2G到5G系统的横向比较(1)多址方式与调制方式
目錄
一、多址技術
?二、調制技術
三、GSM / WCDMA / LTE / NR的橫向對比
一、多址技術
????????多址技術:在無線通信中,許多用戶同時通話,以不同的無線信道分隔,防止相互干擾的技術方式稱為多址接入技術。用于區分不同的用戶接入。方式有FDMA、TDMA、CDMA、OFDMA等。
????????FDMA :頻分多址,按頻率將信道劃分為N個載波,并行傳輸N路數據,動態分配給多用戶使用。如1G時代就是使用FDMA,因為濾波器技術成熟,便于解調。2G的GSM系統也使用了頻分多址,每個頻點為200kHz帶寬。
????????TDMA :時分多址,按時間將信道話費為N個時隙,將N個時隙動態的分配給多個用戶使用。如:GSM系統分了8個時隙:0號時隙用于控制信道,1-7號時隙用于承載業務。
????????CDMA :碼分多址,依靠擴頻碼來區分不同的終端。擴頻碼須具有正交性,即不相互影響。CDMA是3G通信的基礎技術,WCDMA,cdma2000,TD-SCDMA這幾種3G制式標準,從名字都可以看出是以CDMA為基礎的。CDMA由高通率先提出并以此崛起。(我們常說,一流的企業做標準,二流的企業做品牌,三流的企業做產品。高通就是最好的例子,依靠CDMA專利賺的盆滿缽滿,從默默無聞的小企業一躍成為通信行業大佬。)
????????OFDMA :正交頻分多址,是OFDM技術和FDMA技術的結合。OFDM是正交頻分復用的調制技術,采用相互正交的子載波,這樣子載波之間不需要增加保護帶寬,提高了頻譜利用率。4G-LTE及5G NR系統都使用了OFDMA。
????????NOMA:非正交多址技術;由于5G對頻譜效率提出更高的要求,業內提出采用新型多址接入復用方式,即非正交多址接入。NOMA不同于傳統的正交傳輸,在發送端采用非正交發送,主動引入干擾信息,在接收端通過串行干擾刪除技術實現正確解調。與正交傳輸相比,接收機復雜度有所提升,但可以獲得更高的頻譜效率。非正交傳輸的基本思想是利用復雜的接收機設計來換取更高的頻譜效率,隨著芯片處理能力的增強,將使非正交傳輸技術在實際系統中的應用成為可能。目前,NOMA還未正式商用。
盜張圖,更形象化:
?二、調制技術
????????調制技術:兩種說法①把信息放到載波上;②實現頻譜的搬移,基帶信號調制到頻帶信號;②不就是上變頻技術嘛? 就目前來看,調制更多的是把信息加載到載波上去的技術; 方式有:
- 模擬調制:調幅AM、調頻FM、調相PM;
- 數字調制:幅移鍵控ASK、頻移鍵控FSK、相移鍵控PSK、正交幅度調制QAM
????????沒辦法,載波就這三要素:幅度、相位、頻率,調制也只能從這三方面去下手。
用表達式來表示:
?數字調制示意圖:
QAM調制:
????????正交幅度調制,將兩個調制信號分別對頻率相等、相位相差90°的兩個正交載波進行調幅,然后再將這兩個調幅信號進行矢量相加,從而得到調幅信號。將兩種調幅信號匯合到一個信道,進一步提高頻帶利用率。
????????如:二進制QAM(4QAM)、四進制QAM(16QAM)、八進制QAM(256QAM)
GMSK調制:
????????高斯最小頻移鍵控,GMSK是GSM系統所使用的調制方式。
????????GMSK調制是在MSK(最小頻移鍵控,FSK的一種)調制器之前插入高斯低通預調制濾波器,進行預調制濾波,以減小兩個不同頻率的載波切換時的跳變能量,使得調制后的信號頻譜緊湊,誤碼性好。
三、GSM / WCDMA / LTE / NR的橫向對比
| 制式 | 多址方式 | 調制方式(最大) | 無線幀格式 | 
| GSM | FDMA+TDMA | GMSK | 幀(8個時隙,4.615ms)——復幀——超幀——巨幀 | 
| WCDMA | CDMA | 32QAM | 由72個幀的超幀組成,每幀長10ms,每幀15個時隙 | 
| LTE | OFDMA | 256QAM | 幀長10ms,每幀含10個子幀,20個時隙;TDD-LTE與FDD-LTE兩種幀結構有所不同 | 
| NR | OFDMA | 1024QAM | 波長10ms,分10個子幀1ms》子幀波間隔可變,子幀包含的符號數也是可變的。 | 
PS:無線幀格式的具體內容,我們下一期見。
總結
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