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  • 信道复用技术

    千次阅读 2018-05-07 14:35:30
    频分复用 频分复用(FDM,Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道),每一个子信道传输1路...频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作,每一

    频分复用

      频分复用(FDM,Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道),每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和,同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰,应在各子信道之间设立隔离带,这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一)。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作,每一路信号传输时可不考虑传输时延,因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外,还有一种是正交频分复用(OFDM)。

    1.1传统的频分复用

      传统的频分复用典型的应用莫过于广电HFC网络电视信号的传输了,不管是模拟电视信号还是数字电视信号都是如此,因为对于数字电视信号而言,尽管在每一个频道(8 MHz)以内是时分复用传输的,但各个频道之间仍然是以频分复用的方式传输的。

    1.2正交频分复用

      OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)实际是一种多载波数字调制技术。OFDM全部载波频率有相等的频率间隔,它们是一个基本振荡频率的整数倍,正交指各个载波的信号频谱是正交的。
      OFDM系统比FDM系统要求的带宽要小得多。由于OFDM使用无干扰正交载波技术,单个载波间无需保护频带,这样使得可用频谱的使用效率更高。另外,OFDM技术可动态分配在子信道中的数据,为获得最大的数据吞吐量,多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。目前OFDM技术已被广泛应用于广播式的音频和视频领域以及民用通信系统中,主要的应用包括:非对称的数字用户环线(ADSL)、数字视频广播(DVB)、高清晰度电视(HDTV)、无线局域网(WLAN)和第4代(4G)移动通信系统等。

    时分复用

      时分复用(TDM,Time Division Multiplexing)就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片(简称时隙),并将这些时隙分配给每一个信号源使用,每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变,所以有时也叫同步时分复用。其优点是时隙分配固定,便于调节控制,适于数字信息的传输;缺点是当某信号源没有数据传输时,它所对应的信道会出现空闲,而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道,因此会降低线路的利用率。时分复用技术与频分复用技术一样,有着非常广泛的应用,电话就是其中最经典的例子,此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛地应用,如SDH,ATM,IP和HFC网络中CM与CMTS的通信都是利用了时分复用的技术。

    波分复用

      通信是由光来运载信号进行传输的方式。在光通信领域,人们习惯按波长而不是按频率来命名。因此,所谓的波分复用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)其本质上也是频分复用而已。WDM是在1根光纤上承载多个波长(信道)系统,将1根光纤转换为多条“虚拟”纤,当然每条虚拟纤独立工作在不同波长上,这样极大地提高了光纤的传输容量。由于WDM系统技术的经济性与有效性,使之成为当前光纤通信网络扩容的主要手段。波分复用技术作为一种系统概念,通常有3种复用方式,即1 310 nm和1 550 nm波长的波分复用、粗波分复用(CWDM,Coarse Wavelength Division Multiplexing)和密集波分复用(DWDM,Dense Wavelength Division Multiplexing)。

    (1)1 310 nm和1 550 nm波长的波分复用

      这种复用技术在20世纪70年代初时仅用两个波长:1 310 nm窗口一个波长,1 550 nm窗口一个波长,利用WDM技术实现单纤双窗口传输,这是最初的波分复用的使用情况。

    (2)粗波分复用

      继在骨干网及长途网络中应用后,波分复用技术也开始在城域网中得到使用,主要指的是粗波分复用技术。CWDM使用1 200~1 700 nm的宽窗口,目前主要应用波长在1 550 nm的系统中,当然1 310 nm波长的波分复用器也在研制之中。粗波分复用(大波长间隔)器相邻信道的间距一般≥20 nm,它的波长数目一般为4波或8波,最多16波。当复用的信道数为16或者更少时,由于CWDM系统采用的DFB激光器不需要冷却,在成本、功耗要求和设备尺寸方面,CWDM系统比DWDM系统更有优势,CWDM越来越广泛地被业界所接受。CWDM无需选择成本昂贵的密集波分解复用器和“光放”EDFA,只需采用便宜的多通道激光收发器作为中继,因而成本大大下降。如今,不少厂家已经能够提供具有2~8个波长的商用CWDM系统,它适合在地理范围不是特别大、数据业务发展不是非常快的城市使用。

    (3)密集波分复用

      密集波分复用技术(DWDM)可以承载8~160个波长,而且随着DWDM技术的不断发展,其分波波数的上限值仍在不断地增长,间隔一般≤1.6 nm,主要应用于长距离传输系统。在所有的DWDM系统中都需要色散补偿技术(克服多波长系统中的非线性失真——四波混频现象)。在16波DWDM系统中,一般采用常规色散补偿光纤来进行补偿,而在40波DWDM系统中,必须采用色散斜率补偿光纤补偿。DWDM能够在同一根光纤中把不同的波长同时进行组合和传输,为了保证有效传输,一根光纤转换为多根虚拟光纤。目前,采用DWDM技术,单根光纤可以传输的数据流量高达400 Gbit/s,随着厂商在每根光纤中加入更多信道,每秒太位的传输速度指日可待。

    码分复用

      码分复用(CDM,Code Division Multiplexing)是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式,主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术,包括无线和有线接入。例如在多址蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的,一个信道只容纳1个用户进行通话,许多同时通话的用户,互相以信道来区分,这就是多址。移动通信系统是一个多信道同时工作的系统,具有广播和大面积覆盖的特点。在移动通信环境的电波覆盖区内,建立用户之间的无线信道连接,是无线多址接入方式,属于多址接入技术。联通CDMA(Code Division Multiple Access)就是码分复用的一种方式,称为码分多址,此外还有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和同步码分多址(SCDMA)。

    (1)FDMA

      FDMA频分多址采用调频的多址技术,业务信道在不同的频段分配给不同的用户。FDMA适合大量连续非突发性数据的接入,单纯采用FDMA作为多址接入方式已经很少见。目前中国联通、中国移动所使用的GSM移动电话网就是采用FDMA和TDMA两种方式的结合。

    (2)TDMA时分多址

      TDMA时分多址采用了时分的多址技术,将业务信道在不同的时间段分配给不同的用户。TDMA的优点是频谱利用率高,适合支持多个突发性或低速率数据用户的接入。除中国联通、中国移动所使用的GSM移动电话网采用FDMA和TDMA两种方式的结合外,广电HFC网中的CM与CMTS的通信中也采用了时分多址的接入方式(基于DOCSIS1.0或1.1和Eruo DOCSIS1.0或1.1)。

    (3)CDMA码分多址

      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为共享,因此,信道的效率高,系统的容量大。CDMA的技术原理是基于扩频技术,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(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,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩,以实现信息通信。CDMA码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等,正受到越来越多的运营商和用户的青睐。

    (4)同步码分多址技术

      同步码分多址(SCDMA,Synchrnous Code Division Multiplexing Access)指伪随机码之间是同步正交的,既可以无线接入也可以有线接入,应用较广泛。广电HFC网中的CM与CMTS的通信中就用到该项技术,例如美国泰立洋公司(Terayon)和北京凯视通电缆电视宽带接入,结合ATDM(高级时分多址)和SCDMA上行信道通信(基于DOCSIS2.0或Eruo DOCSIS2.0)。

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  • 信道复用技术之码分复用

    千次阅读 2020-07-10 16:18:56
    1. 首先来说说什么是信道复用 信道复用,顾名思义,...3.信道复用分类 常见的信道复用方法有:频分复用、时分复用、统计时分复用以及波分复用(光纤)。 这几种都好理解,今天要说的是目前市面上手机通信常用的码分

    2020730第一次修改:提升了图片的清晰度
    1. 首先来说说什么是信道复用
    信道复用,顾名思义,就是把多个用户使用的信道合并在一条信道,即一条信道承载着多个用户传输数据的任务;
    ps:信道:数据信息传输的媒介
    2.信道复用的必要性
    对于广域网传输中的信道(因特网核心部分)来说,信道的数据率很大,而单个用户使用的数据量很小(相比),为每一个单独开一条信道既不划算,也不省力,因此信道复用的概念出现了;
    3.信道复用的分类
    常见的信道复用方法有:频分复用、时分复用、统计时分复用以及波分复用(光纤)。
    这几种都好理解,今天要说的是目前市面上手机通信常用的码分复用,你也可以叫他码分多址
    4.码分复用的工作过程
    用一个例子来说明。
    有三部通信设备,S, T和X,我们把它们称作。每一个站都可以独立的发送和接收消息,我们以X接收S发送的消息来说明过程;

    基本概念:

    (1)在信道中传输一个比特所用的时间叫做比特时间,显然,比特时间和信道中数据传输速率有关,我们把一个比特时间划片分成m为短的间隔,叫做码片。(码分复用的第一个槽点就出来了:占用信道空间增多 1 bit —> m bits,且随着站的增多还会增长,为什么?看下面)
    (2)在应用中,我们为每一个站都分配一个m位码片序列,这个序列是他独有的,这就是为什么会增加空间,独有。同时,任何两个站之间的序列向量都是正交的,实际中我们可以使用伪随机码序列(不是重点,移位寄存器产生,数字逻辑这块没学好 ( 对不起王老师 ) ,有兴趣的同学百度)。
    正交,即

    正交向量

    我们还知道,一个向量与其自身求规格化内积值恒为1,即:
    1
    同理,序列向量与其反码序列求内积值恒为-1(m个-1相加除以m);
    (3)当某一个站发送比特信息时,发送1会发送码片原序列,发送0会发送码片反码序列;(这一点十分重要)

    演示:

    首先我们将比特1数据定为1,0定为-1方便做内积操作;
    X准备接收S发送的信号,则X需要拿到S的码片序列,此时假设X的接收范围内,有S站和T站正在工作,此时X会收到S与T的叠加信号,即Sx+Tx,X拿S的序列与收到的Sx+Tx做内积,即:
    叠加原理
    此时由于S和总信号中的Tx无关,因此求内积之后既不是1也不是-1,表示这不是一个有效的比特信息,直接过滤。可参考下图理解:
    总

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  • 网络原理考点之信道复用技术

    千次阅读 2020-07-29 17:54:24
    如题:2017年4月 分析:看到时间片,可以排除的就是波分和频分,那么同步和异步,书中好像也没有涉及,只能靠自已储备的知识了,同步是只要...一、频分复用 FDM(Frequency Division Multiplexing): ①用...

     

    如题:2017年4月

    分析:看到时间片,可以排除的就是波分和频分,那么同步和异步,书中好像也没有涉及,只能靠自已储备的知识了,同步是只要时钟同步好了,数据就一下都传过去了,还需要再分配时间片来传输吗?个人理解是不需要了,异步是将数据分段传输,到接收端再组合。 异步是需要分配时间片的,如:接收端会分配一个超时间来判断是否接收完毕。所以从个人储备知识,也应该是C.

    扩展:再复习下几种复用技术吧!

    一、频分复用 FDM(Frequency Division Multiplexing):

    用户在分配到一定的频带(频率范围)在通信过程中自始至终都占用这个频带不同用户在同样的时间占用不同的频带资源如利用ADSL拨号上网

    ②适合于模拟信号。

    频分复用原理:

      ①采用不同的频率进行调制。如A1→A2信道使用f1频率调制载波,B1→B2信道使用f2频率调制载波,C1→C2采用f3频率调制载波。

      ②不同频率调制后的载波通过复用器叠加后发送到信道。

      ③接收端的分用器将信号发送到三个滤波器,滤波器过滤出特定频率载波信号,再经过解调得到信源发送的模拟信号。

    二、时分复用(Time Division Multiplexing,TDM)

      ①时分复用采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号,将时间划分为一段等长的时分复用帧(TDM)。

      ②每一个TDM帧包含所有用户的一比特数据,并占用固定序号的时隙,同时周期性出现。可见时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。

      ③复用器按A→B→C→D的顺序依次对用户的时隙扫描,然后构成一个时分复用帧。当某用户暂无数据发送时会产生空闲的时隙(如用户B),这会导致复用后的信道利用率不同。

     

    统计时分复用(Statistic TDM, STDM)

      ①是一种改进的时分复用,它能明显提高信道的利用率

      ②统计时分复用要求每一个用户的数据需要添加地址信息(或信道标识信息)接收端根据这个信息分离出各个信道的数据

      ③交换机干道链路使用的是统计时分复用技术,通过在帧中插入标记来区分不同的VLAN帧。

     

    三、码分复用(Code Division Multiplexing,CDM)

      ①将每比特时间分成m个更短的时间片,称为码片(Chip)。通常情况下每比特有64或128码片。

      ②A手机发送数据(如110)时,当发送1时就发送码片序列本身(-1,-1,-1,+1,+1,-1,+1,+1),发送0时就发送码片序列的反码(+1,+1,+1,-1,-1,+1,-1,-1)。B手机发送的010数据也以同样的方式发送。

      ③基站将这A、B两个手机发送数据的信号叠加后发送出去。

      ④假设此时A、B、C三个手机都接收到这个叠加后的信息。他们会将叠加后的信号与各自手机的码片序列进行格式化内积运算(就是将收到内容与自己手机码片相乘/8)。如果得数为1,说明收到数字信号为1;如果得数为-1说明得到的数据信号是0。如果得数为0,说明这个信号不是给自己的。如:

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

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

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

    CDMA重要特性:

    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。

    什么是码片序列的正交关系呢?

    为了从信道中分出各路信号,要求码片序列之间两两相互正交(orthogonal),即向量A和B的格式化内积都是0。令向量A表示A手机的码片,B表示其他任何手机的码片向量。

    正交另一个重要特性是:

    码片序列自己与自己的格式化内积为1。即

    同样, 一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是-1。即

    只有以上三种复用技术没有指明传输介质,所以看下题:

    如题:2017年4月

    答案:码分多址

     

    四、波分复用 WDM (Wavelength Division Multiplexing)

    由于光载波的频率很高,习惯上用波长而不用频率来表示所使用的光载波,实际上WDM也是一种频分复用技术。

      ①WDM将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输

      ②接收端经解复用器将各种波长的光载波,然后由光接收机作进一步处理以恢复信号。

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  • 为什么要使用信道复用技术?常用的信道复用技术有哪些? skylar_ 2014-10-28 07:43:11 42632 收藏 3 分类专栏: 计算机网络 版权 为什么要使用信道复用技术?常用的信道复用技术有哪些? 通过共享信道、最大限度...

    为什么要使用信道复用技术?常用的信道复用技术有哪些?

    skylar_ 2014-10-28 07:43:11  42632  收藏 3
    分类专栏: 计算机网络
    版权
    为什么要使用信道复用技术?常用的信道复用技术有哪些?

    通过共享信道、最大限度提高信道利用率。常用的信道复用技术有:频分、时分、码分、波分。
    ————————————————
    版权声明:本文为CSDN博主「skylar_」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
    原文链接:https://blog.csdn.net/u011329762/article/details/40508247/

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  • 【计算机网络】信道复用技术

    万次阅读 多人点赞 2016-12-05 18:06:26
    是按频率分割多路信号的方法,即将信道的可用频带分成若干互不交叠的频段,每路信号占据其中的一个频段。 在接收端用适当的滤波器将多路信号分开,分别进行解调和终端处理。 当采用频分复用技术时,所有用户在同样的...
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    2020-03-23 15:13:22
    常见的信道复用技术 频分复用(FDM) 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,占用不同的宽带资源(请注意,这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送...
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    千次阅读 2016-10-10 14:29:44
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