Channel Multiplexing 陳洋升 (2018/9/10)

Outline Channel FDMA TDMA CDMA OFDMA SDMA

Channel Channel被稱為通道或頻道，由FDMA、 TDMA或CDMA…等multiple access技術分割所構成的稱為通道。 通道越多表示同時間可以讓越多個使用者使用 可以利用不同的技術分割成不同頻道： FDMA (Frequency Division Multiple Access) TDMA (Time Division Multiple Access) CDMA (Code Division Multiple Access) OFDMA (Orthogonal Division Multiple Access) SDMA (Space Division Multiple Access)

FDMA (Frequency Division Multiple Access) 是利用不同頻率分割成不同通道的技術 1G AMPS(Advanced Mobile Phone System) 使用FDMA技術 Time Frequency Channel 15 Channel 1 Channel 2 Channel 3 15 channels ≈ 5 MHz 2410 MHz 2415 MHz 2485 MHz 2480 MHz 2475 MHz 2470 MHz

TDMA (Time Division Multiple Access) 是利用不同時間分割成不同通道的技術 2G GSM(Global System for Mobile Communications)比1G AMPS多 了TDMA技術 15×4=60 channels Frequency 2485 MHz C1 C16 C31 C46 2480 MHz C2 C17 C32 C47 2475 MHz 2420 MHz C14 C29 C44 C59 2415 MHz 2410 MHz C15 C30 C45 C60 ≈ Time 15μs 30μs 45μs 60μs

CDMA (Code Division Multiple Access) 是利用不同碼分割成不同通道的技術 3G W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access)比2G GSM 多了CDMA技術 15×4=60 channels 15×4×8=480 channels Frequency Frequency 2485 MHz 2480 MHz C1 C16 C31 C46 Channel 1 2480 MHz C2 C17 C32 C47 Channel 2 2475 MHz Channel 3 Channel 4 Channel 5 2420 MHz Channel 6 C14 C29 C44 C59 2415 MHz Channel 7 C15 C30 C45 2410 MHz C60 Channel 8 2475 MHz ≈ ≈ Time Time 15μs 30μs 45μs 60μs 45μs 60μs

CDMA的技術 CDMA稱為直接序列展頻的一種 將傳輸資訊所需頻寬展開至非常寬的無線電波並在空中介面傳輸 讓同頻或是鄰頻使用者所造成的干擾減至最低 CDMA將每個位元時間再切割為m個短區間稱為chips。典型每個位元分 成64或128個chips，每個工作站指定一個唯一的m-位元碼或chip sequence。 要傳輸位元1，則送出自己的chip sequence 。要傳輸位元0，則送出自己 chip sequence「1的補數」。其他型態則不被允許。 舉例：8 chip/bit (m = 8)，工作站A的chip sequence為00011011 位元1則送出00011011當送出；位元0則送出11100100

OFDMA (Orthogonal Division Multiple Access) 可以選擇通道條件較好的subcarrier進行資料傳輸，一組用戶可以 同時接入到某一通道。 4G LTE (Long Term Evolution)比3G GSM多了OFDMA技術 15×4×8=480 channels 15×4×8×15=7200 channels Frequency Frequency 2480 MHz Channel 1 2478.125 MHz RB 1 Channel 2 RB 2 Channel 3 RB 3 Channel 4 Channel 5 Channel 6 Channel 7 Channel 8 2475 MHz ≈ RB 15 2477.5 MHz Time Time 45μs 60μs 45μs 60μs

正交波 (Orthogonal wave) +2V +3V +5V -5V 0V

Bandwidth f OFDMA frame OFDMA Frame Duration = 10 ms (10 Sub-frame) Sub-frame = 1 ms (2 Slot) Slot = 0.5 ms (7 Symbol) Carrier = 180 KHz (12 Sub-carrier) Sub-carrier = 15 KHz RE (Resource Element) = 1 Symbol * 1 Sub-carrier RB (Resource Block) = 1 Slot * 1 Carrier … Bandwidth Bandwidth = 180MHz Modulation type = 64-QAM (1 Symbol = 6 bits) RB 1個RE的Data Rate 1 symbol×6 bits×1 sub−carriers 0.5ms/7 =84𝐾𝑏𝑝𝑠 1個RB的Data Rate Sub-carrier 7 symbol×6 bits×12 sub−carriers 0.5ms =1.008𝑀𝑏𝑝𝑠 RE t Symbol Slot 1 RB的Data Rate = 12×RE的Data Rate Sub-frame OFDMA Frame Duration

SDMA (Space Division Multiple Access) 主要是將基地台所發射的無線電涵蓋範圍，以 Sector 來切割，藉 以增加無線電資源的有效利用。如圖所示，使用 SDMA 的技術， 可以讓相鄰的四個涵蓋區域，由四個不同的 User 同時使用同一個 頻帶。 Sector 1 Sector 4

1G～4G 1G 2G 3G 4G AMPS(Advanced Mobile Phone System) GSM(Global System for Mobile Communications) W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access) LTE (Long Term Evolution) FDMA FDMA+TDMA FDMA+TDMA+CDMA FDMA+TDMA+CDMA+ OFDMA 15 channels 15×4=60 channels 15×4×8=480 channels 15×4×8×15=7200 channels Frequency Frequency Frequency Frequency Channel 1 Channel 1 RB 1 C1 C16 C31 C46 Channel 2 Channel 2 C2 C17 C32 RB 2 C47 Channel 3 Channel 3 RB 3 Channel 4 Channel 5 Channel 6 C14 C29 C44 C59 Channel 7 Channel 15 C15 C30 C45 C60 Channel 8 RB 15 Time Time Time Time