蜂窩系統(tǒng)工作原理

關(guān)于蜂窩系統(tǒng)工作原理第一頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.4.1什么是蜂窩什么是蜂窩呢？移動(dòng)通信系統(tǒng)是采用一個(gè)叫基站的設(shè)備來(lái)提供無(wú)線覆蓋服務(wù)的，基站的覆蓋范圍有大有小，我們把基站的覆蓋范圍稱(chēng)之為蜂窩。早期的移動(dòng)通信系統(tǒng)是在其覆蓋區(qū)域中心設(shè)置大功率的發(fā)射機(jī)，采用高架天線把信號(hào)發(fā)射到整個(gè)覆蓋地區(qū)（半徑可達(dá)幾十公里）。第二頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三為了在服務(wù)區(qū)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫覆蓋并提高系統(tǒng)的容量，可采用多個(gè)基站來(lái)覆蓋給定的服務(wù)區(qū)，每個(gè)基站的覆蓋區(qū)稱(chēng)為一個(gè)小區(qū)。根據(jù)服務(wù)區(qū)域類(lèi)型的不同，可劃分為帶狀服務(wù)區(qū)和面狀服務(wù)區(qū)。第三頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三1．帶狀服務(wù)區(qū)對(duì)于公路、鐵路、海岸等的覆蓋可采用帶狀服務(wù)區(qū)又稱(chēng)帶狀網(wǎng)，如圖2-23所示?；咎炀€若用全向輻射，覆蓋區(qū)形狀是圓形的。帶狀網(wǎng)宜采用有向天線，使每個(gè)小區(qū)是扁圓形。帶狀網(wǎng)進(jìn)行頻率復(fù)用可采用雙頻制，也可用多頻制。第四頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

圖2-23帶狀服務(wù)區(qū)的覆蓋

第五頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三2．面狀服務(wù)區(qū)（1）小區(qū)的形狀可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)平面的覆蓋。按交疊區(qū)的中心線所圍成的面積形狀看，區(qū)域的形狀可分為正三角形、正方形和正六角形三種，分別稱(chēng)它們?yōu)檎切螀^(qū)域、正四邊形區(qū)域和正六邊形區(qū)域。可以證明，要用正多邊形無(wú)空隙、無(wú)重疊地覆蓋一個(gè)平面區(qū)域，可取的形狀只有這三種，如圖2-24所示。第六頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖2-24小區(qū)的形狀第七頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三由正三角形，正四邊形、正六邊形覆蓋一個(gè)平面時(shí)，各區(qū)域之同的中心距離、半個(gè)區(qū)域面積、交疊部分面積以及交疊區(qū)寬度如下表2-4所示。表2-4三種形狀小區(qū)的比較第八頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三（2）區(qū)群的組成單位無(wú)線區(qū)群的構(gòu)成應(yīng)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：一是單位無(wú)線區(qū)群之間彼此鄰接；二是相鄰單位無(wú)線區(qū)群的同頻小區(qū)中心間隔距離是一樣的。滿(mǎn)足以上兩個(gè)條件的關(guān)系式如下：（式2-43）式中N為構(gòu)成單位無(wú)線區(qū)群的正六邊形的數(shù)目，簡(jiǎn)稱(chēng)區(qū)群數(shù)。a和b不能同時(shí)為零。按照以第九頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三上條件，可確定N有如下數(shù)值，相應(yīng)的區(qū)群形狀如圖2-25所示。圖2-25區(qū)群的組成第十頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三（3）中心激勵(lì)和頂點(diǎn)激勵(lì)根據(jù)基站的位置不同，可有兩種激勵(lì)方式：如圖2-26所示，一種是基站位于正六邊形的中心，稱(chēng)為中心激勵(lì)方式；另一種是基站位于每個(gè)正六邊形的三個(gè)相隔的頂點(diǎn)上，稱(chēng)為“頂點(diǎn)激勵(lì)”方式。對(duì)于前者，基站使用全向天線形成圓形覆蓋區(qū)；對(duì)于后者，每個(gè)基站使用三個(gè)120o扇形覆蓋的定向天線實(shí)現(xiàn)共同覆蓋。從經(jīng)濟(jì)效益上看，前者投資較少，可是同信道重用比不能選得很小，否則同道第十一頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三干擾嚴(yán)重；后者雖然好像每個(gè)小區(qū)的基站投資由上表可見(jiàn)，在服務(wù)區(qū)面積一定的情況下，正六邊形相鄰區(qū)域的中心間隔最大，即覆蓋面積一定時(shí)，需要最少的小區(qū)個(gè)數(shù)，也就是需要較少的發(fā)射站。因此，正六角形小區(qū)覆蓋相對(duì)于四邊形和三角形費(fèi)用少。正六邊形構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)形同蜂窩，所以把小區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)稱(chēng)為蜂窩網(wǎng)。需要注意的是，交疊區(qū)寬度和區(qū)域的切換方式與控制方式有關(guān)。第十二頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖2-26兩種激勵(lì)方式示意圖第十三頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三（4）盲點(diǎn)與熱點(diǎn)在實(shí)際的宏蜂窩內(nèi)，通常存在著兩種特殊的微小區(qū)域——“盲點(diǎn)”與“熱點(diǎn)”。盲點(diǎn)是指由于網(wǎng)絡(luò)漏覆蓋或電波在傳播過(guò)程中遇到障礙物而造成陰影區(qū)域等原因，使得該區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度極弱，通信質(zhì)量嚴(yán)重低略；熱點(diǎn)是指由于客觀存在商業(yè)中心或交通要道等業(yè)務(wù)繁忙區(qū)域，造成空間業(yè)務(wù)負(fù)荷的不均勻分布。對(duì)于以上兩“點(diǎn)”問(wèn)題，往往通過(guò)設(shè)置直放站、分裂小區(qū)等方法加以解決。第十四頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三直放站也叫中繼站，屬于同頻放大設(shè)備，它在無(wú)線電傳輸過(guò)程中起到信號(hào)增強(qiáng)的作用，如圖2-27所示。直放站在下行鏈路中，由施主天線從宿主基站提取信號(hào)，通過(guò)帶通濾波器對(duì)帶通外的信號(hào)進(jìn)行極好的隔離，將濾波信號(hào)經(jīng)功放放大以后，再次發(fā)射到待覆蓋區(qū)域。在上行鏈接路徑中，覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)以同樣的工作方式由上行放大鏈處理后發(fā)射到相應(yīng)基站，從而達(dá)到基站與移動(dòng)臺(tái)間的信號(hào)傳遞。引入直放站有許多好處，如填補(bǔ)移動(dòng)通信盲區(qū)以實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋、室內(nèi)室外分開(kāi)覆蓋以有利于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、吸收室內(nèi)話(huà)務(wù)量等等，但直放站的使用也會(huì)帶來(lái)新問(wèn)題，如時(shí)延、多徑、電路噪聲、直放站的自激等等。直放站（Repeater）的設(shè)置第十五頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖2-27直放站原理圖第十六頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三分裂小區(qū)在整個(gè)服務(wù)區(qū)中每個(gè)區(qū)的大小可以是相同的，但這只能適應(yīng)用戶(hù)密度均勻的情況。事實(shí)上服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶(hù)密度是不均勻的，例如城市中心商業(yè)區(qū)的用戶(hù)密度最高，居民區(qū)的用戶(hù)密度也高，而市郊區(qū)的用戶(hù)密度較低。因此，在用戶(hù)密度高的市中心區(qū)可使小區(qū)的面積小一些，在用戶(hù)密度低的市郊區(qū)可使小區(qū)的面積大一些，如下圖2-28所示。第十七頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖2-28小區(qū)的分裂第十八頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三（5）蜂窩的種類(lèi)宏蜂窩小區(qū)微蜂窩小區(qū)其它蜂窩小區(qū)第十九頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三小區(qū)按照半徑大小一般分為衛(wèi)星小區(qū)、宏小區(qū)、微小區(qū)、微微小區(qū)等幾類(lèi)，具體見(jiàn)下表2-5。表2-5小區(qū)的分類(lèi)第二十頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.4.2頻率復(fù)用

1．什么頻率復(fù)用蜂窩系統(tǒng)的基本出發(fā)點(diǎn)是頻率復(fù)用，也稱(chēng)為頻分復(fù)用（FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexing），就是將用于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個(gè)子頻帶（或稱(chēng)子信道）以進(jìn)行信號(hào)的傳輸。頻分復(fù)用要求總頻率寬度大于各個(gè)子信道頻率之和，同時(shí)為了保證各子信道中所傳輸?shù)男盘?hào)互不干擾，應(yīng)在各子信道之間設(shè)立保護(hù)隔離帶。頻分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)是所有子信道傳輸?shù)男盘?hào)以并行的方式工作。第二十一頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三通常，不同區(qū)群的兩個(gè)小區(qū)只要相互之間的空間距離大于某一數(shù)值，就可使用相同的頻道，而不會(huì)產(chǎn)生顯著的同道干擾，這是利用了電波的傳播損耗以實(shí)現(xiàn)頻率再用。頻率復(fù)用的優(yōu)勢(shì)是可以極大地提高頻譜效率，但劣勢(shì)是如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不好將產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，這種干擾稱(chēng)為同信道干擾。第二十二頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三2．頻率復(fù)用距離的計(jì)算頻率復(fù)用距離的計(jì)算取決于許多因素，如頻率分組數(shù)、衰落和屏蔽對(duì)頻率復(fù)用的影響、同道干擾的概率等等。（1）D與R的關(guān)系使用同一組頻率的小區(qū)稱(chēng)為共道小區(qū)，它們間產(chǎn)生的干擾叫共道干擾。一個(gè)區(qū)群中的小區(qū)數(shù)愈少，則相鄰區(qū)群的地理位置愈靠近，共道干擾就會(huì)愈強(qiáng)。設(shè)兩個(gè)地區(qū)彼此相距D第二十三頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生明顯的同道干擾，則稱(chēng)D稱(chēng)為復(fù)用空間保護(hù)距離。設(shè)小區(qū)的半徑為R，則稱(chēng)D/R為共道干擾抑制因子。根據(jù)蜂窩系統(tǒng)的幾何關(guān)系，設(shè)區(qū)群數(shù)為k，則有：（式2-44）式中k是由（C/I）s所確定，可推出：

（式2-45）第二十四頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三所以（式2-46）對(duì)于7/21復(fù)用方式（即7個(gè)基站，21個(gè)小區(qū)使用21組頻率），則復(fù)用保護(hù)距離D為（式2-47）

同理，對(duì)4/12復(fù)用方式，D=6R；對(duì)3/9復(fù)用方式，D≈5.2R?？梢?jiàn)，區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)k越大，同信道小區(qū)的距離就越遠(yuǎn)，抗同頻干擾的性能也就越好。但區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)k也不是越大越好，k大了以后，反而每個(gè)小區(qū)內(nèi)分得的第二十五頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三頻點(diǎn)數(shù)少了，結(jié)果致使小區(qū)的容量下降。所以，k到底取多少，還是要綜合考慮各方面的因素。（2）載波干擾比C/I在上式2-63中談到k是由（C/I）s所確定，而系統(tǒng)的載波干擾比C/I又是由系統(tǒng)所選用的調(diào)制方式和帶寬來(lái)確定的。例如，當(dāng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)每個(gè)區(qū)群共有7個(gè)小區(qū)，基站收發(fā)信機(jī)采用全向天線，只考慮到第一頻道組的共道小區(qū)的干擾，如圖2-29所示。第二十六頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖2-29蜂窩網(wǎng)絡(luò)共道小區(qū)分布此時(shí)的載波干擾比C/I計(jì)算如下：（式2-48）第二十七頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三式中，Ii為第i頻道組的共道干擾電平，共有6個(gè)，n為環(huán)境躁聲功率，可忽略?？紤]到電波傳播損耗為4次冪規(guī)律，則接收到的信號(hào)功率和干擾功率分別為

（式2-49）

（式2-50）式中，A為常數(shù)?？紤]到上述情況，而且Di都相同，則有（式2-51）第二十八頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三規(guī)定系統(tǒng)的載干比門(mén)限為（C/I）s，只要滿(mǎn)足

（式2-52）就可以保證通信質(zhì)量。（3）考慮衰落和屏蔽情況下的頻率復(fù)用距離計(jì)算衰落和屏蔽情況下的頻率復(fù)用距離可分為三種情況加以考慮，一是只考慮衰落，二是只考慮屏蔽，三是同時(shí)考慮衰落和屏蔽。這時(shí)我們需要先考察同頻干擾概率：第二十九頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三通過(guò)計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)，若當(dāng)同頻干擾概率的標(biāo)準(zhǔn)方差σ＝6dB，干擾概率P＝10-2時(shí)，既有衰落又有屏蔽情況下較只有屏蔽情況下的同頻干擾概率增大8dB左右；當(dāng)σ＝8dB，干擾概率P為10-3時(shí)，既有衰落又有屏蔽情況下較只有屏蔽情況下的同頻干擾概率增大10dB左右；當(dāng)σ＝12dB，兩者差別就小多了。由此，我們可以得出結(jié)論，在郊區(qū)和較低層建筑的市區(qū)，衰落對(duì)干擾概率影響很大，而在高建筑較多的城市，則主要由屏蔽引起的。所以，在進(jìn)行頻率復(fù)用距離計(jì)算時(shí)，分幾種情況進(jìn)行。第三十頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三若移動(dòng)臺(tái)在某個(gè)接收點(diǎn)收到來(lái)自基站的有用信號(hào)包絡(luò)S1，又收到另一基站的不需要信號(hào)（干擾信號(hào)）的包絡(luò)S2，則同頻干擾概率定義為

（式2-53）式中r為射頻率保護(hù)比，r=[接收的有用信號(hào)/接收的干擾信號(hào)]最小第三十一頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三（4）考慮通信概率的頻率復(fù)用距離計(jì)算根據(jù)同頻干擾容限的條件下，去找出最小所需的D／R比的計(jì)算方法如下：假定90％的覆蓋區(qū)有75%的邊緣覆蓋率，并假定載頻信號(hào)和一個(gè)干擾信號(hào)都服從對(duì)數(shù)正態(tài)衰落，并且不相關(guān)。它們的標(biāo)淮偏差都為6dB，則合成偏差為×6＝8.4dB。為了保證載干比大于18dB（D／I＞18dB），且在邊緣地區(qū)通信概率大于75％，相應(yīng)的衰落儲(chǔ)備應(yīng)大于0.6×8.4dB＝5dB?？紤]到干擾源可能會(huì)多于一個(gè)，需再增加4dB的儲(chǔ)備。在最壞的條件第三十二頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三下，所需的D／R比應(yīng)能保證C／I的比值大于27dB。由于傳播特性與距離的4次方成正比，假定是光滑地球平面，則路徑傳播衰減為：

（式2-54）式中，Ll-干擾的傳播衰減；Lc-信號(hào)的傳播衰減。

（式2-55）第三十三頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三則

（式2-56）

（式2-57）由此可見(jiàn)滿(mǎn)足同頻干擾比27dB條件下，選N=12即可滿(mǎn)足要求。實(shí)際工程中，同頻復(fù)用距離的大小還取決于許多的因素，包括業(yè)務(wù)量、基站的位置、周?chē)碾姶怒h(huán)境等等，CDMA系統(tǒng)中還要考慮軟切換增益等等，它的大小需要進(jìn)行綜合性、系統(tǒng)性的計(jì)算。第三十四頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.4.3多址方式頻分多址技術(shù)（FDMA）時(shí)分多址技術(shù)（TDMA）碼分多址技術(shù)(CDMA)

第三十五頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三1頻分多址技術(shù)（FDMA）移動(dòng)通信的頻率資源十分緊缺，不可能為每個(gè)移動(dòng)臺(tái)預(yù)留一個(gè)信道，因此只能事先為每個(gè)基站配置好一組信道，供該基站所覆蓋的小區(qū)內(nèi)的所有移動(dòng)臺(tái)共用。這就是信道共用問(wèn)題。頻分復(fù)用技術(shù)下，多個(gè)用戶(hù)可以共享一個(gè)物理通信信道。第三十六頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三頻分復(fù)用（FDM）又稱(chēng)頻分多址，是發(fā)送端對(duì)所發(fā)信號(hào)的頻率參量進(jìn)行正交分割，形成許多互不重疊的頻帶，即將載波帶寬劃分為多個(gè)不同頻帶的子信道，在接收端利用頻率的正交性，通過(guò)頻率選擇(濾波)，從混合信號(hào)中選出相應(yīng)的信號(hào)，這樣每個(gè)子信道可以單獨(dú)并行地傳送一路信號(hào)。在單純的FDMA系統(tǒng)中，通常采用頻分雙工（FDD）的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)雙工通信，即接收頻率F和發(fā)送頻率f是不同的。所以，為了使得同一部電臺(tái)的收發(fā)之間不產(chǎn)生干擾，收發(fā)頻率間隔│f-F│必須大于一定的數(shù)值，因此在FDMA系統(tǒng)中，收發(fā)頻段是分開(kāi)的。另外，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間是不能直接通信的，而必須經(jīng)過(guò)基站中轉(zhuǎn)，如下圖2-30所示。再有，所有信道都可以作為單信號(hào)被擴(kuò)大、控制，并轉(zhuǎn)換為頻帶傳送至目的地，所以FDMA技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)在于經(jīng)濟(jì)實(shí)用。第三十七頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖2-30FDMA系統(tǒng)的工作示意圖

第三十八頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三從圖2-30中還可以看出，兩個(gè)移動(dòng)臺(tái)間通信通過(guò)基站的中轉(zhuǎn)，需占兩個(gè)上行子頻段和兩個(gè)下行子頻段，加上收發(fā)間的保護(hù)頻帶，因此FDMA系統(tǒng)的頻率資源利用率低；還有FDMA的基站必須要設(shè)置N套調(diào)制解調(diào)器，設(shè)備比較復(fù)雜；且FDMA信道大于通常需要的特定數(shù)字壓縮信道，對(duì)于通信過(guò)程FDMA信道也是浪費(fèi)的。盡管存在著一些缺陷，但在整個(gè)通信領(lǐng)域，F(xiàn)DMA還是最經(jīng)典的多址技術(shù)，已應(yīng)用于許多通信系統(tǒng)中。另外，目前TDMA和CDMA都可以結(jié)合FDMA共同作用，也就是說(shuō)，特定頻帶可以獨(dú)立用于其它頻帶的TDMA或CDMA信號(hào)。第三十九頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三2時(shí)分多址技術(shù)（TDMA）時(shí)分多址是發(fā)送端對(duì)所發(fā)送信號(hào)的時(shí)間參量進(jìn)行正交分割，形成許多互不重疊的時(shí)隙，即在一個(gè)寬帶的載波上，把時(shí)間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時(shí)隙（無(wú)論幀或時(shí)隙都是互不重疊的），每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道，分配給一個(gè)用戶(hù)，在每一幀內(nèi)依次排列，互不干擾。在接收端再利用時(shí)間的正交性，通過(guò)時(shí)間選擇（選通門(mén)）從混合信號(hào)中選出相應(yīng)的信號(hào)。近年來(lái)，TDMA有較多的應(yīng)用，如GSM、MMDS、LMDS等系統(tǒng)中都主要使用了TDMA技術(shù)。在TDMA系統(tǒng)中，總的帶寬約等于各個(gè)用戶(hù)信號(hào)帶寬的總和，在這一點(diǎn)上，TDMA與FDMA是相似的。第四十頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

TDMA的基本工作原理如下：

系統(tǒng)根據(jù)一定的時(shí)隙分配原則，使各個(gè)移動(dòng)臺(tái)在每幀內(nèi)只能按指定的時(shí)隙向基站發(fā)射信號(hào)；為了保證不同傳播時(shí)延情況下，各移動(dòng)臺(tái)到達(dá)基站的信號(hào)不會(huì)重疊，通常在幀結(jié)構(gòu)中有保護(hù)間隔比特，在此保護(hù)間隔內(nèi)不傳送信號(hào)；這樣在滿(mǎn)足定時(shí)和同步的條件下，基站可以在各時(shí)隙中接收到各移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)而互不干擾。

第四十一頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三前面說(shuō)到，在FDD方式中，上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的頻率上，但在TDD方式中，上下行幀都在相同的頻率上，如圖2-31所示。在每一個(gè)子頻帶上又分了若干個(gè)子時(shí)隙，每個(gè)用戶(hù)只占用子時(shí)隙進(jìn)行通話(huà)。顯然，TDMA使得頻率資源的利用率得到了很大的提高，即相同頻率資源下可容納比FDMA多幾倍的用戶(hù)數(shù)。但同時(shí)TDMA系統(tǒng)要注意通信中的同步和定時(shí)問(wèn)題，否則會(huì)因?yàn)闀r(shí)隙的錯(cuò)位和混亂而導(dǎo)致接收端移動(dòng)臺(tái)無(wú)法正常接收信息。第四十二頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖2-31

TDMA系統(tǒng)的工作示意圖

第四十三頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

在TDMA系統(tǒng)中，每幀中的時(shí)隙結(jié)構(gòu)（或稱(chēng)為突發(fā)脈沖）的設(shè)計(jì)通常要考慮三個(gè)主要的因素：一是控制和信令信息的傳輸；二是信道多徑的影響；三是系統(tǒng)的同步。解決以上三個(gè)問(wèn)題的主要方法是：一在每個(gè)時(shí)隙中專(zhuān)門(mén)劃出部分比特用于控制和信令信息的傳輸；二是在時(shí)隙中插入自適應(yīng)均衡器所需的訓(xùn)練序列，并在上行鏈路的每個(gè)時(shí)隙中留出一定的保護(hù)間隔；三是在時(shí)隙中有專(zhuān)用的同步序列。第四十四頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三3碼分多址技術(shù)(CDMA)

碼分多址系統(tǒng)采用一組彼此正交(或準(zhǔn)正交)的偽隨機(jī)噪聲(PN)序列用作為擴(kuò)頻序列碼對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，在接收端用相應(yīng)的PN碼通過(guò)相關(guān)處理解擴(kuò)來(lái)實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)共享頻率資源的功能。該技術(shù)將每一來(lái)話(huà)編碼，并在接收端進(jìn)行解碼，使大量用戶(hù)能夠共享同一無(wú)線電頻率。碼分多址(CDMA)有兩種主要形式：直擴(kuò)碼分(DS-CDMA)與跳頻碼分（FH-CDMA），前者多用于民用，后者多用于軍事。

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碼分多址通信系統(tǒng)中各用戶(hù)發(fā)射的信號(hào)共同使用整個(gè)頻帶，發(fā)射時(shí)間又是任意的，所以各用戶(hù)的發(fā)射信號(hào)在時(shí)間上、頻率上都可能相互重疊。因此，采用傳統(tǒng)的濾波器或選通門(mén)是不能分離信號(hào)的，對(duì)某用戶(hù)發(fā)送的信號(hào)，只有與其相匹配的接收機(jī)通過(guò)相關(guān)檢測(cè)才可能正確接收。移動(dòng)用戶(hù)之間的信息傳輸也是由基站進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和控制的。第四十六頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

為了實(shí)現(xiàn)雙工通信，正向傳輸(由基站到移動(dòng)臺(tái))和反向傳輸(由移動(dòng)臺(tái)至基站)各使用一個(gè)載波頻率，即頻分雙工。無(wú)論正向傳輸或反向傳輸，除傳輸業(yè)務(wù)信息外，還必須傳送相應(yīng)的控制信息。為了傳送不同的信息，需要設(shè)置不同的信道。第四十七頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三基本工作原理如下：

在碼分多址通信系統(tǒng)中，利用自相關(guān)性很強(qiáng)而互相關(guān)值為0或很小的周期性碼序列作為地址碼，與用戶(hù)信息數(shù)據(jù)相乘（或模2加），經(jīng)過(guò)相應(yīng)的信道傳輸后，在接收端以本地產(chǎn)生的已知地址碼為參考，根據(jù)相關(guān)性的差異對(duì)接收到的所有信號(hào)進(jìn)行鑒別，從中將地址碼與本地地址碼一致的信號(hào)選出，把不一致的信號(hào)除掉（稱(chēng)之為相關(guān)檢測(cè)）。

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例如，圖2-32中d1-dN分別是N個(gè)用戶(hù)的信息數(shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)的地址碼分別為W1-WN，為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，假定系統(tǒng)有4個(gè)用戶(hù)（即N=4），各自的地址碼為：（式2-59）第四十九頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三與（式2-59）和（式2-60）相應(yīng)的波形如圖2-32。假設(shè)在某一時(shí)刻用戶(hù)信息數(shù)據(jù)分別為：，，，（式2-60）第五十頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三

圖2-32碼分多址收發(fā)系統(tǒng)示意圖

第五十一頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三圖2-33碼分多址原理波形示意圖

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與各自對(duì)應(yīng)的地址碼相乘后的波形S1-S4如圖2-33所示。在接收端，當(dāng)系統(tǒng)處于同步狀態(tài)和忽略噪聲時(shí)，在接收機(jī)中解調(diào)輸出R端的波形是S1-S4的疊加，如果欲接收某一用戶(hù)（例如用戶(hù)2）的信息數(shù)據(jù)，本地產(chǎn)生的地址碼應(yīng)與該用戶(hù)的地址碼相同（Wk=W2）。

第五十三頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三并且用此地址碼與解調(diào)輸出R端的波形相乘，再送入積分電路，然后經(jīng)過(guò)采樣判決電路得到相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)。如果本地產(chǎn)生的地址碼與用戶(hù)2的地址碼相同（即Wk=W2），經(jīng)過(guò)相乘、積分電路后，產(chǎn)生的波形J1-J4如圖2-33所示，即：（式2-61），，，第五十四頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三也就是在采樣、判決電路前的信號(hào)是：0+、（-1）、+0、+0。此時(shí)，雖然解調(diào)輸出R端的波形是S1-S4的疊加，但是，因?yàn)橐邮盏氖怯脩?hù)2的信息數(shù)據(jù)，本地產(chǎn)生地址碼與用戶(hù)2的地址碼相同，經(jīng)過(guò)相關(guān)檢測(cè)后，用戶(hù)1、3、4所發(fā)射的信號(hào)加到采樣、判決電路前的信號(hào)是0，對(duì)信號(hào)的采樣、判決沒(méi)有影響。采樣、判決電路的輸出信號(hào)是r2={-1}，是用戶(hù)2所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)。

第五十五頁(yè)，共六十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三（式2-62），，，如果要接收用戶(hù)3的信息數(shù)據(jù)，本地產(chǎn)生的地址碼應(yīng)與該用戶(hù)3的地址碼相同（