FDMA

FDMA把頻帶分成若干信道，同時供多個不同地址用户使用不同的載波（信道）來實現多址聯接的通信方式，在一個頻率信道中同一時刻只能傳送一個用户的業務信息；或指以載波頻率來劃分信道，每個信道佔用一個載頻，相鄰載頻之間應滿足傳輸帶寬的要求。在模擬移動通信中頻分多址是最常用的多址方式，每個載頻之間的間隔為30kHz或25kHz。在數字移動通信中頻分多址可以單獨使用或與其他多址方式混合使用，一般多與時分多址或碼分多址混合使用，這時每個載頻可以有多個時分多址的信道（時隙）或多個碼分多址的碼道，載頻之間的間隔也比較大，從幾百kHz到幾MHz。單獨使用頻分多址方式，每個載頻只傳輸1個用户信號，頻帶佔用較窄，移動台設備簡單，但基站設備龐大複雜，有多少個信道就要有多少個收發信機，因此需要天線共用器，功率損失大；另外，越區切換較為複雜，切換時通信會中斷數十到數百毫秒，對於數據傳輸會帶來數據丟失。典型的例子如第一代蜂窩系統中的AMPS制式和TACS制式中所用的多址技術 ^[1]  。

在TACS或AMPS制式中，由於必須採用FDD方式，要為每個無線小區分配一組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中的所有用户共同使用，但只能供該無線小區的n個用户同時使用。某移動用户在發送信息時，佔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就設置相應中心頻率及帶寬的接收帶通濾波器接收該用户信息；而其他移動用户可在其他上行頻率信道上同時發送信息。由於各頻率信道上的基站接收機都設置了對應中心頻率和一定帶寬的接收帶通濾波器，所以基站各接收機能正確地接收各用户的信息。同樣，各移動用户接收信息時，在同一對頻率信道中的下行頻率信道上接收來自基站的信息。由於各移動台設置了相應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，把在頻分多路傳輸系統中集中控制的頻段根據要求分配給用户。同固定分配系統相比，頻分多址使通道容量可根據要求動態地進行交換。在FDMA系統中，分配給用户一個信道，即一對頻譜，一個頻譜用作前向信道即基站向移動台方向的信道，另一個則用作反向信道即移動台向基站方向的信道。這種通信系統的基站必須同時發射和接收多個不同頻率的信號，任意兩個移動用户之間進行通信都必須經過基站的中轉，因而必須同時佔用2個信道(2對頻譜)才能實現雙工通信。

FDMA是指不同的移動台（或手機）佔用不同的頻率，即每個移動台佔用一個頻率的信道進行通話或通信。因為各個用户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、衞星通信的基本技術，也是第一代模擬移動通信的基本技術，早期的移動通信多使用這種方式。由於每個移動用户進行通信時佔用一個頻率、一個信道，頻帶利用率不高。隨着移動通信的迅猛發展，很快就顯示出其容量不足的缺點。

在頻分多址中，不同地址用户佔用不同的頻率，即採用不同的載波頻率，通過濾波器選取信號並抑制無用干擾，各信道在時間上可同時使用。頻分多址技術比較成熟，第一代蜂窩式移動電話系統採用的就是FDMA技術。模擬蜂窩式移動電話系統均使用頻分多址技術。在採用FDMA技術的第一代蜂窩系統中，各頻率信道除了要傳送用户語音外，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專用信令信道。但在通話過程中進行信道切換時，是在業務信道中傳送切換信令的。由於每個移動用户使用控制信道的時間相對於使用業務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的所有移動用户共同使用。另外還利用語音信道傳送狀態信號、證實信號、應答信號以及為檢測正在使用的話音信道質量而在整個通話過程中總是傳送的檢測音(SAT)等模擬信令。

採用FDMA技術的第一代蜂窩系統，每頻率信道帶寬不超過30kHz。傳送語音的業務信道是採用調頻方式將用户話音調製到某一載頻上實現的。傳送信令的專用控制信道是採用FSK調製方式將較低速率的信令數據調製到某一載頻上實現的。由於傳送的信令數據速率較低，一般為8～10kbit/s，每個碼元的持續時間遠大於由於多徑傳輸產生的時延擴展。所以，在接收端不需要採用自適應均衡技術。

衞星通信中的多址聯接技術和多路複用技術是信號分割理論的具體應用。它們很相似，但又有區別。多址技術是多個通信站的射頻信號在射頻信道上進行的多路複用，以達多個通信站間多邊通信的目的；而多路複用是一個通信站的多路羣信號在中頻信道上進行的多路複用，以達兩個站間的雙邊多路通信的目的。

FDMA頻分多路多址聯接方式是每個地球站分配一個專用的載波，並且，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。即頻分多路複用－調頻方式－頻分多址聯接（FDM－FM－FDMA），這裏，首先將電話信號經長途電信局送到載波終端，按頻分多路複用FDM方式把信號複用在60路標準基帶中，整個基帶包括5個基羣，每個基羣有12個話路，將它們按預先分配方式分配給一個地球站。然後把60路的羣信號用FM方式調製到分配給地球站的載波上，經本站天線系統向衞星發射。通過衞星上轉發器將上行頻率變換成下行頻率，併發向各站，這些地球站將收到的信號解調便得到60路羣信號，從羣信號濾出發給本站的基羣信號。

頻分複用的目的在於提高頻帶利用率。在通信系統中，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的。為了充分利用信道的帶寬，因而提出了信道的頻分複用問題。合併後的複用信號，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，還可以再進行一次調製。

在接收端，可利用相應的帶通濾波器（BPF）來區分開各路信號的頻譜。然後，再通過各自的相干解調器便可恢復各路調製信號。

頻分複用系統的最大優點是信道複用率高，容許複用的路數多，分路也很方便。因此，它成為模擬通信中最主要的一種複用方式。特別是在有線和微波通信系統中應用十分廣泛。頻分複用系統的主要缺點是設備生產比較複雜，會因濾波器件特性不夠理想和信道內存在非線性而產生路間干擾。

數字移動通信網的主要多址方式是FDMA、TDMA系統(GSM，DAMPS)。在頻譜效率上約是模擬系統的3倍，容量有限；在話音質量上13kbit/s編碼也很難達到有線電話水平、FTDMA系統的業務綜合能力較高，能進行數據和話音的綜合，但終端接入速率有限（最高9.6kbit/s）。

TDMA系統無軟切換功能，因而容易掉話，影響服務質量；TDMA系統的國際漫遊協議還有待進一步的完善和開發。因而TDMA並不是現代蜂窩移動通信的最佳無線接入。

CDMA碼分多址技術完全適合現代移動通信網所要求的大容量、高質量、綜合業務、軟切換、國際漫遊等。

FDMA是採用調頻的多址技術。業務信道在不同的頻段分配給不同的用户。如TACS系統、AMPS系統等。

TDMA是採用時分的多址技術。業務信道在不同的時間分配給不同的用户。如GSM、DAMPS等。

CDMA（碼分多址）是採用擴頻的碼分多址技術。所有用户在同一時間、同一頻段上，根據不同的編碼獲得業務信道。

時分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）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接收，就能在合路的信號中把發給它的信號區分並接收下來。TDMA 較之 FDMA 具有通信口號質量高，保密較好，系統容量較大等優點，但它必須有精確的定時和同步以保證移動終端和基站間正常通信，技術上比較複雜 ^[2]  。

正交頻分多址是OFDM(正交頻分複用)調製的一種形式，它針對多用户通信進行了優化，尤其是蜂窩電話和其它移動設備。

它是針對蜂窩電話長期演進(LTE)的最合適調製方案。在這種演變的過程中，OFDMA的名稱變為高速正交頻分複用分組接入(HSOPA)。OFDMA的變量由WiMAX論壇選為調製方案，後來又根據IEEE針對IEEE802.16-2004(固話)和802.12e(移動)WiMAX的標準進行了標準化。

與CDMA(碼分多真址接入)寬帶CDMA及通用移動通信系統(UMTS)這類3G調製方案相比，它的好處在於具有更高的頻譜效率和更好的抗衰落性能。對於低數據率用户，它只需要更低的發射功耗，具有恆定而不是隨時間變化的更短延遲，以及避免衝突的更簡潔方法。

OFDMA會把副載波的子集分配給各個用户。以關於信道狀態的反饋為基礎，系統能執行自適應用户到副載波的分配。只要這些副載波分配被迅速地執行，與OFDM相比，快速衰退、窄帶同頻干擾性能都得到了改進。反過來，這又改進了系統的頻譜效率。

OFDMA顯然與其它的調製方案既有不同點，又有相似之處。例如，它能被當作一種替代方案，把OFDM與時分多址連接方式(TDMA)或時域統計多路複用技術的結合起來。不採用“脈控”高功率載波，低數據率用户就能連續地以低發射功率進行傳輸，並且這會產生恆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合。從這個角度看，頻譜被分割成時頻空間，並且時隙會沿着OFDM符號引導部分以及OFDM副載波引導部分進行分配。

通過一個短故事來理解OFDMA和其它幾種技術之間的關係是最好的方法。IEEE802.11WLAN系列的標準是對室內網絡考慮的。當模擬蜂窩技術表現出了它的市場潛力及它在技術上的不足時，工程師就開始設計能把Wi-Fi功能擴展到户外網絡的專有的MAC和PHY系統。

事實上，寬帶接入中的大部分活動發生在ISO第1層(PHY層)和2層(媒體訪問控制或MAC層)。

當寬帶無線MAN(城域網)的標準化工作開始後，它為研究其它調製方案打開了大門，並且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準機構提出的建議發揮了幫助作用。

這最終演進成IEEE802.16標準。IEEE802.16-2004提供固定帶寬無線的標準，而IEEE802.16e則提供移動帶寬無線標準。這兩種標準都支持多個PHY模式，但其選項都不支持包括WCDMA或UMTS這種3G調製方案在內的現有方案。與OFDM和OFDMA一起，可擴展的OFDMA方案也被包括在這一標準當中。

可擴展的802.16物理層(sOFDMA)憑藉針對固話和便攜式/移動使用模式的固定副載波間隔，為範圍從1.25MHz到20MHz的信道帶寬提供了最佳的性能。根據信道帶寬，利用可變的快速傅氏變換算法(FFT)，這一架構以可擴展的子通道化結構為基礎。除了可變的FFT大小外，這一規範也支持像多輸入多輸出(MIMO)天線分集這樣的功能。

碼分多址（CDMA）是在數字技術的分支--擴頻通信技術上發展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術。CDMA技術的原理是基於擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數據，用一個帶寬遠大於信號帶寬的高速偽隨機碼進行調製，使原數據信號的帶寬被擴展，再經載波調製併發送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關處理，把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實現信息通信。CDMA是指一種擴頻多址數字式通信技術，通過獨特的代碼序列建立信道，可用於二代和三代無線通信中的任何一種協議。CDMA是一種多路方式，多路信號只佔用一條信道，極大提高帶寬使用率，應用於800MHz和1.9GHz的特高頻(UHF)移動電話系統。CDMA使用帶擴頻技術的模-數轉換(ADC)，輸入音頻首先數字化為二進制元。傳輸信號頻率按指定類型編碼，因此只有頻率響應編碼一致的接收機才能攔截信號。由於有無數種頻率順序編碼，因此很難出現重複，增強了保密性。CDMA通道寬度名義上1.23MHz，網絡中使用軟切換方案，儘量減少手機通話中信號中斷。數字和擴頻技術的結合應用使得單位帶寬信號數量比模擬方式下成倍增加，CDMA與其他蜂窩技術兼容，實現全國漫遊。最初僅用於美國蜂窩電話中CMDAOne標準只提供單通道14.4Kbps和八通道115Kbps的傳輸速度。CDMA2000和寬帶CDMA速度已經成倍提高。

在FDD系統中，分配給用户一個信道，即一對頻譜；一個頻譜用作前向信道即基站向移動台方向的信道，另一個則用作反向信道即移動台向基站方向的信道。這種通信系統的基站必須同時發射和接收多個不同頻率的信號；任意兩個移動用户之間進行通信都必須經過基站的中轉，因而必須同時佔用2個信道（2對頻譜）才能實現雙工通信。在頻率軸上，前向信道佔有較高的頻帶，反向信道佔有較低的頻帶，中間為保護頻帶。在用户頻道之間，設有保護頻隙，以免因系統的頻率漂移造成頻道間的重疊。

FDMA系統是基於頻率劃分信道。每個用户在一對頻道中通信。若有其它信號的成分落入一個用户接收機的頻道帶內時，將造成對有用信號的干擾。就蜂房小區內的基站移動台系統而言，主要干擾有互調幹擾和鄰道干擾。在頻率集重複使用的蜂房系統中，還要考慮同頻道干擾。

在模擬蜂窩系統中，採用頻分多址方式是唯一的選擇。如以前我們所用的模擬網TACS系統，用的就是頻分多址。而在數字蜂窩中，則很少採用純頻分的方式。比如我們用的GSM系統，雖然也在頻率上做了劃分，但是更重要的是採用了時隙的概念，所以人們更願意把其劃入時分複用（TDMA）。

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信信道，分配給一個用户。

系統根據一定的時隙分配原則，使各個移動台在每幀內只能按指定的時隙向基站發射信號（突發信號），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台的信號而互不干擾。同時，基站發向各個移動台的信號都按順序安排在預定的時隙中傳輸，各移動台只要在指定的時隙內接收，就能在合路的信號（TDM信號）中把發給它的信號區分出來。所以TDMA系統發射數據是用緩存-突發法，因此對任何一個用户而言發射都是不連續的。這就意味着數字數據和數據調製必須與TDMA一起使用，而不象採用模擬FM的FDMA系統。

由於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和混亂而導致接收端移動台無法正常接收信息。

採用TDMA帶來的優點是抗干擾能力增強，頻率利用率有所提高，系統容量增大，基站複雜性減小。TDMA用不同的時隙來發射和接收，因此不需雙工器。同時越區切換簡單（和FDMA相比較而言）。由於在TDMA中移動台是不連續地突發式傳輸，所以切換處理對一個用户單元來説是很簡單的，因為它可以利用空閒時隙監測其他基站，這樣越區切換可在無信息傳輸時進行。因而沒有必要中斷信息的傳輸，即使傳輸數據也不會因越區切換而丟失。由於TDMA的諸多優點，所以我們在第二代移動通信系統（指我國採用的GSM系統）中引入了TDMA技術。

碼分複用(CDM，Code Division Multiplexing)是靠不同的編碼來區分各路原始信號的一種複用方式，主要和各種多址技術結合產生了各種接入技術，包括無線和有線接入。例如在多址蜂窩系統中是以信道來區分通信對象的，一個信道只容納1個用户進行通話，許多同時通話的用户，互相以信道來區分，這就是多址。移動通信系統是一個多信道同時工作的系統，具有廣播和大面積覆蓋的特點。在移動通信環境的電波覆蓋區內，建立用户之間的無線信道連接，是無線多址接入方式，屬於多址接入技術。

碼分多路複用也是一種共享信道的方法，每個用户可在同一時間使用同樣的頻帶進行通信，但使用的是基於碼型的分割信道的方法，即每個用户分配一個地址碼，各個碼型互不重疊，通信各方之間不會相互干擾，且抗幹攏能力強。

碼分多路複用技術主要用於無線通信系統，特別是移動通信系統。它不僅可以提高通信的話音質量和數據傳輸的可靠性以及減少干擾對通信的影響，而且增大了通信系統的容量.筆記本電腦或個人數字助理(Personal Data Assistant，PDA)以及掌上電腦(Handed Personal COmputer，HPC)等移動性計算機的聯網通信就是使用了這種技術。