[1]无线通信--介绍基本概念

1. 无线通信基本概念

无线通信就是利用电磁波的辐射和传播，经过空间传输信号的通信方式。利用无线通信可以传送电报、电话、传真、数据、图像以及广播和电视节目等通信业务。无线通信系统可以分为移动蜂窝网系统（2G、3G、4G、5G）、无线局域网系统（WLAN）、广播电视系统、卫星通信系统等。

2. 无线通信多址技术

本文所讲的多址技术包括：

频分多址技术、时分多址技术、码分多址技术与空分多址技术，分别对应FDMA、TDMA、CDMA与SDMA。

什么是多址技术？为什么要出现多址技术？各个多址技术理解？

其实很简单

早期的无线电报就不需要多址技术，因为它的通信方式是能发能收，用户承载量不大，只需要点对点通信。而现在的移动通信，为了实现更高的通信效率，采用了基础网络构架。在这个基础网络构架当中，包括了很多基站，基站之间是相互连接的。手机在通信的时候，不是直接和另一部手机通过无线电来通信，而是先发送信号到离自己最近的基站，基站把信号送到离另一部手机最近的基站，再由这个基站通过无线的方式送达目的手机。

那么，就会有多部手机同时和一个基站通信，基站如何区分不同手机的信号呢？这就需要多址技术了。

• FDMA（第一代通信采用）：

如图：频分多址技术是通过不同的用户占用不同频率的信道，从而避免了相互干扰，实现了区分。

手机选择哪一个频率，可以通过滤波器实现。由于滤波器的阻断都有过渡带。因而，相邻的两个频率之间一定会保留一定的带宽作为保护。（后面我们会讲到OFDMA技术，属于正交频分多址技术，不保留带宽保护，提高频带利用率）

• TDMA（第二代通信采用）

如图：从原理上来说，TDMA和FDMA类似，只不过频率换成了时间而已，时间资源被划分成帧，每一帧内又被划分成若干时隙，需要定时器，并且需要与基站同步。

• CDMA（第三代通信采用）

CDMA和OFMDA分别是第三代和第四代移动通信的多址技术。其实，从数学上看，这两种技术的差别非常小。

现在使用的是CMDA是直接序列扩频（direct sequence spread spectrum），CDMA是用码（code）来区分用户的，所谓的码，就是一个由1和-1构成的序列，列如 1 1 -1 -1，就是长度为4的扩频码。

扩频操作，就是把用户数据符号，假设为 x0，乘以上面这个码，得到 x0，x0，-x0，-x0 。也就是说，经过扩频知乎，一个符号变成了 4 个符号。如果要保持用户的速率不变，就需要 4 倍的带宽。因此，这个技术被称为直接序列扩频。

CDMA技术的讲解实为复杂，后期会出一章节，详细推导整个过程。

• OFDMA（第四代第五代采用）

传统的 FDMA 的各个信道之间为了避免相互干扰，需要保留一定的保护带，有一定的频谱损失。而 OFDM 的各个子载波之间没有保护带，而且又是正交的，互相之间没有干扰，所以比 FDMA 有较大的频谱效率优势。但是，这样的标准太低，子载波之间的正交是很自然的事情。

OFDMA技术的讲解，后期也会出一章节，仔细推导关于OFDM技术原理，及原理中QPSK、16QAM、64QAM，256QAM等。

总结：
多址技术是无线通信的基础性技术，我们按照技术发展的过程介绍了 FDMA TDMA CDMA OFDMA ，他们分别是第一代到第五代移动通信的多址技术。实现 FDMA的基础是滤波器技术，因为其最简单所以最先应用。而 TDMA 是走向宽带化的第一步，需要依托于定时技术的发展。TDMA的问题在于，只有一个资源划分的维度，也就是时间，在走向更高的带宽的时候资源分配存在困难。但是 CDMA的问题在于他是一个自干扰的系统，虽然采用了快速功率控制， UFR、软切换等技术手段，但是仍然无法克服其缺点。CDMA 系统的多用户检测是解决这一问题的根本方法，但是由于实际系统设计的限制使得多用户检测技术无法应用。 OFDM 也是一种特殊的 CDMA ，它利用了线性系统的特性，用比较小的代价克服了信道的多径效应和多用户干扰，称为第四代移动通信的多址技术。

3. 无线通信双工方式

双工分为半双工和全双工

• 半双工指的是同一时间只允许一个设备传送信息，若另一设备要传送信息，需等原来传送信息的设备传送完成后再处理，对讲机就是半双工技术的典型应用。
• 全双工指的是允许二台设备同时进行双向信息传输。一般的电话、手机就是全双工的系统，因为在讲话的同时也可以听到对方的声音，我们平时讲的双工技术通常指的就是全双工技术。

双工方式分为频分双工（FDD）、时分双工（TDD）

• 频分双工（FDD）：用频率来区分发送和接收信号，优点：实现简单；缺点：在上下行业务不对称时（主要指数据业务）频谱利用效率低；典型应用：GSM、CDMA2000、WCDMA系统。
• 时分双工（TDD）：用时隙来区分发送和接收信号，优点：在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分配不同数量的时隙，频谱利用效率高；缺点：实现较复杂，需要GPS同步，并且和CDMA技术一起使用时，上下行之间的干扰控制困难；典型应用：TD-SCDMA、TD-LTE系统。

最后

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