第3章 物理層(4)_信道復用技術


5. 信道復用技術

5.1 頻分復用(Frequency Division Multiplexing, FDM)

(1)頻分復用示意圖

 

  ①用戶在分配到一定的頻帶(頻率范圍)在通信過程中自始至終都占用這個頻帶不同用戶在同樣的時間占用不同的頻帶資源如利用ADSL撥號上網

  ②適合於模擬信號。

(2)頻分復用原理

 

  ①采用不同的頻率進行調制。如A1→A2信道使用f1頻率調制載波,B1→B2信道使用f2頻率調制載波,C1→C2采用f3頻率調制載波。

  ②不同頻率調制后的載波通過復用器疊加后發送到信道。

  ③接收端的分用器將信號發送到三個濾波器,濾波器過濾出特定頻率載波信號,再經過解調得到信源發送的模擬信號。

5.2 時分復用(Time Division Multiplexing,TDM)

(1)時分復用(TDM)

 

  ①時分復用采用同一物理連接的不同時段來傳輸不同的信號,將時間划分為一段等長的時分復用幀(TDM)。

  ②每一個TDM幀包含所有用戶的一比特數據,並占用固定序號的時隙,同時周期性出現。可見時分復用的所有用戶在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。

  ③復用器按A→B→C→D的順序依次對用戶的時隙掃描,然后構成一個時分復用幀。當某用戶暫無數據發送時會產生空閑的時隙(如用戶B),這會導致復用后的信道利用率不同。

(2)統計時分復用(Statistic TDM, STDM)

 

  ①是一種改進的時分復用,它能明顯提高信道的利用率

  ②統計時分復用要求每一個用戶的數據需要添加地址信息(或信道標識信息)接收端根據這個信息分離出各個信道的數據

  ③交換機干道鏈路使用的是統計時分復用技術,通過在幀中插入標記來區分不同的VLAN幀。

5.3 波分復用(Wavelength Division Multiplexing, WDM)

(1)由於光載波的頻率很高,習慣上用波長而不用頻率來表示所使用的光載波,實際上WDM也是一種頻分復用技術

(2)波分復用原理

 

  ①WDM將兩種或多種不同波長的光載波信號(攜帶各種信息)在發送端經復用器匯合在一起,並耦合到光線路的同一根光纖中進行傳輸

  ②接收端經解復用器將各種波長的光載波,然后由光接收機作進一步處理以恢復信號。

5.4 碼分復用(Code Division Multiplexing,CDM)

(1)碼分復用又稱為碼分多址(Code Division Multiple Access,CDMA),,是在擴頻通信技術的基礎上發展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(如手機),它既共享信道頻率也共享時間是一種真正的動態復用技術

(2)碼分復用原理

 

  ①將每比特時間分成m個更短的時間片,稱為碼片(Chip)。通常情況下每比特有64或128碼片。

  ②A手機發送數據(如110)時,當發送1時就發送碼片序列本身(-1,-1,-1,+1,+1,-1,+1,+1),發送0時就發送碼片序列的反碼(+1,+1,+1,-1,-1,+1,-1,-1)。B手機發送的010數據也以同樣的方式發送。

  ③基站將這A、B兩個手機發送數據的信號疊加后發送出去。

  ④假設此時A、B、C三個手機都接收到這個疊加后的信息。他們會將疊加后的信號各自手機的碼片序列進行格式化內積運算如果得數為1,說明收到數字信號為1;如果得數為-1說明得到的數據信號是0。如果得數為0,說明這個信號不是給自己的。如:

    A:[0×(-1)+0×(-1)+(-2)×(-1)+2×1+0×1+(-2)×(-1) +0×1+2×1]/8=1,得到信號1。

    B:[0×(-1)+0×(-1)+(-2)×1+2×(-1)+0×1+(-2)×1 +0×1+2×(-1)]/8=-1,得到信號0

    C:[0×(-1)+0×1+(-2)×(-1)+2×1+0×1+(-2)×1 +0×(-1)+2×(-1)]/8=0,不是給C的信號。

(3)碼片序列的特點

  ①碼片正交:為了從信道中分出各路信號,要求碼片序列之間兩兩相互正交(orthogonal),即向量A和B的格式化內積都是0。令向量A表示A手機的碼片,B表示其他任何手機的碼片向量。

   

 

 

  ②碼片序列自己與自己的格式化內積為1。

 

  

 

  ③自己和自己的反碼序列(-A)格式化內積為-1。

 

 


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