西安电子科技大学移动通信课件 多址技术[行业严选]
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移动通信中的多址技术
移动通信技术
移动通信中的多址技术
什么是多址技术？
移动通信系统中是以信道来区分通信对象的，每个信道 只容纳一个用户进行通话，许多同时通话的用户，相互 以信道来区分，这就是多址技术。
移动通信中的多址技术
多址接入方式的数学基础是信号的正交分割原理。无线 电信号可以表达为时间、频率和码型的函数，即可写作
（RF）带通滤波器来减少邻道干扰，因而成本较高。
时分多址技术（TDMA）
各用户使用Байду номын сангаас同的时隙
把时间分割成周期的帧， 每帧再分割成若干时隙， 各MS只能按指定的时隙向 基站发送信号，同时，基 站发向多个MS的信号都按 顺序安排在预定的时隙中 传输，各移动台只要在指 定的时隙内接收，就能在 合路信号中把发给它的信 号区分出来。
时间
CDMA
码 频率
码分多址技术（CDMA）
码分多址技术（CDMA）的特点
➢ 系统容量大 ➢ 抗干扰性好 ➢ 保密安全性高 ➢ 系统容量配置灵活 ➢ 通信质量更佳 ➢ 频率规划简单
移动通信技术
各用户使用不同的频率
将给定的频谱资源
划分为若干个等间 时间 隔的频道（或称信
FDMA
道）供不同的用户
使用。接收方根据
载波频率的不同来
识别发射地址而完
成多址连接。
频率
频分多址技术（FDMA）
频分多址技术（FDMA）的特点 ➢ 信道的宽带相对较窄（25—30kHz），为防止干扰，
相邻信道间要留有防护带。 ➢ 系统的复杂度较低，容易实现。 ➢ 采用单路单载波（SCPC）设计，需要使用高性能的射频
听其他基站，从而使其越区切换过程大为简化。 ➢TDMA必须留有一定的保护时间（或相应的保护比特）。 ➢TDMA系统必须有精确的定时和同步，保证各移动台发送
移动通信中的多址技术
什么是多址技术？
移动通信系统中是以信道来区分通信对象的，每个信道 只容纳一个用户进行通话，许多同时通话的用户，相互 以信道来区分，这就是多址技术。
移动通信中的多址技术
多址接入方式的数学基础是信号的正交分割原理。无线 电信号可以表达为时间、频率和码型的函数，即可写作
（RF）带通滤波器来减少邻道干扰，因而成本较高。
时分多址技术（TDMA）
各用户使用Байду номын сангаас同的时隙
把时间分割成周期的帧， 每帧再分割成若干时隙， 各MS只能按指定的时隙向 基站发送信号，同时，基 站发向多个MS的信号都按 顺序安排在预定的时隙中 传输，各移动台只要在指 定的时隙内接收，就能在 合路信号中把发给它的信 号区分出来。
时间
CDMA
码 频率
码分多址技术（CDMA）
码分多址技术（CDMA）的特点
➢ 系统容量大 ➢ 抗干扰性好 ➢ 保密安全性高 ➢ 系统容量配置灵活 ➢ 通信质量更佳 ➢ 频率规划简单
移动通信技术
各用户使用不同的频率
将给定的频谱资源
划分为若干个等间 时间 隔的频道（或称信
FDMA
道）供不同的用户
使用。接收方根据
载波频率的不同来
识别发射地址而完
成多址连接。
频率
频分多址技术（FDMA）
频分多址技术（FDMA）的特点 ➢ 信道的宽带相对较窄（25—30kHz），为防止干扰，
相邻信道间要留有防护带。 ➢ 系统的复杂度较低，容易实现。 ➢ 采用单路单载波（SCPC）设计，需要使用高性能的射频
听其他基站，从而使其越区切换过程大为简化。 ➢TDMA必须留有一定的保护时间（或相应的保护比特）。 ➢TDMA系统必须有精确的定时和同步，保证各移动台发送
《通信概论》课件 任务3 多址技术
无线通信应用举例
通信概论
同频干扰
• 当信号在有线信道中传输时，不 同线路之间没有干扰,而当信号 在无线信道传输时,同频率信号 之间的干扰不可避免。
国内移动通信频率分配
通信概论
国内移动通信频率分配
• 2019年，对于中国通信行业来说最大的一件事儿，就是5G正式商用。在前面的 叙述中反复提到过，对于移动通信来说，最珍贵的资源就是频率。虽然三大运 营商在电信服务市场打得你死我活，但却不需要就5G频率资源展开争夺，因为 国内运营商获取频率的方式历来都是由工信部统一分配。
• 德国5G频率一共拍出了65亿欧元，美国毫米波 都拍出了70亿美元。
价格惊人
通信概论
台湾移动通信频率竞拍出天价
• 最近我国台湾地区就针对5G频率开展了一次让 人惊掉下巴的拍卖。为啥说“惊掉下巴”？因 为拍卖过程完全失控，几大运营商为了争夺这 几百MHz的频率完全杀红了眼。
• 原本台湾政府计划通过本次拍卖收入440亿新 台币，但最热门的3.5GHz频段，竞标金额达 到1199.73亿元，相比底价已提升接近5倍。
无线频段
通信概论
在无线通信系统中，波长与频率的关系 是它们之间是成反比的，频率越低，波长越 长，绕射能力越强，穿透能力越差，信号损 失衰减越小，传输距离越远，如广播电视， 短波电台。
频率越高，波长越短，绕射能力越弱， 穿透能力越强，信号损失衰减越大，传输距 离越近。
以现在通用的1.2GHz或者2.4GHz的微 波为例，它的波长很短，所以绕射性能很差 ，不容易绕过障碍物，一般要求视距传输。 800M频段和900M频段是公认的无线通信 “黄金频段”。
学习内容
通信概论 一 多址与复用的纠结 二 珍贵的频率 三 FDMA—频分多址 四 TDMA—时分多址 五 CDMA—码分多址 六 SDMA—空分多址 七 OFDMA—正交频分多址
电子科大卫星移动通信系统课件
对于采用GSO卫星的系统，路由和交换技 术与地面系统差别不大
对于采用MEO和LEO卫星的系统，分为两 种情况：
无星际链路下的路由和交换：与地面系统类似 ，信关站起到交换中心的作用；
有星际链路的路由和交换：必须具有星上处理 能力，路由算法应适应动态拓扑变化
路由和交换技术（续）
采用星际链路系统中的路由和交换技术
由于是动态拓扑，要求系统采用分组交换技术 需建立卫星和覆盖区域的对应关系
路由和交换技术（续）
一种典型的星际链路动态路由思想：
虚拓扑 拓扑快照 周期循环
解: 星座相邻轨道面的升交点经度差为 360º/3 =120º
轨道面内相邻卫星间的相位差为
360º/(9/3) = 120º 相邻轨道面相邻卫星间的相位差为
360º/9×1=40º
例子6.3 续
卫星的初始参数如下表
轨道序 号 1 2 3
卫星序号
SAT1-1 SAT1-2 SAT1-3 SAT2-1 SAT2-2 SAT2-3 SAT3-1 SAT3-2 SAT3-3
混合轨道星座
Orbcomm系统 3个倾角45º的轨道平面，每
轨道面8颗卫星，轨道高度均 为825 km 倾角70º和108º的轨道平面各 1个，每轨道面2颗卫星，轨 道高度均为780 km ，轨道面 升交点经度差180º 1个赤道轨道面，8颗卫星， 轨道高度780 km
混合轨道星座续1
180
星际链路（续3）
NGEO NGEO
NGEO
GEO
NGEO
NGEO
PSTN
（a）
（b）
NGEO ILSs
ILS NGEO
NGEO
ILISL NGEO
对于采用MEO和LEO卫星的系统，分为两 种情况：
无星际链路下的路由和交换：与地面系统类似 ，信关站起到交换中心的作用；
有星际链路的路由和交换：必须具有星上处理 能力，路由算法应适应动态拓扑变化
路由和交换技术（续）
采用星际链路系统中的路由和交换技术
由于是动态拓扑，要求系统采用分组交换技术 需建立卫星和覆盖区域的对应关系
路由和交换技术（续）
一种典型的星际链路动态路由思想：
虚拓扑 拓扑快照 周期循环
解: 星座相邻轨道面的升交点经度差为 360º/3 =120º
轨道面内相邻卫星间的相位差为
360º/(9/3) = 120º 相邻轨道面相邻卫星间的相位差为
360º/9×1=40º
例子6.3 续
卫星的初始参数如下表
轨道序 号 1 2 3
卫星序号
SAT1-1 SAT1-2 SAT1-3 SAT2-1 SAT2-2 SAT2-3 SAT3-1 SAT3-2 SAT3-3
混合轨道星座
Orbcomm系统 3个倾角45º的轨道平面，每
轨道面8颗卫星，轨道高度均 为825 km 倾角70º和108º的轨道平面各 1个，每轨道面2颗卫星，轨 道高度均为780 km ，轨道面 升交点经度差180º 1个赤道轨道面，8颗卫星， 轨道高度780 km
混合轨道星座续1
180
星际链路（续3）
NGEO NGEO
NGEO
GEO
NGEO
NGEO
PSTN
（a）
（b）
NGEO ILSs
ILS NGEO
NGEO
ILISL NGEO
《LTE移动通信系统》课件第7章 物理层上行传输过程
西安电子科技大学
7.2 上行信道编码
传输块
CRC计算
码字 ak
码块分割
bk
CRC
CRC
c0k
c1k
CRC
CRC
信道编码
dk
速率匹配
ek
码块连接
码字 f k
图7.1传输块物理层信道编码的过程
西安电子科技大学
7.2 上信道编码
(1)循环冗余校验码(CRC)计算
循环码：线性分组码中最重要的子类，编码简单 并且检错能力强。 检错码：通过增加被传送数据的冗余量方式，将 校验位同数据一起发送，接收端则通过校验和比 较来判断数据是否无误来提高传输的可靠性。
式(QPP，Quadratic Permutation Polynomial)
算法的内交织器，假设输入内交织器的比特流
是c0, c1,, cK1 ，经过交织后输出的比特流
是 c0 ,c1,,cK1 ，如图7.5所示，它们满足对应关
系
ci
c
(i
，交织前后元素序号的对应关系满足
)
二次多项式 (i) ( f1i f2i2 ) mod K，i 0,1,, K 1
西安电子科技大学
7.3 SC-FDMA
子载波映射通过在高端或低端插入适当的0来 决定使用哪一部分频谱来发送数据。
在每一个DFT的输出，插入L-1个0样点。 L=1时映射相当于集中式发送，即DFT的输出 映射到连续子载波上发送。 当L>1时采用的是分布式发送，可以认为是一 种在集中式发送的基础上获取额外频率分集的方 案。 虽然上行链路原来也计划使用分布式映射，但 LTE标准已经决定仅使用集中式映射，频率分集 可以通过TTI内和TTI间的跳频来实现。子载波映 射及其频谱如图7.9所示。
7.2 上行信道编码
传输块
CRC计算
码字 ak
码块分割
bk
CRC
CRC
c0k
c1k
CRC
CRC
信道编码
dk
速率匹配
ek
码块连接
码字 f k
图7.1传输块物理层信道编码的过程
西安电子科技大学
7.2 上信道编码
(1)循环冗余校验码(CRC)计算
循环码：线性分组码中最重要的子类，编码简单 并且检错能力强。 检错码：通过增加被传送数据的冗余量方式，将 校验位同数据一起发送，接收端则通过校验和比 较来判断数据是否无误来提高传输的可靠性。
式(QPP，Quadratic Permutation Polynomial)
算法的内交织器，假设输入内交织器的比特流
是c0, c1,, cK1 ，经过交织后输出的比特流
是 c0 ,c1,,cK1 ，如图7.5所示，它们满足对应关
系
ci
c
(i
，交织前后元素序号的对应关系满足
)
二次多项式 (i) ( f1i f2i2 ) mod K，i 0,1,, K 1
西安电子科技大学
7.3 SC-FDMA
子载波映射通过在高端或低端插入适当的0来 决定使用哪一部分频谱来发送数据。
在每一个DFT的输出，插入L-1个0样点。 L=1时映射相当于集中式发送，即DFT的输出 映射到连续子载波上发送。 当L>1时采用的是分布式发送，可以认为是一 种在集中式发送的基础上获取额外频率分集的方 案。 虽然上行链路原来也计划使用分布式映射，但 LTE标准已经决定仅使用集中式映射，频率分集 可以通过TTI内和TTI间的跳频来实现。子载波映 射及其频谱如图7.9所示。
《LTE移动通信系统》课件第8章 物理层下行传输过程
是
P阶的预编码矩阵，i
0,1,..., M
ap sy m b
1
,
。 M
ap sy m b
M
lay er sy m b
西安电子科技大学
PDSCH传输过程
8.2.3 预编码 大延迟CDD按以下模式进行预编码：
y(0) (i)
x(0) (i)
W(i)
D(i)
U
y(P1) (i)
x(1) (i)
M M 2 M 2 layer
(0)
(1)
symb
symb
symb
x(3) (i) d (1) (2i 1)
表8.1 空间复用方式时的层映射
西安电子科技大学
PDSCH传输过程
8.2.2 层映射 下面给出的图8.3-图8.5是空间复用时发送方式为2：2、2：
3、2：4模式的层映射的具体实现。
d (0) (i) d (1) (i)
0 0 e j4i 4 0
0 0
0
e
j6i
4
西安电子科技大学
8.2.3 预编码
PDSCH传输过程
预编码矩阵W(i) 的值根据基站和用户码本配置进行选择。
当 P 2 (即基站侧两天线配置时)，按表8.4进行设置，表中L2
的空白栏表示标准还未完成或提供。对闭环空间复用模式，当 映射层为2时，不使用码本的索引0。
x(0) (i) x(1) (i) x(2) (i)
图8.4 空间复用方式为2：3模式的层映射
西安电子科技大学
8.2.2 层映射
PDSCH传输过程
串
d (0) (i) 并
转 换 串
d (1) (i) 并
移动通信多址接入技术
纵坐标, 由A和B很容易求出第三个参数.)
•
•① 在给定呼损率 B 情况下, 用式(5-9) 可算出 n 个信道的流入话务量 A .
•② 在给定流入话务量 A 情况下, 由式 (5-9)可算出为达到服务等级 B，小区 应取的共用信道数 n .
•
•
• 呼损率不同情况下，信道的利用 率也是不同的。信道利用率η可用每小 时每信道的完成话务量来计算，即
•这说明在总共8个信道中，在2小时的观察时 间内平均有3.5个信道同时被占用。每信道每 小时的平均被占用时间为3.5/8=0.437 5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% 。
•
•4）呼损率 B： 损失话务量占流入话务量的比率：
•其中 为完成话务量。式中看出：
•阻塞概率为2%. 每个用户每小时平均打 2个电话, 每个电话平均通话时间为3分钟. 求: 系统所能支持的用户数 。假设所有 三个系统都以最大容量工作, 计算每个系 统的市场占有百分比。
•解 系统A， 已知： • 阻塞概率：2%＝0.02 • 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GOS=0.02，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：
定• 发射是否成功，如果发生碰撞，稍后再
重发。
PPT文档演模板
移动通信多址接入技术
• 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。 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 致延迟。
•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 在使用的不同的多址接入技术：
•
•① 在给定呼损率 B 情况下, 用式(5-9) 可算出 n 个信道的流入话务量 A .
•② 在给定流入话务量 A 情况下, 由式 (5-9)可算出为达到服务等级 B，小区 应取的共用信道数 n .
•
•
• 呼损率不同情况下，信道的利用 率也是不同的。信道利用率η可用每小 时每信道的完成话务量来计算，即
•这说明在总共8个信道中，在2小时的观察时 间内平均有3.5个信道同时被占用。每信道每 小时的平均被占用时间为3.5/8=0.437 5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% 。
•
•4）呼损率 B： 损失话务量占流入话务量的比率：
•其中 为完成话务量。式中看出：
•阻塞概率为2%. 每个用户每小时平均打 2个电话, 每个电话平均通话时间为3分钟. 求: 系统所能支持的用户数 。假设所有 三个系统都以最大容量工作, 计算每个系 统的市场占有百分比。
•解 系统A， 已知： • 阻塞概率：2%＝0.02 • 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GOS=0.02，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：
定• 发射是否成功，如果发生碰撞，稍后再
重发。
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移动通信多址接入技术
• 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。 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 致延迟。
•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 在使用的不同的多址接入技术：
第6章-多址技术PPT课件
（6-5）
第18页/共77页
扩频方法
• 直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）简称直接扩频或直扩 （DS）；
• 跳变频率扩频（Frequency Hopping），简称跳频（FH）； • 跳变时间扩频（Time Hopping），简称跳时（TH）；
上述基本调制方法可以进行组合，形成各种混合 系统，如跳频/直扩系统，跳时/直扩系统等。 • 目前，扩展频谱的带宽常在1MHz~100MHz的 范围，因此，系统的抗干扰性能非常好。
第16页/共77页
理论基础（3）
• 用频带换取信噪比，就是现代扩频通信的基 本原理，其目的是为了提高通信系统的可靠 性
• 那么，是否可以一味地牺牲带宽来换取信噪比上性 能的提高呢？
•
仙农公式可以变形为
C 1.44W ln(1
S
)
N
（6-2）
对于干扰环境的典型情况，S/N<<1，那么公式可
以简化为
扩频通信技术是一种信息传输方式，用来传输信息的信号 带宽远远大于信息本身的带宽；频带的扩展由独立于信息的扩 频码来实现，并与所传输的信息数据无关；在接收端则用相同 的扩频码进行相关解调，实现解扩和恢复所传的信息数据。该 项技术称为扩频调制，而传输扩频信号的系统为扩频系统。 • 扩频通信技术的理论基础是仙农定理。 • IS-95系统是扩频系统商业化的光辉典范。
第19页/共77页
扩频系统的特点
• 扩频系统有以下一些特点： ➢能实现码分多址复用（CDMA）； ➢信号的功率谱密度低，因此信号具有隐蔽性且功率污染小； ➢有利于数字加密、防止窃听； ➢抗干扰性强，可在较低的信噪比条件下，保证系统传输质量； ➢抗衰落能力强。
移动通信1移动通信概述PPT课件
❖ 考核方式
▪ 期末考试 70％（开卷）
▪ 平时 30％
• 大作业（2次） • 考勤（不定时，形式？）
▪ 可选作业
• 非强制性，根据兴趣
班级学委/课代表
▪ 联系方式 ▪ 统计选课名单
2021/2/13
《移动通信》讲义
课程简介
❖ 相关课程 ▪ 基础课程
• 高等数学 • 线性代数 • 概率与统计 • 随机过程 • 通信英语
▪ 专业基础
• 信号与系统 • 通信原理 • 计算机网络
2021/2/13
《移动通信》讲义
课程简介
❖ 课程内容概要 ▪ 基础知识
• 移动通信简介、电波传播与信道、噪声与干扰
▪ 关键技术
• 信道编解码、调制解调、组网技术
▪ 典型系统
• GSM、CDMA、3G
▪ 发展趋势
• 新概念与新技术
2021/2/13
移动通信
智能信息处理实验室 逸夫科学馆114 87114702
课程简介
❖ 教材及参考书
▪ 郭梯云、邬国扬、李建东，“移动通信”，西安电子 科技大学出版社（教材）
▪ J. G. Proakis, Digital Communications
▪ T. S. Rappaport, Wireless Communications
2021/2/13
《移动通信》讲义
发展概述
❖ 第四代移动通信系统
▪ 特点：高容量、更强的多媒体的传输。将多媒 体包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频 的信道传输，提高传输质量。
▪ 核心技术：OFDM（正交频分复用）。 ▪ 其它技术：CDMA、无线区域环路（WLL）和
数字音讯广播（DAB）等 ▪ 传输速率：最高可达到10Mbps～20Mbps