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多址技术的分类及应用场景

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:(二)时分多址时分多址技术是让不同的信道共同使用相同的频率,但是占用的时间不同,所以相互之间不会干扰。采用码分多址技术可以比时分多址方式容纳更多的用户。基站使用多天线技术,通过波束赋形将电磁波波束分别射向不同区域用户。正交频分多址已被广泛研究,并已成为第四代移动通信技术的下行链路的多址技术解决方案。

多址技术的分类及应用场景

移动通信中的多址技术可以分为频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA、空分多址SDMA、正交频分多址OFDMA,单载波频分多址SC-FDMA。

(一)频分多址

频分多址是让不同的信道占用不同的频率进行通信。因为各个用户使用着不同频率的信道,所以相互没有干扰。早期的第一代移动通信系统就是采用这种多址方式。

在移动通信系统中,频分多址是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的互不重叠的频道,分配给不同的用户使用。这些频道互不重叠,其宽度能传输一路话音信息,而在相邻频道之间无明显的干扰。

频分多址系统的工作示意图如图2-30所示。由图可见,系统的基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号。任意两个移动用户之间进行通信时都必须经过基站中转:因而要占用2个信道(4个频道)才能实现双工通信。不过,移动台在通信时所占用的信道并不是固定的,通常是在通信建立阶段由系统控制中心临时分配的,通信结束后移动台将退回占用的信道,这些信道又可以重新分配给其他用户使用。

图2-30 频分多址工作方式的示意图

这种多址方式的特点是多个移动台进行通信时占用数量众多的频点,浪费频率资源,频带利用率不高,容量有限。

(二)时分多址

时分多址技术是让不同的信道共同使用相同的频率,但是占用的时间不同,所以相互之间不会干扰。显然,在相同信道数的情况下,采用时分多址要比频分多址能容纳更多的用户。第二代移动通信系统就是采用这种多址方式。

时分多址是在一个载波频率上把时间分割成周期性的帧,每一帧再分割成若干个时隙(无论帧或时隙都是互不重叠的),每个时隙就是一个通信信道,分配给一个用户,如图2-31所示。系统根据一定的时隙分配原则,使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发射(突发信号),在满足定时和同步的条件下,基站可以在各时隙中接收到各移动台的信号而互不干扰。同时,基站发向各个移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输,各移动台只要在指定的时隙内接收,就能在合路的信号中把发给它的信号区分出来。由此可见,在同样频道数的情况下,采用TDMA比FDMA通信方式能容纳更多的用户。

图2-31 时分多址工作方式的示意图

(三)码分多址

码分多址技术让不同的信道共同使用相同频率和时隙,但是每个信道都被分配有一个独特的“码序列”,所以各个用户相互之间也没有干扰。采用码分多址技术可以比时分多址方式容纳更多的用户。第三代移动通信系统就是采用这种多址方式。

CDMA是指不同的移动台的识别不是靠频率不同或时隙不同,而是用各自不同的独特的随机的地址码序列来区分,地址码序列彼此互不相关,或相关性很小。在这样一个信道中,可容纳比TDMA还要多的用户数。

图2-32所示是码分多址(CDMA)收发系统示意图,在码分多址通信系统中,利用自相关性很强而互相关值为0或很小的周期性码序列作为地址码,与用户信息数据相乘(或模2加)后进行合成,经过相应的信道传输后,在接收端以本地产生的已知地址码为参考,根据相关性的差异对接收到的所有信号进行鉴别,从中将地址码与本地地址码一致的信号选出,把不一致的信号除掉(这个过程称之为相关检测)。(www.xing528.com)

图2-32 码分多址工作方式的示意图

(四)空分多址

是利用空间分割来构成不同信道的技术。基站使用多天线技术,通过波束赋形将电磁波波束分别射向不同区域用户。这样不同区域的用户即使在同一时间使用相同的频率进行通信,也不会彼此形成干扰,如图2-33所示。

空分多址是一种信道增容的方式,可以实现频率的重复使用,有利于充分利用频率资源。空分多址还可以与其他多址方式相互兼容,从而实现组合的多址技术,例如TD-SCDMA系统。

图2-33 空分多址工作方式的示意图

(五)正交频分多址

正交频分多址技术使用大量的正交窄带子载波来承载用户信息,用户可以在很宽的频带范围内选择信道条件好的子载波传送数据,与码分多址采用单一载波所承载单一用户信息比起来,正交频分多址更能对抗多径效应,如图2-34所示。

正交频分多址已被广泛研究,并已成为第四代移动通信技术的下行链路的多址技术解决方案

图2-34 正交频分多址工作方式的示意图

(六)单载波频分多址

单载波频分多址为用户分配资源时,在同一个时间为用户分配连续的多个子载波(等同于单载波),如图2-35所示。与OFDMA相比之下具有的较低的功率峰均比,可以使移动终端(mobile terminal)在发送功效方面得到更大的好处,并进而延长电池使用时间,因此成为第四代移动通信技术的上行链路的多址技术解决方案。

图2-35 单载波频分多址工作方式的示意图

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