多址接入技术

正交频分多址接入（OFDMA）综述

正交频分多址接入(OFDMA)是OFDM(正交频分复用)调制的一种形式，它针对多用户通信进行了优化，尤其是蜂窝电话和其它移动设备。

它是针对蜂窝电话长期演进(LTE)的最合适调制方案。在这种演变的过程中,

OFDMA的名称变为高速正交频分复用分组接入(HSOPA)。OFDMA的变量由WiMAX论坛选为调制方案，后来又根据IEEE针对IEEE 802.16-2004(固话)和802.12e(移动)WiMAX的标准进行了标准化。

与CDMA(码分多真址接入)宽带CDMA及通用移动通信系统(UMTS)这类3G调制方案相比，它的好处在于具有更高的频谱效率和更好的抗衰落性能。对于低数据率用户，它只需要更低的发射功耗，具有恒定而不是随时间变化的更短延迟，以及避免冲突的更简洁方法。

OFDMA会把副载波的子集分配给各个用户。以关于信道状态的反馈为基础，系统能执行自适应用户到副载波的分配。只要这些副载波分配被迅速地执行，与OFDM相比，快速衰退、窄带同频干扰性能都得到了改进。反过来，这又改进了系统的频谱效率。

两点设想

OFDMA显然与其它的调制方案既有不同点，又有相似之处。例如，它能被当作一种替代方案，把OFDM与时分多址连接方式(TDMA)或时域统计多路复用技术的结合起来。不采用“脉控”高功率载波，低数据率用户就能连续地以低发射功率进行传输，并且这会产生恒定且更短的延迟时间。

另一方面，OFDMA也可以被看作是频域和时域多路接入的结合。从这个角度看，频谱被分割成时频空间，并且时隙会沿着OFDM符号引导部分以及OFDM副载波引导部分进行分配。

OFDMA演进

通过一个短故事来理解OFDMA和其它几种技术之间的关系是最好的方法。IEEE

802.11 WLAN系列的标准是对室内网络考虑的。当模拟蜂窝技术表现出了它的市场潜力及它在技术上的不足时，工程师就开始设计能把Wi-Fi功能扩展到户外网络的专有的MAC和PHY系统。

多址技术

多址技术分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）、空分多址(SDMA)。频分多址是以不同的频率信道实现通信。时分多址是以不同的时隙实现通信。码分多址是以不同的代码序列来实现通信的。空分多址是以不同的方位信息实现多址通信的。

TACS模拟通信采用的是频分复用技术

GSM数字通信采用的是频分复用和时分复用相结合的多址技术

CDMA采用码分多址技术。

3G系统中的多址技术包括CDMA系统中地址码和各种多址协议两方面的研究。由于3G系统采用码分多址技术，对扩频码的选择也就变得很重要。IS-95系统中采用了64位Walsh函数作为扩频码，前向信道的性能可以得到保证但反向信道性能还不尽如人意、

目前，人们对正交变扩频因子码（OVSF）进行了广泛研究，希望彻底解决其生成方法、可用数目和复用等问题；同时对CDMA／PRMA多址协议也给予了极大关注被视作传统分组预约多址（PRMA）初议的扩展。

OVSF码：互相正交的一组码。表示法：Cch,SF,j－SF表示矩阵的阶数，也是扩频系数；j表示矩阵中的第j+1行。由于正交特性，用来区分同一扇区内不同的信道（用户）。是有限的，如SF＝256，就是一个256阶的矩阵，共256行，就表示只有256个不同的OVSF码，只能区分256个用户。

频分多址

FDMA （Frequency Division Multiple Access／Address）

有许多不同的技术可以用来实现信道共享。把信道频带分割为若干更窄的互不相交的频带（称为子频带），把每个子频带分给一个用户专用（称为地址）。这种技术被称为“频分多址”技术。

频分复用（FDM）是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号的一种技术。FDM 用于模拟传输过程。信道传输速率为 30kHz。所有信道都可以作为单信号被扩大、控制，并转换为频带传送至目的地，该技术主要优点在于经济实用。接收终端的接收者隔离复用信号取决于接收频带传送还是拒绝过滤操作，并进行适合于特定波段或波段组调制方式的解调检波过程。WDM 和 FDM（频分复用）基本上都基于相同原理，所不同的是， WDM 应用于光纤信道上的数字化光波传输过程，而 FDM 应用于模拟传输，诸如双绞线话路传输、电缆接入、峰窝、无线电以及 TV 通信等。一直以来 TDMA 和 CDMA 都是结合 FDMA 共同作用，也就是说，特定频带可以独立用于其它频带的 TDMA 或 CDMA 信号。

OFDM几种多址接入技术的分析

引言

通信技术的研究目标是实现各种业务信号高效率、高速率的可靠通信。

OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术因将整个信道带宽划分

成若干个子信道，每一子信道用子载波调制时，允许相邻子载波之间有很大程度

的重叠，频谱利用率高； OFDM技术通过串并转换过程将高速传输的数据变为

较低速率的传输，从而使传输信道具有平衰落特性，可有效地克服信道频率选择

性的影响，减少ISI对系统性能的影响；OFDM实现调制与解调不同于传统的调

制方式，而是通过FFT的正、逆变换实现的，系统实现的复杂度不高。

在无线通信系统中，多址方式允许多个移动用户同时共享有限的频谱资源。

频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)是无线通信系统中共享

有效带宽的三种主要接入技术。OFDM和多址技术的结合能够允许多个用户同

时共享有限的无线频谱，从而获得较高的系统容量。在这些多址技术中，CDMA

以其诸多的优点，并可提供比FDMA和TDMA更高的系统容量，成为第三代移

动通信系统标准中采用的多址接入方式，因此CDMA和OFDM结合的方案成为

当前研究的热

点问题之一。多载波CDMA不仅可以满足多用户共享频率资源，而且同时可以

减少码间干扰，提高系统性能。

OFDM-FDMA

OFDM-FDMA多址接入方案将传输带宽划分成正交的子载波集，通过将不

同的子载波集分配给不同的用户，可用带宽资源可灵活的在不同移动终端之间共

享，从而避免了不同用户间的多址干扰，如图1，图2所示。每个用户经历不同

无线信道的干扰，可以通过只将具有高信躁比的子载波分配给每个用户来实现。

这是一种以频率来区分用户的多址接入方式。

设系统共有M个用户，每个用户使用N个子载波，则系统中共有M×N个

子载波。对于第m(m=1，2，…，M)个用户来说，该用户的输入数据先进行信道

编码，速率匹配，交织，然后将交织

多址接入技术非正交多址NOMA

每一代通信系统有自己独特的多址接入技术。多址接入技术的目的是让多个用户能同时接入基站，享受基站提供的通信服务，保证各个用户之间的信号不会互相干扰。

第一代移动通信系统（1G）主要采用频分多址接入方式（FDMA），第二代移动通信系统（2G）主要采用时分多址接入方式（TDMA），第三代移动通信系统（3G）主要采用码分多址接入方式（CDMA），第四代通信系统（4G）主要采用正交频分复用多址接入方式（OFDMA），而非正交多址接入方式（NOMA）是下一代移动通信系统（5G）一个热门的技术。下面从第一代移动通信系统开始介绍每一代移动通信系统所采用的多址接入方式。

频分多址 FDMA

频分多址，即FrequencyDivision Multiple Access，FDMA。顾名思义，频分多址利用不同的频带来区分用户，即用户的数据在不同的频带上传输，而从避免用户间信号的相互干扰。

第一代移动通信系统采用FDMA作为多址方式。FDMA的原理如下图所示，其中User1，User2，User3，User4，User5和User6分别在频点f1，f2，f3，f4，f5和f6上传输数据。各个频点之间有相应的保护频带，保证每个用户的信号不被其他用户干扰。

时分多址 TDMA

时分多址，即Time DivisionMultiple Access，TDMA。顾名思义，时分多址利用不同的时隙来区分用户，即用户的数据在不同的时隙上传输，从而避免用户间信号的相互干扰。

第二代移动通系统主要采用TDMA作为多址方式。TDMA的原理如下图所示，其中User1，User2，User3，User4，User5和User6分别在时隙t1，t2，t3，t4，t5和t6上传输数据。各个时隙的时间不会相互重叠，保证每个用户的信号不被其他用户干扰。

码分多址 CDMA

码分多址，即Code DivisionMultiple Access，CDMA。顾名思义，码分多址利用不同的码字来区分用户，即用户的数据用不用的码字进行加扰，从而避免用户间信号的相互干扰。