基本介紹
- 中文名：多路復用技術
- 分類：通信
- 套用：數據傳輸
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基本信息
我們平時上網最常用的電話線就採取了多路復用技術，所以你在上網的時候，家人也可以打電話了。
多路復用最常用的兩個設備是：
多路復用器
在傳送端根據約定規則把多個低頻寬信號複合成一個高頻寬信號；
多路分配器
根據約定規則再把高頻寬信號分解為多個低頻寬信號。這兩種設備統稱為多路器（MUX）。
技術分類
頻分多路復用
頻分多路復用利用通信線路的可用頻寬超過了給定的頻寬這一優點。頻分多路復用的基本原理是：如果每路信號以不同的載波頻率進行調製，而且各個載波頻率是完全獨立的，即各個信道所占用的頻帶不相互重疊，相鄰信道之間用“警戒頻帶”隔離，那么每個信道就能獨立地傳輸一路信號。
頻分多路復用的主要特點是，信號被劃分成若干通道（頻道，波段），每個通道互不重疊，獨立進行數據傳遞。每個載波信號形成一個不重疊、相互隔離（不連續）的頻帶。接收端通過帶通濾波器來分離信號。頻分多路復用在無線電廣播和電視領域中的套用較多。ADSL也是一個典型的頻分多路復用。ADSL用頻分多路復用的方法，在PSTN使用雙絞線上劃分出三個頻段：0~4kHz用來傳送傳統的語音信號；20~50kHz用來傳送計算機上載的數據信息；150~500kHz或140~1100kHz用來傳送從伺服器上下載的數據信息。
時分多路復用
時分多路復用是以信道傳輸時間作為分割對象，通過為多個信道分配互不重疊的時間片段的方法來實現多路復用。時分多路復用將用於傳輸的時間劃分為若干個時間片段，每個用戶分得一個時間片。時分多路復用通信，是各路信號在同一信道上占有不同時間片進行通信。由抽樣理論可知，抽樣的一個重要作用，是將時間上連續的信號變成時間上的離散信號，其在信道上占用時間的有限性，為多路信號沿同一信道傳輸提供條件。具體說就是把時間分成一些均勻的時間片，通過同步（固定分配）或統計（動態分配）的方式，將各路信號的傳輸時間配分在不同的時間片，以達到互相分開，互不干擾的目的。
至2011年9月，套用最廣泛的時分多路復用是貝爾系統的T1載波。T1載波是將24路音頻信道復用在一條通信線路上，每路音頻信號在送到多路復用器之前，要通過一個脈衝編碼調製編碼器，編碼器每秒抽樣8000次。24路信號的每一路，輪流將一個位元組插入到幀中，每個位元組的長度為8位，其中7位是數據位，1位用於信道控制。每幀由24×8=192位組成，附加1bit作為幀的開始標誌位，所以每幀共有193bit。由於傳送一幀需要125ms，一秒鐘可以傳送8000幀。因此T1載波數據傳輸速率為：
193bit×8000=1544000bps=1544Kbps=1.544Mbps
波分多路復用
波分多路復用技術WDM（Wavelength Division Multiplexing）
波分復用用同一根光纖內傳輸多路不用波長的光信號，以提高單根光纖的傳輸能力。因為光通信的光源在光通信的“視窗”上只占用了很窄的一部分，還有很大的範圍沒有利用。
也可以這樣認為WDM是FDM套用於光纖信道的一個變例。如果讓不用波長的光信號在同一根光纖上傳輸而互不干擾，利用多個波長適當錯開的光源同時在一根光纖上傳送各自攜帶的信息，就可以增加所傳輸的信息容量。由於是用不同的波長傳送各自的信息，因此即使在同一根光纖上也不會相互干擾。在接收端轉換成電信號時，可以獨立地保持每個不同波長的光源所傳送的信息。這種方式就叫做“波分復用”。
如果將一系列載有信息的不同波長的光載波，在光領域內以1至幾百納米的波長間隔合在一起沿單根光纖傳輸，在接收器再一一定的方法，將各個不同波長的光載波分開。在光纖上的工作視窗上安排100個波長不同的光源，同時在一根光纖上傳送各自攜帶的信息，就能使光纖通信系統的容量提高100倍。
碼分多址
碼分多址技術CDMA（Code Division Multiple Access)
碼分多址是採用地址碼和時間、頻率共同區分信道的方式。CDMA的特徵是個每個用戶有特定的地址碼，而地址碼之間相互具有正交性，因此各用戶信息的發射信號在頻率、時間和空間上都可能重疊，從而使用有限的頻率資源得到利用。
CDMA是在擴頻技術上發展起來的無線通信技術，即將需要傳送的具有一定信號頻寬的信息數據，從一個頻寬遠大於信號頻寬的高速偽隨機碼進行調製，使原數據信號的頻寬被擴展，再經載波調製並傳送出去。接收端也使用完全相同的偽隨機碼，對接受的頻寬信號作相關處理，把寬頻信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實現信息通信。
不同的移動台（或手機）可以使用同一個頻率，但是每個移動台（或手機）都被分配帶有一個獨特的“碼序列”，該序列碼與所有別的“序列碼”都不相同，因為是靠不同的“碼序列”來區分不同的移動台（或手機），所以各個用戶相互之間也沒有干擾從而達到了多路復用的目的。
空分多址
空分多址技術SDMA（Space Division Multiple Access）
這種技術是將空間分割構成不同的信道，從而實現頻率的重複使用，達到信道增容的目的。舉例來說，在一個衛星上使用多個天線，各個天線的波束射向地球表面的不同區域地面上不同區域的地球站，他們在同一時間，即使用相同的頻率進行工作，它們之間也不會形成干擾。SDMA系統的處理程式如下:
1、系統將首先對來自所有天線中的信號進行快照或取樣，然後將其轉換成數字形式，並存儲在記憶體中。
2、計算機中的SDMA處理器將立即分析樣本，對無線環境進行評估，確認用戶、干擾源及所在的位置。
3、處理器對天線信號的組合方式進行計算，力爭最佳地恢復用戶的信號。藉助這種策略，每位用戶的信號接收質量將提高，而其他用戶的信號或干擾信號則會遭到禁止。
4、系統進行模擬計算，使天線陣列可以有選擇地向空間傳送信號。再次在此基礎上，每位用戶的信號都可以通過單獨的通信信道空間-空間信道實現高效的傳輸。
5、在上述處理的基礎上，系統就能夠在每條空間信道上傳送和接受信號，從而使這些信號稱為雙向信道。
利用上述流程，SDMA系統就能夠在一條普通信道上創建大量的頻分、時分或碼分雙向空間信道，沒一條信道扣可以完全活的整個陣列的增益和抗干擾功能。從理論上而言，帶m個單元的陣列能夠在每條普通行道上支持m條空間信道。但在實際套用中支持的信道數量將略低於這個數目，具體情況則取決於環境。由此可見，SDMA系統可使系統容量成倍增加，使得系統在有限的頻譜內可以支持更多的用戶，從而成倍的提高頻譜使用效率。
自2011年9月，近幾十年來，無線通信經歷了從模擬到數字，從固定到移動的重大變革。而就移動通信而言，為了更有效地利用有限的無線頻率資源，時分多址技術（TDMA）、頻分多址技術（FDMA）、碼分多址技術（CDMA）得到了廣泛的套用，並在此基礎上建立了GSM和CDMA（是區別於3G的窄帶CDMA）兩大主要的移動通信網路。就技術而言，現有的這三種多址技術已經得到了充分的套用，頻譜的使用效率已經發揮到了極限。空分多址技術（SDMA）則突破了傳統的三維思維模式，在傳統的三維技術的基礎上，在第四維空間上極大地拓寬了頻譜的使用方式，使用移動用戶僅僅由於空間位置的不同而復用同一個傳統的物理信道稱為可能，並將移動通信技術引入了一個更為嶄新的領域。
