第九章 複用和多址技術
9.1 TDM/TDMA
TDM:按時間將信道劃分爲N個時隙,並行傳輸N路數據。
TDMA:將N個時隙動態分佈給多個用戶。
實現:經過信源編碼、信道編碼、交織等處理的多路數據按照一定的時序關係對載波進行調製
應用:
1.E1接口中的應用(32個時隙的總傳輸速率爲:64*32=2.048Mbit/s)(E1接口使用了TDM技術:將傳輸電路分成32個時隙,第0時隙用於傳輸同步和控制信息,其他31個時隙並行傳輸31路數據)
2.GSM系統中的應用(空中接口使用該技術,8個時隙)
9.2FDM/FDMA
FDM:按頻率將信道劃分爲N個載波,並行傳輸N路數據
FDMA(頻分多址):將N個載波動態分配給多個用戶使用
利用調製技術,將多個用戶的多路數據分別調製到多個載波上
應用:
1.FDM/FDMA在GSM系統中的應用
9.3OFDM/OFDMA
1.OFDM:正交頻分複用(一般FDM,爲了避免載波之間相互干擾,增加了保護帶寬,造成了頻譜浪費,導致頻譜利用率低)OFDM爲了提高頻譜利用率,採用了相互正交的子載波,子載波之間不需要增加保護帶寬
2.OFDMA(正交頻分多址):將N個子載波和M個符號動態分配給多個用戶使用。
OFDM的本質就是發送端用待調製的數據對一系列復指數信號進行加權,合成一個覆信號,利用IQ調製發送出去,接收端通過IQ解調恢復出覆信號,求出加權係數,也就是傅里葉係數,就得到了調製數據。
在實際通信系統中,一般使用IDFT(離散傅里葉逆變換)來實現基帶OFDM調製,使用DFT來實現基帶OFDM解調
利用IDFT來實現基帶OFDM調製:通過IDFT將並行的N個頻域樣點數據變換爲並行的N個時域樣點數據,再通過並/串轉換,數/模轉換,得到OFDM基帶調製信號,最後利用IQ調製將實部和虛部調製到射頻載波上。
一般使用DFT來實現基帶OFDM解調:通過IQ解調從射頻信號中恢復出OFDM基帶信號的實部和虛部,經模/數轉換後合成數字覆信號,再進行串/並轉換,最後通過DFT將並行的N個時域樣點數據變換爲並行的N個頻域樣點數據,完成OFDM基帶解調
應用:OFDM在LTE系統中的應用
9.4CDM/CDMA
CDM:按照碼字將信道劃分爲N個碼道,並行傳輸N路數據
CDMA:將N個碼道動態分配給多個用戶使用,就是碼分多址
實現:
利用擴頻技術,對多個用戶的多路數據用不同的碼字進行擴頻處理,即可實現CDM/CDMA
什麼是擴頻:顧名思義就是擴大信號的頻譜帶寬
根據香農公式,增大帶寬B,可以在不改變信道容量的前提下降低對信噪比的要求。
如何實現擴頻和解頻:
擴頻:輸入碼流與擴頻碼相乘,將低速碼流轉換成高速碼片流。
解擴:高速碼片流與解擴碼(與擴頻碼相同)相乘,求和,結果爲正判決爲0,結果爲負判決爲1,即可恢復出原始碼流
walsh碼的正交性體現在如下兩方面:(碼必須是同步的,否則正交性無從談起)
兩個相同的N階Wlash碼相乘,再求和,結果爲N
兩個不同的N階Wlash碼相乘,再求和,結果爲0
Walsh碼的生成方法:
1.哈達瑪矩陣:
2.Walsh碼樹
應用 :CDMA系統前向信道採用了64階Walsh
:用於導頻信道的擴頻;
:用於同步信道的擴頻;
:用於尋呼信道的擴頻,可改作業務信道使用;
其餘Walsh碼:用於前向FCH和SCH信道的擴頻
CDMA系統中的碼片速率爲1.2288Mchip/s
CDMA系統中用到了週期爲的m序列(導頻通信)下圖導頻通信實現原理:
- 通過導頻信道發送短PN序列實現終端和小區的碼同步。
- 以64爲間隔,得到512個PN偏置,用於區分不同小區。