1、I移 动 通 信 课 程 设 计 报 告多 址 技 术 的 分 析专业班级 通信 01 班 学 号 1304200101 1304200111 学生姓名 陈思维 景龙 指导老师 黎曦 起止日期 2016.6.6-2016.6.16 II摘要多址一直都是无线通信的关键技术之一，甚至是移动通信换代的一个重要标志，同时对于卫星通信也很重要。多址技术有四种常见的信号空间划分方法，分别对应于频分多址（FDMA ） 、时分多址（TDMA ） 、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）的技术研究。频分多址是以不同的频率信道实现通信。时分多址是以不同时隙实现通信。码分多址是以不同的代码序列来实现通信的。空分
2、多址是以不同方位信息实现多址通信的。本课题主要介绍了这四种多址方式的相关理论，各自的优缺点，使用范围和相关性扩展。关键词：无线通信；多址技术；FDMA；TDMA ；CDMA；SDMAIIIAbstractMultiple Access has always been one of the key technologies of wireless communication, or even an important symbol generation mobile communication, but also very important for satellite communicatio
3、ns. Multiple access techniques There are four common signal space division method, respectively corresponding to frequency division multiple access (FDMA), Time Division Multiple Access (TDMA), Code Division Multiple Access (CDMA) and spatial division multiple access (SDMA) technology. Frequency div
4、ision multiple access based on a different frequency channel for communication. Time division multiple access in a different time slot for communication. CDMA is a different code sequences to achieve communication. Space division multiple access information in a different position to achieve multipl
5、e access communication. This paper introduces the theory of the four multiple access methods, their advantages and disadvantages, scope and relevance of the extension. Keywords: Wireless communication; DS system; FDMA; TDMA; CDMA; SDMAIII目录1 绪论 .12 通信系统中的多址技术相关理论 .22.1 频分多址技术（FDMA）的概述 .22.1.1 频分多址技术
6、的相关理论 .22.1.2 频分多址技术的优缺点 .32.1.3 频分多址技术的使用范围 .42.2 时分多址技术（TDMA ）的概述 .42.2.1 时分多址技术的相关理论 .42.2.2 时分多址技术的优缺点 .52.2.3 时分多址技术的使用范围 .62.2.4 应用于时分多址技术的 GSM 系统 .62.3 码分多址技术（CDMA）的概述 .72.3.1 码分多址技术的发展情况 .82.3.2 码分多址技术的相关理论 .82.3.3 扩频方式及扩频码 .92.3.4 CDMA 的抗远近效应 .112.3.5 码分多址技术的优缺点 .132.3.6 码分多址技术的使用范围 .152.4
7、空分多址技术（SDMA）的概述 .152.4.1 空分多址技术的发展概况 .152.4.2 空分多址技术的相关理论 .16IV2.4.3 空分多址技术的优缺点 .162.4.4 空分多址技术的运用场合 .17小结 .18参考文献 .1911 绪论多址通信技术在现代通信中起着重要的作用。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。在卫星通信、移动通信等通信网络中，当多个用户通过一个公共信道与其他用户进行通信时，就必须采用某种多址技术。多址连接通信系统实现多址通信的技术基础是信号的分割。所谓多址技术是指允许两台或两台以上的发射机通过一个公共信道发送信号的技术
8、。利用信号在频率或时间上的正交性来对信号进行划分，从而进行多址传输。多址技术多用于无线通信。多址技术又称为“多址连接”技术。根据多址连接的调制方式，在通信系统中应用广泛的多址技术可分为 4 类：频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和空分多址（SDMA） 。近几十年来，通信系统的规模和复杂度以前所未有的速度增长，使得对通信系统的分析、设计要耗费更多的时间、人力和物力。现有的通信系统是十分复杂的，主要体现在系统的构成复杂、系统内各模块之间的联系复杂、以及外部环境对系统的影响难于把握。这使得系统分析、设计人员在对系统进行研究时，如果仅靠数学分析的方法，得出的结论往往和实际
9、相差较远有时还受限于现代数学发展水平，甚至无法进行数学分析。在这种情况下可以有两种选择，一种是做出实际的系统，另一种采用计算机仿真的方法来模拟这个系统。显然，前者是高风险、高代价、周期长。相比之下，计算机仿真所特有的低风险、低代价、高速度的优点必将受到人们的重视。通信系统的计算机仿真是指系统分析、设计人员根据通信系统组成模块的物理含义，建立数学模型，然后根据这些模型来编制仿真程序，利用计算机再现系统的运行状态，以此来研究和分析系统特性。通信系统的仿真程序主要任务是处理传递于系统内各模块之间的波形和分析仿真所得的数据。系统分析人员需要对组成通信系统的各模块以及模块之间的关系有较深入的认识。随着社
10、会节奏的加快，产品的更新速度越来越快，而且实际的通信系统功能结构相当复杂，因此，在对原有的通信系统做出改进或建立一个新系统之前，通常需要对这个系统进行建模和仿真，通过仿真结果衡量方案的可行性，从中选择最合理的系统配置和参数设置，然后再应用于实际系统中。目前，CDMA 技2术正逐渐大量被用于通信方面，这是技术发展、用户需求、市场竞争等各方面因素造成的。因此对 CDMA 的研究具有一定的价值。 2 通信系统中的多址技术相关理论多址通信技术在现代通信中起着重要的作用。在卫星通信、移动通信等通信网络中，当多个用户通过一个公共信道与其他用户进行通信时，就必须采用某种多址技术。多址连接通信系统实现多址通信
11、的技术基础是信号的分割。利用信号在频率或时间上的正交性来对信号进行划分，从而进行多址传输。根据多址连接的调制方式，可将多址方式分为频分多址、时分多址、码分多址及空分多址等方式。2.1 频分多址技术（FDMA）的概述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。2.1.1 频分多址技术的相关理论频分多址技术的模型如图 2.1 的三维图所示。图 2.1 频分
12、多址技术的模型在任何时间每一载频只传送一路电话。任何一个用户在每次通话中都可以分配到一个可用的频道。由于 FDMA 的频道仅传送一路电话，因此，频道的带宽是比较窄的。 3若两个信号 f1(X)和 f2(X)满足下面的关系式（2.1） ，则称 f1(X)和 f2(X)在（Xl， X2）区间正交；（2.1）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关系式（2.2）(2.2)在采用理想滤波分割各用户信号时，满足式（2.3）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
13、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。(2.3)2.1.2 频分多址技术的优缺点1、FDMA 的主要优点设备简单、技术成熟。使用简单，信号连续传输，满足模拟话音通信，容易实现且成本较低。2、FDMA 的主要缺点所有的 FDMA 系统，不论是模拟的还是数字的，都有
14、一个严重的缺点，那就是为了满足给定数量的用户的通信需求，需要相当多的共用设备。这是由于每载波单路所造成的。多频道信号互调干扰严重，频率利用率低，容量小。同4时频谱利用率较低，每个用户（远端站）都要占用一定的频带，尤其在空中带宽资源有限的情况下，FDMA 系统组织多扇区基站会遇到困难。单纯采用 FDMA作为多址接入方式已经很少见，实用系统多采用 TDMA 方式或采用FDMATDMA 方式。2.1.3 频分多址技术的使用范围1、应用于移动通信在传统的移动通信中，长期以来延用了 FDMA 方式。就应用最广的蜂窝区移动电话而言，第 1 代系统是以 FDMA 多址和模拟调制为基础的，它的系统容量仅为带宽
15、的 l0%左右，如 AMPS 系统等。第 l 代系统曾得到广泛应用，但由于通信容量小、话音质量差和保密性差等问题的存在，难以继续发展。2、应用于卫星通信其是让不同的地球通信站占用不同频率的信道进行通信。因为各个用户使用着不同频率的信道，所以相互没有干扰。2.2 时分多址技术（TDMA）的概述TDMA 也是非常成熟的通信技术，所谓 TDMA 就是一个信道由连续的周期性时隙构成，不同信号被分配到不同的时隙里，系统中心站将用户数据按时隙排列（TDM）广播发送，所有的 TS 都可接收到，根据地址信息取出送给自己的数据，下行发送使用一个载频；所有 TS 共享上行载频，在中心站控制下，按分配给自己的时隙将
16、数据突发到中心站。2.2.1 时分多址技术的相关理论由于 TDMA 的频谱利用率相对 FDMA 要高，在宽带无线接入领域中被广泛采用。时分多址只传数字信息，信息需经压缩和缓冲存储的过程，在实际使用时常 FDMA/TDMA 复分使用。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5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
17、2.2 所示为一帧 8 个时隙的图例。现在的 TDMA 系统总是采用数字体制，每时隙可以是单个用户占用，也可以是一组时分复用的用户占用。图 2.2 一帧八个时隙的图例 图 2.3 时分多址的技术模型图 2.3 所示为 TDMA 的三维图，式（2.4）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。(2.4)2.2.2 时分多址技术的优缺点1、TDMA 的主要特点整个系统要有精确的同步，要由基准站统一系统内各站的时钟，才能保证各站准确地按时隙提取本站需要的信号。包括信号的传输、处理、交换等，必须要有一个统一的时间基准。要解决上述问题，使用的方法是系统中的各个设备内部设置一个高精度时钟，在通信开始时，进行一次时钟校正，只要时钟不发生明显漂移，系统都能准确定时。但真正的情况不是这样，因为要使系统的时钟很精确，无论从技术还是价格方面考虑都不适合。2、TDMA 的主要优点TDMA 系统同 FDMA 系统相比，其主要优点在于每一个信道为许多用户有
