中国科学技术大学：《现代通信原理》课程教学资源（课件讲稿）第八章 多路复用和多址接入

第8章多路复用和多址接入

第8章 多路复用和多址接入 1

本章内容 8.1引言 8.2 FDMA 8.3 TDMA 8.4 CDMA 8.5 CSMA 8.6 polling 8.7 trend

2 本章内容 8.1 引言 8.2 FDMA 8.3 TDMA 8.4 CDMA 8.5 CSMA 8.6 polling 8.7 trend

8.1引言 冬多路复用 ■目的：在一条链路上传输多路独立信号而互不干扰 ·基本原理：正交划分方法 ■3种多路复用基本方法：频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、 码分复用(CDM) ■其它方法：波分复用(WDM)、空分复用(SDM) A 2 2 (a)频分 (b)时分 (c)码分 3

3 8.1 引言  多路复用  目的：在一条链路上传输多路独立信号而互不干扰  基本原理：正交划分方法  3种多路复用基本方法：频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、 码分复用（CDM）  其它方法：波分复用（WDM）、空分复用（SDM） (a) 频分 (b) 时分 (c) 码分 f N f 1 f 2 … t 2 t N t 1 … t N t 1 t 2 …

复接 ·目的：解决来自若干条链路的多路信号的合并和区分。 关键技术问题：目前大容量链路的复接几乎都是TDM信号的复接，此 时，多路TDM信号时钟的统一和定时就成为关键问题。 外部 时钟 定时 同步 定时 23 复接 分接 恢复 4 码速调整 合路 234 支路 支路 复接器 分接器 数字复接系统组成原理

4  复接  目的：解决来自若干条链路的多路信号的合并和区分。  关键技术问题：目前大容量链路的复接几乎都是TDM信号的复接，此 时，多路TDM信号时钟的统一和定时就成为关键问题。 定时 码 速 调 整 复 接 定时 恢 复 分 接 同 步 1 2 3 4 1 2 3 4 支路 外部 时钟 复接器 合路 分接器 支路 数字复接系统组成原理

多址接入 目的：多个用户共享信道、动态分配网络资源。 方法：频分多址、时分多址、码分多址、空分多址、极化多址以及 其他利用信号统计特性复用的多址技术等。 。多路复用和多址接入的区别与联系 ■相同：二者都是为了通信资源共享 区别： ·多路复用中，用户对资源共享的需求是固定的，或者至多是缓慢 变化的，资源是预先分配给各用户。 。 多址接入中，网络资源通常是动态分配的，并且可以由用户在远 端提出共享要求。因此必须按照用户对网络资源的需求，随时动 态地改变网络资源的分配

5  多址接入  目的：多个用户共享信道、动态分配网络资源。  方法：频分多址、时分多址、码分多址、空分多址、极化多址以及 其他利用信号统计特性复用的多址技术等。  多路复用和多址接入的区别与联系  相同：二者都是为了通信资源共享  区别： • 多路复用中，用户对资源共享的需求是固定的，或者至多是缓慢 变化的，资源是预先分配给各用户。 • 多址接入中，网络资源通常是动态分配的，并且可以由用户在远 端提出共享要求。因此必须按照用户对网络资源的需求，随时动 态地改变网络资源的分配

信源 米白其他信源 消息码元 信道码元 52527K 格式化 脉冲 带通 颊率 多址 调制 调制 扩展 XZH Si(t) 数字输入 m 数字 数字 hd(t) 信 比特流 同步 基带 带通 信道 道 波形 波形 冲激 响应 数字输出 m T) r(t) 名路 解调 检测 颜率 多址 格式化 采样 解扩 KU> 消息码元 信道码元 ☑ 可选项 信宿 到其他目的地 基本项 6

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在通信系统尤其是无线系统中，通信资源是非常宝贵的，如何让用户在 信号传输时共享这些资源就是我们本章的研究内容。 无线网络中的多址接入协议大致分为三类：固定分配(e.g.TDMA, FDMA,CDMA,SDMA,PDMA),随机接入(e.g.ALOHA,CSMA/CA) and按需分配(e.g.polling), 多址接入设计的关键问题：各种信号在共享通信资源时，不会在检测过 程中产生难以处理的相互干扰。 如：TDMA ∫x④x,oh={d,others K,i=j K≠0 K,i=J FDMA others

7  在通信系统尤其是无线系统中，通信资源是非常宝贵的，如何让用户在 信号传输时共享这些资源就是我们本章的研究内容。  无线网络中的多址接入协议大致分为三类：固定分配 (e.g. TDMA, FDMA，CDMA，SDMA，PDMA), 随机接入 (e.g. ALOHA, CSMA/CA) and 按需分配 (e.g. polling).  多址接入设计的关键问题：各种信号在共享通信资源时，不会在检测过 程中产生难以处理的相互干扰。  如：TDMA  FDMA , () () 0 , i j K ij x t x t dt others +∞ −∞  = =   ∫ , () () 0 , i j K ij X f X f df others +∞ −∞  = =   ∫ K ≠ 0

8.2 FDMA >频分多址(FDMA,Frequency Channel N Division Multiple Access)将可用频 Channel 3 谱分成多个子带，供一个或多个用 Channel 2 户使用。 Channel 1 Using FDMA,each user is allocated a dedicated channel (subband), different in frequency from the subbands allocated to other users. Over the dedicated subband the user exchanges information.When the number of users is small relative to the number of channels,this allocation can be static,however,for many users dynamic channel allocation schemes are necessary. 8

8 8.2 FDMA  Using FDMA, each user is allocated a dedicated channel (subband), different in frequency from the subbands allocated to other users. Over the dedicated subband the user exchanges information. When the number of users is small relative to the number of channels, this allocation can be static, however, for many users dynamic channel allocation schemes are necessary.  频分多址 (FDMA ， Frequency Division Multiple Access)将可用频 谱分成多个子带，供一个或多个用 户使用

。在峰窝系统中，信道分配通常都是成对进行的，因此对每个正在通信 的移动用户，都有两个信道：一个是从用户端到基站端传输数据，称 为上行链路(Uplink),或反向链路(reverse link);一个是从基站端 到用户端传输数据，称为下行链路（Downlink),或称为前向链路 (forward link). For an uplink/downlink pair,uplink channels typically operate on a lower frequency than the downlink channel in an effort to preserve energy at the mobile nodes.This is because higher frequencies suffer greater attenuation than lower frequencies and consequently demand increased transmission power to compensate for the loss.By using low frequency channels for the uplink,mobile nodes can operate at lower power levels and thus preserve energy

9  在蜂窝系统中，信道分配通常都是成对进行的，因此对每个正在通信 的移动用户，都有两个信道：一个是从用户端到基站端传输数据，称 为上行链路（Uplink），或反向链路(reverse link) ；一个是从基站端 到用户端传输数据，称为下行链路（Downlink），或称为前向链路 (forward link) 。  For an uplink/downlink pair, uplink channels typically operate on a lower frequency than the downlink channel in an effort to preserve energy at the mobile nodes. This is because higher frequencies suffer greater attenuation than lower frequencies and consequently demand increased transmission power to compensate for the loss. By using low frequency channels for the uplink, mobile nodes can operate at lower power levels and thus preserve energy

。FDMA最大的问题是信道彼此之间不能靠的太近，因为发射机在某个信 道的主瓣(main band)上发射信号时，会在该信道的旁瓣(sideband)上 产生能量泄漏，因此频率信道之间一定要有频带保护，以消除信道间的 干扰。当然，这些保护频带的使用，降低了可用频谱的利用率。 系统 上行链路 下行链路 信道带宽 可用信 工作频段 工作频段 道带宽 AMPS 824849MHz 869~894MHz 30KHz 24KHz 453457.5MHz 463467.7MHz NMT 25KHz 9.4KHz 890~915MHz 935~960MHz 10

10  FDMA最大的问题是信道彼此之间不能靠的太近，因为发射机在某个信 道的主瓣（main band)上发射信号时，会在该信道的旁瓣(sideband)上 产生能量泄漏，因此频率信道之间一定要有频带保护，以消除信道间的 干扰。当然，这些保护频带的使用，降低了可用频谱的利用率。 系统 上行链路 工作频段 下行链路 工作频段 信道带宽 可用信 道带宽 AMPS 824~849MHz 869~894MHz 30KHz 24KHz NMT 453~457.5MHz 890~915MHz 463~467.7MHz 935~960MHz 25KHz 9.4KHz