无线通信：多址（Multiple Access）方式

什么是多址方式

多址方式又叫多址接入方式或多址技术，是指在一个网络（如移动通信的小区、无线局域网）中，当多个用户接入网络时，解决如何高效地共享一个无线资源（时间/频率/空间/载波）的技术。

通俗地说，当多个用户共享一个无线资源时，按照时间、频率、空间、编码、子载波等进行划分，从而使不同用户在不同的分割下使用（接入）该资源进行通信。占用不同的分割资源就像拥有不同的地址，而同一资源可以有多个地址，因此称为多址接入。

有哪些多址方式

多址方式大致上分为两类：正交多址（Orthogonal Multiple Access，OMA），即用户之间不存在干扰；非正交多址（NOMA），每个用户的信号可能和其他用户相干扰。

在5G（第五代移动通信）之前的多址方式都属于正交多址。随着移动通信的不断演进，传统正交多址技术已经无法满足要求，因此5G开始采用非正交多址技术。5G有三大应用场景，这么广泛的应用场景采用一种固定的多址方式是不现实的，这就要求5G采用多种多址方式，为系统提供灵活性和扩展性。下面介绍各种多址方式。

FDMA（Frequency Division Multiple Access）：中文名为频分多址，不同用户采用不同的频率（信道）进行通信，从而区分不同用户。
TDMA（Time Division Multiple Access）：中文名为时分多址，不同用户在不同的时间（时隙）进行通信，从而区分不同用户。比如，GSM的信道分成8个时隙轮流使用，每个时间点上只有1个用户使用。
CDMA（Code Division Multiple Access）：中文名为码分多址，不同用户采用不同的编码序列（伪随机码）进行扩频。
SDMA（Space Division Multiple Access）：中文名为空分多址，不同用户采用不同的空间信道（定向天线波束），从而区分不同用户。
OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）：中文名为正交频分多址，它是从OFDM信道调制技术演变而来的。OFDM是一种多载波调制技术，它把一个信道分为若干个正交的子载波，每个子载波就是一个子信道；而OFDMA是把若干子信道组成的载波集分配给不同用户的一种多址技术。
CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）：中文名为“带有冲突避免的载波监听多用户接入”，广义上来说CSMA/CA也属于TDMA技术。CSMA/CA的原理：在发送数据前先监听链路（信道），如空闲（没有其他用户占用），则立即发送；边发送边监听，如果检测到冲突，则立即停止发送，随机等待一段时间后再尝试。通俗地概括为：先听后说，边听边说，冲突不说，随机重说。
NOMA（Non-Orthogonal Multiple Access）：中文名为非正交多址。NOMA的种类有多种，总体来说其原理大致相同。之前的正交多址技术是在时域、频域、码域上做文章，NOMA则增加了一个新的维度—功率域，不同用户采用相同的时间和频率资源发送信息，利用每个用户的不同路径损耗来实现用户的复用，在接收端采用自干扰消除（SIC）技术对信号进行处理。

NOMA是目前多址技术领域中的热门技术，很多公司都提出了解决方案，如华为提出的SCMA（稀疏码多址）、诺基亚提出的IDMA（交织分多址）、中兴通讯提出的MUSA（基于多用户共享接入）、三星提出的IGMA（交织分割多址接入）、高通提出的RSMA（资源扩展多址接入）等。

到目前为止，这些多址技术都没有被3GPP正式定为协议标准，都还在讨论阶段。

采用NOMA的原因和NOMA的应用场景。

由于5G需要满足低时延（URLLC，1 ms）、低信令开销（mMTC、eMBB、URLLC）、低功耗（mMTC、eMMB）、海量接入数（mMTC，物联网海量机器通信要求每平方千米内上百万个连接），对系统容量、时延、信令开销、功耗提出了非常高的要求，传统的正交多址接入方式的弊端将无法满足5G系统的要求。

例如，在一个正交多址接入系统中，一块资源（时间/频率/编码/空间）平均分配给N个用户，每个用户能够分到1/N的资源。

而采用NOMA多址接入时，由于每个用户不必正交，从而共享资源，因此显著提高了系统的接入数量。

除此之外，NOMA在信令开销、功耗、时延方面的优点刚好满足了5G系统的要求。

但是，由于NOMA技术固有的干扰问题（同时同频发送），决定了NOMA并不能广泛地应用于各种场景。

对于eMBB场景，大多数情况下仍旧是正交多址，即OFDMA和SC-FDMA。