多址接入(Multiple Access)和多路复用(Multiplexing)是通信技术中两种重要的资源共享技术，它们在实现方式和应用场景上存在显著区别。
一、 多址接入和多路复用对比
1. 定义与目的：
多址接入：多址接入是一种允许多个用户通过共享信道进行通信的技术。其目的是允许多个用户在同一信道上进行通信，而不会相互干扰。多址接入通常用于无线通信系统中，例如蜂窝网络中的手机通信。
多路复用：多路复用是一种在同一物理信道上传输多个独立信号的技术。其目的是提高信道的利用率，使得多个信号能够在同一信道上传输而不互相干扰。多路复用广泛应用于有线和无线通信系统中。
2. 资源分配方式：
多址接入：多址接入中的资源分配是动态的，可以根据用户的需求随时调整。例如，在时分多址(TDMA)中，每个用户被分配特定的时间段来传输数据;在频分多址(FDMA)中，每个用户被分配特定的频率范围;在码分多址(CDMA)中，每个用户使用不同的正交码进行通信。
多路复用：多路复用中的资源分配通常是预先固定的。例如，在时分复用(TDM)中，每个用户被分配固定的时间片;在频分复用(FDM)中，每个用户被分配固定的频率带宽。
3. 应用场景：
多址接入：多址接入主要用于无线通信系统，如卫星通信、蜂窝网络等，其中多个用户通过共享一个信道进行通信。
多路复用：多路复用广泛应用于各种通信系统，包括有线电视、电话网络、互联网等，其中多个信号在同一物理信道上传输。
4. 技术实现：
多址接入：多址接入通常在射频层面上实现，需要特定的设备来区分不同用户的信号。
多路复用：多路复用可以在基带或中频层面上实现，通常以硬件形式嵌入系统中。
5. 逻辑关系：
多址接入需要依赖于多路复用技术来实现。只有通过多路复用技术将不同的资源(如时间、频率、码元)分配给不同的用户，才能实现多址接入。
多址接入和多路复用虽然都是资源共享技术，但它们在资源分配方式、应用场景和技术实现上有明显的区别。多址接入侧重于动态地为用户提供信道资源，而多路复用则侧重于固定地分配信道资源给多个用户。
二、 多址接入技术在现代通信系统中的最新应用和发展趋势是什么?
多址接入技术在现代通信系统中的最新应用和发展趋势主要集中在以下几个方面：
非正交多址接入技术是下一代多址接入技术的重要组成部分，其核心优势在于通过非正交性的设计和更先进的信息处理技术来提高频谱效率和能效。例如，NOMA可以在高移动性场景中通过功率域区分用户来提升系统容量，并且异步NOMA不需要严格同步，具有更高的多用户接入容量上界和更大的分集增益。此外，AI辅助的NOMA利用深度神经网络等技术解决复杂场景下的用户关联和功率分配难题。
大规模多输入多输出(MIMO)技术与去蜂窝通信结合，可以显著提高传输速率和系统吞吐量。例如，大规模MIMO-NOMA通过消除导频污染和IRS辅助的用户配对来提高传输速率，而去蜂窝大规模MIMO-NOMA则能提供较高的分集增益。
压缩感知、半免授权接入及无源接入等新型接入方法为大规模随机接入和数据传输提供了新的研究思路。这些方法能够有效应对海量设备接入的需求，特别是在物联网、智能城市等应用场景中发挥重要作用。
人工智能技术与下一代多址技术深度融合，可以提升随机接入与数据传输的效率，降低传输时延，简化接收机设计。例如，AI辅助的NOMA可以通过深度学习算法优化用户关联和功率分配，从而提高系统的整体性能。
面向卫星通信与导航的下一代多址接入技术(NGMA)正在研究中，旨在满足超高速率、海量接入和多功能复用信号的需求。NGMA可以分为多功能NGMA(MF-NGMA)、多资源NGMA(MR-NGMA)和多技术NGMA(MT-NGMA)，其中MR-NGMA持续挖掘时域、频域、码域、功率域、空域和多普勒域等资源的非正交性，而MT-NGMA则关注多种先进通信技术与NGMA的结合。
在无线光通信(VLC)系统中，OWC-NOMA技术通过将所有用户分割为多个小组，小组之间采用正交子载波，小组内则采用NOMA技术，以避免互相干扰并提升频谱效率。此外，无人机辅助通信等新兴技术的融合发展趋势也在不断推进。
下一代多址接入技术的发展趋势主要体现在非正交多址接入技术的应用、大规模MIMO与去蜂窝通信的结合、新型接入方法的探索、人工智能与多址技术的深度融合以及在卫星通信与无线光通信中的应用等方面。
三、 多路复用技术在提高信道利用率方面的最新进展有哪些?
多路复用技术在提高信道利用率方面的最新进展主要集中在以下几个方面：
Khonina教授的研究团队在自由空间和光纤通信中实现了多种多路复用技术，包括波分复用(WDM)、极化复用(PDM)、空间分复用(SDM)、模式复用(MDM)以及轨道角动量(OAM)复用等。此外，他们还介绍了混合WDM-MDM多路调制器，通过这种混合技术可以实现N×M个信道的复用，从而显著提高信道利用率。
在光纤和芯片通信中，光学多路复用技术被广泛应用于将多个光信号合并以充分利用光信道的巨大带宽容量。例如，通过高性能PDM设备和PSRs(偏振状态路由器)，可以进一步优化设计和制造方法来解决AWGs(阵列波导光栅)和μ-RRs(微环谐振器)等关键设备的问题。
RoHC技术在提高链路接口容量利用率方面表现出色，特别是在添加多路复用功能后，效率提升显著。例如，在VoIP场景中，RoHC加上多路复用的方案在所有情况下均优于仅使用RoHC，效率提升范围从100%到260%不等。然而，需要注意的是，这种提升是以引入额外延迟为代价的，因此在配置多路复用模块时必须权衡延迟和容量利用率之间的关系。
在毫米波频段，一种新的多路复用方法——矩形坐标正交多路复用(ROM)被提出。这种方法不需要软件处理，且具有低串扰水平，适用于几百GHz频段的复用需求。相比轨道角动量(OAM)复用，ROM复用在毫米波频段表现出更高的效率和可行性。
多输入多输出(MIMO)技术和多用户MIMO(MU-MIMO)系统通过增加天线数量来提高信道容量和性能。MU-MIMO系统利用单个基站为多个用户提供服务，实现空间复用，从而提高系统的频谱效率并减少对传播环境的敏感性。
在体域网中，通过引入多路复用来实现最优的QoS控制，并结合基于Weldon的混合自动重传请求(HARQ)与可分解的错误纠正码，可以在不同信道条件下实现最优性能。例如，在AWGN信道上比IEEE802.15.6系统获得了超过1.2 dB的增益，在瑞利衰落信道上获得了超过4.2 dB的增益。
多路复用技术在提高信道利用率方面的最新进展涵盖了从光学多路复用、片上混合MUX/DEMUX、RoHC技术与多路复用结合、毫米波通信中的ROM复用到MIMO和MU-MIMO技术等多个领域。
四、 如何通过实验或案例研究比较多址接入和多路复用在实际通信系统中的性能差异?
要通过实验或案例研究比较多址接入(MA)和多路复用(Multiplexing)在实际通信系统中的性能差异，可以参考以下步骤和方法：
1. 实验设计：
选择合适的通信系统：可以选择不同的通信系统作为研究对象，例如计算机通信系统、光纤通信系统、电力通信网络等。
定义性能指标：明确需要比较的性能指标，如传输效率、接收比特率、延迟、吞吐量、频谱效率、可靠性等。
2. 实验设置：
多址接入（MA）实验：可以采用非正交多址接入(NOMA)技术，通过模拟不同用户数下的平均中断概率和频谱效率来评估其性能。例如，在V2X通信系统中，通过固定功率分配因子来突出每组用户的失效率，并通过仿真验证。
多路复用（Multiplexing）实验：可以采用时分多路复用(TDM)、频分多路复用(FDM)等技术，通过实验比较其在不同参数设置下的传输效率和接收比特率。例如，在电力通信网络中，通过对比单通道传输和多路复用传输的效率和接收比特率。
3. 数据收集与分析：
数据收集：通过实验收集多址接入和多路复用在不同条件下的性能数据。例如，记录不同用户数下的中断概率、频谱效率、传输效率和接收比特率等。
数据分析：对收集到的数据进行统计分析，比较两种技术在不同条件下的性能差异。例如，分析多路复用器位置对信号质量的影响，以及多处理器系统中单总线互连网络的性能。
4. 案例研究：
实际案例分析：选择具体的实际案例进行深入分析。例如，研究大规模MIMO系统在下行链路侧的性能，特别是在高用户速度下信道相干时间缩短对系统性能的影响。
对比分析：通过对比分析多址接入和多路复用在实际应用中的表现，例如在车- everything(V2X)通信系统中，NOMA技术提供了更高的频谱效率，而传统的OMA方案则在某些情况下表现更好。
5. 总结与建议：
总结实验结果：总结多址接入和多路复用在不同条件下的性能差异，提出优化建议。
提出改进方案：根据实验结果，提出改进现有通信系统的方案。例如，在多处理器系统中，通过优化多路复用单总线网络的设计来提高系统性能。
五、 在多址接入和多路复用技术中，哪些新兴技术正在被开发以解决现有技术的限制?
在多址接入和多路复用技术中，为了应对现有技术的限制，正在开发多种新兴技术。这些技术主要包括非正交多址接入(NOMA)、稀疏码多址(SCMA)、多用户共享接入(MUSA)、图样分割多址(PDMA)以及智能反射面(IRS)等。
1. 非正交多址接入（NOMA）：
NOMA技术允许多个用户共享同一信道，从而提高频谱利用率和连接过载率。它通过功率复用的方式将一个无线资源分配给多个用户，有效提升了系统的频谱效率、吞吐量和接入数量。
NOMA技术在接收端采用串行干扰删除(SIC)以消除多径干扰，从而提升系统性能。
NOMA还可以与免授权传输方式结合，利用多用户叠加传输的特征，实现对叠加传输用户数据的分离，提升系统对用户叠加传输情况的容忍度。
2. 稀疏码多址（SCMA）：
SCMA通过将二进制数据比特编码为预先设计的码本中的多维稀疏码字来实现多址，具有更高的性能增益和更低的误码率。
SCMA在码域NOMA中应用广泛，并且其扩频序列设计和SIC增强等关键步骤对其性能提升起到了重要作用。
3. 多用户共享接入（MUSA）：
MUSA是一种基于扩展序列的码域NOMA方案，能够在低控制开销和功耗下实现高过载率、低延迟的海量用户接入。
MUSA具有码本构造简单以及利于部署的特点，可直接推广至免授权系统。
4. 图样分割多址（PDMA）：
PDMA是多域NOMA中的一种技术，通过图样分割的方式实现多址接入，进一步提升系统的性能。
5. 智能反射面（IRS）：
IRS技术通过动态调整波束，优化信号传输路径和提高可靠性，尤其在无人机通信(UAV-NOMA)系统中提升了安全性能。
IRS辅助MIMO有助于提高无线资源的利用效率，并降低计算复杂度。
此外，新型多址接入技术还结合了多种先进通信技术，如智能超表面、去蜂窝通信、毫米波通信等，以满足下一代移动通信系统对超高速率、海量接入和多功能复用信号的需求。这些技术的结合应用不仅增强了网络的多维扩展能力，还提升了网络灵活性、覆盖范围和能量效率等技术指标。
六、 多址接入和多路复用技术在未来通信网络(如5G和6G)中的角色和重要性是
多址接入和多路复用技术在未来通信网络(如5G和6G)中扮演着至关重要的角色，其重要性体现在以下几个方面：
1. 多址接入技术
随着物联网、智能城市、远程医疗等新兴应用的发展，全球范围内的连接设备数量显著增长。传统的正交多址技术因其低效的资源分配策略和有限的支持用户数而难以满足6G通信系统提出的挑战性要求。因此，下一代多址技术需要突破以正交性为基础的设计原则，通过非正交性的设计和更先进的信息处理技术来提高谱效和能效。
在6G大规模通信场景下，新型多址技术不仅能够解决海量终端随机接入的问题，还能提高传输速率、降低时延并增强传输可靠性。例如，稀疏交织多址(SCMA)和基于Reed-Muller码的无源多址(PDMA)等技术在6G中的应用，可以显著提升系统的容量和连接密度。
新型多址接入技术与卫星通信、无人机通信和智能反射面(IRS)等多维扩展技术的结合，为通信网络带来了新的机遇与挑战。例如，通过将多址技术与卫星通信相结合，可以实现更高的频谱效率和更低的信号延迟;在UAV通信方面，UAV作为空中中继，可以提供更广范围的覆盖和更高的机动性。
2. 多路复用技术
多路复用技术允许在同一传输介质上同时传输多个信息通道，从而提高带宽使用速度和效率。这对于支持各种具有不同需求的应用至关重要，如低延迟、高数据速率和实时随机流量需求。5G系统采用大规模MIMO、非正交多址接入(NOMA)和网络切片技术，实现空间多路复用和多波束多路复用，从而显著提升数据速率和带宽效率。
5G系统支持增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低时延通信(URLLC)和大规模机器类通信(mMTC)。这些应用场景对带宽、时延和连接性提出了不同的要求，多路复用技术在满足这些需求方面发挥了关键作用。
随着6G技术的推进，多路复用技术将继续发挥重要作用。例如，6G需要在带宽、时延和连接性等方面实现显著提升，并满足高速移动、工业自动化等复杂通信场景的要求。多路复用技术将是实现这些目标的重要手段之一。
多址接入和多路复用技术在未来通信网络中具有不可替代的重要地位。
