无线通信中的多址接入技术

电信工程技术与标准化　

ＬＴＥ系统中多址接入技术的ＰＡＰＲ研究　史东杜安源　（中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司　合肥２５０００１）　摘　要本文首先介绍了ＬＴＥ系统中ＯＦＤＭＡ、ＳＣ—ＦＤＭＡ多址接入技术的原理以及信号实现过程，然后对两种多址接人方　式进行了分析比较，验证ＯＦＤＭＡ接入技术￣ＰＡＰＲ（峰均比）高于ＳＣ—ＦＤＭＡ，并给出了仿真结果，最后，提出　研究降低ＯＦＤＭＡ系统ＰＡＰＲ算法的必要性。　关键词ＬＴＥ系统ＯＦＤＭＡ　ＳＣ～ＦＤＭＡ峰均比　１　引言　根据３ＧＰＰ协议，ＬＴＥ系统下行链路采用基于ＯＦＤＭ　（正交频分复用）技术的ＯＦＤＭＡ接入方案…。ＯＦＤＭ技　术将宽带信道划分为成若干个并行的窄带信道，有效克　服了单载波系统在宽带移动信道中所面临的大延迟扩展。　与纠错码和交织技术相结合，ＯＦＤＭ系统能够很好地对　抗无线传输环境中的频率选择性衰落，使得无线链路的　可靠性大幅提升。与ＱＡＭ技术相结合，通过每个子载　波携带多个比特，ＬＴＥ系统的有效性得以保证。在宽带　无线接入应用中，ＩＥＥＥ　８０２．１１ａ及ＩＥＥＥ　８０２．１６都基于　ＯＦＤＭ技术。　然而，多载波技术的普遍缺点是高峰均比（ＰＡＰＲ），　这使得射频放大器的功率效率很不理想，对信号发送端的　功放提出了很高的要求。ＯＦＤＭ技术的这一缺点在功率受　限的移动终端侧更为显著。为了确保上行链路的覆盖范围，　ＬＴＥ系统在上行链路采用了ＳＣ—ＦＤＭＡ技术　。ＳＣ—　ＦＤＭＡ技术在本质上是一种单载波技术，但是接收机可采　用与ＯＦＤＭ相似的频率均衡技术，不仅具备与ＯＦＤＭ一　样的低复杂度的优点，同时具有低ＰＡＰＲ　。因此，相对　于ＯＦＤＭＡ多址接入技术ＳＣ—ＦＤＭＡ技术更加适用于终　端。在ＬＴＥ系统中，基站侧下行采用ＯＦＤＭＡ接入技术，　终端侧上行采用低ＰＡＰＲ的ＳＣ—ＦＤＭＡ接人技术。　本文首先分别介绍ＯＦＤＭＡ、ＳＣ－ＦＤＭＡ接入技术的　基本原理及其在ＬＴＥ系统中的实现过程，然后对两种接人　系统进行比较分析，用计算机仿真两种接入系统的实现过　程，并给出ＰＡＰＲ比较结果，最后，提出减小ＯＦＤＭＡ接　人技术ＰＡＰＲ的必要性和可行性。　２　ＬＴＥ系统中ＯＦＤＭＡ接入技术原理　ＯＦＤＭ是一种子载波互相混叠的多载波调制技术，除　了有多载波调制技术的诸多优点外，还具有更高的频谱利　用率，ＯＦＤＭ是把高速数据流分散到多个正交的子载波　上传输，从而使子载波上的符号速率大幅度降低，符号持　续时间大大加长，因而对多径效应造成的时延扩展有较强　的抵抗力，减小了符号问干扰的问题。通常在ＯＦＤＭ符　号前加入保护间隔（ＣＰ），只要保护间隔大于信道的时延　扩展，符号间干扰几乎可以忽略［４１。ＯＦＤＭ系统结构如图　ｌ所示。　调制　用户　Ｓ／Ｐ　—厂～　ＩＦＦＴ　数据ｒ１／　—￡：：　删Ｆ＝＞　・２０１０年第１期・　图１

电子通信中的无线信号处理技术

无线通信技术的快速发展与日常生活的广泛应用导致了对无线信号处理技术的需求不断增加。无线信号处理技术是指在无线通信中，对无线信号进行采集、传输、解调和解码等处理的过程。本文将对无线信号处理技术进行探讨，并介绍其中的一些关键技术。

一、无线信号的采集与传输

无线信号的采集与传输是无线通信中的重要环节。在信号采集方面，现代通信系统通常采用天线将无线信号转换为电信号。这些电信号经过放大、滤波等处理后，被送入数字信号处理器(DSP)进行进一步数字化处理。在信号传输方面，无线信号通常通过无线传输介质(如空气、水等)进行传输。传输过程中，可能受到多径效应、衰落等信道干扰，因此需要采用调制、编码等技术来提高信号的传输质量。

二、无线信号的解调与解码

在接收端，需要对接收到的信号进行解调与解码，以还原原始信息。解调是将调制过程中加入的载波信号还原为基带信号的过程。解调技术包括调频解调、调相解调、调幅解调等。解码是将编码后的信号还原为原始信号的过程。解码技术采用纠错编码、压缩编码等方法，能够有效降低传输过程中引入的噪声与干扰。

三、无线信号处理的关键技术

1. 多址接入技术 多址接入技术是无线通信中的基础技术之一。它允许多个用户同时通过共享的通信信道进行通信。常用的多址接入技术包括时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)等。这些技术通过将用户的信号进行分割或编码，使得多个信号能够同时传输而不相互干扰。

2. 自适应调制与编码技术

自适应调制与编码技术是一种根据无线信道质量的变化，动态选择调制方式和编码方式的技术。通过实时监测信道的质量，系统可从多种调制与编码方式中选择最适合当前信道条件的方式，从而提高通信质量和传输效率。

3. 多天线技术

多天线技术是通过增加天线的数量来提高无线通信系统的性能。多天线技术包括天线分集、空间复用和波束赋形等。这些技术能够降低信号在传输过程中受到的干扰和衰落，提高系统的容量和覆盖范围。

国耗技　２００２年第２期　网络与通信　Ｅ　、　ｆ）ＲＫ＆ＣＯＭＭＵＮ　ＣＡ１　１０Ｎ　

文章编号：１００１—８９３Ｘ（２００２）０２—０１０５—０６　

移动通信中的空分多址技术　

俄广西　龚耀寰　

（电子科技大学电子工程学院，四川成都６１００５４）　

摘要：在信息时代，人们对通信业务的需求不断增加，这对通信技术提出了更高的要求，空分多址　

（ＳＤＭＡ）技术由于其在提高系统容量和频谱利用率方面的独特优势而引起了人们的广泛关注：本文　

从基本概念、信道模型、系统实现和对通信系统的性能改善等几个方面对空分多址技术进行了较为　

全面的论述　

关键词：移动通信；空分多址；固定多波束切换；自适应波束形成　

中图分类号：Ｔ￣９２９．５　文献标识码：Ａ　

Ｓｐａｔｉａｌ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

ｉｎ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　

Ｅ　Ｇｕａｎｇ—ｘｉ，ＧＯＮＧ　Ｙａｏ—ｈｕａｎ　

（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｈｏｏｌ，ＵＥＳＴＣ，ｃｈｅｎ　Ｉ］６１００５４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｉ￣ｆｆｏｍｍｔｉｏｎ　ａｇｅ，ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ　ｆｏｒ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｅｅ＇ｉｃｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ．ｓ０　ｈｉｇｈｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　

ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｓ　ｒａｉｓｅｄ．Ｔｈｅ　Ｓｐａｔｉａｌ—Ｄｉｖｉｓｉｏｎ—Ｍｕｌｔｉｐｌｅ—Ａｃｅｓｓｅ（ＳＤＭＡ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－ｃａｌｌｓ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｂｒｏａｄｌｙ　ｂｙ　ｉｔｓ　ｕｎｉｑｕｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　Ｉｎ　

ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒｓ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙ　ＳＤＭＡ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｒｏｍ　ｓｕｃｈ　ａｓｐｅｃｔｓ　ａｓ　ｂａｓｉｃ　ｃｏｎｃｅｐｔ，ｃｈａｎｎｅｌ　ｍｏｄｅｌ，　

1. ALOHA协议概述

在数据网络中，目前已得到广泛应用的随机多址接入技术有两类：ALOHA多址和扩频码分多址（CDMA），它们是两种不同类型随机多址技术，在理论研究和实际应用中均占有重要地位。

ALOHA多址通信是指采用ALOHA信道结构的通信，可以使分散的多个用户通过无线电信道来使用中心计算机，从而实现一点到多点的数据通信。最初是由夏威夷大学研究出来为了解决夏威夷群岛间通信问题的，自1970年以来，已设计了多种用于卫星通信和地面通信的ALOHA多址协议[1][2]。

它的主要优点为：

允许大量间断性工作的发射机共享同一个信道，不需要路由选择与交换，建网简单。

利用ALOHA信道进行数据通信时，中心台或服务器只需要一个高速接口，而不必为网中每个用户提供单独接口。

但是ALOHA网的重要意义并不在于这是第一个用无线信道实现计算机通信的网络，而在于它首次在无线信道中引入了数据包广播结构，使每个用户随时都可以给另一个用户发送信息，完全不需要同步。

ALOHA系统分为两种典型的类型：纯ALOHA（P-ALOHA）和时隙ALOHA（S-ALOHA）。下面将分别从他们的性能一一分析。

2. 纯ALOHA协议

纯ALOHA基本思想是：当用户有帧即可发送，采用冲突监听与随机重发机制。这样的系统是竞争系统(contention system)。在P-ALOHA系统中，任何时间有一用户要发送信息时，立即以定长信息包形式，将欲发送出去的信息送入信道。即用户以随机方式抢占信道。因为信道是广播式的，如果没有冲突出现，则认为是发射成功；若通信用户和其它用户发生碰撞，信息包和一个或更多其它用户信息包重叠，则发射失败，必须重发。若还重叠，则随机独立的重新排定碰撞信息包，再一次重发，直至发射成功。

图2-1示出了P-ALOHA信道的典型例子。有三个用户A,B,C共享一个ALOHA信道。为了简化问题，我们假设传播时延为零。即认为3个站点（用户）非常靠近。