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多路复用技术:频分、时分和码分

【摘要】:为了高效利用传输介质,常常采用多路复用技术,使得多种信号可以在同一个传输介质上同时进行传输。常用的多路复用技术有频分多路复用、时分多路复用和码分多路复用。图4.9频分多路复用时分多路复用时分多路复用把传输时间分为多个时间片,多个信源按时间片轮流使用物理通道,如图4.10所示。图4.10时分多路复用码分多路复用码分多路复用又称码分多址,它既共享信道的频率,又共享时间,是一种真正的动态复用技术。

为了高效利用传输介质,常常采用多路复用技术,使得多种信号可以在同一个传输介质上同时进行传输。常用的多路复用技术有频分多路复用、时分多路复用和码分多路复用。

(1)频分多路复用(Frequency Division Multiplexing,FDM)

频分多路复用把传输频带分成多个较窄的频带,每个窄频带构成一个子通道,每个子通道可以独立传输数据。为了防止相邻子通道的信号之间相互干扰,在相邻子通道之间一般保留一定的间隙,如图4.9所示。

图4.9 频分多路复用

(2)时分多路复用(Time Division Multiplexing,TDM)

时分多路复用把传输时间分为多个时间片,多个信源按时间片轮流使用物理通道,如图4.10所示。时分多路复用分为同步时分多路复用和异步时分多路复用。同步时分多路复用中,分配给每个信源的时间片是固定的,如果该信源在分配的时间片内没有数据发送,其他的信源也不能使用这个时间片发送数据,因此造成资源的浪费。在异步时分多路复用中,允许动态分配时间片,假设信源在分配的时间片内没有数据发送,其他的信源可以占用该时间片发送数据,因此资源利用充分。(www.chuimin.cn)

图4.10 时分多路复用

(3)码分多路复用(Coding Division Multiplexing,CDM)

码分多路复用又称码分多址(Coding Division Multiple Access,CDMA),它既共享信道的频率,又共享时间,是一种真正的动态复用技术。CDMA是采用数字技术的分支——扩频通信技术发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术,它是在FDM和TDM的基础上发展起来的。FDM的特点是信道不独占,而时间资源共享,每一子信道使用的频带互不重叠。TDM的特点是独占时隙,而信道资源共享,每一个子信道使用的时隙不重叠。CDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输,它在信道与时间资源上均共享。因此,信道的效率高,系统的容量大。

CDMA的技术是基于扩频技术的,即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码(Pseudo-random Number,PN)进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去;接收端使用完全相同的伪随机码,与接收的宽带信号作相关处理,把宽带信号转换成原信息数据的窄带信号,即解扩,以实现信息通信。CDMA的复用原理是基于码型分割信道的,每个用户分配有一个地址码,这些码型互不重叠,其特点是频率和时间资源均为共享的。在CDMA系统中,每个用户可在同一时间使用同样的频带进行通信,用各自的地址码序列接收信号。当两个或多个站点同时发送数据时,各路数据在信道中被线性相加。为了从信道中分离出各路信号,要求各个站点的码片序列是相互正交的。

CDMA也是一种共享信道的方法,通信各方之间不会相互干扰,且抗干扰能力强,完全满足现代移动通信网络所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等,主要用于无线通信系统,特别是移动通信系统,它不仅可以提高通信的话音质量和数据传输的可靠性以及减少干扰对通信的影响,而且增大了通信系统的容量。笔记本电脑或个人数字助理(Personal Data Assistant,PDA)、掌上电脑(Handed Personal Computer,HPC)、手机等移动性计算机的联网通信就是使用了这种技术。