無線通信技術(shù)基礎(chǔ)-05-07小尺度衰落和無線多址技術(shù)

無線通信技術(shù)基礎(chǔ)第5章、小尺度衰落內(nèi)容介紹小尺度衰落是指無線信號在經(jīng)過短時間或短距離傳播后，其幅度出現(xiàn)的快速衰落。小尺度衰落是由于同一個無線信號沿兩個或多個不同的路徑傳播，以微小的時間（相位）差到達接收機的信號相互干涉所引起的信號衰落，因此也稱為“多徑衰落”。這些無線信號稱為多徑信號，接收機的天線接收到多徑信號后，會將它們合成為一個幅度和相位急劇變化的信號，其變化程度取決于多徑信號的強度、相對傳播時間以及傳播信號的帶寬。在無線通信系統(tǒng)的實際環(huán)境中，小尺度衰落的變化往往非常劇烈，以致于大尺度路徑損耗的影響幾乎可以忽略不計。因此在無線通信系統(tǒng)中如何降低小尺度衰落的影響，是一項非常重要的工作。本章重點小尺度多徑傳播多徑信道的參數(shù)小尺度衰落的類型第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播1、多徑衰落在無線傳播環(huán)境中，到達接收機天線的信號不是經(jīng)過單一路徑傳輸?shù)?，而是眾多路徑的反射波的合成。這些不同路徑信號的傳輸距離不同，到達時間和相位也有差異，不同相位的信號在接收天線處疊加，信號可能增強也可能減弱，相位的差異還會造成時間的擴展。尤其是在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，移動臺或者路徑中的反射體還可能是移動的，多徑信道還會不斷變化，多徑信號疊加后的合成信號的幅度會發(fā)生劇烈的變化，這就是小尺度衰落。也叫做多徑衰落。小尺度衰落的特點如下：無線信號經(jīng)過短時間或短距離傳播后，信號強度發(fā)生急劇變化。在不同的多徑信號上，存在多普勒頻移引起的隨機頻率調(diào)制。多徑傳播會造成時延擴展（表現(xiàn)為回音）。第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播高樓林立的城市中心區(qū)和室內(nèi)環(huán)境是小尺度衰落的主要環(huán)境。這種環(huán)境幾乎不存在從移動臺到基站的視距傳播路徑，這就導(dǎo)致了多徑衰落的產(chǎn)生。即使存在一條視距傳播路徑，由于地面和周圍建筑物的反射，仍然會構(gòu)成其他傳播路徑，多徑衰落仍然會發(fā)生。無線信號會從不同的傳播方向、經(jīng)過不同的傳播時延到達接收機，具有隨機分布的幅度、相位和入射角度，合成信號的幅度也是隨機的。移動臺的移動性更使得信號的衰落毫無規(guī)律可言，即使移動臺本身處于靜止狀態(tài)，接收信號也會由于無線信道傳播環(huán)境中的物體運動（如汽車）而產(chǎn)生衰落。當接收機在與信號波長相當?shù)姆秶?米左右）移動時，由于小尺度多徑衰落引起的接收機信號強度的變化可能是非常劇烈的，接收場強的變化可能會達到30~40dB（103~104）的數(shù)量級。第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播當移動臺穿過多徑區(qū)域時，信號的空間變化可以看作瞬時變化，高速運動的接收機可能在很短時間內(nèi)經(jīng)過若干次衰落。更為嚴重的是，接收機可能會正好停留在某個特定的深度衰落區(qū)，在這種情況下，維持良好的通信狀態(tài)非常困難，通信的中斷往往是不可避免的。無線信道的多徑衰落是制約無線通信提高信道容量和質(zhì)量的主要原因之一，在移動通信系統(tǒng)中，必須采用專門的抗衰落技術(shù)來降低多徑衰落的影響才能實現(xiàn)有效的信息傳輸。在傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)中，多徑一直被看做一種有害的傳播特性。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們也開始從另外一個角度思考多徑問題，實際上在多徑信號中含有大量可以利用的信息，這一思路給我們指出了一個新的研究方向?，F(xiàn)在，已經(jīng)有一些新技術(shù)可以通過利用多徑信號來改善無線信號的傳輸特性。第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播2、小尺度衰落的原因多徑傳播：信道中的反射路徑形成了時間和空間上的多個無線電波。不同的多徑成分具有隨機的幅度和相位特性，會引起合成信號強度的劇烈波動。多徑傳播還會延長信號到達接收機的時間，造成碼間干擾。移動臺的運動速度：基站與移動臺之間的相對運動會引起隨機頻率調(diào)制，這是由于多徑分量存在的多普勒頻移現(xiàn)象。環(huán)境物體的運動速度：如果無線信道中的環(huán)境物體處于運動狀態(tài)，也會引起時交的多普勒頻移。信號的傳輸帶寬：如果信號帶寬比多徑信道帶寬大很多，信號會失真，但不會產(chǎn)生嚴重的多徑衰落。如果信號帶寬比多徑信道帶寬窄，信號幅度就會快速改變，但不會出現(xiàn)時間失真。接收信號的強度和失真與多徑信道的衰落幅度、時延、相干帶寬以及信號的傳輸帶寬有關(guān)。第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播3、多普勒頻移多普勒頻移：物體輻射的波長會因為波源和觀測者的相對運動而產(chǎn)生變化，相對速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。多普勒頻移與移動臺運動速度、移動臺運動方向和無線電波入射方向之間的夾角有關(guān)。若移動臺朝向入射波方向運動，則多普勒頻移為正（接收頻率提高）；若移動臺背向入射波方向運動，則多普勒頻移為負（接收頻率下降）。信號經(jīng)不同的方向傳播，其多徑分量會造成接收機信號的多普勒擴散，會增加信號帶寬。第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播第5.1節(jié)、小尺度多徑傳播4、多徑信道的沖激響應(yīng)無線信道的多徑衰落與移動無線信道的沖激響應(yīng)直接相關(guān)。無線信道可以建模成一個具有時變沖激響應(yīng)特性的線性濾波器，其中的時變是由于接收機的空間運動所引起的，信道的濾波特性以任一時刻到達的多徑波為基礎(chǔ)，其幅度與時延之和會影響信道濾波。沖激響應(yīng)可以用于預(yù)測某一特定移動無線信道條件下的傳播帶寬，比較不同移動通信系統(tǒng)的性能。在實際的無線通信系統(tǒng)中，通常采用信道測量技術(shù)來測量出多徑信道的沖激響應(yīng)模型。同一個多徑信道中不同帶寬的兩種信號可能具有完全不同的小尺度衰落。當信號帶寬遠遠大于信道帶寬時，不會產(chǎn)生嚴重衰落。但是如果信號帶寬很窄，多徑信號就可能無法被接收機分離出來，許多未分離的多徑分量會導(dǎo)致合成信號幅度的劇烈起伏，產(chǎn)生嚴重的多徑衰落。第5.2節(jié)、多徑信道的參數(shù)1、功率延遲分布室外環(huán)境的功率延遲。第5.2節(jié)、多徑信道的參數(shù)室內(nèi)環(huán)境的功率延遲。第5.2節(jié)、多徑信道的參數(shù)2、時延擴展和相干帶寬時延擴展和相干帶寬是用于描述信道的時間色散特性的兩個參數(shù)。時延擴展：時間色散特性通常用平均附加時延和均方根時延擴展來描述。平均附加時延是功率延遲分布的一階矩（隨機變量的期望），均方根時延擴展是功率延遲分布二階矩（隨機變量平方的期望）的平方根。戶外信道的均方根時延擴展是ms或μs級，室內(nèi)信道的典型值是ns級。平均附加時延和均方根時延擴展都是由一個功率延遲分布來定義的。一般情況下，在一個大尺度區(qū)域的移動通信系統(tǒng)中，多徑信道參數(shù)的統(tǒng)計來源于許多本地區(qū)域的測量值。相干帶寬是指一個特定的頻率范圍，在該范圍內(nèi)，兩個頻率分量有很強的幅度相關(guān)性，衰落特性相同。而頻率間隔大于相干帶寬的兩個信號受到的信道影響將會大不相同。第5.2節(jié)、多徑信道的參數(shù)第5.2節(jié)、多徑信道的參數(shù)3、多普勒擴展和相干時間多普勒擴展和相干時間是用來描述小尺度內(nèi)信道的時變特性的兩個參數(shù)。時變特性可能是由移動臺與基站之間的相對運動引起，也可能是由信道傳輸路徑中物體的運動引起。多普勒擴展是頻譜展寬的測量值，這個頻譜展寬是移動無線信道的時間變化率的一種量度。多普勒擴展定義為一個頻率范圍，在此范圍內(nèi)接收的多普勒頻譜有非零值。多普勒擴展的大小取決于移動臺與發(fā)射源的相對速度、運動方向與入射波方向的夾角和信號的波長（頻率）。相干時間是多普勒擴展在時域的表示，用于在時域描述信道頻率色散的時變特性。時間間隔大于相干時間的兩個接收信號所受到信道的影響各不相同。第5.3節(jié)、小尺度衰落的類型移動無線信道中的時間色散與頻率色散是兩種彼此獨立的傳播機制，可能產(chǎn)生四種小尺度衰落效應(yīng)。第5.3節(jié)、小尺度衰落的類型1、多徑時延擴展引起的衰落平坦衰落：如果無線信道中具有恒定衰減和線性相位的帶寬大于發(fā)送信號帶寬，信號就會經(jīng)歷平坦衰落。這種衰落最常見，接收信號的頻譜特性保持不變，但強度會隨時間變化。產(chǎn)生平坦衰落的條件是：信號的帶寬遠遠小于信道的相干帶寬。信號的周期（帶寬倒數(shù)）遠遠大于信道的時延擴展。頻率選擇性衰落：如果無線信道具有恒定增益和線性相位的帶寬范圍小于發(fā)送信號帶寬，信號就會經(jīng)歷頻率選擇性衰落。在這種情況下，接收信號中包含經(jīng)歷了不同的衰減和時延的多徑波，會起碼間干擾，產(chǎn)生信號失真。產(chǎn)生頻率選擇性衰落的條件是：信號的帶寬大于信道的相干帶寬。信號的周期小于信道的時延擴展。第5.3節(jié)、小尺度衰落的類型第5.3節(jié)、小尺度衰落的類型2、多普勒擴展引起的衰落快衰落：在快衰落信道中，信道的沖激響應(yīng)在符號周期內(nèi)變化很快，即信道的相干時間比發(fā)送信號的信號周期短。多普勒擴展會產(chǎn)生時間選擇性衰落而導(dǎo)致信號失真。從頻域可看出，信號失真隨發(fā)送信號帶寬的多普勒擴展的增加而加劇。信號經(jīng)歷快衰落的條件是：信號的周期大于信道的相干時間。信號的帶寬小于信道的多普勒擴展。慢衰落：在慢衰落信道中，信道沖激響應(yīng)的變化率比發(fā)送信號的變化率低得多，在一個或若干個信號周期內(nèi)均為靜態(tài)信道。在頻域中，信道的多普勒擴展比基帶信號帶寬小得多。信號經(jīng)歷慢衰落的條件是：信號的周期遠遠小于信道的相干時間。信號的帶寬遠遠大于信道的多普勒擴展。第5.3節(jié)、小尺度衰落的類型總結(jié)

在無線通信系統(tǒng)中，接收機會收到經(jīng)過直射、反射和繞射等多條路徑到達的電磁波，這種現(xiàn)象就是多徑。這些經(jīng)過不同路徑到達的電磁波的相位不一致而且具有時變性，導(dǎo)致接收信號呈現(xiàn)衰落狀態(tài)。這些電磁波的到達時延不同，又會導(dǎo)致碼間干擾，產(chǎn)生誤碼。這種由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的小尺度衰落叫多徑衰落。

從空間的角度考慮，由于多徑信號到達接收機的相位不同，合成后的接收信號幅度會隨著移動臺移動距離的變動而劇烈變化。從時間的角度考慮，由于信號的傳播路徑不同，所以到達接收端的時間也就不同，當基站發(fā)出一個脈沖信號時，接收信號不僅包含該脈沖，還包括此脈沖的延時信號，這種由于多徑效應(yīng)引起的脈沖寬度擴展稱為時延擴展。發(fā)射機和接收機之間的相對運動，還會產(chǎn)生多普勒擴展，使信號的帶寬被展寬，這也會造成信號衰落。無線通信技術(shù)基礎(chǔ)第7章、無線多址技術(shù)內(nèi)容介紹

多址技術(shù)也是無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，甚至是移動通信系統(tǒng)換代的一個重要標志。

蜂窩技術(shù)將無線覆蓋區(qū)域規(guī)劃成一個個的蜂窩小區(qū)。多址技術(shù)則在一個無線小區(qū)內(nèi)進一步將有限的頻率資源分配給眾多的用戶。

多址技術(shù)允許很多移動用戶同時共享有限的無線頻率資源，通過不同的處理技術(shù)使不同用戶之間的信號互不干擾，可以分別接收和解調(diào)。

蜂窩系統(tǒng)中登記的用戶數(shù)量遠遠大于同一時刻實際請求服務(wù)的用戶數(shù)量，多址技術(shù)就是研究如何將有限的頻率資源在多個用戶之間進行有效的分配和共享，在保證通信質(zhì)量的同時盡可能獲得更高的系統(tǒng)容量。

多址技術(shù)對無線信號進行了多維劃分，不同的維度對應(yīng)著不同的多址技術(shù)，如頻分多址、時分多址、碼分多址和空分多址。信號維度劃分的目標是要使不同用戶的無線信號之間在所劃分的維度上達到邏輯上的正交，這樣，這些用戶就可以共享有限的頻率資源而不會相互干擾。本章重點雙工和多址方式。頻分多址。時分多址。碼分多址?？辗侄嘀?。多址方式和小區(qū)容量。第7.1節(jié)、雙工和多址方式

在蜂窩系統(tǒng)中，用戶可以在發(fā)送信息的同時接收基站的信息，例如，講和聽可以同時進行。這種通信方式被稱作雙向全雙工通信，發(fā)送和接收必須有各自獨立的信道。用頻域技術(shù)和時域技術(shù)都可以做到雙向雙工。頻分雙工（FDD）：FDD為每個用戶提供了兩個獨立的信道，前向信道提供從基站到移動臺的信息傳輸，反向信道提供從移動臺到基站的信息傳輸。雙工信道實際上是由兩個單工信道組成的，利用一種叫做雙工器的設(shè)備進行前向和反向信道的隔離，允許同時進行發(fā)射和接收。時分雙工（TDD）：TDD是用時間而不是頻率來提供前向信道和反向信道的隔離。采用TDD方式時，發(fā)射和接收使用相同頻率的信道，但數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都是間歇性的，但時間間隔很短，用戶并不會感覺到，使用起來就像是連續(xù)傳輸一樣。第7.1節(jié)、雙工和多址方式第7.1節(jié)、雙工和多址方式雙工分隔的前向和反向信道，再通過多址技術(shù)進一步分配給每個具體用戶。在蜂窩無線通信系統(tǒng)中經(jīng)常采用的的多址接入技術(shù)主要有三種：頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）。通常用雙工和多址技術(shù)一起來描述無線通信系統(tǒng)的信道分配方式。蜂窩移動通信系統(tǒng)雙工和多址技術(shù)高級移動電話系統(tǒng)（AMPS）FDMA/FDD全球移動通信系統(tǒng)（GSM）TDMA/FDMA/FDD美國數(shù)字蜂窩（USDC）TDMA/FDMA/FDD窄帶CDMA（IS-95）CDMA/FDMA/FDD小靈通（PHS）TDMA/TDD無繩電話（CT2和DETC）FDMA/TDDWCDMA（3G）CDMA/FDMA/FDDCDMA2000（3G）CDMA/FDMA/FDDTD-SCDMA（3G）CDMA/FDMA/TDD第7.2節(jié)、頻分多址頻分多址（TDMA）為每個用戶分配一個特定頻率的信道，該信道分配給請求服務(wù)的用戶專用，在整個呼叫過程中，其它用戶不能共享這一信道。第7.2節(jié)、頻分多址FDMA系統(tǒng)的特點如下：如果一個FDMA信道沒有被使用，那么它就處于空閑狀態(tài)。在分配好話音信道后，基站和移動臺就會同時連續(xù)不斷的發(fā)送信號。FDMA信道的帶寬一般相對較窄，每個信道的一對載波僅支持一個雙向電路連接（比如1路電話）。FDMA信道的符號時間與平均延遲擴展相比較是很大的，碼間干擾比較低，因此在窄帶FDMA系統(tǒng)中幾乎不需要均衡。與TDMA和CDMA系統(tǒng)相比，F(xiàn)DMA系統(tǒng)要簡單得多。FDMA只需要較少的比特來滿足系統(tǒng)開銷（如同步），信道效率高。FDMA需要更高的小區(qū)站點系統(tǒng)開銷，F(xiàn)DMA系統(tǒng)是每載波單個信道的設(shè)計，需要使用帶通濾波器來消除基站的雜散和互調(diào)輻射。FDMA需要精確的射頻濾波器來抑制相鄰信道的鄰頻干擾。第7.2節(jié)、頻分多址在FDMA系統(tǒng)中，分配給每個用戶一個雙向信道，即一對載波（載頻），一個載波用作前向信道，而另一個用作反向信道。FDMA/FDD的載波頻譜如下。第7.2節(jié)、頻分多址在FDMA系統(tǒng)中，一定的系統(tǒng)帶寬可以同時支持的信道數(shù)量如下。注意，這里有兩個保護帶寬，分別分配在系統(tǒng)頻帶的低端和高端，設(shè)置這兩個保護頻帶的目的是為了保證載波的邊緣不會溢出而進入臨近的其他無線系統(tǒng)，同時臨近的無線系統(tǒng)也會采取同樣的措施，這樣就可以保證兩個系統(tǒng)之間不會互相干擾。第一代模擬蜂窩系統(tǒng)就是以FDMA/FDD為基礎(chǔ)的模擬窄帶調(diào)頻系統(tǒng)，當通話進行時，一個用戶占用一個雙向信道，這個信道是具有45MHz雙工間隔的一對載頻。話音信號在前向信道上從基站發(fā)送到移動臺，在反向信道上從移動臺發(fā)送到基站。第7.3節(jié)、時分多址時分多址（TDMA）把無線頻譜按時隙劃分，每一個時隙僅允許一個用戶使用，要么發(fā)射要么接收。第7.3節(jié)、時分多址在TDMA系統(tǒng)中，每個用戶占用一個周期性重復(fù)的時隙，可以把一個信道看作每一個幀都會出現(xiàn)的特定時隙，N個時隙組成一幀。TDMA系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)是用“緩存+突發(fā)”的方式，任何一個用戶的發(fā)射和接收都不是連續(xù)的，傳統(tǒng)的模擬調(diào)制無法在TDMA系統(tǒng)中使用，模擬信號數(shù)字化和數(shù)字調(diào)制技術(shù)必須與TDMA一起使用。TDMA幀是由時隙組成的，每一幀都由頭比特、信息數(shù)據(jù)和尾比特組成，不同的TDMA無線標準的系統(tǒng)會有不同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。在TDMA/TDD系統(tǒng)中，每個TDMA幀的一半時隙用于前向信道，另一半用于反向信道。在TDMA/FDD系統(tǒng)中，前向和反向信道的載波頻率不同，有一對完全相同或相似的幀結(jié)構(gòu)，一個用于前向信道，一個用于反向信道。在TDMA系統(tǒng)中，多個用戶的發(fā)射在時間上相互連成一個重復(fù)的幀結(jié)構(gòu)。第7.3節(jié)、時分多址第7.3節(jié)、時分多址TDMA系統(tǒng)的特點如下：TDMA系統(tǒng)中，多個用戶共享同一個載頻，每個用戶使用不同時隙。對于每個用戶來說，數(shù)據(jù)傳送不是連續(xù)的，而是分組分時發(fā)送的。在不發(fā)送信息的時間，可以關(guān)閉發(fā)射機，降低電池消耗。由于發(fā)送是不連續(xù)，越區(qū)切換對一個用戶移動臺來說是很簡單的，它可以利用空閑時隙來監(jiān)測其它基站的信號。移動臺輔助切換（MAHO）就是通過用戶在TDMA幀中的空閑時隙監(jiān)測信號來實現(xiàn)的。TDMA信道的速率通常比FDMA要高，需要采用自適應(yīng)均衡器。應(yīng)該把時隙保護時間減到最小以提高帶寬利用率，但過分壓縮會使發(fā)射頻譜增大并可能會導(dǎo)致對臨近信道的干擾。TDMA系統(tǒng)采用分組發(fā)射，需要較高的同步開銷。TDMA系統(tǒng)可以分配給用戶一幀中不同數(shù)目的時隙，按需分配帶寬。第7.3節(jié)、時分多址在實際的蜂窩無線系統(tǒng)中，一般采用TDMA和FDMA相結(jié)合的方式，如：TDMA/FDMA/FDD，即首先采用FDD分配前向和反向信道，然后采用FDMA劃分不同載頻，最后采用TDMA將每個載頻劃分成不同的用戶時隙。以GSM系統(tǒng)為例，在900MHz頻段，首先采用FDD分配兩個25MHz的前向和反向信道，然后采用FDMA方式將25MHz分為若干個200KHz的無線信道（載頻），最后采用TDMA方式將每個載頻分成8個時隙（支持8個話音信道）。TDMA/FDMA系統(tǒng)中所提供的TDMA信道總數(shù)（總時隙數(shù)）。第7.4節(jié)、碼分多址碼分多址（CDMA）是一種采用擴頻技術(shù)的多址方式。擴頻通信是一種信息傳輸方式，其傳輸帶寬遠遠大于所傳輸信息所必需的最小帶寬，頻帶的展寬通過編碼及調(diào)制方法實現(xiàn)，與所傳輸?shù)男畔o關(guān)，在接收端可以用相同的擴頻碼進行相干解調(diào)來解擴并恢復(fù)所傳輸?shù)男畔ⅰU頻技術(shù)最初是在軍事通信中廣泛采用的一種無線通信技術(shù)，隨后開始廣泛地滲透到了無線通信系統(tǒng)的各個領(lǐng)域，包括移動通信領(lǐng)域。CDMA系統(tǒng)中每個用戶需要占用很大的帶寬，只有少量用戶時，是一個帶寬效率極低的系統(tǒng)。然而，當用戶數(shù)量很大時，很多用戶可以互不干擾地共享同一個擴頻帶寬，因此在大量用戶的環(huán)境中就變成了具有很高帶寬效率的系統(tǒng)，而這一點正是無線通信系統(tǒng)的設(shè)計者非常需要的。碼分多址技術(shù)主要有兩種類型：直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）和跳頻碼分多址（FH-CDMA）。第7.4節(jié)、碼分多址1、直擴碼分多址（DS-CDMA）在DS-CDMA系統(tǒng)中，窄帶信號直接與偽隨機序列（PN）相乘，PN碼片的速率比信息數(shù)據(jù)的速率要高若干個數(shù)量級，因此相乘后的信號頻譜被擴展到很寬的帶寬，簡稱直擴碼分多址。DS-CDMA系統(tǒng)中的每個用戶都有自己的PN碼，并且與其它用戶的PN碼在邏輯上正交。接收機需要知道發(fā)射機所使用的PN碼，然后執(zhí)行相關(guān)操作來檢測唯一的PN碼，并將其恢復(fù)成窄帶信號（解擴），所有其它不相關(guān)的PN碼都被認為是噪音，只會在一定程度上降低載噪比（C/N）。不同用戶之間的PN碼是正交的，因此所有用戶可以在同一時間使用同一個擴頻頻帶，每個用戶都可以看作是獨立于其它用戶而不會相互干擾。我們通常所說的CDMA系統(tǒng)一般都是指采用DS-CDMA技術(shù)的系統(tǒng)。比如，2G的CDMA

IS-95系統(tǒng)、3G的WCDMA系統(tǒng)。第7.4節(jié)、碼分多址第7.4節(jié)、碼分多址在DS-CDMA系統(tǒng)中噪聲的大小直接決定了系統(tǒng)的性能，包括通信質(zhì)量和系統(tǒng)容量，因此控制噪聲的DS-CDMA系統(tǒng)的一項重要工作。在DS-CDMA系統(tǒng)中，很多移動臺共享同一個擴頻信道，這些移動臺的發(fā)射功率決定了系統(tǒng)的基準噪音，較強的接收信號會提高基站的背景噪音，影響較弱信號的接收。如果小區(qū)中距離基站很近的某個用戶的發(fā)射功率沒有得到有效控制，它在基站接收機處的噪聲就會很高，就會出現(xiàn)“遠近效應(yīng)”，使基站無法正常接收較弱的用戶信號。為了解決遠近效應(yīng)問題，在DS-CDMA系統(tǒng)中必須采用更加精確和快速的功率控制技術(shù)?；就ㄟ^快速抽樣每一個移動臺的無線信號強度來實現(xiàn)對移動臺的功率控制，保證基站覆蓋區(qū)域內(nèi)的每一個用戶給基站提供相同強度的信號，這就解決了由于一個臨近用戶的信號過大而覆蓋了遠處用戶信號的問題。第7.4節(jié)、碼分多址DS-CDMA系統(tǒng)的特點。在DS-CDMA系統(tǒng)中，很多用戶共享同一頻帶。DS-CDMA具有軟容量限制，容量的大小取決于噪聲環(huán)境。在DS-CDMA系統(tǒng)中，信號被擴展在一個較寬頻譜上，頻譜帶寬比信道的相干帶寬大很多，固有的頻率分集會減小多徑衰落的影響。在DS-CDMA系統(tǒng)中，信道的數(shù)據(jù)速率很高，符號時間比信道的時延擴展小很多，超過一個碼片延遲的多徑將被認為是噪音。使用RAKE接收機收集不同時延的信號進行疊加可以提高接收的可靠性。DS-CDMA使用同信道小區(qū)（N=1），可以進行軟切換。自干擾是DS-CDMA系統(tǒng)的一個固有問題。自干擾是由于不同用戶的PN序列并不完全正交而造成的。DS-CDMA系統(tǒng)需要采取比FDMA或TDMA更精確的功率控制技術(shù)。第7.4節(jié)、碼分多址2、跳頻碼分多址（FH-CDMA）FH-CDMA系統(tǒng)中，每個用戶的載波頻率都在寬帶信道范圍內(nèi)按照PN序列變化。信息數(shù)據(jù)被分為同樣大小的組在不同的載波上發(fā)射出去。一個跳頻信號僅占用一個相對較窄的信道，任意一個發(fā)射載波的瞬時帶寬都比整個擴頻帶寬小的多。用戶載頻的偽隨機變化使得在任意時刻對一個具體信道的占用也隨機變化，實現(xiàn)一個大頻率范圍的多址接入。如果載波變化速率大于系統(tǒng)符號速率，就叫作快跳頻系統(tǒng)；如果載波變化率小于或等于符號速率，就叫作慢跳頻系統(tǒng)。對于FH-CDMA系統(tǒng)來說線性并不是問題，可以使用功率效率高的恒包絡(luò)調(diào)制，用廉價的接收機來提供FH-CDMA的非相干檢測。跳頻系統(tǒng)具有很高的安全性。當使用大量跳頻信道時，一個并不知道頻率是怎樣隨機改變的接收機，不可能很快調(diào)諧到希望監(jiān)測的信號。第7.4節(jié)、碼分多址3、混合擴頻技術(shù)混合FDMA/CDMA（FCDMA）：寬帶頻譜被劃分成若干帶寬小一些的子信道，每個子信道采用窄帶CDMA技術(shù)。這種混合系統(tǒng)的突出優(yōu)點是帶寬不需要連續(xù)，而且可以依據(jù)不同用戶的要求分配在不同的子信道。第7.4節(jié)、碼分多址混合直擴/跳頻碼分多址（DS/FH-CDMA）。這種技術(shù)由一個直接序列調(diào)制信號構(gòu)成，該信號的中心頻率按照PN序列跳變，這種跳頻系統(tǒng)的突出優(yōu)點是避免遠近效應(yīng)。但是，這種跳頻系統(tǒng)不適用于軟切換處理。時分跳頻多址（TD/FH-CDMA）：這種多址技術(shù)在解決嚴重的多徑衰落或同頻干擾時具有優(yōu)勢。用戶可以在一個新的TDMA幀開始時跳到一個新的頻率，避免了在一個特定信道上的嚴重衰落或碰撞事件。GSM系統(tǒng)的標準就采用這項技術(shù)，預(yù)先定義了跳頻序列，允許用戶在指定小區(qū)的特定頻率上跳頻。第7.5節(jié)、空分多址空分多址（SDMA）是控制用戶在空間方向上的輻射能量，使用定向天線來服務(wù)于不同的用戶。第7.5節(jié)、空分多址在實際應(yīng)用中上，SDMA通常與其它多址方式（FDMA、TDMA和CDMA）結(jié)合使用，處于同一波束內(nèi)的不同用戶用其它多址方式加以區(qū)分。采用SDMA方式后，相同頻率（TDMA或CDMA系統(tǒng)）或不同頻率（FDMA系統(tǒng)）的無線信道都可以服務(wù)于被天線定向波束所覆蓋的這些不同區(qū)域。定向天線是SDMA的一個基本方式，這種天線最適合于TDMA和CDMA系統(tǒng)。在3G系統(tǒng)中使用了自適應(yīng)天線（又稱作智能天線），可以迅速地引導(dǎo)信號能量沿著用戶的方向發(fā)送和接收，達到充分利用移動用戶信號并抑制干擾信號的目的。在蜂窩無線系統(tǒng)中，由于很多原因造成了反向信道（手機-基站）的困難較多。通過定向天線來空間過濾用戶信號是一個很好的方法，可以明顯改善每個用戶的反向信道，并且需要更少的功率。SDMA實現(xiàn)的關(guān)鍵是智能天線技術(shù)。第7.6節(jié)、分組無線電在分組無線電（PR）接入系統(tǒng)中，大量用戶用一種分散的方式來接入同一個信道，發(fā)射可以通過數(shù)據(jù)突發(fā)來完成。基站接收機檢測多個發(fā)射機同時發(fā)射而產(chǎn)生的碰撞，通過ACK（確認）或NACK（否定確認）信號來通知發(fā)射信號的用戶和所有其它用戶。分組無線電的實現(xiàn)比較容易，但是，由于用戶是使用競爭技術(shù)在一個共用信道上發(fā)射，因此效率較低并且可能導(dǎo)致較大的時間延遲。隨機接入?yún)f(xié)議：隨機接入?yún)f(xié)議又分為純ALOHA和分段ALOHA兩種方式。對于高負荷通信，純ALOHA和分段ALOHA的效率都很低。載波檢測多址協(xié)議：每個終端在發(fā)射信息之前都測試一下信道狀態(tài)，如果信道空閑，就允許用戶按照在某種特定算法來發(fā)射分組。預(yù)留ALOHA：是以TDMA技術(shù)為基礎(chǔ)的一個分組接入模式。在該協(xié)議中，某個分組段被賦予優(yōu)先級，并