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关于计算机网络:计算机网络23信道复用技术

复用技术简略介绍

如图,在 (a) 图中,A1,B1,C1 别离应用一个独自的信道和 A2,B2,C2 来进行通信,因而他们须要应用三个信道进行通信,然而呢,如果把它们在发送端上应用一个复用器,把这三个互相独立的信道“混合在一起”成为一个信道,这样呢,这三个就能够共享应用一个信道进行通信,在接收端应用一个分用器,把他们抽出来,分为把它们送到不同的接收端。这就是所谓的信道复用技术。
信道复用 能够别离 频分复用 时分复用 两大类。上面咱们就具体介绍这两种信道复用技术。

频分复用技术

如图所示:

用户在分到肯定的频带后,在通信的从头至尾都占用着这个信道资源,可见呢,不同的用户在同样的工夫占用的是不同的信道资源。

在应用频分复用时,如果用户所占的带宽资源不变。则当用户的数量减少时,服用后的信道的总带宽会大大增加。

时分复用技术

将工夫划分为一段段等长的时分复用帧,时分复用的用户在不同的工夫招用不同的信道资源。时分复用技术更利用于 数字信号传输。

统计时分复用:是对时分复用的改良,它可能显著的进步信道的利用率。如图:

原理是将应用集中器连贯 4 个低速的用户,而后把他们的数据通过高速线路发送到另一台近程计算机。

波分复用技术

其实就是 光的频分复用 。原理就是在一条光纤上搭载多条光波信号,这样就提出了光的波分复用这一名词。因为当初一天光纤上能搭载越来越多的光型号,因而就又呈现了 密集波分复用 这一名词。

如图,对于 8 路传输速率为 2.5G/ s 的光载波,通过广的调制后,别离将波长变换到 1550-1557nm, 这 8 根波长通过光复用器,就会在一个光纤上传输。,在一个光纤上总的传输速率为 8X2.5G/s=20G/s。然而光信号传输肯定间隔后会衰减,因而必须要对衰减的光信号进行放大能力持续传输。因而呢,这就引出了一个 光放大器 的货色,当初的光放大器叫做 掺饵光纤放大器。这种放大器放大原理并不简单,只是在 1550nm 波长左近有 35nm 的频带范畴提供较平均的增益。

码分复用

每一个用户在同样的工夫会用雷同的频带进行通信,因为各个用户应用通过非凡筛选的不同码型,因而各个用户之间并不会造成烦扰。

这种信号具备很强的抗干扰能力,其频谱李思思与 白噪声, 不易被发现。码分复用技术次要实用于挪动通信中,特地是无线局域网内。上面简述其工作原理:

在 CDMA 当中,每一个比特工夫再划分为 m 个短的距离,成为 码片 ,通常 m 为 64 或者 128, 咱们当初设 m =8。
应用 CDMA 的每一站被指派一个惟一的 m bit码片序列 ,一个站要发送比特 1, 则发送本人的 m bitm 码片序列,如果要发送比特 0, 则发送该码片的二进制反码。例如:指派给 S 站的 8bit 码片序列为 00011011, 当 s 发送比特 1 时,它就发送序列 00011011, 当 s 发送比特 0 时候,就发送 11100100, 为了不便,咱们依照常规将码片中的0 写为 ”-1″, 将 1 写成 +1, 因而 S 的码片序列为(-1,-1,-1,+1,+1,-1,+1,+1)。现假如 S 站要发送信息的数据率为 b bit/s, 因为每一个 bit 要转化为 m 个比特的码片,因而 S 站理论要发送的数据率进步到 mb bit/s, 同时 S 站所占用的频带宽度也进步到原来数值的 m 倍,这种通信形式是 扩频 的一种,扩频通信通常有两大类,一类是 间接序列扩频 ,如下面的例子,还有一种是 跳频扩频

CDMA 零碎中一个重要的特点就是这种体制给每一站调配的码片序列不仅 必须各不相同 ,并且还必须互相 正交 ,在理论的零碎中应用的是 伪随机码序列

用数学公式能够很分明地示意码片序列的这种正交关系。令向量 S 示意站 S 的码片向量, 再令 T 示意其余任何站的码片向量。两个不同站的码片序列正交, 就是向量 S 和 T 的
规格化内积 Ginner product 都是 0

例如, 向量 S 为 (-1-1-1+1+1-1+1+1), 同时设向量 T 为(-1-1+1-1+1+1+1-1),
这相当于 T 站的码片序列为 00101110。将向量 S 和 T 的各重量值代入 (2-3) 式就可看出这两
个码片序列是正交的。不仅如此, 向量 S 和各站码片反码的向量的内积也是 0。另外一点也很重要, 即任何一个码片向量和该码片向量本人的规格化内积都是 1:

而一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 -1。这从 (2-4) 式能够很分明地看出, 因为求和的各项都变成了 -1。

现假设有一个 X 站要接管 S 站发送的数据。X 站就必须晓得 S 站所特有的码片序列Ⅹ站应用它失去的码片向量 S 与接管到的未知信号进行求内积的运算。X 站接管到的信号是
各个站发送的码片序列之和。依据下面的公式 (2-3) 和(2-4), 再依据叠加原理 (假设各种信号
通过信道达到接收端是叠加的关系), 那么求内积失去的后果是: 所有其余站的信号都被过
滤掉 (其内积的相干项都是 0), 而只剩下 S 站发送的信号。当 S 站发送比特 1 时, 在Ⅹ站
计算内积的后果是 +1, 当 S 站发送比特 0 时, 内积的后果是 -1。

现假设有一个 X 站要接管 S 站发送的数据。X 站就必须晓得 S 站所特有的码片序列。Ⅹ站应用它失去的码片向量 S 与接管到的未知信号进行求内积的运算。X 站接管到的信号是各个站发送的码片序列之和。依据下面的公式(2-3)(2-4), 再依据叠加原理(假设各种信号通过信道达到接收端是叠加的关系), 那么求内积失去的后果是: 所有其余站的信号都被过滤掉(其内积的相干项都是 0), 而只剩下 S 站发送的信号。当 S 站发送比特 1 时, 在Ⅹ站计算内积的后果是 +1, 当 S 站发送比特 0 时, 内积的后果是 -1。

图 2 -18 是 CDMA 的工作原理。设 S 站要发送的数据是 110 三个码元。再设 CDMA 将每一个码元扩大为 8 个码片, 而 S 站抉择的码片序列(-1-1-1+1+1-1+1+1)。S 站发送的扩频信号为 Sx。咱们该当留神到,S 站发送的扩频信号 Sx 中, 只蕴含互为反码的两种码片序列。T 站抉择的码片序列为(-1-1+1-1+1+1+1-1),T 站也发送 110 三个码元, 而 T 站的扩频信号为 Tx。因所有的站都应用雷同的频率, 因而一个站都可能收到所有的站发送的扩频信号。对于咱们的例子, 所有的站收到的都是叠的信号 Sx+Tx

当接收站打算收 S 站发送的信号时, 就用 S 站的码片序列与收到的信号求规格化内积。这相当于别离计算 S·S 和 S°·Tx。显然,S°S 就是 S 站发送的数据比特, 因为在计算规格化内积时, 按 (2-3) 式相加的各项, 或者都是 +1, 或者都是 -1; 而 STx 肯定是零, 因为相加的 8 项中的 + 1 和 - 1 各占一半, 因而总和肯定是零。

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