Loading... 在物理层传输信号的过程中，信道通常被多个信号共享。毕竟，单根线缆传送几个信号比为每个信号铺设一根线缆要便利地多。这种信道共享形式称为**多路复用技术**。本文将讨论其中的**时分复用**、**频分复用**、**码分复用（码分多址）**等方法。 ### 1、频分复用 频分复用（FDM, Frequency Division Multiplexing）利用同代传输的优势使用户共享一个信道。它将频谱分为多个频段，每个用户完全拥有其中的一个频段来发送自己的信号。1G系统均采用该技术，但是由于各个用户使用不同频率的信道，所以用户容量受限。 <img src="http://kevinnan.org.cn/usr/uploads/2020/10/1845824236.jpg" style="zoom: 80%;" /> <img src="http://kevinnan.org.cn/usr/uploads/2020/10/2580021524.jpg" style="zoom:80%;" /> ### 2、时分复用 时分多路复用（TDM, Time Division Multiplexing）。  上图是一个TDM的实例，每个输入流的比特从一个固定的时间槽取出并输出到混合流。该混合流以各个流速率的总和速度发送。这种方式要求输入流在时间上必须要同步。为了适应适中的微小变换，可能要在混合流之间增加**保护时间**间隔。2G中的GSM系统在FDM的基础上还采用了TDM。对比单纯采用FDM的系统，在可用频段相同的情况下，TDM能够容纳更多的用户。 ### 3、码分复用 码分复用（CDM, Code Division Multiplexing）是扩展频谱（spread spectrum）通信的一种形式。它把一个窄带信号扩展到一个很宽的频带上。这种方法更能抗干扰，而且**允许不同用户的多个信号共享相同的频带**。由于码分复用技术最常用于第二个目的，因此它被称为码分多址（CDMA，Code Division Multiple Access）。 **CDMA允许每个站利用整个频带发送信号，而且没有时间限制。**下面举个例子来解释这句话。假设一个场景：在一个机场候机大厅里，许多人正在两两交谈。**TDM**可以看作所有人都聚集在大厅里按顺序进行交谈。**FDM**可以看作大厅里的人按不同的语调进行交谈，有些语调高，有些语调低，所有交谈可同时进行且相互独立。**CDMA**可以看作大厅里每一对交谈使用不同的语言。讲法语的这一对在谈论有关法国的事情，并且把所有与法国无关的内容都当做噪声拒绝掉。因此，CDMA的关键在于：能够提取期望的信号，同时拒绝所有其他的信号，并把这些信号当作噪声。下面简述CDMA的工作原理。 在CDMA中，每个比特时间再细分为m个更短的时间间隔，这更短的时间间隔称为**码片**。通常情况下，每个bit被分为64或128个码片。但为了简单起见，下面的讨论中我将使用4个码片来说明CDMA的工作原理。每个站被分配唯一的m位码片，称为**码片序列**。并且，码片序列可以写成由一系列-1和1组成的序列。要发送比特1，站就发送分配给它的码片序列；要发送比特0，站就发送分配给它的码片序列的反码。例如，站A分配的码片序列为{-1 +1 -1 +1}，那么发送1则发送原序列本身，发送0则发送{+1 -1 +1 -1}。 举个具体的传输例子。设ABC三用户共享一个信道，给它们分配的码片序列为： | A | {+1 -1 +1 -1} | | :--: | :-----------: | | B | {-1 -1 +1 +1} | | C | {+1 +1 -1 -1} | 需要注意的是，三个码片必须正交为0，即点乘为0。要满足这一点，使每个码片-1和+1的个数相等即可。 现在假设，A发送0，B发送1，C发送0. 接收方看到的是和值S = -A + B + -C | 站 | 码片 | | :----------------: | :-----------: | | A | {-1 +1 -1 +1} | | B | {-1 -1 +1 +1} | | C | {-1 -1 +1 +1} | | 发送的编码（求和） | {-3 -1 +1 +3} | 解码，(S x A ) x 1/m ... | 站 | | 原信号 | | ---- | ---------------------------------------- | ------ | | A | {-3 -1 +1 +3} x {+1 -1 +1 -1} x 1/4 = -1 | 0 | | B | {-3 -1 +1 +3} x {-1 -1 +1 +1} x 1/4 = 2 | 1 | | C | {-3 -1 +1 +3} x {+1 +1 -1 -1} x 1/4 = -2 | 0 | 3G系统主要采用CDM。CDM可容纳比TDM系统更多的用户，且具有低功率、软切换、抗干扰等优点。 ### 4、正交频分复用 正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）。以相互正交的不同频率子载波来区分信道的接入方式，即为不同的用户分配若干不同的正交频率子载波来共享无线信道。在OFMD系统中，总频带被分成若干个相互正交的子载波，根据用户需求调度若干个不同的子载波给不同用户，每个子载波在同一时间只能供一个用户使用。4G系统采用OFDM技术。由于OFDM系统中的子载波是相互正交的，子载波之间的排列更加紧密，因此OFDM能够提高频谱效率和系统容量。 Last modification：January 18th, 2021 at 01:40 pm © 允许规范转载