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  • GSM网上的频率复用(转)
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    2019-06-14 16:09:06
    频率复用技术是指同一载频的无线信道覆盖不同地区,这些使用相同载频的地区之间相隔一定的距离以使同频干扰抑制在可接受的范围内。作为目前全世界最为流行的移动通信技术,GSM网络在全球拥有最多的用户,并且此用户群正在成倍增长。面对并不宽裕的频率资源,各大厂家都在积极开发新技术以适应市场的需要,如何采用新功能来进一步提高频率复用以提高网络容量也是大家较为关注的一个课题。——编者

    早期的移动通信系统中,由于抗同、邻频干扰的功能较少,一般采用较宽松的频率复用方式。例如在TACS和AMPS等模拟系统中,由于信号采用模拟调制方式,抗衰落及信号解调能力都较差,所以它对同频保护门限的要求也较高,一般大于18dB。在TACS系统中较为流行的频率复用方式是7/21复用,7/21复用即为将所有频点平均分在7个基站的21个小区中(在蜂窝系统中一般将每个基站分为3个小区),在这21个小区中频点不重复使用,以这21个小区为一个拓扑结构在整网中重复使用。从这个关系中大家可以看出每个小区的最高载频配置取决于两个因素,一是运营商所拥有的频率资源,二是在网络设计时所采用的频率复用方式。拿7/21复用为例,每小区最高载频配置=所有频点数/21。我们也称21为频率复用系数,它是衡量一个网络频率复用宽松程度的一个主要参数。

    在GSM系统初期,较为流行的是4/12频率复用方式,这和TACS系统的7/21复用相比在频率资源的利用率上已有了很大的提高。4/12结构的复用系数是12,和21相比它能在每一个小区中配置更多的载频,从而在单位面积上提供更大的容量。但是它是以4个基站为一组重复使用频点的,和以7个基站为一组的7/21复用相比同频间隔距离要小。GSM系统之所以能采用较紧凑的频率复用技术是由于它采用数字调制技术,信号在抗衰落、抗干扰方面都要比模拟信号强得多。从这一点可以看出,在频率资源有限的情况下,如何采用先进的技术和功能来进一步降低网络的频率干扰是提高网络频率复用从而增加网络容量的关键。

    西门子在通用的4/12频率复用基础上进一步结合网络的实际情况,采用多种抗干扰新功能,提出了多种频率复用方式混和使用方式。首先采用功率控制和不连续发射功能进一步提高话音信道的频率复用,复用系数从12提高到9。随着基带跳频技术的运用西门子推出了话音信道多种频率复用混用方式,即对一个小区中的不同话音信道载频采用不同的复用方式。在基带跳频、功控和不连续发射等功能支持下再配以适当的基站位置设计、天线设计,使话音信道的平均频率复用系数可以达到8。在西门子推出射频、跳频技术后,他们结合这一技术采用了更为灵活的频率复用方式。例如1/3、2/1等,使话音信道的实际频率复用系数达到7。在西门子最新的基站BS240推出后,基于它强大的功能,他们进一步将话音信道的频率复用系数提高为6。这和最初的复用系数12相比,频率的复用系数提高了一倍,而与之相对应的网络容量提升远不止一倍。


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        复用是通信技术的基本概念。如图所示的A1,B1和C1分别使用一个单独的信道和A2,B2,C2进行通信。需要三个信道。
    在这里插入图片描述
        如果在发送端使用一个复用器,就可以让大家合起来使用一个共享信道进行通信。在接收端再使用分用器,把合起来的传输信息分别传送到相应的终点。

    1.频分复用

        频分复用FDM即是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。
    在这里插入图片描述
        在使用频分复用时,若每一个用户占用的带宽不变,则当用户数增加时,复用后的信道的总带宽就跟着变宽。比如一个传统话路的带宽是4KHz,若有1000个用户进行分频复用,则复用后的总带宽就是4MHz。

    2.时分复用

        时分复用TDM是将时间划分成一段段等长的时分复用帧(TDM帧),每一个用户占用的时隙周期性地出现。时分复用的用户在不同的时间占用同样的频带宽度。
    在这里插入图片描述
        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,一个用户对已经分配到的子信道的利用率一般不高。用户在某一段时间暂无数据传送,那就只能让已经分配到手的子信道空闲,其他用户也无法使用。
    在这里插入图片描述

    3.波分复用

        波分复用WDM就是光的分频复用。光纤技术的使用使数据传输速率极大提高,借用传统的频分复用概念,就能使用一根光纤同时传输多个频率接近的光载波信号。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。
    在这里插入图片描述
        上图表示8路传输速率均为2.5Gbit/s的光载波,波长都为1310nm。经过调制后,波长变换到1550-1557nm。这8个波长很接近的光载波经过光复用器,就在一根光纤中传输。光信号传输一段距离后会衰减,因此使用掺铒光纤放大器EDFA将信号放大。

    4.码分复用

        码分复用CDM是另一种共享信道方法,常被称为码分多址CDMA,每一个用户在同样的时间使用同样的频带进行通信。各用户使用不同的经过特殊挑选的码型,因此用户间不会造成干扰
        在CDMA中,每一个比特时间再划分成m个短的间隔,称为码片。每一个使用CDMA的站都被指派一个唯一的码片序列。假设m=8,指派给S站的序列为00011011,若S站想要发送1,就发送该序列,入股发送0,就发送序列的反码。习惯上我们将码片序列中的0写为-1,那么S站的码片序列为(-1 -1 -1 1 1 -1 1 1)。
        同时,每一个站分配到的码片序列是正交的,即码片序列的内积等于0。假设T站的序列为(-1 -1 1 -1 1 1 1 -1),S和T的码片序列正交。当S站要发送数据110三个码元给X站,信号如下图所示。
    在这里插入图片描述
        如果T站此时也要发送数据给X站,那么X站收到的码元会是S和T码元序列的和,X站接收后根据码片序列之间的数学关系,经过运算得到S站和T站分别发送了怎样的数据。

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    在传输介质连接起来不同的通信设备之后,为了**提高传输的效率**,经常会采用复用的技术 复用是允许同时通过一条数据链路传输多个信号的技术。 在复用系统中,N个设备共享一条...信号通过两种基本方式进行复用:频...
    在传输介质连接起来不同的通信设备之后,为了**提高传输的效率**,经常会采用复用的技术
    

    复用是允许同时通过一条数据链路传输多个信号的技术。

    在复用系统中,N个设备共享一条链路。复用器(MUX)在 发送端将多路传输流量组合成一个单独的传输流(多合一);**解复用器(DEMUX)**在接收端再把它分解成原来的几个独立传输流 (一分多)并将它们导向所期望的接收设备。
    在这里插入图片描述
    信号通过两种基本方式进行复用:频分复用(FDM)和时分复用(TDM)。时分复用还可以进一步分为同步时分复用(通常意义上的时分复用)和异步时分复用(也叫做统计时分复用或集中器)

    另外,目前通信系统中在用的复用方式还包括:码分复用(CDM)和波分复用(WDM)。

    频分复用

    频分复用(FDM,Frequency Division Multiplexing)是一种模拟技术,在链路带宽大于要传 输的所有信号带宽之和时采用。在FDM中,每个发送设备产生的 信号被用于调制不同的载波频率。载波频率之间的频率差必须能 足够容纳调制信号的带宽。通道之间必须有警戒频带分隔以防止 信号交叉。另外,载波频率必须不会影响原来的数据频率。
    频分复用的现实例子是:有线电视系统。在这里插入图片描述
    频分复用(FDM)过程
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述
    解复用过程
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    时分复用

    时分复用(TDM)是一种数字过程,当传输媒介的数据速 率大于发送和接收设备所需要的数据速率时采用。与FDM不同, TDM链路的分割是时间上的而不是频率上的。
    时分复用(TDM)
    时分复用可以用两种方式实现:同步时分复用和异步时分复
    用。
    在这里插入图片描述

    1. 同步时分复用
      在这里,同步是指复用器在所有时间为每个设备都分配完全一样的时间片,不管该设备有没有数据要传输。
      时间片组成帧,一帧由时间片的一个完整循环组成,包括分配给每个发送设备的一个或多个时间片以及帧定位比特。
      在这里插入图片描述
      同步时分复用可以比作快速旋转的开关,开关以恒定的速率和 固定的顺序在设备间轮转,这个过程称作交织。交织可以以比特、 字节或是任何其他数据单元来进行。在给定系统中,交织的单元总 是大小相等的。
      在这里插入图片描述在这里插入图片描述
      因为在同步时分复用系统中各帧内时间片的顺序不变,在每帧头 上只需要很少的额外开销。接收的顺序就告诉了解复用器如何为每个 时间片进行传输定向,因此不需要地址信息。但是为了保证时序,在 每帧的开始通常附加一个或多个同步比特,称为帧定位比特。
      在这里插入图片描述
      可以把不同数据速率的设备接入一条同步时分复用链路中,不 同数据速率的设备可以控制不同数量的时间片。由于时间片长度固 定,当设备间的速率不是整数倍时,可以通过比特填充技术使之成 为整数倍,附加的比特会被解复用器丢弃。
      同步时分复用实例:
      在这里插入图片描述
    2. 异步时分复用
      同步时分复用不能保证使用链路的全部容量,因为时间片是预 分配的和固定的。异步时分复用,即统计复用,其所有输入线路的 速率和可能比通路容量大。每一个时间片都可能被所连接的任何一 个有数据发送的输入线路所使用。
      在这里插入图片描述

    如果线路速度过快,那么需要一个缓冲区在复用器可以发送之 前缓存数据。

    在异步时分复用中,由于时间片动态分配,每个时间片必须携 带一个地址来告诉解复用器如何为其中的数据定向,这就是异步时 分复用中的寻址和开销,其中地址由一个数据代表。

    异步时分复用可以通过变长时间片来容纳不同数据速率的流量 ,以较快速率发送数据的站点被分配以较长的时间片。管理变长域 需要在每个时间片的开头增加控制比特来指明后续的数据部分的长 度。

    反复用从一条较高数据速率的线路接收数据流并将它分成几部 分,使之可以在几条速度相对较低的线路上同时传输。
    在这里插入图片描述

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  • 通信中几种复用方式的介绍

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    通信中几种复用方式的介绍  复用是通信技术中的基本概念。在计算机网络中的信道广泛地使用各种复用技术。信道复用技术分为频分复用,时分复用,波分复用,码分复用,空分复用,统计复用,极化波复用。这里主要对频...

    通信中几种复用方式的介绍

      复用是通信技术中的基本概念。在计算机网络中的信道广泛地使用各种复用技术。信道复用技术分为频分复用,时分复用,波分复用,码分复用,空分复用,统计复用,极化波复用。这里主要对频分复用、时分复用和码分复用做介绍。复用的示意图如下图所示:

    频分复用 (FDM)Frequency Division Multiplex

    用户在分配到一定频带后,在通信过程中自始至终都占有这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间内占有不同的带宽资源(这里说的带宽是频率带宽,而不是数据的发送速率)。

     

    时分复用(TDM)Time Division Multiplex 

    时分复用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)。时分复用的所有用户是在不同的时间内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,用户对分配到子信道的利用率一般不高。

    码分复用 (CDM)Code Division Multiplex 

    更常用的是码分多址(CMDA)Code Division Multiple Access

    每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信,由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型,因此各用户之间不会造成干扰。

    码分复用最初用于军事通信,因为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,后来才广泛的使用在民用的移动通信中,它的优越性在于可以提高通信的话音质量和数据传输的可靠性,减少干扰对通信的影响,增大通信系统的容量,降低手机的平均发射功率等。

    其工作原理如下:

     

    转载于:https://www.cnblogs.com/lxt1105/p/6904105.html

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空空如也

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