计算机网络-物理层-码分复用技术

Posted 2023-04-02

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了计算机网络-物理层-码分复用技术相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

参考技术A 码分复用CDM(Code Division Multiplexing)是另一种共享信道的方法。实际上，人们更常用的名词是码分多址CDMA(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。现在已广泛使用在民用的移动通信中，特别是在无线局域网中。采用CDMA可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（是使用全球移动通信系统GSM的4-5倍），降低手机的平均发射功率，等等。

在CDMA中，每一个比特时间再划分为m个短的间隔，称为码片(chip) 。通常m的值是64或128。在下面的原理性说明中，为了画图简单起见，我们设m为8。

使用CDMA的每一个站林指派一个唯一的mbit码片序列(chip sequence)。一个站如果要发送比特1，则发送它自己的m bit码片序列；如果要发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。例如，指派给S站的8bit码片序列是00011011。当S发送比特1时，它就发送序列00011011，而当S发送比特0时，就发送11100100。为了方便，我们按惯例将码片中的0写为-1，将1写为+1。因此S站的码片序列是(-1-1-1+1+1-1+1+1)。

“现假定S站要发送信息的数据率为b bit/s。由于每一个比特要转换成m个比特的码片，因此S站实际上发送的数据率提高到mb bit/s,同时S站所占用的频带宽度也提高到原来数值的m倍。这种通信方式是扩频 (spread spectrum)通信中的一种。扩频通信通常有两大类。一种是直接序列扩DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) ,如上面讲的使用码片序列就是这一类。另一种是跳频扩频FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) 。”

1) 每一个站分配的码片序列必须各不相同

2) 任意两站的码片序列还必须互相正交(orthogonal) 。在实用的系统中是使用伪随机码序列。

用数学公式可以很清楚地表示码片序列的这种正交关系。令向量S表示站S的码片向量，再令T表示其他任何站的码片向量。两个不同站的码片序列正交，就是向量S和T的码片序列的规格化内积(inner 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的各分量值代入 (1) 式就可看出这两个码片序列是正交的。

3) 一个站点与各站码片反码的向量的内积正交（等于0）。上例中，向量S和T码片反码的向量的内积也是0。

4) 任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1。

5) 一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 -1。

现假定有一个X站要接收S站发送的数据。X站必须知道S站所特有的码片序列：X站使用它得到的码片向量S与接收到的未知信号进行求内积的运算。X站接收到的信号是各个站发送的码片序列之和。根据上面的公式(1)和(2)，再根据叠加原理（假定各种信号经过信道到达接收端是叠加的关系)，那么求内积得到的结果是：所有其他站的信号都被过滤掉（其内积的相关项都是0），而只剩下S站发送的信号。当S站发送比特1时，在X站计算内积的结果是+1，当S站发送比特0时，内积的结果是-1。

设S站要发送的数据是1 1 0三个码元，再设CDMA将每一个玛元扩展为8个码片，而S站选择的码片序列为(-1-1-1+1+1-1+1+1)，S站发送的扩频信号为Sx。我们应当注意到，S站发送的扩领信号Sx.中，只包含互为反码(发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码)的两种码片序列。T站选择的码片序列为(-1-1+1-1+1+1+1-1)，T站也发送1 1 0三个码元，而T站的扩频信号为Tx。因所有的站都使用相同的频率，因此每一个站都能够收到所有的站发送的扩须信号。对于我们的例子，所有的站收到的都是叠加的信号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。这相当于分别计算S*Sx 和 T*Tx,显然，S*Sx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S*Tx,一定是零，因为相加的8项中的+1和-1各占一半，因此总和一定是零。

已知S,T,R×(接收到的扩频信号)，求S发，T发

频分复用：不同用户，相同时间，不同频率，适用于电磁信号传输。

时分复用：不同用户，不同时间，相同频率，适用于电磁信号传输，时分复用相比频分复用则更有利于数字信号的传输。

波分复用：不同用户，相同时间，不同波长，适用于光波传输。

码分复用：不同用户，相同时间，相同频率，适用于移动通信中，特别是在无线局域网中。