三种多址方式

多址方式旨在使许多移动用户同时分享有限的信道资源（如无线电频谱资源），即将可用的资源（如可用的信道数目）同时分配给众多用户共同使用，以达到较高的系统容量。多址系统的设计主要有两个问题：一是多路复用，也就是将某一条通路变成多个物理信道；二是信道分配，即将单个用户分配到某一具体信道上去。

 

1.频分多址（FDMA）

FDMA是按照频率的不同给每个用户分配单独的物理信道，这些信道根据用户的需求进行分配。在用户通话期间，其它用户不能使用该物理信道。在频分全双工（FDD）情形下，分配给用户的物理信道是一对信道（占用两段频段），一段频段用作前向信道，另一段频段用于反向信道。TACS系统和AMPS系统均采用FDMA/FDD方式工作。

FDMA方式有以下的特点：
（1）FDMA信道的带宽相对较窄（25-20kHz），但相邻信道间要留有防护带。
（2）同TDMA系统相比，FDMA移动通信系统的复杂度较低，容易实现。
（3）FDMA系统采用单路单载波（SCPC）设计，需要使用高性能的射频（RF）带通滤波器来减少邻道干扰，因而成本较高。FDMA的成本TDMA系统高。

 

2.时分多址（TDMA）

TDMA系统把使用某一频率的载波所构成的一条通路通过按时间划分成若干时隙的方法分成为若干个物理信道，每个时隙仅允许一个用户发射或接收信号。每个用户占用一个周期性重复的时隙。每条物理信道可以看作是每一帧中的特定时隙。在TDMA系统中N个时隙组成一帧，每帧由前置码、消息码和尾比特组成。在TDMA/FDD系统中，相同或相似的帧结构单独用于前向（下行）或反向（上行）传输。一般情况下，前向（下行）信道和反向（上行）信道的载波频率不同。

在一个TDMA的帧中，前置码中包括地址和同步信息，以便基站和用户都能彼此识别对方信号。采用保护时间后可使接收机在不同时隙和帧之间同步。TDMA有如下一些特点：
（1）TDMA系统中几个用户共享单一的载频，其中，每个用户使用彼此互不重叠的时隙。每帧中的时隙数取决于几个因素，例如调制方式、可用带 宽等。
（2）TDMA系统中的数据发射不是连续的，而是以突发的方式发射。由于用户发射机可以在不同的时间（绝大部分时间）关掉，因而耗电较少。
（3）由于TDMA系统发射不是连续的，移动台可以在空闲的时隙里监听其它基站，从而使其越区切换过程大为简化。通过移动台在TDMA帧中的空闲时隙监听，可以给移动台增加链路控制功能，如使之提供移动台辅助越区切换（MAHO，mobile assisted handoff）等。
（4）同FDMA信道相比，TDMA系统的传输速率一般较高，故需要采用自适应均衡。
（5）TDMA必须留有一定得保护时间（或相应的保护比特）。但是，如果为了缩短保护时间而使时隙边缘的发送信号压缩过快，则发射频谱将展     宽，并将对邻道信道构成干扰。
（6）由于采用突发式发射，TDMA系统需要更大的同步报头。TDMA的发射是分时隙的，这就要求接收机对每个数据突发脉冲串保持同步。此外，   TDMA需要有保护时隙来分隔用户，这使其与FDMA系统相比有更大的报头。
（7）TDMA系统的一个优点是在每帧中可以分配不同的时隙数给不同的用户。这样，通过基于优先级对时隙进行链接或重新分配，可以满足不同用户的带宽需求。

 

3.码分多址（CDMA）

在码分多址（CDMA）系统中，所有移动台使用相同的载频，并可以同时发射，每个移动台都有自己的地址码，与其他移动台的地址码近似正交。接收机则进行时间相关操作以检测期望的特定地址码，而其它地址码字均被接收机当作噪声。在CDMA系统中，接收机接收的多个用户功率决定了去相关后的噪声大小。如果在一个小区内不对每个用户的功率加以控制，那么它们在基站接收机处是功率不等的，这将会产生远近效应。所以，CDMA系统中，必须采用严格的功率控制技术。

最常用的码分技术是基于以下两种扩频通信方式：
（1）跳频（FH）
跳频通信是指载波频率受一组伪随机码控制而进行离散变化的通信方式。这种方式与二进制FSK类似，只不过跳频通信是一组不同的码字的集合来控制频率，因此是一种多进制 频移键控方式。
（2）直接序列扩频（DS）
直接序列是最早发展的扩频通信方式。这种扩频方式与常规的数字通信的不同之处在于发信端和收信端各增加了一个环节。即在发信端，首先把信码与伪随机序列进行"模二 加"处理。由于伪随机序列的速率远大于信码的速率，故已调信号的频谱被展宽，而在接收端采用一个与发端码型完全相同的伪随机序列码。在严格同步的条件下，该序列码以及本振信号一起与接收信号进行混频、解扩，从而得到窄带的且受信码调制的中频信号，然后此信号经中放滤波，解调后恢复成原来的信码。直接序列扩频通信是在收、发两端的伪随机序列码的结构相同，而且同步的条件下才能通信，否则收到的只是噪声。

CDMA有如下一些特点：
（1）CDMA系统中许多用户共享同一频率；既可用TDD方式，又可用FDD方式。
（2）与CDMA或FDMA不同，CDMA系统的容量极限是所谓的软极限。CDMA系统用户数目的增加只是以线性方式增加背景噪声。这样，CDMA系统中的用户数目没有绝对的限制。然而，用户数目的增加会使系统性能逐渐降低，而用户数减少则能使系统性能逐渐变好。

（3）由于信号扩展到较大的频谱范围内，多径衰弱的影响会显著减少。如果扩谱带宽大于信号的相干带宽，则内在的频率分集会缓解小范围衰落的 影响。
（4）CDMA系统中的信道传输速率非常高，因而时隙的持续时间非常短，通常远小于信道的时延扩散。由于PN序列具有较低的自相关性，超过一个 时隙以上的多径分量将被作为噪声 处理。通过采集接收信号的各个时延分量，使用RAKE接收机可以提高接收性能。
（5）由于CDMA采用同信道小区（co-channel cells），因而可以用宏观空间分集的方法来提供软切换。软切换可以通过由MSC同时监控来自两 个或更多基站的特定用户来实现。在任意时刻MSC可以选择最佳信号而不用改变频率。
（6）CDMA系统存在自阻塞（self-jamming）问题。当不同用户的扩展序列不是彼此严格正交时，对特定PN码的解扩而言，接收机对所需信号的 判决统计受到来自系统其它用户的发 射信号的非零贡献的影响，从而引起自阻塞。
（7）如果对所期望用户信号检测到得功率小于其它不期望的用户，则CDMA接收机会产生远近效应。