多用戶信息論ppt課件(已修改)
2025-05-10 23:21 本頁面
【正文】 2022/5/26 信息論與編碼 第 7章 多用戶信息論 北京大學(xué)出版社 引言 隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展 ， 以單信源 、 單信宿為基礎(chǔ)建立起的經(jīng)典信息 論 ， 已經(jīng)無法滿足研究通信網(wǎng)絡(luò)的編碼和信道容量問題的需要 ， 于是多用 戶信息論 （ 網(wǎng)絡(luò)信息論 ） 成為人們關(guān)注的熱點(diǎn) ， 并在實(shí)際的通信系統(tǒng)中已 經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用 。 ?案例一： 衛(wèi)星通信 。 地球上的 無線電通信 站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信 ， 衛(wèi)星和地面之間的下行通道就是多用戶信道中的廣播信道 ， 衛(wèi)星將來自各 地面站的信息經(jīng)過編碼后統(tǒng)一發(fā)回地面 ， 各地面站經(jīng)過各自的譯碼器譯出 所需信息 。 ?案例二： 微波中繼通信 。 它是指利用微波作為載波 ， 采用中繼 （ 接力 ） 方式在 地面上進(jìn)行無線通信 ， 一對地面站可經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星中轉(zhuǎn)或經(jīng)地面通 信轉(zhuǎn)接實(shí)現(xiàn)單向通信 ， 衛(wèi)星和地面站之間的通道就是中繼信道 。 第 7章 多用戶信息論 多用戶信道 前面討論的信道均只有一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端 ， 稱為單用戶信道 ， 采用單 用戶信道的系統(tǒng)稱為單路通信系統(tǒng) 。 前面討論的是兩個(gè)用戶之間 （ 一個(gè)信源 ， 一 個(gè)信宿 ） 的通信問題 ， 情況比較簡單 ， 適用于作深入的理論分析 。 但實(shí)際的通信 系統(tǒng)是多用戶通信系統(tǒng) ， 例如 ， 單向的無線電臺 、 電視臺廣播 、 有線廣播或雙向 的計(jì)算機(jī)通信 、 網(wǎng)絡(luò)通信等 ， 這些均屬于多用戶信道 。 多用戶通信 多用戶通信近些年來得到了很大發(fā)展，特別是以衛(wèi)星通信、移動(dòng)無線和基于 擴(kuò)頻的 CDMA等典型多址技術(shù)的應(yīng)用，更具長足發(fā)展的前景。 多用戶通信就是指多個(gè)用戶通過一定接入方式和基于通信資源的某種正交分割 方式，同時(shí)共享該信道資源，簡而言之，多用戶通信就是一個(gè)通信信道被多個(gè)用戶 同時(shí)使用。由定義表明多用戶通信覆蓋廣泛的通信領(lǐng)域，并包括較為傳統(tǒng)的各種復(fù) 用和近些年大量發(fā)展的光波分復(fù)用，各種多址模式和隨機(jī)接入（多址）方式，以及 廣播系統(tǒng)等。 第 7章 多用戶信息論 多址是在相應(yīng)復(fù)用形式的基礎(chǔ)上脫穎而出的，它突出強(qiáng)調(diào)了多用戶的“接入”特 點(diǎn) ——— 多用戶（比一般復(fù)用系統(tǒng)大得多的用戶數(shù)）可在地球廣闊領(lǐng)域（地、空、 海域）實(shí)施個(gè)體分布性、遙遠(yuǎn)分散性的靈活與隨機(jī)接入，多址模式就是如此超出已 有復(fù)用概念的特殊接入方式下的復(fù)用。多址的類型有很多，如時(shí)分多址 (TDMA)， 碼分多址 (CDMA)，頻分多址 (FDMA)等，這些方式在實(shí)際的通信系統(tǒng)中都得到了 廣泛的應(yīng)用。 在我們的生活中，一些實(shí)際的通信系統(tǒng)如電話交換網(wǎng)、廣播系統(tǒng)網(wǎng)、衛(wèi)星電視 網(wǎng)等都是多用戶通信系統(tǒng)，也稱為網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的輸入端涉及到兩個(gè)或 兩個(gè)以上的信源，或者輸出端涉及到兩個(gè)或兩個(gè)以上的信宿（終端或用戶）。近年 來，隨著手機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及，推動(dòng)了移動(dòng)通信和以計(jì)算機(jī)為中心的互聯(lián)網(wǎng)的 迅速發(fā)展，形成了全國性甚至全球性的通信，在這些通信網(wǎng)中，信息是在多用戶和 多方向中流通的，實(shí)際上都是多用戶通信。 多用戶信道的分類 多用戶信道可以允許多個(gè)輸入端和輸出端，一般情況下可以將多用戶信道劃 分成下列幾種典型類型。 第 7章 多用戶信息論 ⒈ 多址接入信道 多址接入信道是指多個(gè)用戶的信息用各自的編碼器編碼后，送入同一信道傳輸 到信宿，而信宿端卻只有一個(gè)譯碼器進(jìn)行譯碼，然后將譯碼后的信號分送給多個(gè)不 同的用戶。顯然，這是有多個(gè)輸入端（多個(gè)譯碼器）和一個(gè)輸出端（一個(gè)譯碼器） 的多用戶信道。 衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，個(gè)地面站同時(shí)與一個(gè)公用衛(wèi)星進(jìn)行通信的上行鏈路就是多址 接入信道的實(shí)例。同衛(wèi)星通信系統(tǒng)的上行通道一樣，移動(dòng)通信系統(tǒng)中多個(gè)移動(dòng)終端 （手機(jī)）與基站通信的上行鏈路也是一種典型的多址接入信道，如圖 。第 一代和第二代移動(dòng)通信分別采用時(shí)分多址、頻分多址技術(shù)，無線資源在時(shí)域或頻域 被劃分成多個(gè)獨(dú)立的信道，實(shí)現(xiàn)多用戶信息傳輸，但從信息論的角度來看，這些技 術(shù)并不是最優(yōu)的，信道利用率有待進(jìn)一步的提高。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，如 CDMA2022， WCDMA， TDSCDMA均采用碼分多址技術(shù)，能夠更好地利用信道 資源。 第 7章 多用戶信息論 圖 移動(dòng)通信系統(tǒng)上行鏈路 第 7章 多用戶信息論
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