分复用(FDM)、时分复用(TDM)和码分复用(CDM)等。多址接人的方式有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)等,还有利用不同地域区分用户的空分方式(SDM及SDMA),利用正交极化区分的极化方式等。后两者往往不单独使用,和前三者结合运用。在数据通信中还有多种多址接人方式,它们按通信协议操作,概念与上述几类不同。频分或空分多址中有采用模拟体制的,也有采用数字体制的,时分和码协多址都是数字体制的。今后的发展方向是数字体制,即基带信号是数字信号或数字化的模拟信号,射频系统采用数字调制。各种多址方式各有特点,各有其适用场合,它们的优缺点与系统有关,也与它们运用时的条件有关。本章将首先介绍各种多址方式的基本概念及一般特点,然后通过一些典型通信系统分析多址技术的运用,进一步理解各种多址方式的优缺点、适用场合和运用条件,将介绍通信系统与多址方式有关的一些问题。由于蜂窝移动通信系统是新型的通信系统,有一定的特殊性,本章将在研究蜂窝系统的多址方式以前讨论蜂窝通信的技术特点。,多址方式是系统的一个重要方面,本节将介绍其定义和基本概念。各种多址方式的优缺点离不开系统和它们的运用条件,以下各节将分别讨论。—FDMA方式FDMA是使用较早也是现在使用较多的一种多址接人方式,它广泛应用在卫星通信、移动通信、一点多址微波通信系统中。它把传输频带划分为若干个较窄的且互不重叠的子频带,每个用户分配到一个固定子频带,按频带区分用户。信号调制到该子频带内,各用户信号同时传送,接收时分别按频带提取,从而实现多址通信,如图7-1的三维图所示。在采用理想滤波分割各用户信号时,满足式7-3所示的正交分割条件。实际的滤波器总达不到理想条件,各信号间总存在一定的相关性,总有一定的干扰,各频带之间必须留有一定的保护间隔以减少各频带之间的串扰。FDMA有采用模拟调制的,也有采用数字调制的,也可以由一组模拟信号用频分复用方式(FDM/FDMA)或一组数字信号用时分复用方式占用一个较宽的频带(TDM/TDMA),调制到相应的子频带后传送到同一地址。模拟信号数字化后占用带宽较大,若要缩小间隔,必须采用压缩编码技术和先进的数字调制技术。总的说来,FDMA技术比较成熟,应用也比较广泛。图7-1FDMA示意图(7-3)—TDMA方式TDMA是在给定频带的最高数据传送速率的条件下,把传递时间划分为若干时间间隙,即时隙,用户的收发各使用一个指定的时隙,以突发脉冲序列方式接收和发送信号。多个用户依序分别占用时隙,在一个宽带的无线载波上以较高速率传递信息数据,接收并解调后,各用户分别提取相应时隙的信息,按时间区分用户,从而实现多址通信。总的码元速率是各路之和,还有一些位同步、帧同步等额外开销。图7-2所示为一帧8个时隙的图例。图7-3所示为TDMA的三维图,式(7-4)给出了时域正交的表示式。各用户在同一频带中传送,时间上互不重叠,符合时域的正交条件。在实际传输时,由于多径等各种影响,可能破坏正交条件,形成码间串扰。(7-4