【正文】 多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）三種接入方式。圖21用模型表示了這三種方法簡單的一個概念。圖21 三種多址方式概念示意圖FDMA是以不同的頻率信道實現(xiàn)通信的，TDMA是以不同的時隙實現(xiàn)通信的，CDMA是以不同的代碼序列實現(xiàn)通信的。 頻分多址頻分，有時也稱之為信道化，就是把整個可分配的頻譜劃分成許多單個無線電信道（發(fā)射和接收載頻對），每個信道可以傳輸一路話音或控制信息。在系統(tǒng)的控制下，任何一個用戶都可以接入這些信道中的任何一個。模擬蜂窩系統(tǒng)是FDMA結(jié)構(gòu)的一個典型例子，數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中也同樣可以采用FDMA，只是不會采用純頻分的方式，比如GSM和CDMA系統(tǒng)就采用了FDMA。 時分多址時分多址是在一個帶寬的無線載波上，按時間（或稱為時隙）劃分為若干時分信道，每一用戶占用一個時隙，只在這一指定的時隙內(nèi)收（或發(fā)）信號，故稱為時分多址。此多址方式在數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中采用，GSM系統(tǒng)也采用了此種方式。TDMA是一種較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，最簡單的情況是單路載頻被劃分成許多不同的時隙，每個時隙傳輸一路猝發(fā)式信息。TDMA中關(guān)鍵部分為用戶部分，每一個用戶分配給一個時隙（在呼叫開始時分配），用戶與基站之間進(jìn)行同步通信，并對時隙進(jìn)行計數(shù)。當(dāng)自己的時隙到來時，移動臺就啟動接收和解調(diào)電路，對基站發(fā)來的猝發(fā)式信息進(jìn)行解碼。同樣，當(dāng)用戶要發(fā)送信息時，首先將信息進(jìn)行緩存，等到自己時隙的到來。在時隙開始后，再將信息以加倍的速率發(fā)射出去，然后又開始積累下一次猝發(fā)式傳輸。TDMA的一個變形是在一個單頻信道上進(jìn)行發(fā)射和接收，稱之為時分雙工（TDD）。其最簡單的結(jié)構(gòu)就是利用兩個時隙，一個發(fā)一個收。當(dāng)移動臺發(fā)射時基站接收，基站發(fā)射時移動臺接收，交替進(jìn)行。TDD具有TDMA結(jié)構(gòu)的許多優(yōu)點：猝發(fā)式傳輸、不需要天線的收發(fā)共用裝置等等。它的主要優(yōu)點是可以在單一載頻上實現(xiàn)發(fā)射和接收，而不需要上行和下行兩個載頻，不需要頻率切換，因而可以降低成本。TDD的主要缺點是滿足不了大規(guī)模系統(tǒng)的容量要求。 碼分多址碼分多址是一種利用擴(kuò)頻技術(shù)所形成的不同的碼序列實現(xiàn)的多址方式。它不像FDMA、TDMA那樣把用戶的信息從頻率和時間上進(jìn)行分離，它可在一個信道上同時傳輸多個用戶的信息，也就是說，允許用戶之間的相互干擾。其關(guān)鍵是信息在傳輸以前要進(jìn)行特殊的編碼，編碼后的信息混合后不會丟失原來的信息。有多少個互為正交的碼序列，就可以有多少個用戶同時在一個載波上通信。每個發(fā)射機(jī)都有自己唯一的代碼（偽隨機(jī)碼），同時接收機(jī)也知道要接收的代碼，用這個代碼作為信號的濾波器，接收機(jī)就能從所有其他信號的背景中恢復(fù)成原來的信息碼（這個過程稱為解擴(kuò)）。CDMA按照獲得帶寬信號所采取的調(diào)制方式分為直接序列擴(kuò)頻（DS）、跳頻（FH）和跳時（TH），如下圖22所示：圖22 三種CDMA擴(kuò)頻方式概念示意圖 RAKE接收機(jī)RAKE接收機(jī)也稱為多徑接收機(jī)，即是指移動臺中有多個RAKE接收機(jī)，由于無線信號傳播中存在多徑效應(yīng)，因此基站發(fā)出的信號會經(jīng)過不同的路徑到達(dá)移動臺處，經(jīng)不同路徑到達(dá)移動臺處的信號的時間是不同的，如果兩個信號到達(dá)移動臺處的時間差超過一個信號碼元的寬度，RAKE接收機(jī)就可將其分別成功解調(diào)，移動臺將各個RAKE接收機(jī)收到的信號進(jìn)行矢量相加（即對不同時間到達(dá)移動臺的信號進(jìn)行不同的時間延遲到達(dá)同相），每個接收機(jī)可單獨接收一路多徑信號，這樣移動臺就可以處理幾個多徑分量，達(dá)到抗多徑衰落的目的，提高移動臺的接收性能?；緦γ總€移動臺信號的接收也是采用同樣的道理，即也采用多個RAKE接收機(jī)。另外，在移動臺進(jìn)行軟切換的時候，也正是由于使用不同的RAKE接收機(jī)接收不同基站的信號才得以實現(xiàn)。 多用戶檢測基于RAKE接收機(jī)原理的CDMA接收機(jī)將其它用戶的信號視為干擾信號，但是優(yōu)化后接收機(jī)可以將檢測所有信號或從指定的信號中減去其它信號的干擾。當(dāng)新的用戶或干擾源進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時，其它用戶的服務(wù)質(zhì)量會下降，網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力越強，可服務(wù)的用戶就越多。干擾一個基站或移動臺的多路接入干擾是小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間干擾的總和。多用戶檢測（MUD）也稱為聯(lián)合檢測和干擾消除，它提供了降低多路接入干擾的影響，因而增加系統(tǒng)容量。同時MUD顯著降低了CDMA系統(tǒng)的遠(yuǎn)近效應(yīng)。MUD可以緩解系統(tǒng)對功率控制的需求。 功率控制由于CDMA系統(tǒng)不同用戶同一時間采用相同的頻率，所以CDMA系統(tǒng)為自干擾系統(tǒng)，如果系統(tǒng)采用的擴(kuò)頻碼不是完全正交的（實際系統(tǒng)中使用的地址碼是近似正交的），因而造成相互之間的干擾。在一個CDMA系統(tǒng)中，每一碼分信道都會受到來自其它碼分信道的干擾，這種干擾是一種固有的內(nèi)在干擾。由于各個用戶距離基站距離不同而使得基站接收到各個用戶的信號強弱不同，由于信號間存在干擾，尤其是強信號會對弱信號造成很大的干擾，甚至造成系統(tǒng)的崩潰，因此必須采用某種方式來控制各個用戶的發(fā)射功率，使得各個用戶到達(dá)基站的信號強度基本一致。CDMA系統(tǒng)的容量主要受限于系統(tǒng)內(nèi)部移動臺的相互干擾，所以每個移動臺的信號達(dá)到基站時都達(dá)到最小所需的信噪比，系統(tǒng)容量將會達(dá)到最大值。CDMA功率控制分為：前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又分為開環(huán)和閉環(huán)功率控制。1. 反向開環(huán)功率控制反向開環(huán)功率控制是移動臺根據(jù)在小區(qū)中所接收功率的變化，迅速調(diào)節(jié)移動臺發(fā)射功率。其目的是試圖使所有移動臺發(fā)出的信號在到達(dá)基站時都有相同的標(biāo)稱功率。開環(huán)功率控制是為了補償平均路徑衰落的變化和陰影、拐彎等效應(yīng)，它必須有一個很大的動態(tài)范圍。IS95空中接口規(guī)定開環(huán)功率控制動態(tài)范圍是－32dB～＋32dB。1) 剛進(jìn)入接入信道時（閉環(huán)校正尚未激活）平均輸出功率（dBm）= 平均輸入功率（dBm）73+NOM_PWR（dB）+ INIT_PWR（dB）其中： MHz標(biāo)稱CDMA信道帶寬而言；INIT_PWR是對第一個接入信道序列所需作的調(diào)整；NOM_PWR是為了補償由于前向CDMA 信道和反向CDMA 信道之間不相關(guān)造成的路徑損耗。2) 其后的試探序列不斷增加發(fā)射功率（步長為PWR_STEP），直到收到一個效應(yīng)或序列結(jié)束。輸出的功率電平為：平均輸出功率（dBm）= 平均輸入功率（dBm）73+NOM_PWR（dB）+INIT_PWR（dB）＋PWR_STEP之和（dB）3) 在反向業(yè)務(wù)信道開始發(fā)送之后一旦收到一個功率控制比特，移動臺的平均輸出功率變?yōu)椋浩骄敵龉β剩╠Bm） = 平均輸入功率（dBm）73+NOM_PWR（dB）+INIT_PWR （dB）+PWR_STEP 之和（dB）+所有閉環(huán)功率校正之和（dB）其中：NOM_PWR 的范圍為 －8～7 dB，標(biāo)稱值為0dB INIT_PWR 的范圍為－16～15 dB，標(biāo)稱值為0dB PWR_STEP 的范圍為 0～7 dB2. 反向閉環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制的目的是使基站對移動臺的開環(huán)功率估計迅速作出糾正，以使移動臺保持最理想的發(fā)射功率。功率控制比特是連續(xù)發(fā)送的，（即800bit/s）?！?”比特指示移動臺增加平均輸出功率，“1”比特指示移動臺減少平均輸出功率，步長為1dB/比特?；景l(fā)送的功率控制比特比反向業(yè)務(wù)信道延遲2* ms。一個功率控制比特的長度正好等于前向業(yè)務(wù)信道兩個調(diào)制符號的長度（）。每個功率控制比特將替代兩個連續(xù)的前向業(yè)務(wù)信道調(diào)制符號，這個技術(shù)就是通常所說的符號抽取技術(shù)。反向外環(huán)與閉環(huán)功率控制如圖23所示：圖23 反向外環(huán)與閉環(huán)功率控制示意圖3. 前向功率控制基站周期性地降低發(fā)射到移動臺的發(fā)射功率，移動臺測量誤幀率，當(dāng)誤幀率超過預(yù)定義值時，移動臺要求基站對它的發(fā)射功率增加1％，每15～20ms進(jìn)行一次調(diào)整。下行鏈路低速控制調(diào)整的動態(tài)范圍是177。6dB。移動臺的報告分為定期報告和門限報告。 軟容量對于CDMA系統(tǒng)，用戶數(shù)與服務(wù)級別存在比較靈活的關(guān)系，運營商可在話務(wù)量高峰期將誤幀率稍微提高，來增加可用信道數(shù)，提高系統(tǒng)容量。軟容量是通過CDMA系統(tǒng)的呼吸功能來實現(xiàn)的。呼吸功能是CDMA系統(tǒng)中特有的改善用戶相互干擾、合理分配基站容量的功能。它是指相鄰基站間，如果某基站覆蓋區(qū)正在通話的用戶數(shù)量較多時，該基站的用戶之間會產(chǎn)生較大的干擾，這時，該基站可通過降低該基站的導(dǎo)頻信道的發(fā)射功率使部分用戶通過軟切換切換到負(fù)荷較輕相鄰基站中去，從而降低該基站的負(fù)荷，減輕該基站的干擾，這是所謂的“呼”功能；當(dāng)該基站的用戶數(shù)量減少、干擾減輕時，該基站又可增加導(dǎo)頻信道的發(fā)射功率，將相鄰基站的用戶通過軟切換納入自己的覆蓋區(qū)域，這是所謂的“吸”功能。CDMA系統(tǒng)實現(xiàn)呼吸功能的本質(zhì)在于其可以方便的控制各個基站的覆蓋范圍和系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟切換，通過改變基站的覆蓋范圍來調(diào)整各個基站下面使用用戶的容量，CDMA系統(tǒng)通過呼吸功能，實現(xiàn)相鄰基站之間的容量均衡，降低各個基站內(nèi)部的用戶干擾，從整個系統(tǒng)考慮是增加了容量。 軟切換切換是指將一個正在進(jìn)行的呼叫從一個小區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個小區(qū)的過程。切換是用于無線傳播、業(yè)務(wù)分配、激活操作維護(hù)、設(shè)備故障等原因而產(chǎn)生。CDMA系統(tǒng)中的切換有兩類：硬切換和軟切換。1. 硬切換硬切換是指在切換的過程中，業(yè)務(wù)信道有瞬時的中斷的切換過程。硬切換包括以下兩種情況：l 同一MSC中的不同頻道之間；l 不同MSC之間。2. 軟切換（Soft Handoff）軟切換是指在切換過程中，在中斷與舊的小區(qū)的聯(lián)系之前，先用相同頻率建立與新的小區(qū)的聯(lián)系。手機(jī)在兩個或多個基站的覆蓋邊緣區(qū)域進(jìn)行切換時，手機(jī)同時接收多個基站（大多數(shù)情況下是兩個）的信號，幾個基站也同時接收該手機(jī)的信號，直到滿足一定的條件后手機(jī)才切斷同原來基站的聯(lián)系。如果兩個基站之間采用的是不同頻率，則這時發(fā)生的切換是硬切換。軟切換包括以下四種情況：l 同一基站的兩個扇區(qū)之間；（ 如果切換發(fā)生在兩個相同頻率的扇區(qū)之間的話，這種切換稱為更軟切換（Softer Handoff））；l 不同基站的兩個小區(qū)之間；l 不同基站的小區(qū)和扇區(qū)之間的三方切換；l 不同基站控制器之間。3. 軟切換的實現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)軟切換的原因在于：CDMA系統(tǒng)可以實現(xiàn)相鄰小區(qū)的同頻復(fù)用；手機(jī)和基站對于每個信道都采用多個RAKE接收機(jī)，可以同時接收多路信號，在軟切換過程中各個基站的信號對于手機(jī)來講相當(dāng)于是多徑信號，手機(jī)接收到這些信號相當(dāng)于是一種空間分集。l 導(dǎo)頻：指導(dǎo)頻信道l 導(dǎo)頻集合：指所有具有相同頻率但不同 PN碼相位的導(dǎo)頻集。l 有效導(dǎo)頻集：與正在聯(lián)系的基站相對應(yīng)的導(dǎo)頻集合。l 候選導(dǎo)頻集：當(dāng)前不在有效導(dǎo)頻集里，但是已有足夠的強度表明與該導(dǎo)頻相對應(yīng)的基站的前向業(yè)務(wù)信道可以被成功解調(diào)的導(dǎo)頻集合。l 相鄰導(dǎo)頻集：當(dāng)前不在有效導(dǎo)頻集或候選導(dǎo)頻集里但又根據(jù)某種算法被認(rèn)為很快就可以進(jìn)入候選導(dǎo)頻集里的導(dǎo)頻集合。l 剩余導(dǎo)頻集：不被包括在相鄰導(dǎo)頻集。候選導(dǎo)頻集和有效導(dǎo)頻集里的所有其它導(dǎo)頻的導(dǎo)頻集合。軟切換過程如圖24所示：a、當(dāng)導(dǎo)頻強度達(dá)到T_ADD，移動臺發(fā)送一個導(dǎo)頻強度測量消息，并將該導(dǎo)頻轉(zhuǎn)到候選導(dǎo)頻集合；b、基站發(fā)送一個切換指示消息；c、移動臺將此導(dǎo)頻轉(zhuǎn)到有效導(dǎo)頻集并發(fā)送一個切換完成消息；d、當(dāng)導(dǎo)頻強度掉到T_DROP 以下時，移動臺啟動切換去掉定時器；e、切換去掉定時器到期，移動臺發(fā)送一個導(dǎo)頻強度測量消息；f、基站發(fā)送一個切換指示消息；g、移動臺把導(dǎo)頻從有效導(dǎo)頻集移到相鄰導(dǎo)頻集并發(fā)送切換完成消息。圖24 軟切換實現(xiàn)過程 地址碼的選擇地址碼選擇的要求：所選的地址碼應(yīng)能提供足夠數(shù)量的相關(guān)函數(shù)特性尖銳的碼系列，保證信號經(jīng)過地址碼解擴(kuò)后具有較高的信噪比。地址碼提供的碼序列應(yīng)接近白噪聲特性，同時編碼方案簡單，保證具有較快的同步建立速度。1. 偽隨機(jī)序列偽隨機(jī)序列（PN碼）具有類似噪聲序列的性質(zhì)，是一種貌似隨機(jī)但實際上是有規(guī)律的周期性二進(jìn)制序列。CDMA系統(tǒng)中采用 m序列。m序列定義：“最長線性反饋移位寄存器序列”的簡稱。如果 r 級線性移位寄存器序列的周期是P＝2R－1，則該移位序列為 m序列。m序列的基本性質(zhì)a、周期是P＝2R－1。一個周期內(nèi)，1 的個數(shù)是2r1，0 的個數(shù)是2r11，遍歷的狀態(tài)數(shù)為2r－1。b、在一個周期內(nèi)，共有2r－1個游程。長度為r 的1游程和長度為r1的0 游程各有一個。c、m序列和其移位后的序列逐位模2 相加，所得的序列還是m 序列，只是相位不同。d、具有雙值自相關(guān)特性。2. PN 碼的碼捕獲CDMA中，PN 碼的碼捕獲采用兩段搜索算法，實現(xiàn)快速捕獲。實現(xiàn)過程如下：a、在相關(guān)解調(diào)過程中，先設(shè)置一較低門限，然后相關(guān)解調(diào)PN 碼的一小段，如果沒有超過門限，則表明在該相位無有用信號，將相位后移一段，再作相關(guān)解調(diào)。b、如果超過門限了，在該相位再做更長一段PN碼的相關(guān)解調(diào)，以判定該相位是否有有用信號。c、每次移PN 碼的半個比特的長度。3. PN 碼在CDMA中的應(yīng)用在前向信道中，長度為2421的m序列被用作對業(yè)務(wù)信道進(jìn)行擾碼（注意不是用作擴(kuò)頻，在前向信道中是使用正交的Walsh函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)頻）。長度為2151的m序列被用作對前向信道進(jìn)行正交調(diào)制，不同的基站使用不同相位的m序列進(jìn)行調(diào)制，其相位差至少為64個比特，這樣，最多有512個不同的相位可用。在反向信道中，長度為2421的m序列被用作直接進(jìn)行擴(kuò)頻，每個用戶被分配一個m序列的相位，這個相位是由用戶的ESN（移動臺的電子序號）計算出來，這些 m序列的相位是隨機(jī)分布且不會重復(fù)的。長度為2151的PN 碼也被用作對反向業(yè)務(wù)信道進(jìn)行正交調(diào)制，其相位偏置為0 。 分集技術(shù)分集技術(shù)是指系統(tǒng)同時接收衰落互不相關(guān)的兩個或更多個輸入信號后，系統(tǒng)分別解調(diào)這些信號然后將他們相加，這樣系統(tǒng)可以接收到更多有用信號，克服衰落。移動通信信道是一種多徑衰落信道，發(fā)射的信號要經(jīng)過直射、反射、散射等多條傳播途徑才能達(dá)到接收端，而且隨著移動臺的移動，各條傳播路徑上的信號幅度、時延及相位隨時隨地發(fā)生變化，所以接收到的信號的電平是起伏、不穩(wěn)定的，這些多徑信號相互疊加就會形成衰落。疊加后的