第6章多址接入技术
无线通信中的多址接入技术
无线通信中的多址接入技术在当今高度互联的世界中，无线通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从日常的手机通话、短信交流，到无线上网、智能设备之间的数据传输，无线通信技术的发展极大地改变了我们的生活方式和工作方式。
而在无线通信系统中，多址接入技术扮演着至关重要的角色，它决定了多个用户如何共享有限的无线资源，实现高效、可靠的通信。
多址接入技术的基本概念可以理解为在一个共同的通信信道上，如何让多个用户能够同时进行通信而互不干扰。
想象一下，就好像在一个繁忙的会议室里，每个人都想发言，但又不能同时说话，需要有一种规则来安排谁在什么时候说话，才能让交流清晰、有序。
在无线通信中，这种规则就是多址接入技术。
常见的多址接入技术主要有三种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。
频分多址技术就像是把一个大的频段划分成许多小的频段，每个用户被分配到一个特定的频段进行通信。
这样，不同用户使用不同的频段，就避免了相互干扰。
比如说，广播电台就是采用频分多址技术，每个电台都在自己特定的频率上发送信号，听众通过调谐到相应的频率来收听自己喜欢的电台节目。
时分多址技术则是把时间分割成许多小的时间段，每个用户在分配给自己的时间段内进行通信。
这就好比大家轮流发言，每个人都有自己的发言时间，在这段时间内，其他人保持安静。
例如，在一些数字通信系统中，用户按照一定的时间顺序发送和接收数据。
码分多址技术相对来说要复杂一些。
它是通过给每个用户分配一个独特的码序列，使得多个用户可以在同一时间、同一频段上通信。
接收端通过与发送端相同的码序列进行解扩，从而提取出特定用户的信号。
这种技术的优点是频谱利用率高，能够容纳更多的用户同时通信。
除了上述三种常见的多址接入技术，还有一些其他的技术，如空分多址（SDMA）和正交频分多址（OFDMA）等。
空分多址技术是利用天线的方向性，将空间分割成不同的区域，每个区域对应一个用户。
这样可以在同一时间、同一频段上为不同空间位置的用户提供服务。
各种多址方式
第六章各种多址方式多址接入和广播使用公共的媒质连接多个通信设备，不象交换是在各媒质之间交换转发。
通过公共的媒质实现一对多广播、多对一的多址接入。
节点只有一个公共收、发设备和相应的缓存器。
多址方式：时分多址、频分多址、码分多址信号工作总是要占一定时间、频带和功率的。
多址信道的划分从时间、频率、功率三个轴上进行。
时分多址：组成一定的时间结构，形成帧帧是由时隙组成的，每个用户分配一个时隙。
1 2一般一个用户时隙由以下几部分组成：导引：针对非连续信号，用于建立接收同步，尽可能缩短同步时间。
突发字：巴克码，标志信息的开始，自相关性极好。
帧头：维持通信，传输勤务、信令。
信息：用户信息。
校验：如CRC校验，用于碰撞检测。
保护：频分：构成一定的频谱结构。
划分频带，每用户一个频道，频道之间要有保护间隔。
由于存在带外辐射：产生邻道干扰对带外辐射有一定要求，在一倍频程处，信号能量应衰减10〜20dB。
经过非线性设备会增加带外辐射，出现交调干扰，产生串话现象FDMA t解决方法：采用恒定包络信号。
码分：所有信号都在共同的频带和时隙上发射，按不同的码型调制接收信号的格式：Ka j t - jb i t -，i cos w o ti 二a j t - .i ：码型信号b j t —切：信息cos W ot：* :载波希望格式之间的相互干扰越少越好，即a j t - .j a j t - .j dt =0就可保证相互间干扰为0要找到这样的码型，即对任意的，任意的旋转方向即正交的多对码是不太容易的，这是一种理想的状况。
解决方法1使尸j，即整个系统是同步的，在广播型的网络中可以实现，但是对于不同源的多址接入则不能做到。
解决方法2：使上述的互相关值尽可能地小，不一定非为0。
假设信息带宽为r b，公用信道带宽为 5。
定一个量，n二上，如果互相关值接近丄就可以使相互干扰降到丄，这样的系统称为r b n n“准正交系统”。
码分系统中近远干扰韭常严重，即距离接收站远近不同的发射站之间的干扰。
多址接入技术
多址接入技术
多址接入技术是一种利用同一通信信道传输多个用户数据的技术，主要用于网络通信中的资源共享和灵活性。
此技术在现代通信网络中非常普遍，其原理是将数据分成小段，然后将每个小段分配给不同的用户，在同一时段内传输这些小段，从而实现多用户同时使用同一通信信道的目标。
多址接入技术通常包括以下几种：时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）、码分多址（CDMA）以及其衍生技术，其中CDMA是目前最为普遍的技术之一。
时分多址技术（TDMA）是一种将时间分割成段，每个时间段分别给不同的用户使用的技术。
在每个时间片中，只有一个用户可以发送数据，其他用户则等待下一个时间片，以此类推。
TDMA技术主要用于数字通信系统中，如GSM移动通信系统中。
使用TDMA技术时，每个时隙都包含一帧，每个帧则可以包含多个时间槽，每个时间槽包含一组数据。
频分多址技术（FDMA）是一种将频率分割成段，每个频段分别给不同的用户使用的技术。
多个用户可以同时使用同一个通信信道，但每个用户使用的频率不同。
FDMA技术通常用于模拟信号的传输，如无线电广播等领域。
码分多址技术（CDMA）是一种将数据编码后再进行传输的技术。
CDMA技术中的每个用户都使用相同的频率和时间片，但使用不同的编码序列。
这种编码序列可以在接收端进行反向解码，以获得原始数据。
CDMA技术是一种高效且具
有扩展性的技术，通常用于移动通信领域。
总而言之，多址接入技术是一种高效可靠的数据传输技术，它利用同一通信信道实现多用户数据传输，极大的提高了通信的资源利用率。
目前，多址接入技术已经被广泛应用于网络通信领域，成为现代通信技术中的重要组成部分。
多址接入技术
多址接入技术多址接入技术是指一种可以同时连接多个网络地址的技术，通过这种技术，用户可以在同一时间内访问多个网络资源，从而提高网络使用效率和便利性。
这项技术在当今互联网时代具有重要意义，可以帮助用户更快速地获取所需信息，提高工作效率和生活质量。
在过去，用户在浏览网页或下载文件时通常只能连接一个网络地址，如果需要同时访问多个网站或下载多个文件，就需要依次进行操作，耗费大量时间和精力。
而多址接入技术的出现，可以有效解决这一问题。
通过这项技术，用户可以同时连接多个网络地址，实现并行访问，极大地提高了网络资源的利用效率。
多址接入技术的实现离不开网络协议和软件支持。
网络协议是指规定网络通信中数据传输格式和传输规则的规范，它们是多址接入技术实现的基础。
而软件则是实现多址接入技术的关键，通过软件的支持，用户可以轻松实现同时连接多个网络地址的操作。
在使用多址接入技术时，用户可以通过浏览器插件或特定的软件工具来实现，这些工具通常提供了简洁明了的界面，方便用户进行操作。
用户可以在浏览器中打开多个标签页，同时访问多个网站；也可以通过下载工具同时下载多个文件，极大地提高了工作效率和使用便利性。
除了提高效率外，多址接入技术还可以帮助用户更好地管理网络资源。
通过同时连接多个网络地址，用户可以更快速地比较和获取所需信息，从而更好地进行决策和处理事务。
同时，多址接入技术还可以帮助用户避免信息遗漏和混乱，提高信息检索和整合的效率。
总的来说，多址接入技术是一项极具实用性和便利性的技术，在当前互联网时代具有重要意义。
通过这项技术，用户可以更快速、更方便地获取所需信息，提高工作效率和生活质量。
希望未来这项技术能够不断发展和完善，为用户带来更好的网络体验和服务。
现代无线通信中的多址接入技术
现代无线通信中的多址接入技术在当今数字化、信息化的时代，无线通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从手机通话、上网浏览，到物联网设备的连接与数据传输，无线通信技术的应用无处不在。
而在这一领域中，多址接入技术扮演着至关重要的角色，它决定了如何有效地分配无线资源，以满足众多用户同时进行通信的需求。
多址接入技术的核心目标是让多个用户能够在同一频段、同一时间内进行通信，同时尽量减少相互之间的干扰，提高系统的容量和性能。
为了实现这一目标，研究人员和工程师们提出了多种不同的多址接入技术，每种技术都有其独特的特点和适用场景。
其中，时分多址（TDMA）是一种常见的多址接入技术。
在 TDMA 系统中，时间被分割成若干个时隙，每个用户在分配给自己的时隙内进行通信。
这样，不同用户的信号在时间上相互错开，从而避免了冲突。
例如，在一个简单的 TDMA 系统中，如果有三个用户 A、B 和 C，系统可能会将每个通信周期分为三个时隙，分别分配给这三个用户。
在第一个时隙，用户 A 发送和接收数据；在第二个时隙，用户 B 进行通信；在第三个时隙，用户 C 进行操作。
通过这种方式，多个用户可以共享同一频段，但不会同时发送信号，减少了干扰。
另一种广泛应用的多址接入技术是频分多址（FDMA）。
FDMA 将可用的频谱资源划分成多个不同的频段，每个用户被分配到一个特定的频段进行通信。
这就好比在一条宽阔的马路上划分出不同的车道，每个车道供特定的车辆行驶，从而避免了车辆之间的碰撞和混乱。
例如，在广播电视领域，不同的电视频道就使用了 FDMA 技术，每个频道占据一定的频段，观众可以选择自己喜欢的频道观看，而不会受到其他频道信号的干扰。
码分多址（CDMA）是一种相对复杂但性能优越的多址接入技术。
在CDMA 系统中，每个用户使用一个独特的码序列来调制自己的信号。
这些码序列具有良好的自相关性和互相关性，使得接收端能够通过相关运算区分不同用户的信号。
即使多个用户的信号在同一频段和时间内发送，由于码序列的特性，接收端也能够准确地解调出每个用户的信息。
多址接入技术
多址接入技术
多址接入技术是一种能够同时连接多个网络地址的技术，它为用户提供了更便捷、高效的网络体验。
在当今数字化社会中，人们对互联网的需求越来越高，因此多址接入技术的应用变得愈发重要。
多址接入技术可以极大地提高用户的上网速度和稳定性。
通过同时连接多个网络地址，用户可以获得更大的带宽和更快的传输速度，从而实现更快速的数据下载和上传。
在高清视频、在线游戏等对带宽要求较高的应用场景下，多址接入技术能够有效地提升用户体验，避免网络卡顿和延迟现象的发生。
多址接入技术还可以提高网络的稳定性和可靠性。
通过同时连接多个网络地址，即使其中某一个网络出现故障或不稳定，其他网络仍然可以正常工作，保障用户的网络连接不中断。
这对于一些对网络稳定性要求较高的行业，如金融、医疗等领域而言尤为重要。
多址接入技术还可以提供更加安全的网络连接。
通过同时连接多个网络地址，用户可以在不同网络之间切换，避免单一网络被攻击或监控的风险。
这对于一些对网络安全要求较高的用户来说是非常重要的，可以有效保护用户的隐私和数据安全。
总的来说，多址接入技术为用户提供了更加便捷、高效、稳定和安全的网络连接方式，符合当今数字化社会对网络的需求。
随着技术的不断发展和创新，相信多址接入技术将会在未来发挥越来越重要
的作用，为用户带来更好的网络体验。
第6章-多址技术PPT课件
（6-5）
第18页/共77页
扩频方法
• 直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）简称直接扩频或直扩 （DS）；
• 跳变频率扩频（Frequency Hopping），简称跳频（FH）； • 跳变时间扩频（Time Hopping），简称跳时（TH）；
上述基本调制方法可以进行组合，形成各种混合 系统，如跳频/直扩系统，跳时/直扩系统等。 • 目前，扩展频谱的带宽常在1MHz~100MHz的 范围，因此，系统的抗干扰性能非常好。
第16页/共77页
理论基础（3）
• 用频带换取信噪比，就是现代扩频通信的基 本原理，其目的是为了提高通信系统的可靠 性
• 那么，是否可以一味地牺牲带宽来换取信噪比上性 能的提高呢？
•
仙农公式可以变形为
C 1.44W ln(1
S
)
N
（6-2）
对于干扰环境的典型情况，S/N<<1，那么公式可
以简化为
扩频通信技术是一种信息传输方式，用来传输信息的信号 带宽远远大于信息本身的带宽；频带的扩展由独立于信息的扩 频码来实现，并与所传输的信息数据无关；在接收端则用相同 的扩频码进行相关解调，实现解扩和恢复所传的信息数据。该 项技术称为扩频调制，而传输扩频信号的系统为扩频系统。 • 扩频通信技术的理论基础是仙农定理。 • IS-95系统是扩频系统商业化的光辉典范。
第19页/共77页
扩频系统的特点
• 扩频系统有以下一些特点： ➢能实现码分多址复用（CDMA）； ➢信号的功率谱密度低，因此信号具有隐蔽性且功率污染小； ➢有利于数字加密、防止窃听； ➢抗干扰性强，可在较低的信噪比条件下，保证系统传输质量； ➢抗衰落能力强。
多址接入技术及系统容量比较
6.1 频分多址
例：IM=mf1+nf2，m，n为任意整数，如： f1=1930MHz，f2=1932MHz，求落在工作频率为 1920~1940MHz的交调频率。
解：可能的频率有: (2n+1)f1-2nf2，(2n+2)f1(2n+1)f2，等等，n=0,1,2,…
n=0
n=1
n=2
n=3
1930
解: (a) Tb=1/270.833kb/s=3.692微秒 (b) Tslot=156.25*Tb=0.577ms (c) Tf=8*Tslot=4.615ms (d) 用户须等待4.615ms才能进行下一次发射。
五、TDMA的效率
例2：如果一个标准的GSM时隙由6个尾比特、2个 同步比特、8.25个保护比特、26个训练比特和2组业 务突发组成，其中每一个业务突发由57个比特组成， 求帧效率。 解: 一个时隙有6+8.25+26+2*58=156.25bit
6.2 时分多址
一、TDMA特点
1. 时分多址把无线频谱按时 隙划分，每个时隙仅允许一 个用户，或接收，或发送；
码
信道1 信道2 信道3
2. 每个用户占用一个周期
信道N
性重复的时隙，因此可以把
频率
一个信道看做是每一个帧都
会出现的特定时隙；
3. 采用缓存-突发法发射数 据，对于任何用户而言发射
时间
都是不连续的。
CDMA2000
多址接入技术
FDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD FDMA/TDD CDMA/FDD CDMA/FDD CDMA/TDD
CDMA/FDD CDMA/TDD
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第6章多址接入技术
2. 多址接入与信道
(2) 数字移动通信的信道 由于频分多址技术发展较早也最为成熟，因此早期的蜂窝
f1'
f
' 2
f
' k
f1
f2
fk
…
…
f g
反向信道
保护频带
f g
前向信道
图6-3 FDMA系统频谱分隔示意图
第6章多址接入技术
1. FDMA系统原理
保证频道之间不重叠（例如频道间隔25kHz）是实现频分 双工通信的基本要求。
FDMA系统基于频率划分信道。每个用户在一对频道(f-f‘) 中通信。若有其他信号的成分落入一个用户接收机的频道带 内时，将造成对有用信号的干扰。就蜂窝小区内的基站与移 动台系统而言，主要干扰有互调干扰和邻道干扰。在频率复 用的蜂窝系统中，还要考虑同频干扰。
第6章多址接入技术
1. 多址接入方式
多址接入方式的数学基础是信号的正交分割原理，原理上 与固定通信中的信号多路复用相似，但有所不同。多路复用 的目的是区分多个通路，通常在基带和中频上实现，而多址 划分是区分不同的用户地址，往往需要利用射频频段辐射的 电磁波来寻找动态的用户地址，同时为了实现多址信号之间 互不干扰，不同用户无线电信号之间必须满足正交特性。信 号的正交性是通过信号正交参量来实现的。当正交参量仅考 虑时间、频率和码型时，无线电信号写成
第6章 多址接入技术
第6章多址接入技术
内容介绍
6.1 多址接入技术的基本原理 6.2 FDMA方式 6.3 TDMA方式 6.4 CDMA方式 6.5 SDMA方式 6.6 OFDM多址方式 6.7 随机多址方式 6.8 FDMA、TDMA与CDMA系统容量的比较
第6章多址接入技术
6.1 多址接入技术的基本原理
1. 多址接入方式
从移动通信网的构成可以看出，大部分移动通信系统都有 一个或多个基站和若干个移动台。基站要和许多移动台同时 通信，因而基站通常是多路的，有多个信道；而每个移动台 只供一个用户使用，是单路的。许多用户同时通话，以不同 的通道分隔，防止相互干扰；各用户信号通过在射频频段上 的复用，从而建立各自的信道，以实现双边通信的连接。可 见，基站的多路工作和移动台的单路工作是移动通信的一大 特点。在移动通信业务区内，移动台之间或移动台与市话用 户之间是通过基站（包括移动交换局和局间联网）同时建立 各自的信道，从而实现多址连接的。
s(c,f,t)c(t)s(f,t)
式中，c(t)是码型函数；s(f, t)是时间t和频率f的函数。
第6章多址接入技术
1. 多址接入方式
有多种方式来区分不同用户地址，如频分多址（FDMA） 是以传输信号载波频率的不同来区分；时分多址（TDMA）是 以传输信号存在的时间不同来区分；码分多址（CDMA）是以 传输信号的码型不同来区分。
第6章多址接入技术
2. FDMA系统的特点
FDMA系统有以下特点：
① 每信道占用一个载频，相邻载频之间的间隔应满足传输信 号带宽的要求。为了在有限的频谱中增加信道数量，系统 均 希 望 间 隔 越 窄 越 好 。 FDMA 信 道 的 相 对 带 宽 较 窄 （25kHz或30kHz），每个信道的每一载波仅支持一个电路 连接，也就是说FDMA通常在窄带系统中实现。
t
信信信
信
道道道 … 道
信道 3
t
信道 2
123
N
信道 1
f
f
f
图6-1 FDMA、TDMA和CDMA的示意图
第6章多) 物理信道 信道是传输信息的通道，依传输媒介的不同，信道可分为
有线信道和无线信道两大类。无线信道是指利用无线电波传 输信息的通道。依据传输信号的形式不同可分为模拟信道和 数字信道两类。模拟信道是指传输话音等模拟信号的信道， 数字信道是指能直接传输数字信号的信道。数字移动通信信 道属于移动环境下的无线数字信道。
图6-1分别给出了N个信道的FDMA、TDMA和CDMA的示 意图。从图中可见，频分多址中不同用户的频道相互不重叠 （即正交），时分多址中不同用户的时隙相互不重叠，码分 多址中不同用户的码型相互不重叠。
第6章多址接入技术
1. 多址接入方式
c
c
c
… …
信道 1 信道 2 信道 3 信道 N
t
信道 N
第6章多址接入技术
1. FDMA系统原理
MSC
BS
MSC：移动交换中心
f1' f1
f
' 2
f2
f
' N
fN
…
MS1 MS2 MSN
图6-2 FDMA系统的工作示意图
第6章多址接入技术
1. FDMA系统原理
FDMA系统的频谱分割如下图所示。在频率轴上，前向信 道占有较高的频带，反向信道占有较低的频带，中间为保护 频带。在用户信道之间，设有保护频隙Δfg，以免因系统的频 率漂移造成频道间的重叠。
系统建立在频分多址的基础之上。后来发展的数字蜂窝移动 通信，仍然采用蜂窝结构，其时分多址系统是将频分与时分 相结合，综合利用频分和时分的优点形成基于时分多址的系 统；而码分多址系统则是将频分与码分相结合，形成基于码 分多址的系统。例如，GSM系统就是在频分蜂窝系统的基础 上 ， 在 每 个 基 站 控 制 区 内 实 现 时 分 多 址 的 系 统 ； 而 IS-95 CDMA系统则是在频分基础上的码分蜂窝系统。
就用户之间建立信道而言，基于时分多址系统的信道是时 隙，而基于码分多址系统的信道是码型。
第6章多址接入技术
6.2 FDMA方式
1. FDMA系统原理
FDMA为每一个用户指定了特定信道，这些信道按要求分 配给请求服务的用户。在呼叫的整个过程中，其他用户不能 共享这一频段。从图6-2中可以看出，在频分双工（frequency division duplex，FDD）系统中，分配给用户一个信道，即一 对频道。一个频道用作前向（下行）信道，即基站（BS）向 移动台（MS）方向的信道；另一个则用作反向（上行）信道， 即移动台向基站方向的信道。这种通信系统的基站必须同时 发射和接收多个不同频率的信号；任意两个移动用户之间进 行通信都必须经过基站的中转，因而必须同时占用2个信道 （1对频道）才能实现双工通信。