多址技术
AI 摘要：多址技术是指允许多个用户共享同一无线信道资源、实现互不干扰通信的接入方法。它与多路复用的区别是：多路复用解决的是“同一站内多路信号共用一条链路”，多址技术解决的是“不同地点的多个站同时接入一个公共信道”。卫星通信中主要采用 FDMA、TDMA、CDMA 和 SDMA 四种基本体制。FDMA 为不同用户分配不同频段，实现简单但频谱效率低；TDMA 让用户在不同时隙轮流接入，频谱效率更高；CDMA 以扩频码区分用户，抗干扰能力强；SDMA 通过空间波束隔离实现频率复用。OFDMA 结合频分与时分优势，已成为宽带卫星通信的主流多址方案。
一句话定义
多址技术是指处于不同地理位置的多个用户终端，通过共享同一无线信道资源与同一卫星转发器（或基站）建立独立通信联接的接入控制技术。
概念边界：多址不等于多路复用
“多址技术”在通俗语境中容易与“多路复用”混为一谈，但两者在通信系统中处于不同的功能层级。
多址技术与多路复用的区别是：多路复用解决的是同一通信站内多路信号如何共用一条传输链路的问题，来自同一个源的多路信号在基带被合成一个复合信号；多址技术解决的是不同地理位置的多个通信站如何同时接入一个公共信道的问题，参与多址的信号来自彼此独立的发射源-3-8。在卫星通信中，多路复用发生在地面站的基带信道内，多址联接发生在卫星转发器的射频信道中-8。
从功能本质看，多址技术的核心是信号分割与识别。多个用户同时使用同一卫星转发器时，必须为不同用户的信号赋予可区分的特征，使接收端能够从混合信号中提取出目标信号。分割的维度决定了多址方式的类型：按频率分割即 FDMA，按时间分割即 TDMA，按码型分割即 CDMA，按空间方向分割即 SDMA-10-17。
四种基本多址体制
卫星通信的多址联接方式分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）四种基本类型，它们分别从频率、时间、码型和空间四个维度实现用户信号的隔离-2-5。
| 多址方式 | 分割维度 | 核心机制 | 主要特点 |
|---|---|---|---|
| FDMA | 频率 | 每个用户占用不同子频带 | 简单成熟，需保护间隔，频谱效率低 |
| TDMA | 时间 | 用户在不同时隙轮流接入 | 频谱效率较高，需严格时间同步 |
| CDMA | 码型 | 用户使用不同扩频码 | 抗干扰强，容量软限制，频谱效率较低 |
| SDMA | 空间 | 天线波束指向不同区域 | 实现频率复用，常与其他方式组合 |
FDMA 是最早应用的多址方式。它将卫星转发器的可用频带分割为若干互不重叠的子频带，每个地球站占用一个子频带进行通信。为了避免相邻信道之间的干扰，各频带之间必须预留保护间隔，这降低了频谱利用效率-1-10。FDMA 的主要优点是技术简单成熟、便于实现，缺点是转发器中多个载波同时存在时会产生互调干扰，且整个系统需要严格的功率控制-10。
TDMA 的提出是为了提高转发器功率利用率、减少载波间的互调。TDMA 将卫星转发器的工作时间分割为周期性互不重叠的时隙，各地球站只在指定的时隙内以突发形式发射信号。在任一时刻，转发器中只有一个载波被放大，从而避免了 FDMA 中的互调问题-10。TDMA 的频谱效率比 FDMA 高，但需要各站之间严格的时间同步，实现复杂度更高。
CDMA 采用扩频技术，为每个用户分配独特的码序列（扩频码）。不同用户的信号在同一时间、同一频段上叠加传输，接收端利用码序列的正交性分离目标信号-1-5。CDMA 的优点是抗干扰能力强、具有一定的保密性，缺点是频谱效率较低，适合容量较小、分布较广、有一定保密要求的系统-12。
SDMA 利用空间分割实现多址。一颗卫星上使用多个天线，各天线的波束分别指向地球表面的不同区域，不同区域的地球站即使同时使用相同频率通信，也不会相互干扰-5-17。SDMA 本质上是频率复用技术，通常与其他多址方式组合使用，如 SDMA 与 CDMA 结合形成 SD-CDMA-5。
从 FDMA 到 OFDMA：多址技术的演进逻辑
多址技术的演进方向是提高频谱效率。FDMA 因保护间隔浪费了频谱资源，TDMA 消除了频率保护间隔但引入了时间同步开销，OFDMA 则通过子载波的正交性同时消除了频率保护间隔和复杂的时间同步需求。
OFDMA 结合了 FDMA 和 TDMA 的特征：它将频谱资源划分为若干子载波，同时在时间上划分为时隙，不同用户在同一时隙占用一个或多个子载波-1。OFDMA 中的“O”（正交）是关键：子载波的带宽和中心间隔相等，一个子载波的中心刚好是相邻子载波的零点，相邻子载波可以互相重叠而不产生干扰，从而最小化了保护间隔，大幅提高了频谱效率-1。
在卫星通信系统中，OFDMA 已被纳入 DVB-S2 和 WiMAX 标准，成为宽带卫星通信物理层的主流多址方案之一-18。实际系统还可能采用混合多址方式，如 MF-TDMA（多频时分多址），在多个载波上叠加时分多址，兼顾灵活性和效率-18。
卫星多址的特殊约束
卫星通信的多址技术与地面蜂窝网络的多址技术面临不同的工程约束，这些约束源于卫星链路的物理特性。
功率受限与非线性。卫星转发器的输出功率有限，且行波管放大器工作在接近饱和点的非线性区域。FDMA 中多个载波同时通过转发器时会产生互调产物，这些互调分量落入工作频带内形成干扰。TDMA 在任一时刻只有一个载波通过转发器，从根本上避免了互调问题-10。
传播时延大。地球同步轨道卫星的单程传播时延约 120 ms，往返约 240 ms。TDMA 的时隙分配和同步机制必须考虑这一时延，地面站需要在发射前预补偿传播时延，使各站的信号在到达卫星时精确对齐时隙边界。
覆盖范围广。一颗同步轨道卫星的波束可以覆盖地球表面约三分之一的面积，多址系统需要为分布在大范围区域内的地球站分配信道资源。SDMA 通过多波束覆盖不同区域，配合频率复用，可以在不增加频谱占用的前提下提升系统容量-12。
常见问题 FAQ
多址技术和多路复用到底有什么区别？
多址技术解决的是“多个不同地点的用户如何共享一个信道”的问题，多路复用解决的是“同一个地点的多路信号如何共用一条链路”的问题。参与多址的信号来自不同的发射站，参与多路复用的信号来自同一个站的不同用户终端-11-19。在卫星通信中，多路复用发生在地面站的基带设备中，多址联接发生在卫星转发器的射频信道中-8。两者的技术手段可以相似（都用频率、时间、码型分割），但应用场景和目的不同。
FDMA 和 TDMA 哪个更好？
没有绝对的优劣，取决于应用需求。FDMA 实现简单、技术成熟，适合模拟通信和连续业务，但频谱效率低且有互调干扰问题。TDMA 频谱效率更高、无互调问题，但需要严格的时间同步，适合数字通信。在卫星通信的实践中，TDMA 的容量通常比 FDMA 高，且更适合按需分配和数字话音插空等新技术-12。早期卫星系统多用 FDMA，现代数字卫星系统则广泛采用 TDMA 或 TDMA/FDMA 混合体制。
CDMA 为什么在卫星通信中不如地面移动通信普及？
CDMA 的优缺点在卫星和地面场景中的权重不同。CDMA 的核心优势是抗干扰和软容量，这在干扰复杂、用户密度不均的地面蜂窝网络中价值很大。但在卫星通信中，链路预算本就紧张，CDMA 的扩频信号占用带宽远大于原始信息带宽，频谱效率低的缺点被放大。CDMA 的“远近效应”（近处强信号压制远处弱信号）在卫星大覆盖范围内也更难管理，需要复杂的功率控制。因此 CDMA 在卫星通信中主要用于容量小、分布广、有一定保密要求的系统，而非高通量宽带卫星的主力方案-12。
空分多址（SDMA）和点波束是一回事吗？
SDMA 和点波束技术密切相关，但概念层级不同。点波束是指卫星天线产生多个窄波束分别覆盖不同区域，这是一种天线技术。SDMA 是指利用空间分割实现多址接入的系统级方法，其核心是利用点波束的空间隔离特性，使不同波束覆盖区内的地球站可以重复使用相同频率而互不干扰-5。点波束是 SDMA 的物理实现手段，但 SDMA 还涉及波束间的频率复用规划、功率分配和切换管理等系统设计问题。