复用 VS 多址 VS分集

一、复用与分集

复用和分集是两种典型的无线传输技术。复用（Multiplexing）技术指在同一传输路径上传送多路独立的信号（即不同的信号、共同的通道）。

复用：在发送端将多个独立信号合成为一个多路信号（在接收端将多路信号分解成各个独立信号的过程叫解复用）。通信领域里，复用的共同特点是在保证多路收发信息传送质量的同时，提高某一传送通路资源的利用效率。复用如图1所示。

图1 复用

分集（先分再集）：多路彼此独立的传输路径上传送同一信号。（即相同的信号，独立的通道）同一信号经过彼此独立的通道发送出去，显然不能提高通道的利用效率，相反降低了通道的利用效率。但这样做的好处是：提高信息传送的可靠性与正确性。如图2所示。因为在无线传播环境中，无线信号会碰到各种各样的衰落，影响接收机正确地接收信号。通过分集技术，同一信号在彼此独立的不同路径上传送，经历不同的衰落（衰落不一致）；在接收端把不同路径来的信号合并起来，可获得分集增益，提高信号接收的正确性。

图2 分集技术

思考一个问题：在一个通路中传送多路信号的复用技术，如何区分多路信号？在多个通路中传送同一信号的分集技术，多个通路如何彼此独立？答案：无论是复用还是分集，都涉及到“正交”的概念。

举个例子：频分复用区别的是频率，复用的是时隙等其他资源。即在同一时隙，同一空间（天线单元）、同一正交码的情况下，将一个载波带宽划分为相互区别的、多个不同频点的子信道，分别传送不同的信号。见下表：

同一信号必须经过相互独立的不同通路，才能起到分集的作用。分集技术有：频率分集，时间分集，空间分集，角度分集，极化分集。不管什么类型的分集都必须有相互独立的信息通路，保证同一信号经历不同的衰落，以便合并时有相互参考、相互补充、相互验证的效果。

频率分集（ frequency diversity ）是在发信端将一个信号利用两个间隔较大的发信频率同时发射，在收信端同时接收这两个射频信号后合成，由于工作频率不同，电磁波之间的相关性极小，各电磁波的衰落概率也不同。频率分集抗频率选择性衰落特别有效，但付出的代价是成倍地增加了收发信机，且需成倍地多占用频带，降低了频谱利用率。

时间分集（Time diversity）主要用于在衰落信道中传输数字信道，它是将同一信号相隔一定的时隙进行多次重发，只要各次发送的时间间隔大于信道的相干时间（相干时间定义：多普勒频展的倒数）， 则在接收端就可以获得衰落特性相互独立的几个信号。

 空间分集：也称天线分集，是通信中使用较多的分集形式，简单的说，就是采用多付接收天线来接收信号，然后进行合并。为保证接收信号的不相关性，这就要求天线之间的距离足够大，这样做的目的是保证了接收到的多径信号的衰落特性不同。在理想情况下，接收天线之间的距离只要波长λ的一半就可以了。

二、复用与多址

复用（Multiplexing）和多址（Multiple Access）技术的共同特点是在某一共同资源上传送多个数据流。

但是两者不同，区分不同的对象：复用技术不管多个数据流是用于一个用户还是几个用户。

所以。“复用”只是区别不同的数据流，并不区别数据流是哪个用户的，而“多址”技术则是不同用户的多个数据流的复用，区分不同的用户。

以FDM和FDMA为例说明复用和多址的区别，如图3所示。

图3 复用和多址

复用技术可以用“XDM”表示。多址技术可以用“XDMA”表示。其中“X”可以是“T”（Time，时间）、“F”（Frequency，频率）、“C”（Code，码）、“S"（Space，空间）。

总结：在无线通信中，复用技术是为了提高无线信道的容量；分集技术是为了提高信息传送的可靠性；多址技术是为了把信息传送给正确的人。