信道复用技术

news2024/12/30 3:34:40

信道划分介质访问控制将使用介质的每个设备与来自同一通信信道上的其他设备的通信隔离开来，把时域和频域资源合理地分配给网络上的设备

多路复用：就是将多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使多个计算机或终端设备共享信道资源，提高了信道的利用率

此技术可以将多个信息整合到一个复用通道中，在接收端将收到的信息分离出来并传输到对应的输出通道

实际上就是将广播信道转变为点到点信道

1. 频分多路复用(FDM)

频分多路复用是一种将多路基带信号调制到不同频率载波上，再叠加形成一个复合信号的多路复用技术

原理：就是将一个信道分割成若干个子信道，每个子信道传输一种信号

约束：a. 所有子信道的带宽和不能超过信道的总带宽。b. 为了防止子信道之间相互干扰，相邻的子信道之间应该插入“保护频带“

优点：实现简单，充分利用了传输介质的带宽，系统效率较高

2. 时分多路复用(TDM)

原理：与FDM不同，TDM是将信道按时间分成若干个时间片，轮流的将信道分配给多个信号使用不同时间占用相同的频带

从某一时刻来看，信道上只有一种信号在传输，从某一个时间段来看，信道上传输了多个信号

由于计算机数据的突发性，一个用户对已经分配到的字信道的利用率一般不高。

统计时分多路复用技术(STDM，异步时分多路复用) 它采用STDM帧，STDM帧并不固定分配时间间隙，而是按需动态的分配时隙，只有当终端需要传输数据时，才会分配时间片，因此可以提高线路的利用率

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TDM帧实际上是一段固定长度的时间，它与数据链路层对等实体间逻辑通信的“帧”是完全不同的概念

3. 波分多路复用(WDM)

光的频分多路复用

原理：在一根光纤中传输多种不同波长的光信号，由于波长（频率）不同，各路光信号互不干扰，最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来

4. 码分多路复用(CDM)

无线通信技术，它可以在 相同的间使用相同的频带进行通信

码分多址(Code Division Multiple Access, CDMA) 原理就是将每个比特时间再划分成m个更短的时间槽，称为码片(Chip) 通常 m = 64 或 128

如果有两个或多个站同时发送数据，则信道中的信号就是这些站各自所发送一系列码片序列或码片序列反码的叠加，为了从信道中分离出每个站指派码片序列时，必须遵循：

分配给每个站的码片序列必须各不相同

分配给每个站的码片序列必须相互正交，即各码片序列相应的码片向量之间的规格化内积为0
$\over m} {\Sigma_{i = 1}^m {A_iB_i}} = 0$

任何站的码片向量与其他站的码片反码的码片向量之间的规格化内积为0
$\overline T = {1 \over m} {\Sigma_{i = 1}^m {A_i \overline B_i}} = -{1 \over m} {\Sigma_{i = 1}^m {A_i \overline B_i}} = 0$

任何站的码片向量和该码片向量自身的规格化内积为1，和该码片反码的向量规格化内积为 -1：
$\over m} {\Sigma_{i = 1}^m {S_iS_i}} = {1 \over m} {\Sigma_{i = 1}^m {S_i}^2} = {1 \over m} {\Sigma_{i = 1}^m {(\pm 1)}^2} = 1$

$\overline S = {1 \over m} {\Sigma_{i = 1}^m {S_i \overline S_i}} = -{1 \over m} {\Sigma_{i = 1}^m {S_i}^2} = -{1 \over m} {\Sigma_{i = 1}^m {(\pm 1)}^2} = -1$

码片向量： 使用 -1 代表 0， 1代表 1 当码片序列为 00011011时对应的码片向量为： (-1, -1, -1, 1, 1, -1, 1, 1)