【计算机网络】信道复用技术

末蓝、 2022-07-14 09:28 468阅读 0赞

复用(multiplexing)，合用，共用，是通信技术中的基本概念。

![图示][20161205172846294]

# 频分复用(FDM) #

*  是按频率分割多路信号的方法，即将信道的可用频带分成若干互不交叠的频段，每路信号占据其中的一个频段。
 *  在接收端用适当的滤波器将多路信号分开，分别进行解调和终端处理。

当采用频分复用技术时，所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。

## 频分复用示意图 ##

![图示][20161205173011359]

## 频分多路复用系统原理 ##

![图示][20161205173056469]

# 时分复用（TDM） #

*  TDM帧：将传输时间划分为多个等长的时间段（TDM帧）
 *  时隙：每个TDM帧划分成更小的时间段（时隙），每个用户在每个TDM帧中占用固定的时隙进行通信。类似分时OS的时间片概念。

当采用时分复用时，所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度（分时不分频）。

![图示][20161205173553297]

时分复用可能会造成线路资源的浪费

![图示][20161205173702431]

# 统计时分复用 (Statistic TDM) #

![图示][20161205173744517]

## STDM的特点 ##

集中器：连接低速用户，集中数据传输。

STDM帧

*  不等长，时隙数小于所连接的用户数
 *  不是固定分配时隙，而是按需分配时隙，可提高线路的利用率。

增加地址信息

*  由于STDM帧中的时隙不是固定地分配给某个用户，因此在每个时隙中还必须有用户的地址信息，这将产生额外开销。

异步时分复用——指统计时分复用  
同步时分复用——指普通时分复用

# 波分复用( WDM) #

波分复用就是光的频分复用。

![图示][20161205174225908]

# 码分复用(CDM) #

常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。

码分复用CDM（Code Division Multiplexing）是各用户使用经过特殊挑选的不同码型，在同样的时间使用同样的频带进行通信，但彼此不会造成干扰。

这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。

## CDMA的原理 ##

在CDMA中，每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。通常m的值是64或者128。

每个站被指派一个惟一的 m bit 码片序列(chip sequence) 。

*  如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。
 *  如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。

每一个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须相互正交。

## 实例 ##

例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。

发送比特 1 时，就发送序列 00011011，  
发送比特 0 时，就发送序列 11100100。

为了方便，接惯例将码片中的0写为-1，将1写为+1，S 站的码片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)

若S站信息发送率为b（b/s），则实际数据发送率为mb（Baud），同时S站所占用的频带宽度也提高到原来的m倍。

## 码片序列的正交关系 ##

令向量 S 表示站 S 的码片向量，令 T 表示其他任何站的码片向量，m bit。

两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和T 的规格化内积(inner product)都是 0：

![图示][20161205175553697]

任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1 。

![图示][20161205175638135]

一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 –1。

## CDMA 的工作原理 ##

每个站都有自己的码片序列，彼此正交

每个站都发送数据（设为两个站S和T）  
1：发自己的码片序列  
0：发自己码片序列反码

信号叠加，设叠加信号为（Sx+Tx）

接收

![图示][20161205180258715]

![图示][20161205180317044]

[20161205172846294]: /images/20220714/142c4ccda7754f6b804e41a881a490dc.png
[20161205173011359]: /images/20220714/140b3386d9fd45078e9754551611388b.png
[20161205173056469]: /images/20220714/3ae3af0a98bf4ac6ac5a09ab96315cce.png
[20161205173553297]: /images/20220714/2255d32c7b7d4f3aad02199f80ed29dc.png
[20161205173702431]: /images/20220714/ccb0dffce62f493d8ee50763f8508551.png
[20161205173744517]: /images/20220714/15db893f8ac8496c9f62541e28b284b4.png
[20161205174225908]: /images/20220714/9c8d8654cb6d48889ff395526279e67d.png
[20161205175553697]: /images/20220714/73720678ff404219a35af0a19e91ba79.png
[20161205175638135]: /images/20220714/7e8073b82bdc41cf9323bf89d9399d6f.png
[20161205180258715]: /images/20220714/952ea8a55a4b4cb38bea569624270d52.png
[20161205180317044]: /images/20220714/2a0a3baf7e144429903c42675bd8d705.png