多址连接通信系统

多址连接通信系统实现多址通信的技术基础是信号的分割。利用信号在频率或时间上的正交性来对信号进行划分，从而进行多址传输。根据多址连接的调制方式，可将多址方式分为频分多址、时分多址、码分多址及空分多址等方式。目前在通信系统中应用广泛的多址技术可分为3类：频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。

频分多址连接(FDMA)将传输媒质的频带划分为若干互不重叠的子频带，每个子频带用一个载波传送一路或多路数字或模拟信号所构成的子信道固定或按需分配给各地用户的过程。

在任何时间每一载频只传送一路电话。任何一个用户在每次通话中都可以分配到一个可用的频道。由于FDMA的频道仅传送一路电话，因此，频道的带宽是比较窄的，一般在30kHz以下。

在传统的移动通信中，长期以来延用了FDMA方式。就应用最广的蜂窝区移动电话而言，第1代系统是以FDMA多址和模拟调制为基础的，它的系统容量仅为带宽的l0％左右，如AMPS系统等。第l代系统曾得到广泛应用，但由于通信容量小、话音质量差和保密性差等问题的存在，难以继续发展。

FDMA的主要优点是设备简单、技术成熟。

所有的FDMA系统，不论是模拟的还是数据的，都有一个严重的缺点，那就是为了满足给定数量的用户的通信需求，需要相当多的共用设备。这是由于每载波单路所造成的。

时分多址连接(TDMA)将时间划分为若干互不重叠的时隙，用不同的时隙建立不同的子信道，固定或按需分配给用户使用的过程。

TDMA同FDMA的主要区别在于每载波多路。所有TDMA系统都是时分多路复用的，通常为8路、15路、30路或者更多。

将TDMA方法用于移动通信的理由之一是：宽带传输可以缓和对无线频率稳定度的要求。自20世纪80年代末起，以TDMA和数字调制为基础的第2代移动通信迅速发展起来。第2代系统是以欧洲开发的泛欧数字蜂窝区移动电话系统为代表，又称GSM系统。目前，GSM在我国也得到广泛应用，GSM数字移动电话用户已突破l000万户。第2代系统的特点是在容量、质量、功能和功耗等方面比第1代系统有很大的改进，进入20世纪99年代中期，又出现了可传送话音、数据等各种业务。

将TDMA用于一点多址通信系统中，具有以下显著优点：(1)频谱利用率高；(2)频率资源节省；(3)用户速率的灵活性比FDMA好；(4)设备种类简单；(5)设备投资比FDMA系统节省。

TDMA用于卫星通信系统中的基本原理，是用不同时间间隙来区分地球站的地址，在该系统中只允许各地球站在规定的时隙内发射信号，这些射频信号通过卫星转发器时，在时间上是严格依次排列，互不重叠的。它有如下基本特点：(1)任何时刻在卫星转发器中都只有一个载波工作；(2)可以比FDMA方式更充分地利用转发器的输出功率；(3)易于实现信道的按需分配；(4)全网正常工作要靠网同步，技术和设备比较复杂。

TDMA系统同FDMA系统相比，其主要优点在于每一个信道为许多用户有效地使用。

空分多址连接利用空间分割构成不同信道的多址连接方法。例如，在通信卫星系统中，只要卫星向各地的波束互不重叠，就可利用卫星转发器中的切换开关矩阵进行线路分配。卫星上的切换开关相当于一部国际业务的电话交换机。

空分多址方式通常不是单独使用的，它与时分多址方式结合起来，称为空分多址—卫星切换—时分多址方式(SDMA/SS/TDMA)。

由于空分多址方式能灵活利用多波束卫星和时分多址的各种优点，并具有很高的处理能力，能实现与模拟调频和时分多址兼容。因此已应用在VI号国际通信卫星中。

又如，使用同一根电缆或光缆中的不同线对，这样可同时使用相同的频带进行通信，以增加通信容量。

空分多址连接有时在构成小范围通信网时比较经济。

码分多址连接(CDMA)利用数字信号波形相互正交或接近正交的特性，实现多址连接的方法。

码分多址通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分，或者说，靠信号的不同波形区分。如果从频域或时域来观察，多个CDMA信号是互相重叠的。

自20世纪80年代开始，CDMA的技术取得了很大的进展，FDMA系统每载波只传送一路电话，TDMA系统可传送几路或几十路电话，而CDMA系统则可传送几百路电话。信道的带宽一般可达到1～10MHz。

CDMA技术起源于美国。近几年，美国进一步将CDMA方式在移动通信中实用化，新的CDMA制式也将用于蜂窝区移动通信，有人称其为2．5代蜂窝区移动通信。美国等国家最近的研究表明，CDMA数字蜂窝移动通信系统的信道利用率是TDMA蜂窝系统的4倍，是模拟(FDMA)系统的20倍左右。据CDG(CDMA发展集团)1999年3月底统计，CDMA网络已遍布全球39个国家和地区，全球CDMA用户已超过2800万户，1999年底超过5000万户，年增长率超过300％。

在中国，原邮电部和总参通信部于1995年决定合作发展800MHz的CDMA数字蜂窝移动通信，称为中国电信长城网。1996年底在北京、上海、广州和西安开始建设试验网。目前，这4个试验网已开通并成功进行了试运行，完成了联网漫游测试。北京的试验网已开始免入网费放号。中国联通公司也在1996年起在广州、天津和上海建成试验网。

CDMA技术的应用带动了一系列新的通信技术的发展，目前CDMA系统在技术上还不够成熟，但由于它含有其他技术难以具有的许多优点，相信CDMA作为FLMN的一种制式，在不久的将来即可在我国的移动通信领域崛起。

从上述对几种多址连接技术的比较分析来看，每种连接技术都有其不同的特点及技术优势，其中CDMA技术以它独特的优点成为实现移动通信、无线多媒体通信、无线传输等的理想技术。在实际运用中，选择哪种多址方式，则应根据具体情况作出具体决定。