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多址接入技术解析

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 多址接入技术介绍 0
2020-12-21 06:52:37　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × Elva_chen 该类别下有 5 个回答。邀请回答 cmh25 该类别下有 5 个回答。邀请回答风动影随该类别下有 5 个回答。邀请回答 uwuefsdf 该类别下有 5 个回答。邀请回答 60user48 该类别下有 5 个回答。邀请回答 billbian 该类别下有 5 个回答。邀请回答 zkzk196599 该类别下有 4 个回答。邀请回答 tozhyan 该类别下有 4 个回答。邀请回答 hvyweyrrwwrr 该类别下有 4 个回答。邀请回答 Oo一笑该类别下有 4 个回答。邀请回答 dechun28448 该类别下有 4 个回答。邀请回答 huhuiyun 该类别下有 4 个回答。邀请回答 freedom0zh 该类别下有 4 个回答。邀请回答 60user106 该类别下有 4 个回答。邀请回答 h1654155602.2407 该类别下有 4 个回答。邀请回答 sdgsgsgs 该类别下有 4 个回答。邀请回答 qa110 该类别下有 4 个回答。邀请回答梅子74 该类别下有 4 个回答。邀请回答蟹蟹蟹蟹该类别下有 4 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 3 个回答。邀请回答举报李冬茗相关推荐 • 简要分析OFDM几种多址接入技术 2030 • OFDM几种多址接入技术的分析 7833 • 固定无线接入的技术优势有哪些？有什么特点？ 1242 • 无线接入技术怎么分类？ 2341 • 数字通信的多址方式介绍 1403 • 以太网接入技术的特点是什么？ 3976 • 详解TD-SCDMA关键技术 1570 • 数码调变技术与多工技术有何差异？ 1082 • 提高无线传输性能或将是4G关键技术 1039 • 从IPv4到IPv6组播过渡技术解析 2170 2个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 通信的基础是通过信道传输符号。如果大量的手机，都要通过信道传输符号，就好比大量的车辆跑一条道路一样。避免拥塞、碰撞的技术就是多址接入技术。直观的方法就是频分多址接入（FDMA），如图1所示：图1 FDMA示意图把频段划分为一些子频段，每个用户只能在子频段上传输符号。这就好比把一条大路分隔成几个车道，每辆车只能沿一条车道行驶。这种方式的主要弊端是子频段之间必须留有隔离带。因为隔离带内的信号，会对子频段内的信号形成干扰，所以隔离带不能用来传输符号，这就造成了资源的浪费。第一代移动通信（1G）采样的就是这种体制。第二代移动通信（2G）采用了时分多址接入（TDMA），如图2：图2 TDMA示意图首先，成倍地加大了子频段的宽度，比如达到200KHz。这样就可以成倍地减少隔离带的数量，因而减少频率资源浪费。TDMA是将时间分成许多“时隙”，一个时隙就是一个信道，一个手机用户占用一个时隙传输符号，另一个手机占用另一个时隙传输符号，以达到互不干扰的目的。这就好比分时段让车辆分别通过一样。但这个比喻并不贴切，请读者跟上我的思路：如图2所示，将时间分为4.62毫秒的帧，每帧再分为8个时隙。A手机以正常速率发送符号，手机先将这个正常速率的符号存储起来，当分配给A手机的时隙（比如图2中“1”时隙）到来时，手机以8倍的速率在“1”时隙内“突发”完所有已经存储的符号，在后面2、3、4、5、6、7、0时隙到来时，A手机只是存储而不发送符号，等到下一帧的“1”时隙到来时，它再以8倍的码速“突发”，然后再存储，再“突发”，┄┄。与A手机通信的B手机必须同步地跟踪A手机的突发时隙，也以8倍的速率在每一个时隙内接收完全部符号，存储在手机里，然后以正常速率播放，然后再接收存储、播放，┄┄。对于A手机和B手机的用户来说，他们感觉上都是以正常语速通信，根本不知道A手机经过了“缓存——突发”，B手机也经过了“缓存——稀释”的过程。其他手机占用另外的时隙进行同样的通信，以达到互不干扰的目的。以前经常有人问我：“TDMA体制每个用户占一个时隙，以达到互不干扰，但是，这样岂不是大家都断断续续地通信吗？断断续续说话怎么行呢？”仔细看上面的描述，就不会再有疑问了。比较图1和图2，同样200KHz频段，FDMA弄出了6个信道，而TDMA弄出了8个信道。这不是作者随意画的，而是有意表明TDMA会提高资源利用率。但是，如果仅依靠多址接入，能不能提高这么多还值得怀疑。其实2G是因为硬件水平提高了，使得用户可以在时隙（信道）有空闲时，捆绑若干时隙一起使用，就会大幅度提高网速。而1G受到硬件水平的限制，即使子频段（信道）有空闲，用户也不能捆绑几个子频段一起使用，只能任其空闲，这才是1G和2G的根本差别。后期发展的卫星通信，在同样硬件水平上应用了FDMA和TDMA两种体制，其表现就各有优劣，性能是非常接近的。 1985年在美国的圣迭戈成立了一个名为“高通”的小公司（现成为世界五百强），这个公司利用美国军方解禁的“扩频通信”技术专利，开发出了被称为码分多址接入（CDMA）的新技术。2008年5月，国际电信联盟正式公布第三代移动通信的三个标准：欧洲的WCDMA、美国的CDMA200和中国的TD-SCDMA。其核心技术都是码分多址接入（CDMA）。图3 码分多址（CDMA)示意图图3的意思是CDMA体制既不划分子频段，也不划分时隙，将所有频率和时间让用户共享，也就是说，所有用户既可以使用相同的频率，也可以同时发送符号。这样岂不是大乱了吗？CDMA又是如何避免拥塞和碰撞，仍然保持交通流畅的呢？早在1923年，美国数学家沃尔什提出了Walsh函数，该函数系尽管只有“+1”、“-1”两个函数值，它却像“简谐函数”一样，是正交完备函数系。这个数学上的重大发现历经几十年的研究，最终奠定了CDMA体制的理论基础。

2020-12-21 15:10:25 评论举报陈杰

答案对人有帮助，有参考价值 0 我们来看看神奇的Walsh序列：例如，长度为4符号的Walsh序列： W40 ： 1 1 1 1 W41 ： 1 1 -1 -1 W42 ： 1 -1 -1 1 W43 ： 1 -1 1 -1 其一，Walsh序列的符号只有“1”和“-1”两种，与数字通信采用的二进制相契合。其二， Walsh序列两两互乘都等于零，其三，Walsh序列自乘都等于1。以上就是Walsh序列的正交性，其完备性是一个更加数学的概念，咱们这里不去啰嗦。这个正交完备性有什么用呢？请读者跟上我的思路：假设有A、B、C和D 共4个用户，他们同时、同频率发送的符号序列分别是SA、SB、SC和SD，那么，在不进行任何隔离的信道里面传输，传输的是就是混叠的符号序列，没有人能够识别它们。如果利用Walsh序列，情况就不同了。在用户在发送码序列之前，先乘以Walsh序列，然后再送去信道里面传输，最后利用Walsh序列的正交性，就可以将码序列分拣从来：图4 Walsh序列应用示意图而符号序列与Walsh序列相乘，会导致相乘以后的信号频谱宽度大幅度增加，因此，CDMA体制又被称为是一种“扩频通信”体制。这有点像一种古老的游戏：我给你一张写满字母的纸，别人不知道纸上写的是啥内容。但是，我已经事先给你一张同样大小的纸，这张纸上没有字母，只是一系列凌乱分布的小孔，你只要用这张分布小孔的纸与写满字母的纸重合，通过小孔就可以读到我发给你的真实内容。图5 游戏示意图这张分布小孔的纸就像Walsh序列，它屏蔽了不需要的内容，从杂乱无章的字母中“分拣”出了需要的内容。其实，CDMA体制在美国军方的保密通信中使用了差不多20年，才应用于民用通信。CDMA军用的好处是保密，那么其在民用领域的好处是什么呢？因为大规模的民用通信，其信道资源总是不会被饱和占用的，空闲信道，包括信道“碎片”总是存在的。由于CDMA没有频率、时间上的划分，这些空闲或者碎片信道，就可以被最充分地利用起来，这些被利用的资源统称为“软容量”，正是这些软容量有时候会体现出几十倍的网速优势。但是，随着信道拥挤程度的加剧，软容量的优势将逐渐消失，以至于消失殆尽。在用户数量不太多的卫星通信领域，民用CDMA体制的容量优势就微乎其微。第四代移动通信（4G）采用的是正交频分多址接入（OFDMA），它又回到了“频分多址接入”。但是一种升级版的频分多址接入。它利用了简谐信号的正交性，解决了传统频分多址隔离带过于浪费资源的问题。其实OFDMA的思路比较简单，既然CDMA可以利用Walsh序列的正交完备性，那么，FDMA为什么不可以利用简谐函数的正交完备性呢？假如A用户发送的符号序列是SA，我们首先将符号序列SA拆分为几个子序列SA1、SA2、SA3、SA4，这种拆分可以像给小朋友发糖果一般进行： SA的第1个符号给SA1 SA的第2个符号给SA2 SA的第3个符号给SA3 SA的第4个符号给SA4 SA的第5个符号再给SA1 SA的第6个符号再给SA2 SA的第7个符号再给SA3 SA的第1个符号再给SA4 周而复始┄┄ 如此符号序列SA就被拆分为4个并行的子序列，接下来，我们采用什么方法可以同时传输这4个子序列呢？OFDMA将4个并行的子序列分别乘以4个简谐波，使其形成4个子载波，这4个子载波混叠在一起传输。在接收端，将混叠的载波分别乘以简谐波，利用简谐波的正交性就可以分拣出4个子序列，最终恢复原始符号序列。这样做有什么好处呢？OFDMA非但不需要在子频段之间设置隔离带，而且频谱有重叠也不会互相干扰，节约了资源。这就是OFDMA的神奇之处：图6 OFDM子载波频谱重叠示意图那么，OFDMA的资源利用率比较CDMA来说有没有提高呢？其实，两者是差不多的。但是，对于移动通信信道多径衰落严重时，OFDMA比CDMA有优势；关键是 OFDMA体制天然适合多天线应用，而多天线技术将是移动通信技术进一步发展的潜力方向。另外，也许是因为美国高通公司垄断了CDMA专利，导致大家合伙推出另一种同样优秀的多址接入体制，谁知道呢？经过了1G、2G、3G、4G的发展，移动通信几乎完成了所有多址接入技术的积累。那么，如今被人们热切期待的5G，有什么更了不起的多址接入技术呢？我们就以最有希望应用的“非正交频分多址（NOMA）”为例讨论一番。在NOMA体制中，用户还是采用了OFDMA，只是一个用户的子载波还会分配给其它用户。比如，A用户的4个子载波是相互正交的，B用户的4个子载波也是相互正交的，C用户的4个子载波也是相互正交的，等等。但是，A、B、C用户的子载波是重叠在同样的频段，而不同用户的子载波就不是正交了。这样就造成了混叠，而混叠后的信号看似无法识别。但是，只要这几个用户信号的功率不同，就可以将它们一级一级的分拣出来。比如，第一级先从混叠的信号中分拣出功率最强的信号，然后在混叠信号中减去这个最强信号，第二级再在混叠信号中分拣出功率最强的信号，然后在混叠信号中再减去这个最强信号，第三级、第四级、再这么一级一级地进行下去，最终就可以将所有混叠在一起的信号全部分拣出来。这有点像将比重不同的液体倒在一个容器里面，我们还是可以一层、一层的将它们分离出来。5G采用的这方法就是所谓的“串行干扰删除（SIC）”技术。这个技术的思路是简单的，但是，实现起来必须依靠强大的芯片处理能力。其实，在3G标准之一的CDMA2000演进版本EV-DO中，已经采用了的串行干扰删除（SIC）。实际上，5G的多址接入技术一定是2G、3G、4G多址接入技术的“拼盘”，借助于硬件水平的提高得以实现拼盘。上面关于多址接入技术的描述中，我故意没有谈空分多址接入（SDMA）。这个问题正如安德鲁.维特比所说：“在多址接入技术革命中，空域处理如果还不能说是最后的开拓地的话，那么至少它将是最具有前途的技术解决方案。”

2020-12-21 15:10:42 评论举报张新里