信道复用技术在线视频

这一节我们来学习信道复用技术

首先提两个问题

第一个问题

在收看电视节目的过程中

一根同轴电缆

传送的几百路电视信号节目而互不干扰

为什么呢

第二个问题

一根电话线

可以容纳几百上千人同时打电话

而互不干扰

为什么

我们先不急着回答这两个问题

因为这两个问题

涉及到了通信中的一项重要技术

信道复用技术

下面我们来了解信道复用技术

来看这幅图

这幅图的左图a

没有使用复用技术

而是分别利用一个独立的信道

来传送信号A1到A2

B1到B2

C1到C2

右边的图b使用了复用技术

怎么做呢

在发送端将A1,A2,A3的信号

复用到一个共享信道上传送

注意一下

一个共享信道传送一个复用的信号

信号传送到接收端后

使用分用技术

将共享信道上的信号

分离为三个独立的信号

分别发送给B1,B2和B3

这里我们可以这样理解并定义信道复用

信道复用

是一种将若干个彼此独立的信号

合并为一个可在同一信道上

传送传输的复合信号的方法

在这里面还有两个信息

我们来挖掘一下

第一个

为什么要使用信道复用技术呢

也就是说信道复用技术

给我们带来什么好处

图b非常清楚的表明了

一个信道可以传送多路信号

这样的话呢

多个通信设备

可以共享一条信道进行通信

那么在实际通信系统里面

能够为建设信道节约成本

其次呢

一个信道建设好了之后

还可以通过改进信道复用技术

进一步地提高信道的利用率

增加信道的容量

比如在多年前我们埋在地下的光缆

当年容量是40G

现在改进复用技术之后

可以达到160G的容量

四倍的容量

这是第一个挖掘的信息

那么第二个信息是什么呢

复用与分用

在进行通信的时候

复用器和分用器总是

成对的出现的和使用的

在复用器和分用器之间

是用户共享的高速信道

分用器的作用

正好和复用器的作用是相反的

它把高速信道传送过来的数据进行分用

分别交给相应的用户

信道复用技术发展到今天

出现了多种类型

在各种通信系统中得到了广泛的应用

基本的类型有哪些呢

第一个频分复用

第二个时分复用

第三个波分复用

还有码分复用等技术

那么先看频分复用

频分复用就是将传输信道的总带宽

划分为若干个子频带

也称为称子信道

每一个子信道传输1路信号

频分复用要求

总频率的宽度大于各个子信道频率的和

同时为了保证各子信道

所传输的信号互不干扰

除了用户在分配到一定的频带后

在通信过程中始终都占用这个频带

之外呢

还应该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

讲到这里

我们在前面提的第一个问题

在收看电视节目过程中

一根同轴电缆

传送的几百路电视节目

信号呢它互不干扰

那么大家现在可以回答出来吧

这幅图是频分复用的

一个非常典型的分解示意图

三路独立的低频语音信号通过调制器

分别调制到不同的频率f1,f2,f3上

产生三路高频信号

然后通过复用器复用成一路信号

在共享信道上传输

传送到接收端之后

通过分用器分离出三路高频信号

再通过解调器恢复出

原始的低频语音信号给用户

再来看时分复用技术

它是将时间划分为一段段

等长的时分复用帧

称之为TDM复用帧

每一个时分复用用户

在每一个TDM帧中

占用固定序号的时隙

例如这幅图中的A,B,C,D

每一个时分复用用户所占的时隙

总是周期性的出现

因此TDM信号也称为等时信号

可以看出来

时分复用的所有用户

是在不同的时间

占用相同的频带宽度

在使用时分复用的时候

每一个时分复用帧的长度是保持不变的

那么比方说

固定电话系统里面它这个长度是125μs

当用户增加的时候

每一个用户所占的时分复用帧中的时隙

就会相对减少

可以通过减小每一个用户

所占的时分复用帧中的时隙

提高用户数量

讲到这里

我们前面提的第二个问题

也就是一根电话线

可以容纳几千上万人

同时打电话而互不干扰

我想大家应该也可以回答出来了

在光通信领域里面

人们习惯按照波长

而不是按照频率来命名

那么有这样一个公式c=ɣf

可以看出来

波分复用其本质上就是频分复用

波分复用就是光的频分复用

波分复用是将1根光纤

转换为多条“虚拟”纤

每条虚拟纤独立工作在不同的波长上面

通过光调制器等器件的改进

增加虚拟纤的数量

不断提高光纤的传输容量

由于波分复用的系统技术的

经济性与有效性

它成了当前光纤通信网络中

用来扩容的一个非常重要的手段

好再来看码分复用

码分复用是靠不同的编码来区分

各路原始信号的一种复用方式

常用的名词码分多址

它的缩写就是CDMA

各用户使用经过特殊挑选的不同码型

因此彼此之间不会造成干扰

这种系统发送的信号

有很强的抗干扰能力

码型怎么表示呢

它是用码片序列来表示

每个站被指派一个唯一的

m位的bit的码片序列

比方说发送比特1

那么就发送自己的m bit的码片序列

比方说发送比特0

那么就发送码片序列的二进制的反码

这里举一个例子

看S站的8 bit的码片序列

是00011011

那么发送比特1的时候就发送

它的码片序列00011011

发送比特0时就发送它的反码

11100100

码片序列有三个正交关系

我们来分别解释一下

第一个

每个站分配的码片序列

不仅必须不相同

而且还必须互相正交

关于任何两个不同站的码片序列正交

我们看假设令向量S表示站S的码片

令向量T表示其他任何站的码片

那么向量S和向量T的规格化的内积

那么就是0

第二个正交关系

任何一个码片向量

和该码片向量自己的规格化内积

是1

第三个

一个码片向量和

该码片反码的向量的规格化内积是–1