通信系统中的多址技术解析

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

TDMA,CDMA,FDMA三种多址技术⽐较

多址技术：多⽤户共⽤⽆线资源的⽅式。FDMA（频分多址）：将总频段划分为不同的⼩频道分配给不同的⽤户。

优点：简单，易实现，技术成熟

缺点：频率利⽤率低，容量⼩

TDMA（时分多址）：将时间段划分为⼩时隙，分配给不同的⽤户。（GSM）

优点：容量⼤，频率利⽤率⾼

缺点：技术复杂，严格的同步要求。

CDMA（码分多址）：不同的⽤户采⽤各⾃独⽴的编码序列。

优点：容量最⼤，频率利⽤率⾼，质量好。背景噪声受限的系统，软容量。

缺点：起步太晚，⽤户群体少。（IS-95）

TDMA通信系统和FDMA通信系统相⽐具有以下主要特点：

（1）TDMA通信系统的基站只⽤⼀部发射机，可以避免FDMA通信系统多部不同频率发射机同时⼯作⽽产⽣的互调⼲扰。

（2）TDMA通信系统不存在频率分配问题，对时隙的管理和分配⽐对频率的管理和分配简单⽽经济。

（3）移动台只在指定的时隙中接收信息，有利于通信⽹络的控制和管理，可保证移动台的越区切换功能可靠的实现。

（4）可同时提供多种业务，使系统的通信容量和通信速率成倍地增长。

（5）TDMA通信系统具有精确的定时和同步功能，可保证各移动台发送的信号不会在基站发⽣重叠和混淆。

频分多址（FDMA）特点

特点： 技术成熟，对信号功率控制要求不⾼；基站需要多部不同载波频率发射机同时⼯作，造成同频⼲扰.

CDMA系统的特点总结如下：

（1）容量⼤

（2）软容量（背景噪⾳受限的系统）

（3）软切换

（4）话⾳激活技术，以提⾼系统的通信容量。

（5）CDMA蜂窝通信系统的功率控制。

（6）CDMA蜂窝系统以扩频技术为基础，因⽽它具有扩频通信系统所固有的优点。（抗⼲扰、抗多径、隐蔽、保密和多址

能⼒）

CDMA的优点（与FDMA、TDMA相⽐）：（2007真题考点）

1.系统容量⼤。

2.系统通信质量更佳。

3.频率规划灵活，扩展简单。

4.频带利⽤率⾼。

5.适⽤于多媒体通信系统。

6.CDMA⼿机的备⽤时间更长。

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，　

ＦＴＨ—ＰＰＭ多址接入技术在６０　ＧＨｚ脉冲　无线通信系统中的性能　沈琛，李学华　（北京信息科技大学信息与通信工程学院，北京１００１０１）　摘要：针对６０　ＧＨｚ脉冲无线通信系统中存在的多址接入干扰问题，研究了基于ＦＴＨ．ＰＰＭ多址接入方案的　性能。在ＩＥＥＥ　８０２．１５．３ｃ信道模型下，分析了系统误码率性能与跳频码数量、信噪比、用户数之间的关系，　研究了ＦＴＨ－ＰＰＭ多址调制系统特性，并与ＴＨ－ＰＰＭ、ＴＨ．ＰＡＭ方案进行比较。仿真结果表明，系统在多址条　件下，可以通过改变信噪比、频率跳数、用户数来满足所需的误码率，同时在一定范围内，ＦＴＨ．ＰＰＭ的误码　率性能优于ＴＨ－ＰＡＭ和ＴＨ—ＰＰＭ的误码率性能，并且可以根据脉冲占空比的值选择合适的多址调制方式，为　６０　ＧＨｚ脉冲无线通信的应用提供技术参考。　关键词：６０　ＧＨｚ脉冲无线通信；ＦＴＨ．ＰＰＭ；多址接入干扰　中图分类号：ＴＮ９１４　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．１１９５９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０８０１．２０１７２３３　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ＦＴＨ・ＰＰＭ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ａｃｃｅｓｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　６０　ＧＨｚ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ＳＨＥＮ　Ｃｈｅｎ，ＬＩ　Ｘｕｅｈｕａ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ＆Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１０１，Ｃｈｉｎａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ａｃｃｅｓｓ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｎ　６０　ＧＨｚ　ｐｕｌｓｅ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＴＨ．ＰＰＭ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ａｃｃｅｓｓ　ｓｃｈｅｍｅ　Ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｍＥＥ　８０２．１　５．３．Ｃ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｂｉｔｅｒｒｏｒ　ｒａｔｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｈｏｐｐｉｎｇｃｏｄｅｓ，　ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｕｓｅｒｓ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ＦＴＨ－ＰＰＭ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ａｃｃｅｓｓ　ｍｏｄ—　ｕｌａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ＴＨ－ＰＰＭ　ａｎｄ　ＴＨ－ＰＡＭ　ｓｃｈｅｍｅｓ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｃａｎｍｅｅｔｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｄｂｉｔ　ｅｒｒｏｒｒａｔｅｂｙ　ｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌｔｏ　ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ，ｔｈｅｎｕｍｂｅｒ　ｏｆｈｏｐｓ　ａｎｄｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｕｓｅｒｓ．Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ．ｔｈｅ　ＢＥＲ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆＦＴＨ．ＰＰＭ　ｉｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｆＴＨ．ＰＡＭ　ａｎｄ　ＴＨ．ＰＰＭ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｃａｎ　ｓｅｌｅｃｔ　ｔｈｅ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ａｃｃｅｓｓ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｖａｌｕｅ　ｏｆｔｈｅ　ｐｕｌｓｅ　ｄｕｔｙ　ｃｙｃｌｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｗｉｌｌ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ６０　ＧＩ－Ｉｚ　ｐｕｌｓｅ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：６０　ＧＨｚ，ｐｕｌｓｅ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＦＴＨ－ＰＰＭ，ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ａｃｃｅｓｓ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　收稿日期：２０１７－０３－２９；修回日期：２０１７－０７—２６　基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．６１６０１０３８）　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｉｔｅｍ：Ｔｈｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．６１６０１０３８）