1.1.4多路復用技術

　　為是充分利用傳輸媒體，人們研究了在一條物理線路上建立多個通信信道的技術，這主是多路復用技術。多路復用技術的實質是，將一個區域的多個用戶數據通過發送多路復用器進行匯集，然后將匯集后的數據通過一條物理線路進行傳送，接收多路復用器再對數據進行分離，分發到多個用戶。多路復用通常分為頻分多路復用、時分多路復用、波分多路復用、碼分多址和空分多址。

　　1.頻分多路復用(FDM,Frequency Dicision Multiplexing)

　　事實上，通信線路的可用帶寬超過了給定信號的帶寬。頻分多路復用恰恰是利用了這一優點。頻分多路復用的基本原理是：如果每路信號以不同的載波頻率進行調制，而且各個載波頻率是完全獨立的，即各個信道所占用的確良頻帶不相互重疊。相鄰信道之間用“警戒頻帶”隔離，那么每個信道就能獨立地傳輸一路信號。其基本原理如圖 1-6 所示。

　　頻分多路復用的主要特點是，信號被劃分成若干通道(頻道，波段)，每個通道互不重疊，獨立進行數據傳遞。頻分多路復用在無線電廣播和電視領域中應用較多。ADSL 也是一個典型的頻分多路復用。ADSL 用頻分多路復用的方法，在 PSTN 使用的雙絞線上劃分了 3 個頻段：0~4kHz 用來傳遞補傳統的語音信號;20~50kHz 用來傳送計算機上載的數據信息;150~500kHz或 140~1100kHz 用來傳送從服務器上下載的數據信息。

　　2.時分多路復用(TDM,Time Division Multiplexing)

　　時分多路復用是以信道傳輸時間作為分割對象，通過為多個信道分配互不重疊的時間片的方法來實現多路復用。時分多路復用將用于傳輸的時間劃分為若干個時間片，每個用戶分得一個時間片。時分多路復用通信，是各路信號在同一信道上占有不同時間片進行通信。由抽樣理論可

　　知，抽樣的一個重要作用，是將時間上連續的信號變成時間上離散的信號，其在信道上占用時間的有限性，為多路信號沿同一信道傳輸提供了條件。具體說，就是把時間分成一些均鏡頭的時間片，將各路信號的傳輸時間分配在不同的時間片，以達到互相分開，互不干擾的目的。圖 1-7 為時分多路復用示意圖。

　　目前，應用最廣泛的時分多路復用是貝爾系統的T1載波。T1載波是將24路音頻信道復用在一條通信線路上，每路音頻信號在送到多路復用器之前，要通過一個脈沖編碼調制(PCM,Pulse Code Modulation)編碼器，編碼器每秒取樣 8000 次。24 路信號的每一路，輪流將一個字節插入到幀中，每個字節的長度為8bit,其中7bit是數據位，1bit用于信道控制。每幀由24×8=192bit 組成，附加 1bit 作為幀的開始標志位，所以每幀共有 193bit.由于發送一幀需要125ms,一秒鐘可以發送 8000 幀。因此 T1 載波的數據傳輸速率為：193bit×8000/s=1544000bps=1544kbps=1.544Mbps

　　3.波分多路復用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)

　　什么叫波分復用?所謂波分復用就是在同一根光纖內傳輸多路不同波長的光信號，以提高單根光纖的傳輸能力。因為目前光通信的光源在光通信的“窗口”上只占用了很窄的一部分，還有很大的范圍沒有利用。也可以這樣認為;WDM 是 FDM 應用于光纖信道的一個變例。如果讓不同波長的光信號在同一根光纖上傳輸而互不干擾，利用多個波長適當錯開的光源同時在一根光纖上傳送各自攜帶的信息，就可以大大增加所傳輸的信息容量。由于是用不同的波長傳送各自的信息，因此即使在同一根光纖上也不會相互干擾。在接收端轉換成電信號時，可以獨立地保持每一個不同波長的光源所傳送的信息。這種方式就叫做“波分復用”.其基本原理如圖 1-8 所示。

　　如果將一系列載有信息的不同波長的光載波，在光頻域內以一到獻策百納米的波長間隔合在一起沿單根光纖傳輸，在接收端再用一定的方法，將各個不同波長的光載波分開。在光纖的工作窗口上安排100個波長不同的光源，同時在一根光纖上傳送各自攜帶的信息，就能使光纖通信系統的容量提高 100 倍。

　　4.碼分多址(CDMA,Code Division Multiple Access)

　　CDMA 又稱為碼分多址，采用地址碼和時間、頻率共同區分信道的方式。CDMA 的特征是每個用戶具有特定的地址碼，而地址碼之間相互具有正交性，因此各用戶信息的發射信號在頻率、時間和空間上都可能重疊，從而使有限的頻率資源得到利用。CDMA是擴頻技術上發展起來的無線通信技術，即將需要傳送的具有一定信號帶寬的信息數據，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制，使原數據信號的帶寬被擴展，再經載波調制并發送出去。接收端也使用完全相同的偽隨機碼，對接收的帶寬信號作相關處理，把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實現信息通信。不同的移動臺(或手機)可以使用同一個頻率，但是每個移動臺(或手機)都被分配帶有一個獨特的“碼序列”,該序列碼與所有別的“碼序列”都不相同，因為是靠不同的“碼序列”來區分不同的移動臺(或手機)，所以各個用戶相互之間也沒有干擾，從而達到了多路復用的目的。

　　5.空分多址(SDMA,Space Division Multiple Access)

　　空分多址(SDMA);這種技術是將空間分割構成不同的信道，從而實現頻率的重復使用，達到信道增容的目的。舉例來說，在一顆衛星上使用多個天線，各個天線的波束射向地球表面的不同區域，地面上不同地區的地球站，它們在同一時間、即使使用相同的頻率進行工作，它們之間也不會形成干擾。SDMA 系統的處理程序如下：

　　(1) 系統將首先對來自所有天線中的信號進行快照或取樣，然后將其轉換民數字形式，并存儲在內存中。

　　(2)計算機中的 SDMA 處理器將立即分析樣本，對無線環境進行評估，確認用戶、干擾源及其所在的位置。

　　(3) 處理器對天線信號的組合方式進行計算，力爭最佳地恢復用戶的信號。借助這種策略，每位用戶的信號接收質量將大大提高，而其他用戶的信號或干擾信號則會遭到屏蔽。

　　(4)系統將進行模擬計算，使天線陣列可以有選擇地向空間發送信號。在此基礎上，每位用戶的信號都可以通過單獨的通信信道-空間信道實現高效的傳輸。

　　(5) 在上述處理的基礎上，系統就能夠在每條空間信道上發送和接收信號，從而使這些信道成為雙向信道。

　　利用上述流程，SDMA系統就能夠在一條普通信道上創建大量的頻分、時分或碼分雙向空間信道，每一條信道都可以完全獲得整個陣列的增益和抗干擾功能。從理論上而言，帶有 m個單元的陣列能夠在每條普通信道上支持 m 條空間信道。但在實際應用中支持的信道數量將略低于這個數目，具體情況早取決于環境。由此可見，SDMA系統可使系統容量成倍增加，使得系統在有限的頻譜內可以支持更多的用戶，從而成倍地提高頻譜使用效率。

　　近幾十年來，無線通信經歷了從模擬到數字，從因定到移動的重大變革。而就移動通信而言，為了更有效地利用有限的無線頻率資源，時分多址技術(TDMA)、頻分多址技術(FDMA)、碼分多址技術(CDMA)得到了廣泛的應用，并在此基礎上建立了 GSM 和 CDMA(是區別于 3G 的窄帶 CDMA)兩大主要的移動通信網絡。就技術而言，現有的這 3 種多址技術已經得到了充分的應用，頻譜的使用效率已經發揮到了極限。空分多址技術(SDMA)則突破了傳統的三維思維模式，在傳統的三維技術的基礎上，在第四維空間上極大的拓寬了頻譜的使用方式，使得移動用戶僅僅由于空間位置的不同而復用同一個傳統的物理信道成為可能，并將移動通信技術引入一個更為嶄新的領域。

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