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信道复用技术

频分复用、时分复用和统计时分复用

​编辑频分复用 FDM (Frequency Division Multiplexing)

时分复用TDM (Time Division Multiplexing)

时分复用可能会造成线路资源的浪费

统计时分复用 STDM (Statistic TDM)  

波分复用 WDM (Wavelength Division Multiplexing)  

码分复用 CDM (Code Division Multiplexing)  

码片序列(chip sequence)

码片序列实现了扩频

CDMA 的重要特点

码片序列的正交关系

正交关系的另一个重要特性

CDMA 的工作原理

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信道复用技术

频分复用、时分复用和统计时分复用

复用 (multiplexing) 是通信技术中的基本概念。

它允许用户使用一个共享信道进行通信，降低成本，提高利用率。

频分复用 FDM (Frequency Division Multiplexing)

• 将整个带宽分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。
• 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。

时分复用TDM (Time Division Multiplexing)

• 时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。
• 每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM  帧的长度）。
• TDM 信号也称为等时 (isochronous) 信号。
• 时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。

时分复用可能会造成线路资源的浪费

使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，用户对分配到的子信道的利用率一般是不高的。

统计时分复用 STDM (Statistic TDM)  

波分复用 WDM (Wavelength Division Multiplexing)  

波分复用就是光的频分复用。使用一根光纤来同时传输多个光载波信号。

码分复用 CDM (Code Division Multiplexing)  

• 常用的名词是码分多址 CDMA     (Code Division Multiple Access)。
• 各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。 、
• 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。

码片序列(chip sequence)

每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片 (chip)。

每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列。

• 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。

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。

S 站的码片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)    

码片序列实现了扩频

假定S站要发送信息的数据率为 b bit/s。由于每一个比特要转换成 m 个比特的码片，因此 S 站实际上发送的数据率提高到 mb bit/s，同时 S 站所占用的频带宽度也提高到原来数值的 m 倍。

这种通信方式是扩频(spread spectrum)通信中的一种。

扩频通信通常有两大类：

• 一种是直接序列扩频DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)，如上面讲的使用码片序列就是这一类。
• 另一种是跳频扩频FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)。

CDMA 的重要特点

• 每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交 (orthogonal)。
• 在实用的系统中是使用伪随机码序列。

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。
• 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) 等于 0：

正交关系的另一个重要特性

• 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 。

• 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

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