【正文】 多址（FDMA）、時(shí)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(jiǎn)單的一個(gè)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(shí)現(xiàn)通信的，TDMA是以不同的時(shí)隙實(shí)現(xiàn)通信的，CDMA是以不同的代碼序列實(shí)現(xiàn)通信的。 頻分多址頻分，有時(shí)也稱之為信道化，就是把整個(gè)可分配的頻譜劃分成許多單個(gè)無(wú)線電信道（發(fā)射和接收載頻對(duì)），每個(gè)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(gè)用戶都可以接入這些信道中的任何一個(gè)。模擬蜂窩系統(tǒng)是FDMA結(jié)構(gòu)的一個(gè)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(huì)采用純頻分的方式，比如GSM和CDMA系統(tǒng)就采用了FDMA。 時(shí)分多址時(shí)分多址是在一個(gè)帶寬的無(wú)線載波上，按時(shí)間（或稱為時(shí)隙）劃分為若干時(shí)分信道，每一用戶占用一個(gè)時(shí)隙，只在這一指定的時(shí)隙內(nèi)收（或發(fā)）信號(hào)，故稱為時(shí)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(jiǎn)單的情況是單路載頻被劃分成許多不同的時(shí)隙，每個(gè)時(shí)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(gè)用戶分配給一個(gè)時(shí)隙（在呼叫開(kāi)始時(shí)分配），用戶與基站之間進(jìn)行同步通信，并對(duì)時(shí)隙進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)自己的時(shí)隙到來(lái)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)就啟動(dòng)接收和解調(diào)電路，對(duì)基站發(fā)來(lái)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(shí)，首先將信息進(jìn)行緩存，等到自己時(shí)隙的到來(lái)。在時(shí)隙開(kāi)始后，再將信息以加倍的速率發(fā)射出去，然后又開(kāi)始積累下一次猝發(fā)式傳輸。TDMA的一個(gè)變形是在一個(gè)單頻信道上進(jìn)行發(fā)射和接收，稱之為時(shí)分雙工（TDD）。其最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就是利用兩個(gè)時(shí)隙，一個(gè)發(fā)一個(gè)收。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射時(shí)基站接收，基站發(fā)射時(shí)移動(dòng)臺(tái)接收，交替進(jìn)行。TDD具有TDMA結(jié)構(gòu)的許多優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)是可以在單一載頻上實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收，而不需要上行和下行兩個(gè)載頻，不需要頻率切換，因而可以降低成本。TDD的主要缺點(diǎn)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(shí)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(shí)間上進(jìn)行分離，它可在一個(gè)信道上同時(shí)傳輸多個(gè)用戶的信息，也就是說(shuō)，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(huì)丟失原來(lái)的信息。有多少個(gè)互為正交的碼序列，就可以有多少個(gè)用戶同時(shí)在一個(gè)載波上通信。每個(gè)發(fā)射機(jī)都有自己唯一的代碼（偽隨機(jī)碼），同時(shí)接收機(jī)也知道要接收的代碼，用這個(gè)代碼作為信號(hào)的濾波器，接收機(jī)就能從所有其他信號(hào)的背景中恢復(fù)成原來(lái)的信息碼（這個(gè)過(guò)程稱為解擴(kuò)）。CDMA按照獲得帶寬信號(hào)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(shí)（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(dòng)臺(tái)中有多個(gè)RAKE接收機(jī)，由于無(wú)線信號(hào)傳播中存在多徑效應(yīng)，因此基站發(fā)出的信號(hào)會(huì)經(jīng)過(guò)不同的路徑到達(dá)移動(dòng)臺(tái)處，經(jīng)不同路徑到達(dá)移動(dòng)臺(tái)處的信號(hào)的時(shí)間是不同的，如果兩個(gè)信號(hào)到達(dá)移動(dòng)臺(tái)處的時(shí)間差超過(guò)一個(gè)信號(hào)碼元的寬度，RAKE接收機(jī)就可將其分別成功解調(diào)，移動(dòng)臺(tái)將各個(gè)RAKE接收機(jī)收到的信號(hào)進(jìn)行矢量相加（即對(duì)不同時(shí)間到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)進(jìn)行不同的時(shí)間延遲到達(dá)同相），每個(gè)接收機(jī)可單獨(dú)接收一路多徑信號(hào)，這樣移動(dòng)臺(tái)就可以處理幾個(gè)多徑分量，達(dá)到抗多徑衰落的目的，提高移動(dòng)臺(tái)的接收性能?；緦?duì)每個(gè)移動(dòng)臺(tái)信號(hào)的接收也是采用同樣的道理，即也采用多個(gè)RAKE接收機(jī)。另外，在移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行軟切換的時(shí)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(hào)才得以實(shí)現(xiàn)。 多用戶檢測(cè)基于RAKE接收機(jī)原理的CDMA接收機(jī)將其它用戶的信號(hào)視為干擾信號(hào)，但是優(yōu)化后接收機(jī)可以將檢測(cè)所有信號(hào)或從指定的信號(hào)中減去其它信號(hào)的干擾。當(dāng)新的用戶或干擾源進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其它用戶的服務(wù)質(zhì)量會(huì)下降，網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力越強(qiáng)，可服務(wù)的用戶就越多。干擾一個(gè)基站或移動(dòng)臺(tái)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(cè)（MUD）也稱為聯(lián)合檢測(cè)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(shí)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(duì)功率控制的需求。 功率控制由于CDMA系統(tǒng)不同用戶同一時(shí)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(shí)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(gè)CDMA系統(tǒng)中，每一碼分信道都會(huì)受到來(lái)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(gè)用戶距離基站距離不同而使得基站接收到各個(gè)用戶的信號(hào)強(qiáng)弱不同，由于信號(hào)間存在干擾，尤其是強(qiáng)信號(hào)會(huì)對(duì)弱信號(hào)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(lái)控制各個(gè)用戶的發(fā)射功率，使得各個(gè)用戶到達(dá)基站的信號(hào)強(qiáng)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(dòng)臺(tái)的相互干擾，所以每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)達(dá)到基站時(shí)都達(dá)到最小所需的信噪比，系統(tǒng)容量將會(huì)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(kāi)環(huán)和閉環(huán)功率控制。1. 反向開(kāi)環(huán)功率控制反向開(kāi)環(huán)功率控制是移動(dòng)臺(tái)根據(jù)在小區(qū)中所接收功率的變化，迅速調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率。其目的是試圖使所有移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的信號(hào)在到達(dá)基站時(shí)都有相同的標(biāo)稱功率。開(kāi)環(huán)功率控制是為了補(bǔ)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(gè)很大的動(dòng)態(tài)范圍。IS95空中接口規(guī)定開(kāi)環(huán)功率控制動(dòng)態(tài)范圍是－32dB～＋32dB。1) 剛進(jìn)入接入信道時(shí)（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(duì)第一個(gè)接入信道序列所需作的調(diào)整；NOM_PWR是為了補(bǔ)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(zhǎng)為PWR_STEP），直到收到一個(gè)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(kāi)始發(fā)送之后一旦收到一個(gè)功率控制比特，移動(dòng)臺(tái)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(duì)移動(dòng)臺(tái)的開(kāi)環(huán)功率估計(jì)迅速作出糾正，以使移動(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)增加平均輸出功率，“1”比特指示移動(dòng)臺(tái)減少平均輸出功率，步長(zhǎng)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(gè)功率控制比特的長(zhǎng)度正好等于前向業(yè)務(wù)信道兩個(gè)調(diào)制符號(hào)的長(zhǎng)度（）。每個(gè)功率控制比特將替代兩個(gè)連續(xù)的前向業(yè)務(wù)信道調(diào)制符號(hào)，這個(gè)技術(shù)就是通常所說(shuō)的符號(hào)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(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率，移動(dòng)臺(tái)測(cè)量誤幀率，當(dāng)誤幀率超過(guò)預(yù)定義值時(shí)，移動(dòng)臺(tái)要求基站對(duì)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(dòng)態(tài)范圍是177。6dB。移動(dòng)臺(tái)的報(bào)告分為定期報(bào)告和門限報(bào)告。 軟容量對(duì)于CDMA系統(tǒng)，用戶數(shù)與服務(wù)級(jí)別存在比較靈活的關(guān)系，運(yùn)營(yíng)商可在話務(wù)量高峰期將誤幀率稍微提高，來(lái)增加可用信道數(shù)，提高系統(tǒng)容量。軟容量是通過(guò)CDMA系統(tǒng)的呼吸功能來(lái)實(shí)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(shí)，該基站的用戶之間會(huì)產(chǎn)生較大的干擾，這時(shí)，該基站可通過(guò)降低該基站的導(dǎo)頻信道的發(fā)射功率使部分用戶通過(guò)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(shí)，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(guò)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(shí)現(xiàn)呼吸功能的本質(zhì)在于其可以方便的控制各個(gè)基站的覆蓋范圍和系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟切換，通過(guò)改變基站的覆蓋范圍來(lái)調(diào)整各個(gè)基站下面使用用戶的容量，CDMA系統(tǒng)通過(guò)呼吸功能，實(shí)現(xiàn)相鄰基站之間的容量均衡，降低各個(gè)基站內(nèi)部的用戶干擾，從整個(gè)系統(tǒng)考慮是增加了容量。 軟切換切換是指將一個(gè)正在進(jìn)行的呼叫從一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)小區(qū)的過(guò)程。切換是用于無(wú)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(guò)程中，業(yè)務(wù)信道有瞬時(shí)的中斷的切換過(guò)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(guò)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(gè)或多個(gè)基站的覆蓋邊緣區(qū)域進(jìn)行切換時(shí)，手機(jī)同時(shí)接收多個(gè)基站（大多數(shù)情況下是兩個(gè)）的信號(hào)，幾個(gè)基站也同時(shí)接收該手機(jī)的信號(hào)，直到滿足一定的條件后手機(jī)才切斷同原來(lái)基站的聯(lián)系。如果兩個(gè)基站之間采用的是不同頻率，則這時(shí)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(gè)扇區(qū)之間；（ 如果切換發(fā)生在兩個(gè)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(gè)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(shí)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)軟切換的原因在于：CDMA系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)相鄰小區(qū)的同頻復(fù)用；手機(jī)和基站對(duì)于每個(gè)信道都采用多個(gè)RAKE接收機(jī)，可以同時(shí)接收多路信號(hào)，在軟切換過(guò)程中各個(gè)基站的信號(hào)對(duì)于手機(jī)來(lái)講相當(dāng)于是多徑信號(hào)，手機(jī)接收到這些信號(hào)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(duì)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(qiáng)度表明與該導(dǎo)頻相對(duì)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(guò)程如圖24所示：a、當(dāng)導(dǎo)頻強(qiáng)度達(dá)到T_ADD，移動(dòng)臺(tái)發(fā)送一個(gè)導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)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(gè)切換指示消息；c、移動(dòng)臺(tái)將此導(dǎo)頻轉(zhuǎn)到有效導(dǎo)頻集并發(fā)送一個(gè)切換完成消息；d、當(dāng)導(dǎo)頻強(qiáng)度掉到T_DROP 以下時(shí)，移動(dòng)臺(tái)啟動(dòng)切換去掉定時(shí)器；e、切換去掉定時(shí)器到期，移動(dòng)臺(tái)發(fā)送一個(gè)導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息；f、基站發(fā)送一個(gè)切換指示消息；g、移動(dòng)臺(tái)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(shí)現(xiàn)過(guò)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(hào)經(jīng)過(guò)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(shí)編碼方案簡(jiǎn)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(shí)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(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列”的簡(jiǎn)稱。如果 r 級(jí)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(gè)周期內(nèi)，1 的個(gè)數(shù)是2r1，0 的個(gè)數(shù)是2r11，遍歷的狀態(tài)數(shù)為2r－1。b、在一個(gè)周期內(nèi)，共有2r－1個(gè)游程。長(zhǎng)度為r 的1游程和長(zhǎng)度為r1的0 游程各有一個(gè)。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(shí)現(xiàn)快速捕獲。實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：a、在相關(guān)解調(diào)過(guò)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(méi)有超過(guò)門限，則表明在該相位無(wú)有用信號(hào)，將相位后移一段，再作相關(guān)解調(diào)。b、如果超過(guò)門限了，在該相位再做更長(zhǎng)一段PN碼的相關(guān)解調(diào)，以判定該相位是否有有用信號(hào)。c、每次移PN 碼的半個(gè)比特的長(zhǎng)度。3. PN 碼在CDMA中的應(yīng)用在前向信道中，長(zhǎng)度為2421的m序列被用作對(duì)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(zhǎng)度為2151的m序列被用作對(duì)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(gè)比特，這樣，最多有512個(gè)不同的相位可用。在反向信道中，長(zhǎng)度為2421的m序列被用作直接進(jìn)行擴(kuò)頻，每個(gè)用戶被分配一個(gè)m序列的相位，這個(gè)相位是由用戶的ESN（移動(dòng)臺(tái)的電子序號(hào)）計(jì)算出來(lái)，這些 m序列的相位是隨機(jī)分布且不會(huì)重復(fù)的。長(zhǎng)度為2151的PN 碼也被用作對(duì)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(shí)接收衰落互不相關(guān)的兩個(gè)或更多個(gè)輸入信號(hào)后，系統(tǒng)分別解調(diào)這些信號(hào)然后將他們相加，這樣系統(tǒng)可以接收到更多有用信號(hào)，克服衰落。移動(dòng)通信信道是一種多徑衰落信道，發(fā)射的信號(hào)要經(jīng)過(guò)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(dòng)臺(tái)的移動(dòng)，各條傳播路徑上的信號(hào)幅度、時(shí)延及相位隨時(shí)隨地發(fā)生變化，所以接收到的信號(hào)的電平是起伏、不穩(wěn)定的，這些多徑信號(hào)相互疊加就會(huì)形成衰落。疊加后的