信道復(fù)用技術(shù)與CDMA原理

1、23 “ “復(fù)用復(fù)用”是將若干個(gè)彼此獨(dú)立的信號(hào)，合并為一個(gè)可在同是將若干個(gè)彼此獨(dú)立的信號(hào)，合并為一個(gè)可在同一信道上傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)的方法。一信道上傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)的方法。 作用：提高信道利用率作用：提高信道利用率 定義與作用定義與作用 為何需要復(fù)用技術(shù)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4 多車道的高速公路多車道的高速公路路寬車窄，因此可劃分多個(gè)并行的車道路寬車窄，因此可劃分多個(gè)并行的車道5 所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的頻率帶寬資源所有用戶在同樣的時(shí)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(guò)程中自始至終都占用戶在分配到

2、一定的頻帶后，在通信過(guò)程中自始至終都占用這個(gè)頻帶用這個(gè)頻帶 頻分復(fù)用特點(diǎn)頻分復(fù)用特點(diǎn)頻率時(shí)間頻率 1頻率 2頻率 3頻率 4頻率 56頻率時(shí)間B C DB C DB C DB C DAAAATDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀 將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀（將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀（TDM TDM 幀）幀） 每一個(gè)用戶周期性地占用一個(gè)每一個(gè)用戶周期性地占用一個(gè)TDMTDM幀中固定的時(shí)隙幀中固定的時(shí)隙 各用戶是在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度各用戶是在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度 時(shí)分復(fù)用特點(diǎn)時(shí)分復(fù)用特點(diǎn)7 波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用 （c =

3、f * ） 波分復(fù)用特點(diǎn)波分復(fù)用特點(diǎn) 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復(fù)用器分用器EDFA120 km光調(diào)制器光解調(diào)器8 碼分多址：碼分多址：Code Division Multiple AccessCode Division Multiple Access 熟悉的名詞：熟悉的名詞：CDMACDMA

4、9 頻分復(fù)用：各用戶頻分復(fù)用：各用戶同時(shí)分頻同時(shí)分頻通信通信 時(shí)分復(fù)用：各用戶時(shí)分復(fù)用：各用戶同頻分時(shí)同頻分時(shí)通信通信 前述小結(jié)前述小結(jié) 有沒(méi)有一種方法，可以使不同用戶能在同一信道上進(jìn)行有沒(méi)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(shí)又同頻既同時(shí)又同頻的通信？的通信？ 困難：同時(shí)同頻會(huì)造成信號(hào)的混雜，使得接收方無(wú)法從復(fù)困難：同時(shí)同頻會(huì)造成信號(hào)的混雜，使得接收方無(wú)法從復(fù)合信號(hào)中恢復(fù)出各用戶的原始信號(hào)。合信號(hào)中恢復(fù)出各用戶的原始信號(hào)。 問(wèn)題思考問(wèn)題思考10 一道初中物理題一道初中物理題 我們?yōu)楹蜗氲讲捎眠\(yùn)動(dòng)速度的正交合成我們?yōu)楹蜗氲讲捎眠\(yùn)動(dòng)速度的正交合成/ /分解？分解？ 為何要分解到兩個(gè)垂

5、直（正交）的方向上？為何要分解到兩個(gè)垂直（正交）的方向上？ 疑問(wèn)疑問(wèn)如圖所示，汽車沿水平路面如圖所示，汽車沿水平路面以恒定速度以恒定速度v前進(jìn)，則當(dāng)拉繩前進(jìn)，則當(dāng)拉繩與水平方向成與水平方向成角時(shí)，被吊起角時(shí)，被吊起的物體的速度為多少？的物體的速度為多少？vMv11 啟示啟示vMv合速度合速度v v 復(fù)合信號(hào)復(fù)合信號(hào)分速度分速度v vmm 用戶信號(hào)用戶信號(hào)如果各用戶發(fā)送的信號(hào)能形成如果各用戶發(fā)送的信號(hào)能形成“正交正交”關(guān)系，則由它們關(guān)系，則由它們“混混雜雜”而成的復(fù)合信號(hào)，便能通過(guò)對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)方法重新分解得而成的復(fù)合信號(hào)，便能通過(guò)對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)方法重新分解得到各個(gè)原始的分量。從現(xiàn)象上看，各個(gè)信號(hào)混疊而

6、并未發(fā)生到各個(gè)原始的分量。從現(xiàn)象上看，各個(gè)信號(hào)混疊而并未發(fā)生干擾。干擾。12 CDMA CDMA技術(shù)對(duì)信號(hào)采用技術(shù)對(duì)信號(hào)采用“正交編碼正交編碼”。 每個(gè)站被指派一個(gè)每個(gè)站被指派一個(gè)唯一唯一的碼片序列，如的碼片序列，如8 bit8 bit的碼片序列。的碼片序列。 如發(fā)送比特如發(fā)送比特 1 1，則發(fā)送自己的，則發(fā)送自己的 8 8位碼片序列。如發(fā)送比特位碼片序列。如發(fā)送比特 0 0，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。 CDMACDMA基礎(chǔ)原理基礎(chǔ)原理 s s站的站的 8 bit 8 bit 碼片序列是碼片序列是 0001 10110001 1011 發(fā)送比特發(fā)送比特 1

7、1 時(shí)，就發(fā)送序列時(shí)，就發(fā)送序列 0001 10110001 1011， 發(fā)送比特發(fā)送比特 0 0 時(shí)，就發(fā)送序列時(shí)，就發(fā)送序列 1110 01001110 0100。 s s站的碼片序列：站的碼片序列：(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) 示例示例13 每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互互相正交相正交。 兩個(gè)不同站兩個(gè)不同站s s、t t的碼片序列正交，就是碼片向量的碼片序列正交，就是碼片向量S S和和T T的規(guī)的規(guī)格化內(nèi)積為格化內(nèi)積為 0 0 。 CDMACDMA

8、基礎(chǔ)原理基礎(chǔ)原理 s s站的碼片序列：站的碼片序列：(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) t t站的碼片序列：站的碼片序列：(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1) 示例示例011miiiTSmTS14 任一碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積為任一碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積為1 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 -1 。 CDMACDMA基礎(chǔ)原理基礎(chǔ)原理 若想得到某站發(fā)送的信息，可將復(fù)合信號(hào)

9、與該站的碼片序若想得到某站發(fā)送的信息，可將復(fù)合信號(hào)與該站的碼片序列做內(nèi)積運(yùn)算。列做內(nèi)積運(yùn)算。 結(jié)果為結(jié)果為0 0： 表明沒(méi)有該站的信號(hào)表明沒(méi)有該站的信號(hào) 結(jié)果為結(jié)果為1 1： 表明該站站發(fā)送了表明該站站發(fā)送了1 1 結(jié)果為結(jié)果為-1-1：表明該站站發(fā)送了：表明該站站發(fā)送了0 0 原理總結(jié)原理總結(jié)mimiimiiimSmSSm112211) 1(111SS15 s s站的碼片序列：站的碼片序列：(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) t t站的碼片序列：站的碼片序列：(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)(-1 -1 +1

10、 -1 +1 +1 +1 -1) 現(xiàn)收到的復(fù)合信號(hào)碼片為（現(xiàn)收到的復(fù)合信號(hào)碼片為（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）問(wèn)：?jiǎn)枺簂 S S站是否發(fā)送了數(shù)據(jù)？站是否發(fā)送了數(shù)據(jù)？l 發(fā)送的數(shù)據(jù)什么？發(fā)送的數(shù)據(jù)什么？ 練習(xí)示例練習(xí)示例16m 個(gè)碼片復(fù)合信號(hào)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(hào) Sxtt 站發(fā)送的信號(hào) Txtt17 內(nèi)容：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用和碼分復(fù)用內(nèi)容：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用和碼分復(fù)用 重點(diǎn)：碼分多址（重點(diǎn)：碼分多址（CD