无线通信 - 多路访问

多路访问方案用于允许多个移动用户同时共享有限量的无线电频谱。

多路访问技术

在无线通信系统中，通常希望允许用户同时从移动站向基站发送信息，同时从基站向移动站接收信息。

蜂窝系统将任何给定区域划分为小区，每个小区中的移动单元与基站通信。蜂窝系统设计的主要目标是能够增加信道容量，即在给定带宽内以足够的服务质量处理尽可能多的呼叫。

有几种不同的方法可以允许访问信道。这些主要包括以下 −

• 频分多址 (FDMA)
• 时分多址 (TDMA)
• 码分多址 (CDMA)
• 空分多址 (SDMA)

根据可用带宽如何分配给用户，这些技术可分为窄带和宽带系统。

窄带系统

使用比相干带宽窄得多的信道运行的系统称为窄带系统。窄带 TDMA 允许用户使用相同的信道，但为信道上的每个用户分配一个唯一的时隙，从而在单个信道上将少数用户在时间上分开。

宽带系统

在宽带系统中，单个信道的传输带宽远大于信道的相干带宽。因此，多径衰落不会对宽带信道内的接收信号产生很大影响，并且频率选择性衰落仅发生在信号带宽的一小部分中。

频分多址 (FDMA)

FDMA 是高级移动电话服务的基本技术。 FDMA 的特点如下。

• FDMA 为每个不同的用户分配不同的子频带以访问网络。
• 如果未使用 FDMA，则信道处于空闲状态，而不是分配给其他用户。
• FDMA 在窄带系统中实施，其复杂度低于 TDMA。
• 此处进行严格过滤以减少相邻信道干扰。
• 基站 BS 和移动站 MS 在 FDMA 中同时连续发送和接收。

时分多址 (TDMA)

在不需要连续传输的情况下，使用 TDMA 代替 FDMA。 TDMA 的特点包括：

• TDMA 与多个用户共享一个载波频率，每个用户使用不重叠的时隙。
• TDMA 中的数据传输不是连续的，而是突发的。因此，切换过程更简单。
• TDMA 使用不同的时隙进行传输和接收，因此不需要双工器。
• TDMA 的优势在于可以为不同的用户分配每帧不同数量的时隙。
• 可以根据优先级连接或重新分配时隙，根据需要向不同的用户提供带宽。

码分多址 (CDMA)

码分多址技术是多址接入的一个例子，其中多个发射器使用单个信道同时发送信息。其特点如下。

• 在 CDMA 中，每个用户都使用完整可用频谱，而不是按单独的频率分配。
• CDMA 非常适合语音和数据通信。
• 虽然 CDMA 中的多个代码占用同一信道，但具有相同代码的用户可以相互通信。
• CDMA 比 TDMA 提供更多的空间容量。
• CDMA 可以很好地处理基站之间的交接。

空分多址 (SDMA)

空分多址或空间分割多址是一种 MIMO(多输入多输出)架构技术，主要用于无线和卫星通信。它具有以下特点。

• 所有用户都可以使用同一信道同时通信。
• SDMA 完全不受干扰。
• 单个卫星可以与相同频率的多个卫星接收器通信。
• 使用定向点波束天线，因此 SDMA 中的基站可以跟踪移动用户。
• 控制空间中每个用户的辐射能量。

扩频多址

扩频多址 (SSMA) 使用传输带宽幅度大于所需最小 RF 带宽的信号。

扩频多址技术主要有两种类型 −

• 跳频扩频 (FHSS)
• 直接序列扩频(DSSS)

跳频扩频 (FHSS)

这是一种数字多址系统，其中各个用户的载波频率在宽带信道内以伪随机方式变化。数字数据被分解成均匀大小的突发，然后在不同的载波频率上传输。

直接序列扩频 (DSSS)

这是 CDMA 最常用的技术。在 DS-SS 中，消息信号乘以伪随机噪声码。每个用户都有自己的代码字，该代码字与其他用户的代码正交，为了检测用户，接收器必须知道发射器使用的码字。

称为混合的组合序列也用作另一种扩频类型。 跳时也是另一种很少被提及的类型。

由于许多用户可以共享相同的扩频带宽而不会互相干扰，因此扩频系统在多用户环境中变得带宽高效。