信道复用技术（时分复用，频分复用，波分复用，码分复用）

概念

由于一条传输线路的能力远远超过传输一个用户信号所需的能力，为了提高线路利用率，经常让多个信号同时共用一条物理线路

常用方法

1. 时分复用TDM

用的最多的技术
在宏观上是并行的，在微观上是串行的。在任何时刻去采样都只有一路信号在传输
当传输介质的位传输率大于单个信号的要求时，为有效的利用传输系统将多个信号同时在一条传输线路上传输的技术

分类

• 同步时分复用

时间片是固定分配的，工作机制简单。信道浪费严重，而且同时接纳的用户的数量是有上限的
优点：
适合于用户较少，数目基本固定，各用户的通信量都较大的情况
缺点：
无法灵活适应站点数及其通信量的变化

例：信道的带宽是100M，一共有4路信号，每一路的信号只要求20M就足够，这时信道会分给每一路信号25M，足够每一个信道的用户使用
这时把信道划分成一个个时间片，依次分配给不同用户
对于发送方来说每隔一定的时间向信道发送一个时间片长度的数据
对于接收方来说每隔一定的时间从信道上接收一个时间片长度的数据

时间片.png

可以充分利用信道的资源，但是问题是由于时间片是固定分配的，比如分配个第四路信号的时间片，即使当前第四路没有数据传输，这个时间片别人也是用不了的。分配成N路信号意味着同时最多只能有N路信号的传输，当有第N+1 路信号的时候，就必须等待其中的一路信号释放给它的时间片之后N+1路才能开始通信

同步时分复用.png

• 异步时分复用
按需分配，时间片不再固定分配，避免了信道的浪费，几乎可以做到有多少用户就接受多少用户的请求。但是发送数据之前必须要加额外信息，因为对于接收方来讲它无法预测哪一个时间片是哪一路的信号，接收方要接收所有路的信号，通过发送方加的额外信息来看是否是自己要接的，如果是则接收，不是就扔掉。几乎有多少用户就能处理多少用户的发送请求，但处理效率较低

异步时分复用.png

为了提高综合业务水平(可以在一个信道上同时传送不同服务质量要求的服务，比如同时传送对固定速率的语音和可变速率的网络的数据，比如文件下载等)，可以两种方式结合起来形成
比如 固定的同样的一个时间片组，分成4个时间片，规定第一个时间片给第一路信号，剩下的三个时间片是按照需求来分配

计算机网络里
同步：固定速率的传输
异步：可变速率的传输

2.频分复用FDM

当传输介质的带宽（单位是频率）大于单个信号的要求时，为有效的利用传输系统，将多个信号同时在一条传输线路上传输的技术可以采用频分多路复用，比如广播，有线电视

以广播电台↓为例：
有三路广播信号，它们的频段都是300_{3400Hz，如果直接把这三路信号同时发送必然会产生信号的冲突。因此规定给第一路信号的频率范围是60}64kHz，第二路的频率范围是64_{68kHz，第三路的频率范围是68}72kHz。这样信号之间就不会互相干扰
1）每一路信号在调制之前都会通过一个滤波器滤掉3400Hz以上的高频波
2）语音信号的频率最高也就达到3400Hz，但是实际给它分配的频率范围达到了4000Hz ，原因是要求信号跟信号之间有一个截止频率，也就是这段频率是谁都不用的
1）2）的目的：避免不同信号之间互相干扰
3）把每一路信号调制到分配给它的频率范围，然后把三路信号合并成一个频率范围更大的信号，在传输信道上传送
4）接收方想听哪路信号就把解调调制到哪个频率范围，比如第一路信号60~64kHz

频分多路复用.png

特点

将频带平均分配给每个要参与通信的用户
任何时刻采样信道是多路信号在同时发送的， 因此在微观上宏观上都是并行的
是模拟系统用的最多的一种通信方式

3.波分复用WDM

针对于光介质传输的，通过光的衍射技术来实现的，保证光纤的信道资源的最大的利用

原理

整个波长频带被划分位若干个波长范围，每个用户占用一个波长范围来进行性传输

波分复用.png

有三路信号要发送，把这三路信号调制到不同的波长范围，通过光的衍射技术把它合并成一路波长范围更宽的一路光信号在光介质（光纤）中发送

4.码分复用CDM

无线通信方式（例如手机网络）中被普遍采用的一种方式
内涵等同于CDMA
允许多路信号使用同一个频带（频率的范围）
给每一个用户分配不同的码型，挑选的时候必须要满足一定的规则，是特殊挑选的，通过这种方式在通信的时候相对于其他的无线电通信的编码方式来讲抗干扰能力比较强，并且在带宽不是很大的情况下能够有效地增加系统的通信量

CDMA工作原理：

1.比特时间（一位二进制位传送所需时长）进一步划分为m（或64或128）个短的时间段，
称为码片（chip）
2.每个站被指派一个唯一的m位码片序列
发送比特1，则发送m位码片序列
发送比特0，则发送码片序列的二进制反码
3.任意两个码片序列（S,T）必须满足正交关系
S·T=0 ， S·S=1 ， S·S’= -1 ， S·T’=0

CDMA举例.png

CDMA举例↑：
这里为了简单说明，设m=8，ABCD为4路信号，分别给分配的码片序列如图（a）所示
为了方便，把每一个信号源码片中的1用+1表示，0用-1表示，如图（b）所示
图（c）为当前信道的实际传输情况，即当前信道的6个比特传输的情况，也就是传了6位二进制位（每一个站点传送6位，但这种说法不是特别准确，比如第一行的C传了一个1，在第一个比特位传送的时间内只有C路信号发送了，ABD都没发送，传送第二个比特位时只有BC发送了，以此类推，但是总体来说，一共发送了6位比特位的时间），第一行的C发送了“1”，所以S1 就是C码片序列，第三行的B发的“0”，因此就是B码片序列的反码。这样S1到S6做加法运算，得到各结果

结果.png

接收方按位与计算之后除以8，算出数，1表示传的就是1,0表示没传，-1表示传的是0