FDAM頻分多址

1、FDAM頻分多址(frequency division multiple access, FDMA)，是把總帶寬被分隔成多個正交的頻道，每個用戶占用一個頻道。例如，把分配給無線蜂窩電話通訊的頻段分為30個信道，每一個信道都能夠傳輸語音通話、數(shù)字服務(wù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。頻分多址是模擬高級移動電話服務(wù)(AMPS)中的一種基本的技術(shù)，是北美地區(qū)應(yīng)用最廣泛的蜂窩電話系統(tǒng)。采用頻分多址，每一個信道每一次只能分配給一個用戶。頻分多址還用于全接入通信系統(tǒng)(TACS)。1. 基本介紹FDMA是以不同的頻率區(qū)分不同用戶的信道的。在一個頻率信道中同一時刻只能傳送一個用戶的業(yè)務(wù)信息。典型的例子如第一代蜂窩系統(tǒng)中的AMPS制

2、式和TACS制式中所用的多址技術(shù)。在TACS或AMPS制式中，由于必須采用FDD方式，要為每個無線小區(qū)分配一組n對(上行和下行)頻率信道，這n對頻率信道可供該無線小區(qū)中的所有用戶共同使用，但只能供該無線小區(qū)的n個用戶同時使用。某移動用戶在發(fā)送信息時，占用一對頻率信道中的上行頻率信道，工作在該頻率信道上的基站接收機(jī)就設(shè)置相應(yīng)中心頻率及帶寬的接收帶通濾波器接收該用戶信息；而其他移動用戶可在其他上行頻率信道上同時發(fā)送信息。由于各頻率信道上的基站接收機(jī)都設(shè)置了對應(yīng)中心頻率和一定帶寬的接收帶通濾波器，所以基站各接收機(jī)能正確地接收各用戶的信息。同樣，各移動用戶接收信息時，在同一對頻率信道中的下行頻率信道上

3、接收來自基站的信息。由于各移動臺設(shè)置了相應(yīng)中心頻率及帶寬的帶通濾波器，也能正確地接收各自的信息。在900MHz頻段，一對頻率信道的上下行頻率信道的頻率間隔為45MHz。按照這種技術(shù)，把在頻分多路傳輸系統(tǒng)中集中控制的頻段根據(jù)要求分配給用戶。同固定分配系統(tǒng)相比，頻分多址使通道容量可根據(jù)要求動態(tài)地進(jìn)行交換。在FDMA系統(tǒng)中，分配給用戶一個信道，即一對頻譜，一個頻譜用作前向信道即基站向移動臺方向的信道，另一個則用作反向信道即移動臺向基站方向的信道。這種通信系統(tǒng)的基站必須同時發(fā)射和接收多個不同頻率的信號，任意兩個移動用戶之間進(jìn)行通信都必須經(jīng)過基站的中轉(zhuǎn)，因而必須同時占用2個信道(2對頻譜)才能實現(xiàn)雙工通

4、信。特點：FDMA是指不同的移動臺(或手機(jī))占用不同的頻率，即每個移動臺占用一個頻率的信道進(jìn)行通話或通信。因為各個用戶使用不同頻率的信道，所以相互沒有干擾。這是模擬載波通信、微波通信、衛(wèi)星通信的基本技術(shù)，也是第一代模擬移動通信的基本技術(shù)，早期的移動通信多使用這種方式。由于每個移動用戶進(jìn)行通信時占用一個頻率、一個信道，頻帶利用率不高。隨著移動通信的迅猛發(fā)展，很快就顯示出其容量不足的缺點。在頻分多址中，不同地址用戶占用不同的頻率，即采用不同的載波頻率，通過濾波器選取信號并抑制無用干擾，各信道在時間上可同時使用。頻分多址技術(shù)比較成熟，第一代蜂窩式移動電話系統(tǒng)采用的就是FDMA技術(shù)。模擬蜂窩式移動電話

5、系統(tǒng)均使用頻分多址技術(shù)。在采用FDMA技術(shù)的第一代蜂窩系統(tǒng)中，各頻率信道除了要傳送用戶語音外，還要傳送信令信息。一般情況下，要為信令信息的傳送專門分配頻率信道，該頻率信道稱為專用控制信道或?qū)Ｓ眯帕钚诺馈５谕ㄔ掃^程中進(jìn)行信道切換時，是在業(yè)務(wù)信道中傳送切換信令的。由于每個移動用戶使用控制信道的時間相對于使用業(yè)務(wù)信道的時間要少得多，所以往往一對控制信道可供一個基站或多個基站內(nèi)的所有移動用戶共同使用。另外還利用語音信道傳送狀態(tài)信號、證實信號、應(yīng)答信號以及為檢測正在使用的話音信道質(zhì)量而在整個通話過程中總是傳送的檢測音(SAT)等模擬信令。采用FDMA技術(shù)的第一代蜂窩系統(tǒng)，每頻率信道帶寬不超過30kHz

6、。傳送語音的業(yè)務(wù)信道是采用調(diào)頻方式將用戶話音調(diào)制到某一載頻上實現(xiàn)的。傳送信令的專用控制信道是采用FSK調(diào)制方式將較低速率的信令數(shù)據(jù)調(diào)制到某一載頻上實現(xiàn)的。由于傳送的信令數(shù)據(jù)速率較低，一般為810kbit/s，每個碼元的持續(xù)時間遠(yuǎn)大于由于多徑傳輸產(chǎn)生的時延擴(kuò)展。所以，在接收端不需要采用自適應(yīng)均衡技術(shù)。衛(wèi)星通信中的多址聯(lián)接技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)是信號分割理論的具體應(yīng)用。它們很相似，但又有區(qū)別。多址技術(shù)是多個通信站的射頻信號在射頻信道上進(jìn)行的多路復(fù)用，以達(dá)多個通信站間多邊通信的目的；而多路復(fù)用是一個通信站的多路群信號在中頻信道上進(jìn)行的多路復(fù)用，以達(dá)兩個站間的雙邊多路通信的目的。FDMA頻分多路多址聯(lián)接方

7、式是每個地球站分配一個專用的載波，并且，所有地球站的載波互不相同，為了載波互不干擾，它們之間有足夠的間隔。即頻分多路復(fù)用調(diào)頻方式頻分多址聯(lián)接（FDMFMFDMA），這里，首先將電話信號經(jīng)長途電信局送到載波終端，按頻分多路復(fù)用FDM方式把信號復(fù)用在60路標(biāo)準(zhǔn)基帶中，整個基帶包括5個基群，每個基群有12個話路，將它們按預(yù)先分配方式分配給一個地球站。然后把60路的群信號用FM方式調(diào)制到分配給地球站的載波上，經(jīng)本站天線系統(tǒng)向衛(wèi)星發(fā)射。通過衛(wèi)星上轉(zhuǎn)發(fā)器將上行頻率變換成下行頻率，并發(fā)向各站，這些地球站將收到的信號解調(diào)便得到60路群信號，從群信號濾出發(fā)給本站的基群信號。目的：頻分復(fù)用的目的在于提高頻帶利用率

8、。在通信系統(tǒng)中，信道能提供的帶寬往往要比傳送一路信號所需的帶寬寬得多。因此，一個信道只傳輸一路信號是非常浪費(fèi)的。為了充分利用信道的帶寬，因而提出了信道的頻分復(fù)用問題。合并后的復(fù)用信號，原則上可以在信道中傳輸，但有時為了更好地利用信道的傳輸特性，還可以再進(jìn)行一次調(diào)制。在接收端，可利用相應(yīng)的帶通濾波器（BPF）來區(qū)分開各路信號的頻譜。然后，再通過各自的相干解調(diào)器便可恢復(fù)各路調(diào)制信號。頻分復(fù)用系統(tǒng)的最大優(yōu)點是信道復(fù)用率高，容許復(fù)用的路數(shù)多，分路也很方便。因此，它成為模擬通信中最主要的一種復(fù)用方式。特別是在有線和微波通信系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛。頻分復(fù)用系統(tǒng)的主要缺點是設(shè)備生產(chǎn)比較復(fù)雜，會因濾波器件特性不夠

9、理想和信道內(nèi)存在非線性而產(chǎn)生路間干擾。計算：2. 相關(guān)技術(shù)數(shù)字移動通信網(wǎng)的主要多址方式是FDMA、TDMA系統(tǒng)(GSM，DAMPS)。在頻譜效率上約是模擬系統(tǒng)的3倍，容量有限；在話音質(zhì)量上13kbit/s編碼也很難達(dá)到有線電話水平、FTDMA系統(tǒng)的業(yè)務(wù)綜合能力較高，能進(jìn)行數(shù)據(jù)和話音的綜合，但終端接入速率有限(最高9.6kbit/s)TDMA系統(tǒng)無軟切換功能，因而容易掉話，影響服務(wù)質(zhì)量；TDMA系統(tǒng)的國際漫游協(xié)議還有待進(jìn)一步的完善和開發(fā)。因而TDMA并不是現(xiàn)代蜂窩移動通信的最佳無線接入。CDMA碼分多址技術(shù)完全適合現(xiàn)代移動通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)、軟切換、國際漫游等。多址技術(shù)區(qū)別：

10、FDMA是采用調(diào)頻的多址技術(shù)。業(yè)務(wù)信道在不同的頻段分配給不同的用戶。如TACS系統(tǒng)、AMPS系統(tǒng)等。TDMA是采用時分的多址技術(shù)。業(yè)務(wù)信道在不同的時間分配給不同的用戶。如GSM、DAMPS等。CDMA(碼分多址)是采用擴(kuò)頻的碼分多址技術(shù)。所有用戶在同一時間、同一頻段上，根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務(wù)信道。GSM：全球移動通訊系統(tǒng)Global System of Mobile communication，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動電話標(biāo)準(zhǔn)。GPRS：Gerneral Packer Radio Service，通用無線分組業(yè)務(wù)是一項高速數(shù)據(jù)處理的科技，即以分組的“形式”把數(shù)據(jù)傳送到用戶手上。因此，GPRS技

11、術(shù)可以令手機(jī)上網(wǎng)省時、省力、省花費(fèi)。打個比方，GPRS就好比移動通信設(shè)備的ADSL，而GSM就是普通固定電話線。時分多址：時分多址(TimeDivisionMultipleAccess)是把時間分割成周期性的幀(Frame)每一個幀再分割成若干個時隙向基站發(fā)送信號，在滿足定時和同步的條件下，基站可以分別在各時隙中接收到各移動終端的信號而不混擾。同時，基站發(fā)向多個移動終端的信號都按順序安排在予定的時隙中傳輸，各移動終端只要在指定的時隙內(nèi)接收，就能在合路的信號中把發(fā)給它的信號區(qū)分并接收下來。正交頻分多址：正交頻分多址是OFDM(正交頻分復(fù)用)調(diào)制的一種形式，它針對多用戶通信進(jìn)行了優(yōu)化，尤其是蜂窩電

12、話和其它移動設(shè)備。它是針對蜂窩電話長期演進(jìn)(LTE)的最合適調(diào)制方案。在這種演變的過程中,OFDMA的名稱變?yōu)楦咚僬活l分復(fù)用分組接入(HSOPA)。OFDMA的變量由WiMAX論壇選為調(diào)制方案，后來又根據(jù)IEEE針對IEEE802.16-2004(固話)和802.12e(移動)WiMAX的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。與CDMA(碼分多真址接入)寬帶CDMA及通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)這類3G調(diào)制方案相比，它的好處在于具有更高的頻譜效率和更好的抗衰落性能。對于低數(shù)據(jù)率用戶，它只需要更低的發(fā)射功耗，具有恒定而不是隨時間變化的更短延遲，以及避免沖突的更簡潔方法。OFDMA會把副載波的子集分配給各個用戶。以

13、關(guān)于信道狀態(tài)的反饋為基礎(chǔ)，系統(tǒng)能執(zhí)行自適應(yīng)用戶到副載波的分配。只要這些副載波分配被迅速地執(zhí)行，與OFDM相比，快速衰退、窄帶同頻干擾性能都得到了改進(jìn)。反過來，這又改進(jìn)了系統(tǒng)的頻譜效率。OFDMA顯然與其它的調(diào)制方案既有不同點，又有相似之處。例如，它能被當(dāng)作一種替代方案，把OFDM與時分多址連接方式(TDMA)或時域統(tǒng)計多路復(fù)用技術(shù)的結(jié)合起來。不采用“脈控”高功率載波，低數(shù)據(jù)率用戶就能連續(xù)地以低發(fā)射功率進(jìn)行傳輸，并且這會產(chǎn)生恒定且更短的延遲時間。另一方面，OFDMA也可以被看作是頻域和時域多路接入的結(jié)合。從這個角度看，頻譜被分割成時頻空間，并且時隙會沿著OFDM符號引導(dǎo)部分以及OFDM副載波引導(dǎo)

14、部分進(jìn)行分配。通過一個短故事來理解OFDMA和其它幾種技術(shù)之間的關(guān)系是最好的方法。IEEE802.11WLAN系列的標(biāo)準(zhǔn)是對室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)考慮的。當(dāng)模擬蜂窩技術(shù)表現(xiàn)出了它的市場潛力及它在技術(shù)上的不足時，工程師就開始設(shè)計能把Wi-Fi功能擴(kuò)展到戶外網(wǎng)絡(luò)的專有的MAC和PHY系統(tǒng)。事實上，寬帶接入中的大部分活動發(fā)生在ISO第1層(PHY層)和2層(媒體訪問控制或MAC層)。當(dāng)寬帶無線MAN(城域網(wǎng))的標(biāo)準(zhǔn)化工作開始后，它為研究其它調(diào)制方案打開了大門，并且OFDM和OFDMA的價值也變得顯而易見了。WiMAX論壇對這些方案的評估和向標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)提出的建議發(fā)揮了幫助作用。這最終演進(jìn)成IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)。I

15、EEE802.16-2004提供固定帶寬無線的標(biāo)準(zhǔn)，而IEEE802.16e則提供移動帶寬無線標(biāo)準(zhǔn)。這兩種標(biāo)準(zhǔn)都支持多個PHY模式，但其選項都不支持包括WCDMA或UMTS這種3G調(diào)制方案在內(nèi)的現(xiàn)有方案。與OFDM和OFDMA一起，可擴(kuò)展的OFDMA方案也被包括在這一標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中?？蓴U(kuò)展的802.16物理層(sOFDMA)憑借針對固話和便攜式/移動使用模式的固定副載波間隔，為范圍從1.25MHz到20MHz的信道帶寬提供了最佳的性能。根據(jù)信道帶寬，利用可變的快速傅氏變換算法(FFT)，這一架構(gòu)以可擴(kuò)展的子通道化結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。除了可變的FFT大小外,這一規(guī)范也支持像多輸入多輸出(MIMO)天線分集這樣

16、的功能。3. 分類詳解頻分復(fù)用：在FDD系統(tǒng)中，分配給用戶一個信道，即一對頻譜；一個頻譜用作前向信道即基站向移動臺方向的信道，另一個則用作反向信道即移動臺向基站方向的信道。這種通信系統(tǒng)的基站必須同時發(fā)射和接收多個不同頻率的信號；任意兩個移動用戶之間進(jìn)行通信都必須經(jīng)過基站的中轉(zhuǎn)，因而必須同時占用2個信道（2對頻譜）才能實現(xiàn)雙工通信。它們的頻譜分割如圖所示。在頻率軸上，前向信道占有較高的頻帶，反向信道占有較低的頻帶，中間為保護(hù)頻帶。在用戶頻道之間，設(shè)有保護(hù)頻隙，以免因系統(tǒng)的頻率漂移造成頻道間的重疊。FDMA系統(tǒng)是基于頻率劃分信道。每個用戶在一對頻道中通信。若有其它信號的成分落入一個用戶接收機(jī)的頻道

17、帶內(nèi)時，將造成對有用信號的干擾。就蜂房小區(qū)內(nèi)的基站移動臺系統(tǒng)而言，主要干擾有互調(diào)干擾和鄰道干擾（關(guān)于互調(diào)干擾和鄰道干擾，見前面對干擾的介紹）。在頻率集重復(fù)使用的蜂房系統(tǒng)中，還要考慮同頻道干擾。在模擬蜂窩系統(tǒng)中，采用頻分多址方式是唯一的選擇。如以前我們所用的模擬網(wǎng)TACS系統(tǒng)，用的就是頻分多址。而在數(shù)字蜂窩中，則很少采用純頻分的方式。比如我們現(xiàn)在用的GSM系統(tǒng)，雖然也在頻率上做了劃分，但是更重要的是采用了時隙的概念，所以人們更愿意把其劃入時分復(fù)用（TDMA）。時分復(fù)用：時分多址是在一個寬帶的無線載波上，把時間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時隙（無論幀或時隙都是互不重疊的），每個時隙就是一個通

18、信信道，分配給一個用戶。系統(tǒng)根據(jù)一定的時隙分配原則，使各個移動臺在每幀內(nèi)只能按指定的時隙向基站發(fā)射信號（突發(fā)信號），在滿足定時和同步的條件下，基站可以在各時隙中接收到各移動臺的信號而互不干擾。同時，基站發(fā)向各個移動臺的信號都按順序安排在預(yù)定的時隙中傳輸，各移動臺只要在指定的時隙內(nèi)接收，就能在合路的信號（TDM信號）中把發(fā)給它的信號區(qū)分出來。所以TDMA系統(tǒng)發(fā)射數(shù)據(jù)是用緩存-突發(fā)法，因此對任何一個用戶而言發(fā)射都是不連續(xù)的。這就意味著數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)據(jù)調(diào)制必須與TDMA一起使用，而不象采用模擬FM的FDMA系統(tǒng)。由于TDMA更考慮時間上的問題，所以我們要注意通信中的同步和定時問題，否則會因為時隙的錯位

19、和混亂而導(dǎo)致接收端移動臺無法正常接收信息。采用TDMA帶來的優(yōu)點是抗干擾能力增強(qiáng)，頻率利用率有所提高，系統(tǒng)容量增大，基站復(fù)雜性減小。TDMA用不同的時隙來發(fā)射和接收，因此不需雙工器。同時越區(qū)切換簡單（和FDMA相比較而言）。由于在TDMA中移動臺是不連續(xù)地突發(fā)式傳輸，所以切換處理對一個用戶單元來說是很簡單的，因為它可以利用空閑時隙監(jiān)測其他基站，這樣越區(qū)切換可在無信息傳輸時進(jìn)行。因而沒有必要中斷信息的傳輸，即使傳輸數(shù)據(jù)也不會因越區(qū)切換而丟失。由于TDMA的諸多優(yōu)點，所以我們在第二代移動通信系統(tǒng)（指我國采用的GSM系統(tǒng)）中引入了TDMA技術(shù)。TDMA時分多址（time division multi

20、ple access，TDMA）把時間分割成互不重疊的時段（幀），再將幀分割成互不重疊的時隙（信道）與用戶具有一一對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)時隙區(qū)分來自不同地址的用戶信號，從而完成的多址連接。這是通信技術(shù)中基本多址技術(shù)之一，一種數(shù)字傳輸技術(shù)，將無線電頻率分成不同的時間間隙來分配給若干個通話。在2G(為GSM)移動通信系統(tǒng)中多被采用，衛(wèi)星通信和光纖通信的多址技術(shù)中。TDMA較之FDMA具有通信口號質(zhì)量高，保密較好，系統(tǒng)容量較大等優(yōu)點，但它必須有精確定時和同步以保證移動終端和基站間正常通信，技術(shù)上比較復(fù)雜。簡介:時分多址是把時間分割成周期性的幀(Frame)每一個幀再分割成若干個時隙向基站發(fā)送信號，在滿足定時

21、和同步的條件下，基站可以分別在各時隙中接收到各移動終端的信號而不混擾。同時，基站發(fā)向多個移動終端的信號都按順序安排在予定的時隙中傳輸，各移動終端只要在指定的時隙內(nèi)接收，就能在合路的信號中把發(fā)給它的信號區(qū)分并接收下來。時分多址（TDMA）的N個時隙（信道）在時間軸上互不重疊，應(yīng)該滿足時間正交性：式中，Ti為時隙長度；Xi和Xj分別表示第i個利第j個時隙（信道）發(fā)送的突發(fā)信號，接收端的TDMA定時單元根據(jù)系統(tǒng)定時信號實時控制時間閘門，選擇出所需信道（時隙）所傳送的突發(fā)信號。時分多址只能用于數(shù)字通信系統(tǒng)。模擬話音必須先進(jìn)行模數(shù)變換（數(shù)字語音編碼）及成幀處理，然后以突發(fā)信號的形式發(fā)射出去。應(yīng)用:多址聯(lián)

22、接（Multiple Access）是在衛(wèi)星通信系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)以及為點到多點的光通信系統(tǒng)中一個非常重要的技術(shù)。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中是指若干個地球站同時利用一個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器（或其它任何輸入輸出裝置）與其它擬與之通信的地球站進(jìn)行聯(lián)接的方式，而在蜂窩移動通信中則是指若干個移動用戶終端同時通過一個基站與其它擬與之通信的對象進(jìn)行通信聯(lián)接的方式。在光通信系統(tǒng)中也是為解決類似的問題而采取多址聯(lián)接技術(shù)。多址聯(lián)接基本上有三種方式，即FDMA（頻分多址）、TDMA（時分多址）和CDMA（碼分多址）。在實際應(yīng)用技術(shù)中還有一些從這三種基本方式派生出來的多址方式，如DAMA（按需分配多址衛(wèi)星通信中采用）、TDMA/FD

23、MA、CDMA/FDMA等。此外，還有PDMA（極分多址）、SDMA（空分多址）等。TDMA時分多址聯(lián)接方式是把衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的工作時間分割成周期性、互不重疊的時隙，我們把一個周期叫做一幀，一幀中每一個時隙叫做分幀。將每個分幀分配給各地球站使用。時分多址聯(lián)接主要用來傳輸時分多路復(fù)用數(shù)字信號，一個典型的應(yīng)用是脈碼調(diào)制時分復(fù)用移相鍵控時分多址聯(lián)接（即PCMTDMPSKTDMA）。這里，各地球站首先將PCM數(shù)字信號按時分多路復(fù)用（TDM）方式形成多路信號，然后通過調(diào)制器產(chǎn)生數(shù)字移相鍵控信號，各地球站在定時同步系統(tǒng)控制下，只在自己的時隙內(nèi)向衛(wèi)星發(fā)射信號，而衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器將這些不同時隙來的各地球站信號，按時間順

24、序排列起來。為了各站之間互不干擾，各時隙之間有一定的保護(hù)時隙。一般過程為：首先地球站接收機(jī)收到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)來的各地球站的微波TDMA幀信號，在解調(diào)器中進(jìn)行相干解調(diào)，并同時取出各站的前置碼（它位于各分幀信號碼的最前邊），根據(jù)前置碼可判別出來自各地球站發(fā)給本站的信號。解調(diào)后的信號送至?xí)r分多址分離和緩沖控制裝置，在此設(shè)備中，先由前置碼去控制分離裝置選出發(fā)給本站的PCM信號，再經(jīng)緩沖器和PCM譯碼器變?yōu)槟M信號，最后送給用戶。特點：1、多個用戶共享一個載波頻率 。2、非連續(xù)傳輸，使切換更簡單 。3、時間插槽可以根據(jù)動態(tài)TDMA的需求分配 。4、較CDMA寬松的功率控制，由于信元間干擾較小 。5、高于C

25、DMA的同步開銷 。6、頻率分配的復(fù)雜性 。CDMA碼分多址(CDMA)是在數(shù)字技術(shù)的分支-擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)。CDMA技術(shù)的原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴(kuò)，以實現(xiàn)信息通信。CDMA是指一種擴(kuò)頻多址數(shù)字式通信技術(shù)，通過獨特的代碼序列建立信道，可用于二代和三代無線通信中的任何一種協(xié)議。CDMA是一種多路方式，多路信號只占用一條信道，極大提高帶

26、寬使用率，應(yīng)用于800MHz和1.9GHz的超高頻(UHF)移動電話系統(tǒng)。CDMA使用帶擴(kuò)頻技術(shù)的模-數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)，輸入音頻首先數(shù)字化為二進(jìn)制元。傳輸信號頻率按指定類型編碼，因此只有頻率響應(yīng)編碼一致的接收機(jī)才能攔截信號。由于有無數(shù)種頻率順序編碼，因此很難出現(xiàn)重復(fù)，增強(qiáng)了保密性。CDMA通道寬度名義上1.23MHz，網(wǎng)絡(luò)中使用軟切換方案，盡量減少手機(jī)通話中信號中斷。數(shù)字和擴(kuò)頻技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用使得單位帶寬信號數(shù)量比模擬方式下成倍增加，CDMA與其他蜂窩技術(shù)兼容，實現(xiàn)全國漫游。最初僅用于美國蜂窩電話中CMDAOne標(biāo)準(zhǔn)只提供單通道14.4Kbps和八通道115Kbps的傳輸速度。CDMA2000和

27、寬帶CDMA速度已經(jīng)成倍提高。概述：由于CDMA體制具有抗認(rèn)為干擾、抗窄帶干擾、抗多徑干擾、抗多徑延遲擴(kuò)展的能力，同時具有提高蜂窩系統(tǒng)的通信容量和便于模擬與數(shù)字體制的共存與過渡等優(yōu)點，使得CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)成為TDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的強(qiáng)有力的競爭對手。IS-95 CDMA 和 cdma2000 1x1 蜂窩系統(tǒng)為兩種典型的CDMA系統(tǒng)，其相應(yīng)的工作頻帶為上行（移動臺發(fā)，基站收）870894MHz下行（基站發(fā)，移動臺收）825849MHz雙工間隔為45MHz。應(yīng)用蜂窩結(jié)構(gòu)的IS-95 CDMA 和cdma 2000-1x系統(tǒng)采用碼分多址接入技術(shù),載頻間隔為1.23MHz,碼片速率為1.2288M

28、chip/s,每個小區(qū)可采用相同的載波頻率，即頻率復(fù)用因子為1.通信原理：CDMA通信系統(tǒng)中，不同用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或時隙不同來區(qū)分，而是用各自不同的編碼序列來區(qū)分，或者說，靠信號的不同波形來區(qū)分。如果從頻域或時域來觀察，多個CDMA信號是互相重疊的。接收機(jī)用相關(guān)器可以在多個CDMA信號中選出其中使用預(yù)定碼型的信號。其它使用不同碼型的信號因為和接收機(jī)本地產(chǎn)生的碼型不同而不能被解調(diào)。它們的存在類似于在信道中引入了噪聲和干擾，通常稱之為多址干擾。在CDMA蜂窩通信系統(tǒng)中，用戶之間的信息傳輸是由基站進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和控制的。為了實現(xiàn)雙工通信，正向傳輸和反向傳輸各使用一個頻率，即通常所謂的頻

29、分雙工。無論正向傳輸或反向傳輸，除去傳輸業(yè)務(wù)信息外，還必須傳送相應(yīng)的控制信息。為了傳送不同的信息，需要設(shè)置相應(yīng)的信道。但是，CDMA通信系統(tǒng)既不分頻道又不分時隙，無論傳送何種信息的信道都靠采用不同的碼型來區(qū)分。類似的信道屬于邏輯信道，這些邏輯信道無論從頻域或者時域來看都是相互重疊的，或者說它們均占用相同的頻段和時間。1擴(kuò)頻原理擴(kuò)頻原理框圖下圖所示。由圖可見，發(fā)射端是將待傳輸?shù)男畔⒋aa(t)經(jīng)編碼后，先對偽隨機(jī)碼c(t)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，然后再對射頻進(jìn)行調(diào)制，得到輸出信號為：s(t)=b(t)c(t)式中：c(t)的速率(chip/s)為Rc，b(t)的速率(bit/s)為Rb。通常Rc遠(yuǎn)大于Rb，

30、因而調(diào)制后的擴(kuò)頻信號帶寬主要取決于c(t)帶寬。信號通過無線傳輸后，將會受到噪聲和其他信號的干擾。因此，接收端所收到的信號除有用信號外，還包含有干擾信號。式中n(t)為噪聲和干擾信號的總和。接收機(jī)接收到的信號先用相干載波進(jìn)行解調(diào)。 z(t)經(jīng)寬帶(帶寬約為碼片速率)濾波后，得：并將G(t)與本地偽隨機(jī)碼c(t)相乘，即進(jìn)行解擴(kuò)處理。因c(t)與發(fā)端的c(t)碼完全一致，所以輸出信號V0(t)再經(jīng)基帶濾波器，基帶濾波器的帶寬為信號b(t)的帶寬，遠(yuǎn)小于解擴(kuò)之前的寬帶濾波器帶寬，而還是寬帶信號，經(jīng)基帶濾波后就只剩下很小一部分噪聲功率。處理后為，其信號功率不變。所以解擴(kuò)輸出的信噪比要比解擴(kuò)輸入的信噪

31、比大得多。再經(jīng)解碼器，就恢復(fù)成原始信號。2擴(kuò)頻系統(tǒng)對噪聲和干擾的抑制能力擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)引入“處理增益”GP的概念來衡量對噪聲和干擾的抑制能力，GP定義為接收機(jī)解擴(kuò)器輸出信噪比與輸入信噪比之比，即：越大，則抗干擾性能越強(qiáng)。擴(kuò)頻系統(tǒng)有如下的抗噪聲和抗干擾性能：首先，擴(kuò)頻系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗白噪聲性能。由于白噪聲的功率譜是均勻分布在整個頻率范圍內(nèi)，經(jīng)解擴(kuò)器后，其噪聲功率譜密度分布不變，而信號經(jīng)過相關(guān)解擴(kuò)后，卻變?yōu)檎瓗盘?，但信號功率不變。我們可以用一個窄帶濾波器排除帶外的噪聲，于是窄帶內(nèi)的信噪比就大大提高了。若白噪聲功率譜密度為N0，則解擴(kuò)器的輸入信噪比和輸出信噪比分別為和式中：BP為擴(kuò)頻后(解擴(kuò)前)信號

32、所占有的帶寬；Bm為擴(kuò)頻前(解擴(kuò)后)信號所占有的帶寬。于是有：該式說明擴(kuò)頻系統(tǒng)對白噪聲干擾的處理增益等于擴(kuò)頻后信號所占的帶寬BP(或信息速率RP)與擴(kuò)頻前信號所占的帶寬Bm(或信息速率Rm)之比。其次，擴(kuò)頻系統(tǒng)具有抗單頻和窄帶干擾能力。單頻干擾是一條線譜，經(jīng)過相關(guān)解擴(kuò)后，線譜被擴(kuò)展為BP寬的功率譜，這時通過帶通濾波器的干擾功率僅為輸入干擾功率的Bm/BP倍。所以，處理增益同樣為擴(kuò)頻系統(tǒng)還具有抗寬帶干擾性能。寬帶干擾是指那些所占頻帶與擴(kuò)頻信號頻帶可以相比擬的信號，如多徑干擾和多址干擾信號。由于這些干擾信號對有用信號是不相關(guān)的，經(jīng)解擴(kuò)后能量有所分散，不能像有用信號那樣成為窄帶信號。如果干擾信號的頻

33、譜足夠?qū)挄r，則處理增益與白噪聲的處理增益相同，即：CDMA與信道配置CDMA與蜂窩結(jié)構(gòu)的關(guān)系擴(kuò)頻CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)3 是頻帶資源共享的，在一個CDMA蜂窩系統(tǒng)中各個小區(qū)都共享一個頻帶。從頻率重用角度來說，蜂窩區(qū)群結(jié)構(gòu)的關(guān)系大為減弱了。在CDMA系統(tǒng)中，蜂窩結(jié)構(gòu)（包括扇區(qū)結(jié)構(gòu)）的考慮在于頻帶資源共享后的多用戶干擾的影響。CDMA蜂窩系統(tǒng)的信號帶寬窄帶CDMA蜂窩系統(tǒng)頻譜帶寬的確定，是基于如下考慮：頻譜資源的限制；系統(tǒng)容量；多徑分離；擴(kuò)頻處理增益。碼分多址與蜂窩系統(tǒng)的小區(qū)和扇區(qū)在擴(kuò)頻CDMA蜂窩系統(tǒng)之間是采用頻分的，即不同的CDMA蜂窩系統(tǒng)占用不同頻段的1.23MHz帶寬。而在一個擴(kuò)頻CDMA蜂

34、窩系統(tǒng)之內(nèi)，則是采用碼分站址的，即對不同的小區(qū)和扇區(qū)基站分配不同的碼型。IS-95 CDMA 物理信道與邏輯信道物理信道將BS到MS方向的鏈路稱為前向鏈路，將MS到BS方向的鏈路稱為反向鏈路。前向鏈路和反向鏈路均是由碼分物理信道構(gòu)成。邏輯信道利用碼分物理信道可以傳送不同功能的信息。依據(jù)所傳送的信息功能不同而分類的信道，稱為邏輯信道，發(fā)展方向：CDMA是移動通信技術(shù)的發(fā)展方向。在2G階段，CDMA增強(qiáng)型IS95A與GSM在技術(shù)體制上處于同一代產(chǎn)品，提供大致相同的業(yè)務(wù)。但CDMA技術(shù)有其獨到之處，在通話質(zhì)量好、掉話少、低輻射、健康環(huán)保等方面具有顯著特色。在2.5G階段，CDMA20001XRTT與

35、GPRS4 在技術(shù)上已有明顯不同，在傳輸速率上1XRTT高于GPRS，在新業(yè)務(wù)承載上1XRTT比GPRS成熟，可提供更多的中高速率的新業(yè)務(wù)。從2.5G向3G技術(shù)體制過渡上，CDMA20001.X向CDMA20003.X過渡比GPRS向WCDMA過渡更為平滑。技術(shù)特點：1CDMA是擴(kuò)頻通信的一種，它具有擴(kuò)頻通信的以下特點：抗干擾能力強(qiáng)。這是擴(kuò)頻通信的基本特點，是所有通信方式無法比擬的。寬帶傳輸，抗衰落能力強(qiáng)。由于采用寬帶傳輸，在信道中傳輸?shù)挠杏眯盘柕墓β时雀蓴_信號的功率低得多，因此信號好像隱蔽在噪聲中；即功率譜密度比較低，有利于信號隱蔽。利用擴(kuò)頻碼的相關(guān)性來獲取用戶的信息，抗截獲的能力強(qiáng)。2在擴(kuò)

36、頻CDMA通信系統(tǒng)中，由于采用了新的關(guān)鍵技術(shù)而具有一些新的特點：采用了多種分集方式。除了傳統(tǒng)的空間分集外。由于是寬帶傳輸起到了頻率分集的作用，同時在基站和移動臺采用了RAKE接收機(jī)技術(shù)，相當(dāng)于時間分集的作用。采用了話音激活技術(shù)和扇區(qū)化技術(shù)。因為CDMA系統(tǒng)的容量直接與所受的干擾有關(guān)，采用話音激活和扇區(qū)化技術(shù)可以減少干擾，可以使整個系統(tǒng)的容量增大。采用了移動臺輔助的軟切換。通過它可以實現(xiàn)無縫切換，保證了通話的連續(xù)性，減少了掉話的可能性。處于切換區(qū)域的移動臺通過分集接收多個基站的信號，可以減低自身的發(fā)射功率，從而減少了對周圍基站的干擾，這樣有利于提高反向聯(lián)路的容量和覆蓋范圍。采用了功率控制技術(shù)，這

37、樣降低了平準(zhǔn)發(fā)射功率。具有軟容量特性?？梢栽谠拕?wù)量高峰期通過提高誤幀率來增加可以用的信道數(shù)。當(dāng)相鄰小區(qū)的負(fù)荷一輕一重時，負(fù)荷重的小區(qū)可以通過減少導(dǎo)頻的發(fā)射功率，使本小區(qū)的邊緣用戶由于導(dǎo)頻強(qiáng)度的不足而切換到相臨小區(qū)，使負(fù)擔(dān)分擔(dān)。兼容性好。由于CDMA的帶寬很大，功率分布在廣闊的頻譜上，功率話密度低，對窄帶模擬系統(tǒng)的干擾小，因此兩者可以共存。即兼容性好。CDMA的頻率利用率高，不需頻率規(guī)劃，這也是CDMA的特點之一。CDMA高效率的OCELP話音編碼。話音編碼技術(shù)是數(shù)字通信中的一個重要課題。OCELP是利用碼表矢量量化差值的信號，并根據(jù)語音激活的程度產(chǎn)生一個輸出速率可變的信號。這種編碼方式被認(rèn)為是

38、目前效率最高的編碼技術(shù)，在保證有較好話音質(zhì)量的前提下，大大提高了系統(tǒng)的容量。這種聲碼器具有8kbit/S和13kbit/S兩種速率的序列。8kbit/S序列從1.2kbit/s到9.6kbit/s可變，13kbit/S序列則從1.8kbt/s到14.4kbt/S可變。最近，又有一種8kbit/sEVRC型編碼器問世，也具有8kbit/s聲碼器容量大的特點，話音質(zhì)量也有了明顯的提高。相關(guān)問題：在小區(qū)的規(guī)劃問題上，雖然CDMA無需頻率規(guī)劃，但它的小區(qū)規(guī)劃卻并非十分容易。由于所有的基站都使用同一個頻率，相互之間是存在干擾的，如果小區(qū)規(guī)劃做得不好，將直接影響話音質(zhì)量和使系統(tǒng)容量打折扣，因而在進(jìn)行站距、

39、天線高度等方面的設(shè)計時應(yīng)當(dāng)小心謹(jǐn)慎。其次，在標(biāo)準(zhǔn)的問題上，CDMA的標(biāo)準(zhǔn)并不十分完善。許多標(biāo)準(zhǔn)都仍在研究才試制定之中。如A接口，目前各廠家有的提供IS一634版本0，有的支持Is634版本。還有的使用Is634/TSB80。因此對于系統(tǒng)運(yùn)營商來說，選擇統(tǒng)一的A接口是比較困難的。由于功率控制的誤差所導(dǎo)致的系統(tǒng)容量的減少。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：第三代移動通信系統(tǒng)（簡稱3G）的技術(shù)發(fā)展和商用進(jìn)程是近年來全球移動通信產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域最為關(guān)注的熱點問題之一。目前，國際上最具代表性的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有三種，分別是TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000。其中TD-SCDMA屬于時分雙工(TDD)模式，是由中國提出的3G技術(shù)

40、標(biāo)準(zhǔn)；而WCDMA和CDMA2000屬于頻分雙工(FDD)模式，WCDMA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由歐洲和日本提出，CDMA2000技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由美國提出。優(yōu)勢：CDMA移動通信網(wǎng)5 是由擴(kuò)頻、多址接入、蜂窩組網(wǎng)和頻率復(fù)用等幾種技術(shù)結(jié)合而成，含有頻域、時域和碼域三維信號處理的一種協(xié)作，因此它具有抗干擾性好，抗多徑衰落，保密安全性高，同頻率可在多個小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，容量和質(zhì)量之間可做權(quán)衡取舍等屬性。這些屬性使CDMA比其它系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢。1、系統(tǒng)容量大理論上，在使用相同頻率資源的情況下，CDMA移動網(wǎng)比模擬網(wǎng)容量大20倍，實際使用中比模擬網(wǎng)大10倍，比GSM要大4-5倍。2、系統(tǒng)容量的配置靈活在CDMA系統(tǒng)中，用戶

41、數(shù)的增加相當(dāng)于背景噪聲的增加，造成話音質(zhì)量的下降。但對用戶數(shù)并無限制，操作者可在容量和話音質(zhì)量之間折衷考慮。另外，多小區(qū)之間可根據(jù)話務(wù)量和干擾情況自動均衡。這一特點與CDMA的機(jī)理有關(guān)。CDMA是一個自擾系統(tǒng)，所有移動用戶都占用相同帶寬和頻率，打個比方，將帶寬想像成一個大房子，所有的人將進(jìn)入惟一的大房子。如果他們使用完全不同的語言，他們就可以清楚地聽到同伴的聲音而只受到一些來自別人談話的干擾。在這里，屋里的空氣可以被想像成寬帶的載波，而不同的語言即被當(dāng)作編碼，可以不斷地增加用戶直到整個背景噪音就限制住了。如果能控制住用戶的信號強(qiáng)度，在保持高質(zhì)量通話的同時，就可以容納更多的用戶。3、通話質(zhì)量更佳

42、TDMA的信道結(jié)構(gòu)最多只能支持4Kb的語音編碼器，它不能支持8Kb以上的語音編碼器。而CDMA的結(jié)構(gòu)可以支持13kb的語音編碼器。因此可以提供更好的通話質(zhì)量。CDMA系統(tǒng)的聲碼器可以動態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率，并根據(jù)適當(dāng)?shù)拈T限值選擇不同的電平級發(fā)射。同時門限值根據(jù)背景噪聲的改變而變，這樣即使在背景噪聲較大的情況下，也可以得到較好的通話質(zhì)量。另外，TDMA采用一種硬移交的方式，用戶可以明顯地感覺到通話的間斷，在用戶密集、基站密集的城市中，這種間斷就尤為明顯，因為在這樣的地區(qū)每分鐘會發(fā)生2至4次移交的情形。而CDMA系統(tǒng)“掉話”的現(xiàn)象明顯減少，CDMA系統(tǒng)采用軟切換技術(shù)，“先連接再斷開”，這樣完全克服

43、了硬切換容易掉話的缺點。4、頻率規(guī)劃簡單用戶按不同的序列碼區(qū)分，所以不相同CDMA載波可在相鄰的小區(qū)內(nèi)使用，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃靈活，擴(kuò)展簡單。5、建網(wǎng)成本低CDMA技術(shù)通過在每個蜂窩的每個部分使用相同的頻率，簡化了整個系統(tǒng)的規(guī)劃，在不降低話務(wù)量的情況下減少所需站點的數(shù)量從而降低部署和操作成本。CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大，系統(tǒng)容量高，所需基站少，降低了建網(wǎng)成本。CDMA數(shù)字移動技術(shù)與現(xiàn)在眾所周知的GSM數(shù)字移動系統(tǒng)不同。模擬技術(shù)被稱為第一代移動電話技術(shù)，GSM是第二代，CDMA是屬于移動通訊第二代半技術(shù)，比GSM更先進(jìn)。系統(tǒng)知識：1.CDMA系統(tǒng)概念CDMA系統(tǒng)是基于碼分技術(shù)（擴(kuò)頻技術(shù)）和多址技術(shù)的通信系統(tǒng)，

44、系統(tǒng)為每個用戶分配各自特定地址碼。地址碼之間具有相互準(zhǔn)正交性，從而在時間、空間和頻率上都可以重疊；將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬的偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原有的數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴(kuò)展，接收端進(jìn)行向反的過程，進(jìn)行解擴(kuò)，增強(qiáng)了抗干擾的能力。CDMA系統(tǒng)屬于子干擾系統(tǒng)。2.CDMA系統(tǒng)時間系統(tǒng)零時：定義1980年1月6日0時整為系統(tǒng)起始時間。偏置為零的長碼和短碼此時同時處于初始狀態(tài)。所有基站將在GPS時間的每個偶秒起始時刻（或在此之后80ms整數(shù)倍處）作為0偏置PN碼（周期為80/3ms）的初態(tài)，即在此之前恰好輸出了1個“1”和連續(xù)15個“0”這樣的PN碼片。所有基站需將1

45、980年1月6日零時（GPS起始時間）作為m序列長碼的初態(tài)（在此之前恰好輸出了一個“1”碼片和41個連續(xù)的“0”碼片）。使用GPS定時的好處：切換快，同步簡單。3.CDMA系統(tǒng)缺點來自非同步CDMA網(wǎng)中不同的用戶的擴(kuò)頻序列不完全正交，從而引起多址干擾。由于使用相同的載頻，許多用戶共用一個信道，強(qiáng)信號對弱信號有著明顯的抑制作用，從而產(chǎn)生“遠(yuǎn)近”效應(yīng)，影響用戶通話。CDMA系統(tǒng)中采用功率控制技術(shù)解決“遠(yuǎn)-近”效應(yīng)。4.中國CDMA系統(tǒng)頻率使用規(guī)劃聯(lián)通新時空CDMA占用的載頻上行（825MHz-835MHz）下行（870MHz-880MHz）OFDMA正交頻分多址 Orthogonal Freque

46、ncy Division Multiple Access(OFDMA):OFDMA是OFDM技術(shù)的演進(jìn)，將OFDM和FDMA技術(shù)結(jié)合。在利用OFDM對信道進(jìn)行子載波化后，在部分子載波上加載傳輸數(shù)據(jù)的傳輸技術(shù)。OFDM是一種調(diào)制方式；OFDMA是一種多址接入技術(shù)，用戶通過OFDMA共享頻帶資源，接入系統(tǒng)。發(fā)展由來：通用陸地?zé)o線接入（UTRAN）演進(jìn)的目標(biāo)是構(gòu)建出高速率、低時延、分組優(yōu)化的無線接入系統(tǒng)。演進(jìn)的UTRA致力于建立一個上行速率達(dá)到50 Mbps、下行速率達(dá)到100 Mbps、頻譜利用率為3G R6的34倍的高速率系統(tǒng)。為達(dá)到上述目標(biāo)，多址方案的選擇應(yīng)該考慮在復(fù)雜度合理的情況下，提供更高

47、的數(shù)據(jù)速率和頻譜利用率。在上行鏈路中，由于終端功率和處理能力的限制，多址方案的設(shè)計更具挑戰(zhàn)性，除了性能和復(fù)雜度，還需要考慮峰值平均功率比（PAPR）對功率效率的影響。在3GPP LTE的標(biāo)準(zhǔn)化過程中，諾基亞、北電等公司提交了若干多址方案，如多載波（MC)-WCDMA，MC-TD-SCDMA，正交頻分多址接入（OFDMA），交織頻分復(fù)用（IFDMA）和基于傅立葉變換擴(kuò)展的正交頻分復(fù)用（DFT-S OFDM）。OFDMA已成為下行鏈路的主流多址方案，并且是上行鏈路的熱門候選方案，其中，北電公司的方案支持頻分雙工（FDD)方式，信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸研究所的方案支持時分雙工（TDD）方式。由于正交頻分復(fù)

48、用（OFDM) 能夠很好地對抗無線傳輸環(huán)境中的頻率選擇性衰落，可以獲得很高的頻譜利用率，OFDM非常適用于無線寬帶信道下的高速傳輸。通過給不同的用戶分配子載波，OFDMA提供了天然的多址方式。由于用戶間信道衰落的獨立性，可以利用聯(lián)合子載波分配帶來的多用戶分集增益提高性能，達(dá)到服務(wù)質(zhì)量（QoS）要求。然而，為了降低成本，在用戶設(shè)備（UE）端通常使用低成本的功率放大器，OFDM中較高的PAPR將降低UE的功率利用率，降低上行鏈路的覆蓋能力。由于單載波頻分復(fù)用（SC-FDMA）具有的較低的PAPR，它被提議成為候選的多址方案。目前，OFDMA已被廣泛研究，并已成為3GPP LTE的下行鏈路的主流多址

49、方案。然而，在上行鏈路的研究中，盡管SC-FDMA成為主流的多址方式，但OFDM和SC-FDMA之間的比較大多從PAPR的角度進(jìn)行，而沒有考慮兩者的鏈路性能，更沒有充分地考慮PAPR和性能的折衷。OFDMA技術(shù)與OFDM技術(shù)相比，用戶可以選擇條件較好的子載波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而不像OFDM技術(shù)那樣，一個用戶在整個頻帶內(nèi)發(fā)送，從而保證了子載波都被對應(yīng)信道條件較優(yōu)的用戶使用，獲得了頻率上的分集增益。在OFDMA中，一組用戶可以同時接入到某一子載波。目前使用OFDMA的無線通信技術(shù)有：IEEE 802.16。技術(shù)簡介：正交頻分多址- OFDMA (Orthogonal Frequency Divisio

50、n Multiple Access）是無線通訊系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，是一種多址技術(shù)。WiMax,LTE,都支持OFDMA。OFDMA 多址接入系統(tǒng)將傳輸帶寬劃分成正交的互不重疊的一系列子載波集，將不同的子載波集分配給不同的用戶實現(xiàn)多址。OFDMA系統(tǒng)可動態(tài)地把可用帶寬資源分配給需要的用戶，很容易實現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)化利用。由于不同用戶占用互不重疊的子載波集，在理想同步情況下，系統(tǒng)無多戶間干擾，即無多址干擾（MAI）。右圖給出出了OFDMA系統(tǒng)的原理示意圖。其中，灰色、白色以及深灰色時頻柵格代表不同的子載波集，它們在頻帶上是互不重疊的，并分別分配給不同用戶。OFDMA方案可以看作將總資源（時間、帶寬）在頻率上

51、進(jìn)行分割，實現(xiàn)多用戶接入?；驹恚憾鄰叫?yīng)是目前無線系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)之一。多徑來自發(fā)射器和接收器間的反射，反射在不同時刻到達(dá)接收器。分離各反射的時間間隔被稱為延遲擴(kuò)展。當(dāng)延遲擴(kuò)展與發(fā)送的符號時間（Symbol Time）大致相等時，這種干擾有可能引發(fā)問題。典型的延遲擴(kuò)展時長幾微秒，與CDMA符號時間接近。OFDMA的符號時間大致在100微秒，因而多徑現(xiàn)象的影響不太嚴(yán)重。為緩解多徑效應(yīng)，在每一符號后插入一個約10微秒、稱為循環(huán)前綴的警戒邊帶。為得到更高數(shù)據(jù)速率，OFDM系統(tǒng)必須比CDMA系統(tǒng)更有效地利用頻寬。每單位赫茲的位數(shù)稱為頻譜效率。采用高階調(diào)制是實現(xiàn)更高效率的方法之一。調(diào)制是指每一子載波發(fā)

52、送的位數(shù)。例如，在正交振幅調(diào)制（QAM）中，每載頻發(fā)送2位。在16 QAM和64 QAM中，每個子載波分別發(fā)送4和6位。在4G系統(tǒng)，因預(yù)期會采用64 QAM，所以其頻譜效率很高。OFDMA針對多用戶通信進(jìn)行了優(yōu)化，尤其是蜂窩電話和其它移動設(shè)備。它是針對蜂窩電話長期演進(jìn)（LTE）的最合適調(diào)制方案。在這種演變的過程中， OFDMA的名稱變?yōu)楦咚僬活l分復(fù)用分組接入（HSOPA）。OFDMA的變量由WiMAX論壇選為調(diào)制方案，后來又根據(jù)IEEE針對IEEE 802.16-2004（固話）和802.12e（移動）WiMAX的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。與CDMA（碼分多址接入）寬帶CDMA及通用移動通信系統(tǒng)（U

53、MTS）這類3G調(diào)制方案相比，它的好處在于具有更高的頻譜效率和更好的抗衰落性能。對于低數(shù)據(jù)率用戶，它只需要更低的發(fā)射功耗，具有恒定而不是隨時間變化的更短延遲，以及避免沖突的更簡潔方法。OFDMA會把副載波的子集分配給各個用戶。以關(guān)于信道狀態(tài)的反饋為基礎(chǔ)，系統(tǒng)能執(zhí)行自適應(yīng)用戶到副載波的分配。只要這些副載波分配被迅速地執(zhí)行，與OFDM相比，快速衰退、窄帶同頻干擾性能都得到了改進(jìn)。反過來，這又改進(jìn)了系統(tǒng)的頻譜效率。OFDMA將整個頻帶分割成許多子載波，將頻率選擇性衰落信道轉(zhuǎn)化為若干平坦衰落子信道，從而能夠有效地抵抗無線移動環(huán)境中的頻率選擇性衰落。由于子載波重疊占用頻譜，OFDM能夠提供較高的頻譜利用

54、率和較高的信息傳輸速率。通過給不同的用戶分配不同的子載波，OFDMA提供了天然的多址方式，并且由于占用不同的子載波，用戶間滿足相互正交，沒有小區(qū)內(nèi)干擾（如圖1所示）。同時，OFDMA可支持兩種子載波分配模式：分布式和集中式。在子載波分布式分配的模式中，可以利用不同子載波的頻率選擇性衰落的獨立性而獲得分集增益。此外，因為OFDMA已成為下行鏈路的主流方案，上行鏈路如也采用OFDMA，LTE的上下行鏈路將具有最大的一致性，可以簡化終端的設(shè)計。一個分配了M個子載波的用戶的傳輸信號可表示為：D =d 0，d 1d M-1T，其中，T代表矩陣轉(zhuǎn)置，di是調(diào)制信號。經(jīng)過快速傅立葉反變換（IFFT）調(diào)制后，

55、信號向量S =F N* T N,M D，其中TN，M代表子載波分配的映射矩陣，其元素是表達(dá)子載波的分布式或者集中式分配。F*N是N點IFFT矩陣，*代表共軛轉(zhuǎn)置，并且FN=f 1T，f 2Tf NTT，192x31經(jīng)過衰落信道和快速傅立葉變換（FFT）信號處理后，頻域的接收信號可以作如下表達(dá)：R=HTN，M D+n，其中H=diag(Hk），Hk是第k個子載波上的頻域響應(yīng)；n是高斯噪聲向量；R=r(0），r r (N-1）T，r (k）是第k個子載波上的接收信號。由于OFDM的時域信號是若干平行隨機(jī)信號之和，因而容易導(dǎo)致高PAPR?；径说墓β氏拗葡鄬^弱，并且可以采用較為昂貴的功率放大器，所

56、以在下行鏈路中，高PAPR不會帶來太大的問題。然而，在上行鏈路中，由于用戶終端的功率放大器要求低成本，并且電池的容量有限，因而高PAPR會將降低UE的功率利用率，減小上行的有效覆蓋。為避免OFDM的上述缺點，必須降低PAPR。降低OFDM的PAPR的技術(shù)有很多，比如選擇性映射、削波和濾波等等。文獻(xiàn)6中證明了通過削波和濾波，可以將PAPR降低到6 dB以下時，同時對OFDM的性能影響很小，而且?guī)淼膹?fù)雜度增加也是可以接受的。因此，本文將主要研究不同多址方案的鏈路級性能的比較。在OFDM中，采用快速傅立葉變換（FFT）將可用帶寬分成數(shù)學(xué)上正交的許多小帶寬。而頻帶的重構(gòu)是由快速傅立葉反變換（IFFT

57、）完成的。FFT和IFFT都是定義得很完善的算法，當(dāng)大小為2的整數(shù)倍時，可被非常高效地實現(xiàn)。OFDM系統(tǒng)的典型FFT大小是512、1024和2048，而較小的 128和256也是可能的?？芍С?、10和20 MHz帶寬。該技術(shù)的一個優(yōu)異特性是易于改用其它帶寬。即便整個可用帶寬改變了，較小的帶寬單元也可維持不變。例如：10MHz可分成1,024個小頻帶；而5MHz可分成512個小頻帶。這些典型大小為10 kHz的小頻帶被稱為子載波。技術(shù)分類：OFDMA又分為子信道（Subchannel）OFDMA和跳頻OFDMA。1) 子信道OFDMA子信道OFDMA將整個OFDM系統(tǒng)的帶寬分成若干子信道，每個子信道包括若干子載波，分配給一個用戶（也可以一個用戶占用多個子信道）。 OFDM子載波可以按兩種方式組合成子信道：集中式和分布式 集中式將若干連續(xù)子載波分配給一個子信道（用戶），這種方式下系統(tǒng)可以通過頻域調(diào)度（Scheduling）選擇較優(yōu)的子信道（用戶）進(jìn)行傳輸，從而獲得多用戶分集增益。另外，集中方式也可以降低信道估計的難度。但這種方式獲得的頻率分集增益較小，用戶平均性能略差。