行動通訊
CHAPTER 7 多重分工技術
7.2 多重分工的概念與模型
多重存取技術是很重要的。多重存取技術是基 於信號的正交性（orthogonalization）。
無線電信號可以表示為頻率、時間或碼的函 數，如下：
其中s ( f, t ) 是頻率與時間的函數，而c (t) 是碼的函數。
行動通訊 第七章 第162頁
7.2 多重分工的概念與模型
當c (t) = 1，可被取代為：
這構成了知名的一般式，用來將信號表示為 頻率與時間的函數。
行動通訊 第七章 第162頁
7.2 多重分工的概念與模型
在行動通訊裡，於同一時間利用有限的頻率 帶是必要的，即是讓多個用戶共用無線電通 道，而達到此目的的方案就是多重存取多重存取多重存取。多重存取
有兩種雙工系統：分頻雙工（frequency division duplexing; FDD）是切割使用的 頻率，而分時雙工（time division duplexing; TDD）將同一頻率以時間來切 割。
行動通訊 第七章 第162頁
7.2.1 分頻多重擷取
在FDMA中，兩信號的正交性條件如下：
表示信號 與 在頻率域F裡沒 有重疊的頻率，且兩信號不相互干擾。
FDMA是廣泛使用在可攜與車用電話等類比系 統的多重存取系統。
行動通訊 第七章 第163頁
7.2.1 分頻多重擷取
行動通訊 第七章 第163頁 圖7.1
7.2.1 分頻多重擷取
不同用戶所分配的頻率頻寬是不相同的。
上行與下行通道不會發生頻率重疊。
行動通訊 第七章 第163-164頁 圖7.2
7.2.1 分頻多重擷取
上行與下行通道之間使用一段保護頻寬
（protecting bandwidth），而兩相鄰通道 之間有一個保護帶（guard band）Wg（圖 7.4），用來降低相鄰通道之間的干擾。
各用戶的頻率頻寬叫做子頻帶Wc。
如果有一個具N個通道的FDMA系統，其整體 頻寬就是等於N‧Wc。
行動通訊 第七章 第164頁
7.2.1 分頻多重擷取
行動通訊 第七章 第164頁 圖7.3
7.2.1 分頻多重擷取
行動通訊 第七章 第164頁 圖7.4
7.2.2 分時多重擷取
TDMA的正交性條件為：
式子（7.4）表示信號 與 在時 間軸T上沒有重疊的時間。
行動通訊 第七章 第165頁
7.2.2 分時多重擷取
TDMA將一個載波分成數個時隙，並將時隙分 配給數個用戶。
行動通訊 第七章 第165頁 圖7.5
7.2.2 分時多重擷取
行動通訊 第七章 第165頁 圖7.6
7.2.2 分時多重擷取
TDMA系統可以是兩種模式之一：FDD（上行
／下行之通訊頻率是不同的）與TDD（上行/
下行之通訊頻率是相同的）。
行動通訊 第七章 第166頁
7.2.2 分時多重擷取
行動通訊 第七章 第166頁 圖7.7
7.2.2 分時多重擷取
行動通訊 第七章 第166頁 圖7.8
7.2.2 分時多重擷取
行動通訊 第七章 第167頁 圖7.9
7.2.3 分碼多重擷取
CDMA的正交性條件為：
式子（7.5）表示信號 與 在碼軸C無 重疊的信號，且信號沒有任何雷同的碼。
在CDMA系統是選擇不同的展頻碼，並指派給 各個用戶，而多個用戶共享同一頻率。
行動通訊 第七章 第167頁
7.2.3 分碼多重擷取
行動通訊 第七章 第168頁 圖7.10
7.2.3 分碼多重擷取
行動通訊 第七章 第168頁 圖7.11
7.2.3 分碼多重擷取
目前有兩種基本型態的CDMA實作方式：
1. 直接序列（direct sequence; DS）。
2. 跳頻（frequency hopping; FH）。
行動通訊 第七章 第168頁
展頻
展頻在傳輸端使用一個獨立於傳送資料的 碼，在接收端則使用同一個碼來解調資料。
圖7.12顯示欲傳送的訊息訊號m (t) 用碼信 號c (t) 作展頻成為資料信號s (t)。
行動通訊 第七章 第169頁
展頻
行動通訊 第七章 第169頁 圖7.12
直接序列展頻
一種調變技術，虛擬隨機序列直接將（資料 調變）載波作相位調變，增加傳輸頻寬與降 低頻譜功率密度。
行動通訊 第七章 第169-170頁 圖7.13
頻率跳躍展頻
虛擬隨機序列是以隨機方式在寬頻率帶（圖 7.14）上改變無線電信號的頻率。
行動通訊 第七章 第170頁 圖7.14
頻率跳躍展頻
行動通訊 第七章 第171頁 圖7.15
Walsh碼
在CDMA，各用戶是被分配到一個或多個從正 交碼得到的正交波形。
一個重要的正交碼集合是Walsh集合。
行動通訊 第七章 第171頁 圖7.16
Walsh碼
Walsh函數是利用疊代方式從 開始建 構一個Hadamard矩陣。Hadamard矩陣是利用 下述函數來建構。
行動通訊 第七章 第172頁
近─遠問題
近遠問題源自於無線行動通訊系統所接收到 的信號強度落差甚大。
近遠問題在CDMA系統中變得更重要，因為其 利用低交互相關（crosscorrelation）碼讓 展頻信號能多工存取同一頻率。
一個簡單的解決方案是使用功率控制功率控制功率控制功率控制。
行動通訊 第七章 第172頁
近─遠問題
行動通訊 第七章 第172頁 圖7.17
近─遠問題
行動通訊 第七章 第173頁 圖7.19
功率控制
功率控制基本上就是控制傳輸功率的技術，
進而影響接收功率，以及CIR。
行動通訊 第七章 第173頁
7.2.4 正交分頻多工
OFDM的基本策略是將高速率無線電信號分成 多個低速率子信號，並同時在多個正交載波 頻率上傳送。
在OFDM中，兩信號的正交性條件如下：
其中 * 表示一個複共軛（complex conjugate）關係。
行動通訊 第七章 第174頁
7.2.4 正交分頻多工
FDM的發送端將高速資料流轉換成n個平行低 速位元流，然後經過調變，結合反離散傅立 葉轉換（inverse discrete Fourier transform; IDFT），接著加入保護時間以 降低ISI。在接收端則反向操作上述動作。
行動通訊 第七章 第175頁
7.2.4 正交分頻多工
行動通訊 第七章 第175頁 圖7.21-7.22
7.2.5 空間分隔多工
在SDMA，全向性通訊空間是被切成數個空間 分隔區（spatially separable
sectors），利用在基地台使用智慧型天 線，讓多個行動台同時使用相同通道。
行動通訊 第七章 第175頁
7.2.5 空間分隔多工
行動通訊 第七章 第176頁 圖7.23-7.24
7.2.6 多重分工技術之比較
行動通訊 第七章 第177頁 表7.1
7.3 調變技術
振幅調變（amplitude modulation, AM）是 第一種用於將聲音資訊從一地傳至另一地的 方法。
調變載波信號s(t)為
其中A 是具振幅A與載波頻率fc之載 波信號，以及x(t)為調變信號。A是信號的 直流電（DC）這部分。
x (t) 代表一個雙邊帶（double sideband; DSB）信號。
行動通訊 第七章 第177-178頁
7.3 調變技術
行動通訊 第七章 第178頁 圖7.25
7.3.2 頻率調變
頻率調變（frequency modulation）是一種 以波的瞬時頻率之變異將資訊信號與交流電
（AC）作整併。
信號形式為：
其中fn是尖峰頻率偏移（peak frequency deviation），這是FM信號在 條件下 距離原始頻率之最大差異。
行動通訊 第七章 第178-179頁
7.3.2 頻率調變
行動通訊 第七章 第179頁 圖7.26
7.3.3 頻率移位鍵
頻率移位鍵（frequency shift keying）係 利用不同頻率對“1”或“0”在兩載波上作 數位信號的調變。
行動通訊 第七章 第179-180頁 圖7.27
7.3.4 相位移位鍵
相位移位鍵（phase shift keying）是一種 傳送與接收數位信號的方法，其中傳送信號 的相位是可變的。
PSK有完美的SNR，但必需作同步解調。
這造成解調電路為變得複雜。
行動通訊 第七章 第180頁
7.3.4 相位移位鍵
行動通訊 第七章 第181頁 圖7.28
7.3.5 四相位移位鍵（QPSK）
QPSK進一步延伸PSK的概念。
利用QPSK，載波可以經過四種相位改變，且 能夠代表四個二進位樣式的資料，有效地加 倍載波的頻寬。
行動通訊 第七章 第181-182頁 圖7.29
7.3.6 π/4QPSK
在QPSK與BPSK，輸入序列是以群組中的絕對 位址做編碼。
在π/4QPSK，輸入序列是以振幅及相位位移 的方向之改變來做編碼，而非其在群組中的 絕對位置。
行動通訊 第七章 第182-183頁 圖7.30
