信道復(fù)用技術(shù)與CDMA原理

俞武嘉

副教授信道復(fù)用技術(shù)與CDMA原理-《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信》本節(jié)內(nèi)容概述頻分復(fù)用時分復(fù)用波分復(fù)用碼分復(fù)用信道復(fù)用技術(shù)概述“復(fù)用”是將若干個彼此獨(dú)立的信號，合并為一個可在同一信道上傳輸?shù)膹?fù)合信號的方法。

作用：提高信道利用率定義與作用為何需要復(fù)用技術(shù)？信道A1A2B1B2C1C2信道信道共享信道A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用頻分復(fù)用（

FDM）多車道的高速公路路寬車窄，因此可劃分多個并行的車道頻分復(fù)用（

FDM）所有用戶在同樣的時間占用不同的頻率帶寬資源用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過程中自始至終都占用這個頻帶頻分復(fù)用特點(diǎn)頻率時間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5時分復(fù)用（

TDM）頻率時間BCDBCDBCDBCDAAAATDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀將時間劃分為一段段等長的時分復(fù)用幀（TDM幀）

每一個用戶周期性地占用一個TDM幀中固定的時隙各用戶是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度時分復(fù)用特點(diǎn)波分復(fù)用（

WDM）波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用（c=f*λ）波分復(fù)用特點(diǎn)1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km光調(diào)制器光解調(diào)器碼分復(fù)用（CDM）碼分多址：CodeDivisionMultipleAccess熟悉的名詞：CDMA碼分復(fù)用（CDM）頻分復(fù)用：各用戶同時分頻通信

時分復(fù)用：各用戶同頻分時通信前述小結(jié)有沒有一種方法，可以使不同用戶能在同一信道上進(jìn)行

既同時又同頻的通信？困難：同時同頻會造成信號的混雜，使得接收方無法從復(fù)合信號中恢復(fù)出各用戶的原始信號。問題思考碼分復(fù)用（CDM）一道初中物理題我們?yōu)楹蜗氲讲捎眠\(yùn)動速度的正交合成/分解？為何要分解到兩個垂直（正交）的方向上？疑問如圖所示，汽車沿水平路面以恒定速度v前進(jìn)，則當(dāng)拉繩與水平方向成θ角時，被吊起的物體的速度為多少？碼分復(fù)用（CDM）啟示合速度v復(fù)合信號分速度vm用戶信號如果各用戶發(fā)送的信號能形成“正交”關(guān)系，則由它們“混雜”而成的復(fù)合信號，便能通過對應(yīng)的數(shù)學(xué)方法重新分解得到各個原始的分量。從現(xiàn)象上看，各個信號混疊而并未發(fā)生干擾。碼分復(fù)用（CDM）CDMA技術(shù)對信號采用“正交編碼”。每個站被指派一個唯一的碼片序列，如8bit的碼片序列。如發(fā)送比特1，則發(fā)送自己的8位碼片序列。如發(fā)送比特0，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。

CDMA基礎(chǔ)原理

s站的8bit碼片序列是00011011

發(fā)送比特1時，就發(fā)送序列00011011，

發(fā)送比特0時，就發(fā)送序列11100100。s站的碼片序列：(-1-1-1+1+1-1+1+1)示例碼分復(fù)用（CDM）每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交。兩個不同站s、t的碼片序列正交，就是碼片向量S和T的規(guī)格化內(nèi)積為0。

CDMA基礎(chǔ)原理

s站的碼片序列：(-1-1-1+1+1-1+1+1)

t站的碼片序列：(-1-1+1-1+1+1+1-1)示例碼分復(fù)用（CDM）任一碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積為1。任一碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積為-1。

CDMA基礎(chǔ)原理若想得到某站發(fā)送的信息，可將復(fù)合信號與該站的碼片序列做內(nèi)積運(yùn)算。結(jié)果為0：表明沒有該站的信號結(jié)果為1：表明該站站發(fā)送了1結(jié)果為-1：表明該站站發(fā)送了0原理總結(jié)碼分復(fù)用（CDM）

s站的碼片序列：(-1-1-1+1+1-1+1+1)

t站的碼片序列：(-1-1+1-1+1+1+1-1)

現(xiàn)收到的復(fù)合信號碼片為（00+2-20+20-2），（00-2+20-20+2），（-1-1-1+1+1-1+1-1）問：

S站是否發(fā)送了數(shù)據(jù)？發(fā)送的數(shù)據(jù)什么？練習(xí)示例碼分復(fù)用（CDM）m

個碼片復(fù)合信號110S站數(shù)據(jù)碼元比特ts站的碼片序列Stt規(guī)格化內(nèi)積-111s站發(fā)送的信號Sxtt站發(fā)送的信號Txtt小結(jié)內(nèi)容：頻分復(fù)用、時分復(fù)用、波分復(fù)用和碼分復(fù)用

重點(diǎn)：碼分多址（CDMA）