移动通信第八章码分多址数字蜂窝网
【通信导论】第八章 移动通信系统
（4） 空分多址 SDMA
空分多址主要通过空间的隔离或天线技术来获取地址的 复用。如目前BS最常见的采用定向天线组成不同的扇区， 卫星天线采用点波束实现相同频率信号的复用。在目前智 能天线技术商未大量商用之前，SDMA主要和其他三种多址 方式配合使用。智能天线技术也是第三代移动通信系统的 关键技术之一，在未来将得到大量使用。
（3）码分多址CDMA
所谓CDMA，就是每一个信号被分配一个伪随 机二进制序列进行扩频，不同信号的能量被分配到 不同的伪随机序列里。在接收机里，信号用相关器 加以分离，这种相关器只接收选定的二进制序列并 压缩其频谱，凡不符合该用户二进制序列的信号就 不被压缩带宽。结果只有有用信号的信息才被识别 和提取出来。
移动通信系统中的多址方式
（1）频分多址FDMA
所谓FDMA，就是不同信号被分配到不同频率的信道 里，发往和来自邻近信道的干扰用带通滤波器限制，这样 在规定的窄带里只能通过有用信号的能量，而任何其它频 率的信号被排斥在外。
（2）时分多址（TDMA）
所谓时分多址TDMA，就是一个信道由一连串周期性的 时隙构成。不同信号的能量被分配到不同的时隙里，利用 定时选通来限制邻近信道的干扰，从而只让在规定时隙中 有用的信号能量通过。现在使用的TDMA蜂窝系统实际上 都是FDMA和TDMA的组合，如GSM数字蜂窝系统就是先 使用了200kHz的频分信道，再把它分成8个时隙进行 TDMA传输。当前应用这种多址方式的主要蜂窝系统有北 美的DAMPS和欧洲的GSM，我国这两种制式也都有，但 GSM占绝大多数。
异频双工制
优点：①收发频率分开可大大减小干扰； ②用户使用方便。
缺点：①移动台在通话过程中总是处于发 射状态，因此功耗大；
②移动台之间通话需占用两个频道； ③设备较复杂，价格较贵。 异频双工制在无中心台转发的情况下，电台需 配对使用，否则通信双方无法通话。
移动通信第八课 多址技术系统容量分析以及数据链路层技术
系统定时
定时保护时间
码分多址 (CDMA)
基本概念：基于码型结构分隔信道，频率、时间共享。 特点：
每个基站只需一个射频系统； 小区内以CDMA建立信道 连接； 每个码传输一路数字信号； 各用户共享频率和时间； 是一个多址干扰受限系统； 需要相当严格的功率控制， 使系统复杂； 需要定时同步； 具有软容量； 具有软切换能力； 语音激活技术可扩大系统 容量； 抗衰落、抗多径能力强。
扇区化
基站的全向天线被分为G 个扇区。 假设在其它扇区内的用户不对本扇区产生干 扰。 每个扇区的用户数Ns=N/G (干扰减小G 倍)。 基站需处理扇区之间的越区切换。
语音激活 当用户不讲话时就不发射信 号。 语音激活因子α=0.35～0.4 (减少60～65%的干扰)。 每次话音突发需进行再同步。
移动通信---第八课
多址技术与系统容量分析 以及数据链路层技术
目录 多址技术 系统容量分析 DLC 层技术
MAC协议 链路控制技术
动态信道分配
无线媒介 所有用户共享无线资源； 信道接入成为中心问题，它决 定了网络的基本容量，并且对 系统复杂度和/或成本有极大 的影响。
双工方式
FDMA/TDMA的系统容量：每小区的信道数(m)
CDMA 的系统容量
蜂窝系统采用CDMA的目的：增大系统容量 同信道干扰：本小区的用户多址干扰，邻小区 的用户干扰→多址干扰或多用户干扰 CDMA的系统容量
信道数：频带+时隙+扩频码 有效用户数(m) 考虑语音激活因子---α (~35%) 考虑扇区化因子---G 考虑频率复用效率---F
Ch8(码分多址移动通信系统)
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8.1.1 码分多址的特征
软容量 软容量
在模拟频分和数字时分的移动通信中, 每个小区的信道数是固 定的.当没有空闲信道时, 移动用户既不能再呼叫也不能接收 其他用户的呼叫. 在码分多址CDMA系统中,多用户是靠码型来区分的, 只要接收 机在允许最小信噪比条件下, 增加一个用户或几个用户只使信 噪比有所下降, 不会因没有信道而不能通话.这种小区信道数 可扩容的现象称软容量. 系统软容量的另一种形式是小区呼吸功能:指各个小区的覆盖
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多址技术 频分多址(FDMA)技术 频分多址(FDMA)
含义:每个用户占用一个频率 含义 用户识别:频道号 用户识别 特点: 特点 以频率复用为基础,以频带划分各种小区 对功控的要求不严 是频率受限和干扰受限系统 基站由多部不同载波频率的发射机同时工作 应用: 应用:第一代模拟/第二代数字蜂窝移动通信系统
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8.1.5 IS-95 IS-
CDMA蜂窝通信系统的时间基准 CDMA蜂窝通信系统的时间基准
CDMA蜂窝系统利用"全球定位系统"(GPS)的时 标, GPS的时间和"世界协调时间"(UTC)是同步的, 二者之差是秒的整倍数. 各基站都配有GPS接收机,保持系统中各基站有 统一的时间基准,称为CDMA系统的公共时间基准.移 动台通常利用最先到达并用于解调的多径信号分量建 立基准.
反向链路上的"远近效应"
- 基站远处的用户的信号会被近处用户的信号淹没 移动台位于相邻小区交界处时,收到服务基站的有用信号很 低,还会收到相邻小区基站的较强干扰. 无线信道的衰落
– 慢衰落
地形起伏,大型建筑物以及树林等的阻挡 多径传播以及多普勒频移的存在
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– 快衰落
移动通信第8章 WCDMA移动通信系统
6．切换
切换的目的是为了当UE在网络中移 动时保持无线链路的连续性和无线链路 的质量。
7．同步方式
WCDMA不同基站间可选择同步和 异步两种方式。
8．可变数据速率
WCDMA系统支持各种可变的用户 数据速率，适应多种速率的传输，可灵 活地提供多种业务，并根据不同的业务 质量和业务速率分配不同的资源。
图8-2 WCDMA可变数据速率示意图
8.2 WCDMA 网络结构与接口
8.2.1 UMTS系统结构
UMTS系统由核心网（CN）、无线接 入网（UTRAN）、用户设备（UE）等组 成。
图8-3 UMTS网元和接口
1．用户设备
用户设备（UE）完成人与网络间的交互， 通过Uu接口与无线接入网相连，与网络进行 信令和数据交换。 用户设备（UE）主要由移动设备（ME） 和通用用户识别模块（USIM）两部分组成。 ① 移动设备（ME）。 ② 通用用户识别模块（USIM）。
连接实体 (G)MSC Server—CS-MGW
Nc
MSC Server—(G)MSC Server
ISUP、BICC
Nb
CS-MGW—CS-MGW
RTP/UDP/IP AAL2、STM、H.245
3．R5网络结构及接口
（1）R5网络结构
R5版本在无线接入网方面的改进如下。 ① 提出高速下行分组接入（HSDPA）技术， 使下行数据速率峰值可达14．4Mbit/s。 ② Iu、Iur、Iub接口增加了基于IP的可选择 传输方式，保证无线接入网实现全IP化。
2．多址方式
WCDMA是一个宽带直扩码分多址 （DS-CDMA）系统，通过用户数据与 扩频码相乘，从而把用户信息比特扩展 到宽的带宽上去。
蜂窝网络原理
蜂窝网络原理
蜂窝网络是一种无线通信技术，主要通过基站提供智能手机和其他移动设备的连接。
蜂窝网络原理基于将服务区域划分为许多小区（也称为蜂窝），每个小区由一个或多个基站负责覆盖。
每个基站都有一定的通信范围，当移动设备在不同小区之间移动时，系统会自动将其从一个基站切换到另一个基站，以保持网络连接。
蜂窝网络采用的通信方式是分频多址（FDMA）和时分多址（TDMA）。
在FDMA中，频段被划分为不同的子载波，并
为每个用户分配一个特定的子载波，以实现用户间的并行通信。
而在TDMA中，时间被划分为不同的时隙，每个用户在不同
的时隙内进行通信。
当用户进行通话或者数据传输时，移动设备将信息转换成无线信号，并通过天线发送到基站。
基站接收到信号后，将其传输到核心网络中的交换机和服务器。
核心网络负责管理通信流量、路由和其他相关功能，并将数据传输到目标设备或者其他网络中。
蜂窝网络使用的主要技术是CDMA（码分多址）。
CDMA允
许多个用户同时在同一频段上进行通信，每个用户的数据会以唯一编码方式被发送和接收。
这种技术使得蜂窝网络具有高容量和高效率的特点，可以同时支持大量的用户。
蜂窝网络的覆盖范围由基站的位置和功率决定。
通常情况下，基站会按照特定的布局和调度进行设置，以实现最佳的覆盖效
果和信号强度。
总之，蜂窝网络通过将服务区域划分为小区，并利用基站接收和传输信号，实现移动设备之间的通信。
这种无线通信技术使用了多种技术和原理，以提供高效、可靠的网络连接。
移动通信技术第八章 IS-95蜂窝移动通信系统
Chapter 8 IS-95 systemyOutline（目录）I.IS-95 System OverviewI IS95S t O iII.Forward channelIII.Reverse channelIV.Enhancement TechnologyV.Technology FeaturesOutline（目录）I.IS-95 System OverviewI IS95S t O iII.Forward channelIII.Reverse channelIV.Enhancement TechnologyV.Technology Features8.1IS-95system Overview8.1 IS 95 system OverviewHistory and Development 日期发展阶段美国Q l 1988Qualcomm （高通）公司提出将CDMA 技术用于蜂窝移动电话IS-95A 1993美国TIA 接受CDMA 技术为北美的标准，即：IS 95A 。
随后又陆续颁布：IS-95B （提高数据率），IS-96（语音业务），IS-97（移动台性能），IS-98（基站性能），IS-99（数据业务）（数据业务）。
1995全球第一个商用IS-95A 系统在香港建设中国在北京上海西安开通1998中国在北京、上海、西安开通CDMA 网络2002中国联通宣布在全国建设CDMA 网络8.1IS-95systemOverviewMajor IS95 Standards 主要的IS-95标准8.1 IS 95 system Overview IS95A/B radio interface specification (also called TIA/EIA95）无线接口说明（也称为TIA/EIA95）的语音服务选项 IS96A 8 kbps speech service option 8kbps的语音服务选项 IS97BTS Minimum Performance Standards 基站最低性能标准MS Minimum Performance Standards 手机最低性能标准 IS98MS Minimum Performance Standards 手机最低性能标准 IS127 EVRC Speech Service Option EVRC语音服务选项IS634A Open A Interface (MSC to BSC) 开放A接口（MSC至BSC） IS707A Packet Data 打包数据IS-733 13 kbps Speech service option 13 kbps的语音服务选项IS 637Sh M S i 短信息服务IS-637 Short Message Service 短信息服务 IS-638 Over-the-air activation and parameter administration无线激活和参数管理8.1IS-95systemOverviewMultiple access(多址接入8.1 IS95 system Overview p (多接)8.1IS-95systemOverviewMultiple access 8.1 IS95 system Overview p▪Spreading factor(SF)=B /WOutline（目录）I.IS-95 System OverviewI IS95S t O iII.Forward channelIII.Reverse channelIV.Enhancement TechnologyV.Technology Features8.2 Forward channel8.2Forward channelParameters:▪Frequency spectrum：869～894MHz▪Duplex：FDD▪Chip rate：1.2288Mchip/sE h i125MH▪Each carrier: 1.25MHz.▪Four types of logical channel: 1 pilot channel, 1synchronization channel, 7 paging channels, and 55h i ti h l7i h l d55traffic channels8.2 Forward channel8.2Forward channelBasic techniques:▪Channels are separated using different spreading codes•Orthogonal Walsh codes are used (64 total)•After orthogonal codes, they are further spread by short PNspreading codes•Short PN spreading codes are sequences generated by LinearShort PN spreading codes are m sequences generated by LinearFeedback Shift Registers of length 15 with a period of 32768 chips.▪Source coding: QCELP▪Modulation: BPSK▪Channel coding: convolutional encoder(1/2)▪Power control▪RAKE receiver▪Soft handoffS ft h d ff8.2 Forward channel8.2Forward channelp gBasic Spreading Procedure on the Forward Channel in IS-95:8.2 Forward channel8.2Forward channelIS-95 Forward Channel:8.2ForwardchannelCDMA前向信道(1.23MHz)8.2 Forward channel1个1个7个5555个个业务导频信道同步信道寻呼信道1…………W 0W 32W 1W 7W 8W 31W 33W 63寻呼信道7业务信道1业务信道N 业务信道24信道25业务信道55业务数据移动台功率W i （i=0…63）表示码信道编号特殊情况控制子信道✓当用户数过多，业务信道数目不够时，某几个寻呼信道可以临时用作业务信道；✓极端情况下，7个寻呼信道和1个同步信道都可用作业务信道。
移动通信中的码分多址技术
移动通信中的码分多址技术20 世纪 70 年代末，第一代移动通信系统面世。
从此以后，移动通信产业以惊人的速度迅猛发展。
而19 世纪 70 年代末，国际上出现的蜂窝汽车电话标志着公众移动通信又开启了一个新的阶段。
随着各种蜂窝系统在各国的应用，制式五花八门，不能兼容互通，于是开发人员开发了 GSM 数字蜂窝系统。
其中码分多址技术以其容量大、频谱利用率高等诸多优点，显示出强大的生命力，引起人们的广泛关注，成为第三代移动通信的核心技术。
码分多址技术是当今通信界关注的大热点，是当前公认的一种国际标准技术。
它为解决频率资源紧缺这一当前移动通信技术发展中最关键的问题提供了理想途径，为移动通信提供了质量最高,成本效益最好的方案。
码分多址技术适用于各种移动通信，是当今最先进和最具市场潜力的通信技术，已被公认为是移动通信的发展方向。
一．多址技术简介多址技术是指把处于不同地点的多个用户接入一个公共传输媒质，实现各用户之间通信的技术。
多址技术多用于无线通信，又称为“多址连接”技术。
多址技术分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）、空分多址(SDMA)。
频分多址是以不同的频率信道实现通信的，如TACS模拟通信采用的是频分复用技术；时分多址是以不同时隙实现通信的，如GSM数字通信采用的是频分复用和时分复用相结合的多址技术；码分多址是以不同的代码序列来实现通信的，如CDMA采用码分多址技术；空分多址则是以不同方位信息实现多址通信的。
二．多址技术的特点1．频分多址（FDMA）技术频分多址技术是让不同的地球通信站占用不同频率的信道进行通信。
各个用户使用着不同频率的信道，所以相互没有干扰。
早期的移动通信就是采用这个技术。
其特点为：1)以频道区分用户地址，一个频道可传输一路模拟或数字话路。
2)技术成熟，易于模拟系统兼容，对信号功率控制要求不严格。
3)频率规划复杂，在系统设计中需要严格的频率规划，是频率受限和干扰受限系统。
移动通信PPT课件
移动台所受到的噪声影响主要来自于城市噪声、各 种车辆发动机点火噪声、微波炉干扰噪声等；
(1) 互调干扰 (2) 邻道干扰 (3) 同频干扰
3. 通信系统复杂
移动台的移动需要频率、功率控制，地址登记，越区切换，漫游跟 踪等技术，入网、计费管理
4. 对移动台的要求高
移动通信中建立一个呼叫是由BSS和SS共同完成的； BSS提供并管理MS和SS之间的无线传输通道，SS负责呼 叫控制功能，所有的呼叫都是经由SS建立连接的；OMS 负责管理控制整个移动网。
MS也是一个子系统。它实际上是由移动终端设备和用户 数据两部分组成的，移动终端设备称为移动设备；用户数 据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此数据模 块称为用户识别卡（SIM）。
多普勒频移产生调制噪声
由于移动台的不断运动，当达到一 定速度时，如超音速飞机，固定点 接收到的载波频率将随运动速度v 的不同，产生不同的频移，即产生 多普勒效应，使接收点的信号场强 振幅、相位随时间、地点而不断地 变化
fd
v
cos
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图1.3 多普勒效应
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1.1.1 移动通信的特点
③ 微小区：小区半径r＝0.1～1km ④ 微微小区：小区半径r<0.1km，适于办公室、家庭等移动应用
环境。
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1.1.2 移动通信的组网理论
2. 频率覆盖
蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足够的隔离度， 在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率，称 为频率复用。.1.1 移动通信的特点
1.移动通信利用无线电波进行信息传输 传播环境复杂：直射波与随时间变化的绕 射波、反射波、散射波的叠加 多普勒效应：移动台的高速运动