無線多址技術(shù)

無線多址技術(shù)匯報人：AA2024-01-25引言無線多址技術(shù)概述頻分多址技術(shù)（FDMA）時分多址技術(shù)（TDMA）碼分多址技術(shù)（CDMA）空分多址技術(shù)（SDMA）無線多址技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢目錄01引言無線通信的普及01隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們對無線通信的需求日益增長，無線多址技術(shù)作為無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，對于提高無線通信系統(tǒng)的容量和性能具有重要意義。頻譜資源的稀缺性02無線頻譜資源日益稀缺，如何高效利用有限的頻譜資源成為無線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。無線多址技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多個用戶共享同一頻譜資源，提高頻譜利用率。未來通信的需求03未來通信系統(tǒng)將面臨更高的數(shù)據(jù)速率、更低的時延和更高的可靠性等需求，無線多址技術(shù)需要不斷創(chuàng)新和發(fā)展，以適應(yīng)未來通信系統(tǒng)的需求。背景與意義國外研究現(xiàn)狀國外在無線多址技術(shù)方面起步較早，已經(jīng)取得了一系列重要成果。例如，美國、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)在無線多址技術(shù)的理論研究、標(biāo)準(zhǔn)制定和產(chǎn)業(yè)化等方面處于領(lǐng)先地位。目前，國外的研究重點(diǎn)主要集中在新型多址技術(shù)的探索、多址技術(shù)與其他關(guān)鍵技術(shù)的融合以及多址技術(shù)在未來通信系統(tǒng)中的應(yīng)用等方面。要點(diǎn)一要點(diǎn)二國內(nèi)研究現(xiàn)狀近年來，我國在無線多址技術(shù)方面也取得了顯著進(jìn)展。國內(nèi)高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)在無線多址技術(shù)的理論研究、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化等方面取得了重要突破。例如，我國在5G移動通信系統(tǒng)中采用了新型的多址技術(shù)，如非正交多址技術(shù)（NOMA），提高了系統(tǒng)容量和用戶接入性能。此外，我國還在積極探索6G移動通信系統(tǒng)中的新型多址技術(shù)，如基于人工智能的多址技術(shù)等。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀02無線多址技術(shù)概述0102無線多址技術(shù)定義通過不同的地址碼或簽名序列來區(qū)分不同用戶的信息，實(shí)現(xiàn)在同一信道上的多路復(fù)用。無線多址技術(shù)是指在無線通信系統(tǒng)中，允許多個用戶同時共享同一物理信道進(jìn)行通信的技術(shù)。空分多址（SDMA）通過空間分割來區(qū)分不同的用戶，利用天線陣列實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用。頻分多址（FDMA）將通信系統(tǒng)的總頻段劃分成若干等間隔的頻道，分配給不同的用戶使用。時分多址（TDMA）把時間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個時隙，然后根據(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)送信號。碼分多址（CDMA）利用擴(kuò)頻技術(shù)，使不同用戶占用同一頻率和時間的情況下，通過不同的編碼來區(qū)分不同用戶的信息。無線多址技術(shù)分類提高頻譜利用率抗干擾能力強(qiáng)靈活性和可擴(kuò)展性適用于移動通信無線多址技術(shù)特點(diǎn)允許多個用戶共享同一物理信道，提高了頻譜的利用效率。無線多址技術(shù)可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景和需求進(jìn)行靈活配置和擴(kuò)展。采用擴(kuò)頻技術(shù)的CDMA具有較高的抗干擾能力，能夠在多徑和干擾環(huán)境下保持較好的通信性能。無線多址技術(shù)能夠滿足移動通信中用戶數(shù)量多、移動性強(qiáng)、通信質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。03頻分多址技術(shù)（FDMA）FDMA基于頻分復(fù)用原理，將總帶寬劃分為多個互不重疊的子信道，每個子信道分配給一個用戶，實(shí)現(xiàn)多用戶同時通信。頻分復(fù)用在FDMA系統(tǒng)中，每個用戶被分配一個特定的載波頻率，用于傳輸信息。不同用戶的信號通過不同的載波頻率進(jìn)行區(qū)分。載波分配FDMA基本原理發(fā)射機(jī)負(fù)責(zé)將用戶的信息調(diào)制到分配的載波頻率上，并將調(diào)制后的信號發(fā)送到信道中。發(fā)射機(jī)接收機(jī)控制器接收機(jī)接收來自信道的信號，并通過解調(diào)提取出相應(yīng)載波頻率上的用戶信息?？刂破髫?fù)責(zé)管理和分配頻率資源，確保不同用戶之間的信號互不干擾。030201FDMA系統(tǒng)組成FDMA是一種成熟且廣泛應(yīng)用的多址技術(shù)，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。FDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。FDMA優(yōu)缺點(diǎn)分析簡單易實(shí)現(xiàn)技術(shù)成熟抗干擾能力強(qiáng)：由于不同用戶的信號在頻率上相互獨(dú)立，因此FDMA系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力。FDMA優(yōu)缺點(diǎn)分析03對頻率同步要求高為了保證不同用戶之間的信號互不干擾，F(xiàn)DMA系統(tǒng)對頻率同步的要求較高。01頻譜利用率低在FDMA系統(tǒng)中，每個用戶占用一個固定的載波頻率，導(dǎo)致頻譜利用率相對較低。02容量受限由于頻譜資源的有限性，F(xiàn)DMA系統(tǒng)的用戶容量受到一定限制。FDMA優(yōu)缺點(diǎn)分析04時分多址技術(shù)（TDMA）

TDMA基本原理時間分割TDMA將時間軸分割成多個時隙，每個用戶分配一個或多個時隙進(jìn)行通信。同步與異步TDMA系統(tǒng)可分為同步和異步兩種，同步TDMA要求所有用戶嚴(yán)格同步，而異步TDMA允許用戶在不同時刻開始傳輸。突發(fā)傳輸用戶數(shù)據(jù)在分配的時隙內(nèi)以突發(fā)形式進(jìn)行傳輸，時隙之間則保持靜默。負(fù)責(zé)與用戶終端進(jìn)行通信，控制和管理時隙分配?；驹诜峙涞臅r隙內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。用戶終端用于實(shí)現(xiàn)用戶終端與基站之間的時間同步。同步設(shè)備用于傳輸控制信息，如時隙分配、同步信息等?？刂菩诺繲DMA系統(tǒng)組成TDMA優(yōu)缺點(diǎn)分析較高的頻譜利用率通過時分復(fù)用，多個用戶可共享同一頻率資源。靈活的時隙分配可根據(jù)用戶需求動態(tài)調(diào)整時隙分配。TDMA優(yōu)缺點(diǎn)分析同步要求高需要精確的時間同步，否則會導(dǎo)致時隙碰撞和干擾。對移動性支持有限由于時隙分配固定，用戶在移動過程中可能需要重新進(jìn)行時隙分配。對突發(fā)業(yè)務(wù)適應(yīng)性差對于突發(fā)性強(qiáng)的業(yè)務(wù)，TDMA可能無法充分利用時隙資源。TDMA優(yōu)缺點(diǎn)分析05碼分多址技術(shù)（CDMA）CDMA基于擴(kuò)頻通信原理，通過高速偽隨機(jī)碼對信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理，接收端使用相同的偽隨機(jī)碼進(jìn)行解擴(kuò)，恢復(fù)原始信息。擴(kuò)頻通信原理利用不同的偽隨機(jī)碼區(qū)分不同用戶，實(shí)現(xiàn)多用戶同時通信，提高頻譜利用率。碼分復(fù)用原理CDMA基本原理產(chǎn)生高速偽隨機(jī)碼，用于信息的擴(kuò)頻和解擴(kuò)。偽隨機(jī)碼生成器將擴(kuò)頻后的信號調(diào)制到射頻上發(fā)送，接收端對接收到的信號進(jìn)行解調(diào)。調(diào)制/解調(diào)器保證收發(fā)雙方偽隨機(jī)碼的同步，確保正確解擴(kuò)。同步電路CDMA系統(tǒng)組成抗干擾能力強(qiáng)由于采用擴(kuò)頻通信原理，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。保密性好偽隨機(jī)碼的使用使得信號具有較低的截獲概率和較好的保密性。CDMA優(yōu)缺點(diǎn)分析CDMA優(yōu)缺點(diǎn)分析多址能力強(qiáng)：通過不同的偽隨機(jī)碼區(qū)分用戶，實(shí)現(xiàn)多用戶同時通信，提高頻譜利用率。VS由于所有用戶使用相同的頻段，存在自干擾問題，需要采取一定的功率控制技術(shù)。遠(yuǎn)近效應(yīng)問題在CDMA系統(tǒng)中，距離基站近的用戶會對距離遠(yuǎn)的用戶造成干擾，需要采取一定的功率控制或調(diào)度算法來克服。自干擾問題CDMA優(yōu)缺點(diǎn)分析06空分多址技術(shù)（SDMA）天線陣列技術(shù)采用天線陣列接收信號，通過波束形成技術(shù)調(diào)整陣列天線的權(quán)重，使得主瓣對準(zhǔn)期望用戶信號，零陷對準(zhǔn)干擾信號，從而提高接收信號的信噪比。利用空間分割技術(shù)SDMA通過不同的空間角度或方向，將相同的頻率、時間或擴(kuò)頻碼資源分配給不同的用戶，實(shí)現(xiàn)多用戶同時通信。信號處理技術(shù)利用先進(jìn)的信號處理技術(shù)，如最大比合并、最小均方誤差等算法，對接收到的信號進(jìn)行處理，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。SDMA基本原理發(fā)射端發(fā)射端負(fù)責(zé)將用戶數(shù)據(jù)調(diào)制到相應(yīng)的載波上，并通過天線發(fā)射出去。在SDMA系統(tǒng)中，發(fā)射端需要支持多用戶同時發(fā)射。接收端接收端通過天線陣列接收信號，并利用信號處理技術(shù)對接收到的信號進(jìn)行處理，恢復(fù)出原始用戶數(shù)據(jù)。接收端需要具備多用戶檢測能力，以區(qū)分來自不同空間角度的用戶信號?？刂浦行目刂浦行呢?fù)責(zé)整個系統(tǒng)的資源分配和調(diào)度，包括用戶配對、波束形成權(quán)重計算等?？刂浦行男枰c發(fā)射端和接收端進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)同工作。SDMA系統(tǒng)組成SDMA優(yōu)缺點(diǎn)分析SDMA能夠在相同的頻率、時間或擴(kuò)頻碼資源上實(shí)現(xiàn)多用戶通信，從而提高了頻譜利用率。提高頻譜利用率通過波束形成技術(shù)，SDMA可以將主瓣對準(zhǔn)期望用戶信號，零陷對準(zhǔn)干擾信號，從而降低用戶間的干擾。降低干擾SDMA優(yōu)缺點(diǎn)分析提高系統(tǒng)容量：由于SDMA能夠支持多用戶同時通信，因此可以提高系統(tǒng)的用戶容量和吞吐量。123SDMA需要采用先進(jìn)的信號處理技術(shù)和天線陣列技術(shù)，因此技術(shù)復(fù)雜度高，實(shí)現(xiàn)難度較大。技術(shù)復(fù)雜度高SDMA系統(tǒng)對設(shè)備的精度和穩(wěn)定性要求較高，包括天線陣列、射頻前端、信號處理模塊等都需要具備較高的性能指標(biāo)。對設(shè)備要求高SDMA系統(tǒng)的性能受環(huán)境因素影響較大，如多徑效應(yīng)、移動速度等都會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。受環(huán)境因素影響大SDMA優(yōu)缺點(diǎn)分析07無線多址技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢無線多址技術(shù)是移動通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，用于實(shí)現(xiàn)多個用戶在同一時間和頻率資源上的通信。移動通信衛(wèi)星通信物聯(lián)網(wǎng)無線局域網(wǎng)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，無線多址技術(shù)用于區(qū)分不同地面站點(diǎn)的信號，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時通信。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量龐大且分布廣泛，無線多址技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大量設(shè)備間的可靠通信和數(shù)據(jù)傳輸。在無線局域網(wǎng)中，無線多址技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)多個用戶設(shè)備在同一網(wǎng)絡(luò)中的互聯(lián)互通。無線多址技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域隨著5G/6G等新一代移動通信技術(shù)的發(fā)展，無線多址技術(shù)將追求更高的頻譜效率，以滿足不斷增長的數(shù)據(jù)傳輸需求。針對物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化等應(yīng)用場景，無線多址技術(shù)將更加注重低時延和高可靠性的性能優(yōu)化。更高頻譜效率低時延高可靠性無線多址技術(shù)發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)大規(guī)模連接：面向海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接需求，無線多址技術(shù)將發(fā)展具備大規(guī)模連接能力的技術(shù)方案。無線多址