1.4 多址接入原理

1.4 多址接入原理

本节摘要：好多人同时用同一个基站，凭什么不吵架？多址接入就是给频谱资源"分房间"的技术——把人按频率、时间、码、空间四类维度错开。本节对比六种多址方式，并落到"谁把哪个维度切给谁"的表上，为第 3、4 章的 OFDMA 资源调度埋下伏笔。

承接 1.3 的信号调制（一个符号装几比特），本节的问题从"单个用户的符号怎么发"升级到"一群用户的符号怎么共存"——这正是第 4 章调度算法的物理前提。

六个房客怎么分一间频谱

把多址接入放进链路预算的语境，它管的是账本上"最贵、最稀缺的一项资源——频谱"该怎么分给一群用户。想象一间只有一扇"门"的房间涌进好几个房客：FDMA 是拉隔断墙一人一格，TDMA 是轮着进出，CDMA 是各说各话靠暗号分辨，SDMA 是朝不同角落喊话，OFDMA 是把房间切成几十个可精细拍卖的格子，而 NOMA 干脆不做隔断，让所有人挤在一个格子靠后处理拆开。

先给六个方案各自占用的"正交维度"和"关键开销"做一份快查清单：

这张表的读法很重要："怎么分"是策略题，"分完要交多少场地费"是成本题。一个多址方案能落地，往往不是因为它继承了谁，而是它的那笔"场地费"和它带来的频谱效率恰好划算。这也是后文推出 OFDMA 的依据——它把昂贵的保护带省掉、把调度做活，用可控的开销换了最高的频谱效率。

学习目标

• 说出六种多址方式分别占用了哪个"正交维度"，以及各自的代价。
• 解释 OFDMA 为何能成为 4G、5G 和 Wi-Fi 的共同选择。
• 指出 NOMA 与"分房间"思路的区别在哪里。

房间怎么切

多址的本质，是要让多个用户同时占用一份频谱，却能在收端被分开。分开靠的是"正交维度"——只要用户占用的维度互不打扰，收端就能各自拎出来。可选维度有四个：

• 频率（FDMA）：把一条宽频谱切成互不重叠的窄段，一人一段。实现最老实，但频谱利用率不高，段与段之间还得留保护带这道"隔断墙"。
• 时间（TDMA）：一人一个时隙，同一频率上轮流说话。省频谱但要求精确同步，适合突发式业务。
• 码（CDMA）：大家同时同频，各自用自己的扩频码，靠码的正交性在收端"筛"出自己那份。抗干扰好、广播叫软切换方便，是 3G 的代名词。
• 空间（SDMA）：用波束和智能天线把不同方向的人分开——这是 5G 大规模波束赋形的思想雏形，稍后第 3 章 3.2 会展开。
• 正交频分多址（OFDMA）：把 OFDM 的一堆正交子载波按资源块动态分给用户，兼收抗多径、频谱效率高、调度灵活的长处，是 4G、5G 与 Wi-Fi 的共同底座。
• 非正交多址（NOMA）：不走"分房间"的路，反而刻意让用户叠在同一个时频块上，靠发射端叠加、收端串行干扰消除把它们扯开，用接收复杂度换连接数和频谱效率。

把账画成一张对照图

大家共享一份频谱，四类维度把人错开——FDMA 切频率、TDMA 切时间、CDMA 切码、SDMA 切空间，OFDMA 与时频块的结合则是最灵活的切法，NOMA 干脆不切而是叠。

为什么 OFDMA 能通吃

OFDM 把整条宽带切成一排极窄且彼此正交的子载波，各自在子载波上看都能近似成平坦衰落——这就把第 1.1 章让人头疼的频率选择性衰落给"摊平"了。OFDMA 再把这些子载波按资源块动态发给不同用户，让调度器（第 4 章 4.1）能见缝插针地分配。

它的调度灵活是 5G 最爱它的原因：运动快的移动用户、静止的固定业务、短小精悍的控制信令，都能在同一帧里被安排得明明白白。

一次直观的对照计算

直接用一段脚本把"不同切法占用的单位"换算成直觉：

# 把六种多址方式占用的"正交单位"打表
access = [
    ("FDMA", "频率子带", 1),
    ("TDMA", "时隙", 2),
    ("CDMA", "扩频码", 3),
    ("OFDMA", "时频资源块", 4),
    ("SDMA", "空间波束", 5),
    ("NOMA", "叠加后靠SIC拆分", 6),
]
for name, unit, rely in access:
    print(f"{name:>6} | 切维度: {unit:<14} | 收端依赖: {'正交' if rely<6 else '串行干扰消除'}")
​

输出把"正交拆分"与"NOMA 的迭代拆分"用一条依赖列区隔开，正好对上那张对照图。

易踩的坑

常见坑：把多址与调度混为一谈。多址回答"怎么让多用户共享频谱'合法共存'"；调度（4.1）回答"每次发送把共享的资源分给谁"。前者定规矩，后者做分配，别绕晕。

调度与多址的真正分工：别把两笔账混着记

新手最容易把这节和第 4.1 节的调度搅在一起，这里先钉死一次分工：多址回答"不同用户怎么在同一份频谱上'合法共存'"——它是定规矩的条款；调度回答"每秒钟把共享资源颗粒分给谁"——它是执行分配的管家。多址决定你能切出哪些正交维度（4 类房间怎么盖），调度决定这些房间当场怎么配（谁住哪间、住多久）。两者一静一动，缺一不可。

落到链路预算上，多址管的是"频谱这张最贵的资源账怎么切才不浪费"，调度管的是"切出来的块怎么在时变信道上物尽其用"。正因为 OFDMA 既切得细又切得活，它才能把第 4 章的调度器嫁接到一堆正交子载波上，想派谁一个资源块就派谁；这份"细切加灵活"的双重优势，正是 4G、5G、Wi-Fi 都不约而同投它的根本原因。

本节要点回顾

• 四个正交维度：频率、时间、码、空间，加时频结合的 OFDMA。
• OFDMA 胜出：把频率选择性衰落摊平成平坦衰落，且调度灵活，成为 4G/5G/Wi-Fi 底座。
• NOMA 另类：不靠分房间，靠叠加加串行干扰消除换取更多连接与更高频谱效率。
• 后文挂靠：多址的"资源块"概念，正是第 4 章调度器手边的那堆筹码。