信道复用技术与CDMA原理

1、23 “ “复用复用”是将若干个彼此独立的信号，合并为一个可在同是将若干个彼此独立的信号，合并为一个可在同一信道上传输的复合信号的方法。一信道上传输的复合信号的方法。 作用：提高信道利用率作用：提高信道利用率 定义与作用定义与作用 为何需要复用技术为何需要复用技术 ？信道A1A2B1B2C1C2信道信道共享信道A1A2B1B2C1C2复用分用4 多车道的高速公路多车道的高速公路路宽车窄，因此可划分多个并行的车道路宽车窄，因此可划分多个并行的车道5 所有用户在同样的时间占用不同的频率带宽资源所有用户在同样的时间占用不同的频率带宽资源 用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用户在分配到

2、一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带用这个频带 频分复用特点频分复用特点频率时间频率 1频率 2频率 3频率 4频率 56频率时间B C DB C DB C DB C DAAAATDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧 将时间划分为一段段等长的时分复用帧（将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM TDM 帧）帧） 每一个用户周期性地占用一个每一个用户周期性地占用一个TDMTDM帧中固定的时隙帧中固定的时隙 各用户是在不同的时间占用同样的频带宽度各用户是在不同的时间占用同样的频带宽度 时分复用特点时分复用特点7 波分复用就是光的频分复用波分复用就是光的频分复用 （c =

3、f * ） 波分复用特点波分复用特点 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 20 Gb/s复用器分用器EDFA120 km光调制器光解调器8 码分多址：码分多址：Code Division Multiple AccessCode Division Multiple Access 熟悉的名词：熟悉的名词：CDMACDMA

4、9 频分复用：各用户频分复用：各用户同时分频同时分频通信通信 时分复用：各用户时分复用：各用户同频分时同频分时通信通信 前述小结前述小结 有没有一种方法，可以使不同用户能在同一信道上进行有没有一种方法，可以使不同用户能在同一信道上进行既同时又同频既同时又同频的通信？的通信？ 困难：同时同频会造成信号的混杂，使得接收方无法从复困难：同时同频会造成信号的混杂，使得接收方无法从复合信号中恢复出各用户的原始信号。合信号中恢复出各用户的原始信号。 问题思考问题思考10 一道初中物理题一道初中物理题 我们为何想到采用运动速度的正交合成我们为何想到采用运动速度的正交合成/ /分解？分解？ 为何要分解到两个垂

5、直（正交）的方向上？为何要分解到两个垂直（正交）的方向上？ 疑问疑问如图所示，汽车沿水平路面如图所示，汽车沿水平路面以恒定速度以恒定速度v前进，则当拉绳前进，则当拉绳与水平方向成与水平方向成角时，被吊起角时，被吊起的物体的速度为多少？的物体的速度为多少？vMv11 启示启示vMv合速度合速度v v 复合信号复合信号分速度分速度v vmm 用户信号用户信号如果各用户发送的信号能形成如果各用户发送的信号能形成“正交正交”关系，则由它们关系，则由它们“混混杂杂”而成的复合信号，便能通过对应的数学方法重新分解得而成的复合信号，便能通过对应的数学方法重新分解得到各个原始的分量。从现象上看，各个信号混叠而

6、并未发生到各个原始的分量。从现象上看，各个信号混叠而并未发生干扰。干扰。12 CDMA CDMA技术对信号采用技术对信号采用“正交编码正交编码”。 每个站被指派一个每个站被指派一个唯一唯一的码片序列，如的码片序列，如8 bit8 bit的码片序列。的码片序列。 如发送比特如发送比特 1 1，则发送自己的，则发送自己的 8 8位码片序列。如发送比特位码片序列。如发送比特 0 0，则发送该码片序列的二进制反码。，则发送该码片序列的二进制反码。 CDMACDMA基础原理基础原理 s s站的站的 8 bit 8 bit 码片序列是码片序列是 0001 10110001 1011 发送比特发送比特 1

7、1 时，就发送序列时，就发送序列 0001 10110001 1011， 发送比特发送比特 0 0 时，就发送序列时，就发送序列 1110 01001110 0100。 s s站的码片序列：站的码片序列：(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) 示例示例13 每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互互相正交相正交。 两个不同站两个不同站s s、t t的码片序列正交，就是码片向量的码片序列正交，就是码片向量S S和和T T的规的规格化内积为格化内积为 0 0 。 CDMACDMA

8、基础原理基础原理 s s站的码片序列：站的码片序列：(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) t t站的码片序列：站的码片序列：(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1) 示例示例011miiiTSmTS14 任一码片向量和该码片向量自己的规格化内积为任一码片向量和该码片向量自己的规格化内积为1 1 。 任一码片向量和该码片反码的向量的规格化内积为任一码片向量和该码片反码的向量的规格化内积为 -1 -1 。 CDMACDMA基础原理基础原理 若想得到某站发送的信息，可将复合信号

9、与该站的码片序若想得到某站发送的信息，可将复合信号与该站的码片序列做内积运算。列做内积运算。 结果为结果为0 0： 表明没有该站的信号表明没有该站的信号 结果为结果为1 1： 表明该站站发送了表明该站站发送了1 1 结果为结果为-1-1：表明该站站发送了：表明该站站发送了0 0 原理总结原理总结mimiimiiimSmSSm112211) 1(111SS15 s s站的码片序列：站的码片序列：(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) t t站的码片序列：站的码片序列：(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)(-1 -1 +1

10、 -1 +1 +1 +1 -1) 现收到的复合信号码片为（现收到的复合信号码片为（0 0 +2 -2 0 +2 0 -20 0 +2 -2 0 +2 0 -2），），（ 0 0 -2 +2 0 -2 0 +2 0 0 -2 +2 0 -2 0 +2），（），（-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 -1-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 -1）问：问：l S S站是否发送了数据？站是否发送了数据？l 发送的数据什么？发送的数据什么？ 练习示例练习示例16m 个码片复合信号110S站数据码元比特ts 站的码片序列 Stt规格化内积 -111s 站发送的信号 Sxtt 站发送的信号 Txtt17 内容：频分复用、时分复用、波分复用和码分复用内容：频分复用、时分复用、波分复用和码分复用 重点：码分多址（重点：码分多址（CD