頻分復(fù)用

頻分復(fù)用的基本思想是：要傳送的信號帶寬是有限的，而線路可使用的帶寬則遠遠大于要傳送的信號帶寬，通過對多路信號采用不同頻率進行調(diào)制的方法，使調(diào)制后的各路信號在頻率位置上錯開，以達到多路信號同時在一個信道內(nèi)傳輸?shù)哪康?。因此，頻分復(fù)用的各路信號是在時間上重疊而在頻譜上不重疊的信號

為了對抗無線衰落信道中的隨機錯誤和突發(fā)錯誤，通常采用信道編碼和交織技術(shù)。OFDM系統(tǒng)本身具有利用信道分集特性的能力，一般的信道特性信息已被OFDM調(diào)整方式本身所利用，可以在子載波間進行編碼，形成編碼的OFDMCOFDM即把OFDM技術(shù)與信道編碼、頻率時間交織結(jié)合起來，提高系統(tǒng)的性能，其編碼可以采用各種碼（如分組碼和卷積碼）。

現(xiàn)狀及其發(fā)展方向：OFDM技術(shù)良好的性能使其在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如：HDSL、ADSL、VDSL、DAB和DVB，無線局域網(wǎng)IEEE802.11a和HIPERLAN2，以及無線城域網(wǎng)IEEE802.16等系統(tǒng)中。而在4G中，一方面帶寬作為移動通信中非常希缺的資源，另一方面未來的移動通信對服務(wù)質(zhì)量、服務(wù)的多樣性及傳輸速率要求越來越高，使得OFDM將得到更廣泛的應(yīng)用。

時分復(fù)用

時分復(fù)用TDM是采用同一物理連接的不同時段來傳輸不同的信號，也能達到多路傳輸?shù)哪康?。時分多路復(fù)用以時間作為信號分割的參量，故必須使各路信號在時間軸上互不重疊。時分復(fù)用（TDM，Time-division multiplexing）就是將提供給整個信道傳輸信息的時間劃分成若干時間片（簡稱時隙），并將這些時隙分配給每一個信號源使用。

傳統(tǒng)的電路時分復(fù)用技術(shù)雖然已經(jīng)成熟，但是由于電子瓶頸的影響很難進一步提高單根光纖的傳輸速率。目前，利用電時分復(fù)用的方式可以實現(xiàn)單根光纖10Gbit/s 的傳輸速率，德國SHF 40Gbit/s 電時分復(fù)用器雖然已經(jīng)商用化，但是由于技術(shù)復(fù)雜，價格十分昂貴。所以要想進一步提高光通信系統(tǒng)的通信容量，人們把研究的熱點集中在了光波分復(fù)用（WDM）和光時分復(fù)用（OTDM）兩種復(fù)用方式上。

頻分復(fù)用和時分復(fù)用的區(qū)別

頻分復(fù)用

頻分復(fù)用（FDM，F(xiàn)requency Division Multiplexing）就是將用于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個子頻帶（或稱子信道），每一個子信道傳輸1路信號。頻分復(fù)用要求總頻率寬度大于各個子信道頻率之和，同時為了保證各子信道中所傳輸?shù)男盘柣ゲ桓蓴_，應(yīng)在各子信道之間設(shè)立隔離帶，這樣就保證了各路信號互不干擾（條件之一）。頻分復(fù)用技術(shù)的特點是所有子信道傳輸?shù)男盘栆圆⑿械姆绞焦ぷ?，每一路信號傳輸時可不考慮傳輸時延，因而頻分復(fù)用技術(shù)取得了非常廣泛的應(yīng)用。頻分復(fù)用技術(shù)除傳統(tǒng)意義上的頻分復(fù)用（FDM）外，還有一種是正交頻分復(fù)用（OFDM）。

1.1傳統(tǒng)的頻分復(fù)用

傳統(tǒng)的頻分復(fù)用典型的應(yīng)用莫過于廣電HFC網(wǎng)絡(luò)電視信號的傳輸了，不管是模擬電視信號還是數(shù)字電視信號都是如此，因為對于數(shù)字電視信號而言，盡管在每一個頻道（8 MHz）以內(nèi)是時分復(fù)用傳輸?shù)模鱾€頻道之間仍然是以頻分復(fù)用的方式傳輸?shù)摹?/p>

1.2正交頻分復(fù)用

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）實際是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)。OFDM全部載波頻率有相等的頻率間隔，它們是一個基本振蕩頻率的整數(shù)倍，正交指各個載波的信號頻譜是正交的。

OFDM系統(tǒng)比FDM系統(tǒng)要求的帶寬要小得多。由于OFDM使用無干擾正交載波技術(shù)，單個載波間無需保護頻帶，這樣使得可用頻譜的使用效率更高。另外，OFDM技術(shù)可動態(tài)分配在子信道中的數(shù)據(jù)，為獲得最大的數(shù)據(jù)吞吐量，多載波調(diào)制器可以智能地分配更多的數(shù)據(jù)到噪聲小的子信道上。目前OFDM技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于廣播式的音頻和視頻領(lǐng)域以及民用通信系統(tǒng)中，主要的應(yīng)用包括：非對稱的數(shù)字用戶環(huán)線（ADSL）、數(shù)字視頻廣播（DVB）、高清晰度電視（HDTV）、無線局域網(wǎng)（WLAN）和第4代（4G）移動通信系統(tǒng)等。

時分復(fù)用

時分復(fù)用（TDM，Time Division Multiplexing）就是將提供給整個信道傳輸信息的時間劃分成若干時間片（簡稱時隙），并將這些時隙分配給每一個信號源使用，每一路信號在自己的時隙內(nèi)獨占信道進行數(shù)據(jù)傳輸。時分復(fù)用技術(shù)的特點是時隙事先規(guī)劃分配好且固定不變，所以有時也叫同步時分復(fù)用。其優(yōu)點是時隙分配固定，便于調(diào)節(jié)控制，適于數(shù)字信息的傳輸；缺點是當(dāng)某信號源沒有數(shù)據(jù)傳輸時，它所對應(yīng)的信道會出現(xiàn)空閑，而其他繁忙的信道無法占用這個空閑的信道，因此會降低線路的利用率。時分復(fù)用技術(shù)與頻分復(fù)用技術(shù)一樣，有著非常廣泛的應(yīng)用，電話就是其中最經(jīng)典的例子，此外時分復(fù)用技術(shù)在廣電也同樣取得了廣泛地應(yīng)用，如SDH，ATM，IP和HFC網(wǎng)絡(luò)中CM與CMTS的通信都是利用了時分復(fù)用的技術(shù)。

波分復(fù)用

通信是由光來運載信號進行傳輸?shù)姆绞?。在光通信領(lǐng)域，人們習(xí)慣按波長而不是按頻率來命名。因此，所謂的波分復(fù)用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）其本質(zhì)上也是頻分復(fù)用而已。WDM是在1根光纖上承載多個波長（信道）系統(tǒng)，將1根光纖轉(zhuǎn)換為多條“虛擬”纖，當(dāng)然每條虛擬纖獨立工作在不同波長上，這樣極大地提高了光纖的傳輸容量。由于WDM系統(tǒng)技術(shù)的經(jīng)濟性與有效性，使之成為當(dāng)前光纖通信網(wǎng)絡(luò)擴容的主要手段。波分復(fù)用技術(shù)作為一種系統(tǒng)概念，通常有3種復(fù)用方式，即1 310 nm和1 550 nm波長的波分復(fù)用、粗波分復(fù)用（CWDM，Coarse Wavelength Division Multiplexing）和密集波分復(fù)用（DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing）。

（1）1 310 nm和1 550 nm波長的波分復(fù)用

這種復(fù)用技術(shù)在20世紀70年代初時僅用兩個波長：1 310 nm窗口一個波長，1 550 nm窗口一個波長，利用WDM技術(shù)實現(xiàn)單纖雙窗口傳輸，這是最初的波分復(fù)用的使用情況。

（2）粗波分復(fù)用

繼在骨干網(wǎng)及長途網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用后，波分復(fù)用技術(shù)也開始在城域網(wǎng)中得到使用，主要指的是粗波分復(fù)用技術(shù)。CWDM使用1 200~1 700 nm的寬窗口，目前主要應(yīng)用波長在1 550 nm的系統(tǒng)中，當(dāng)然1 310 nm波長的波分復(fù)用器也在研制之中。粗波分復(fù)用（大波長間隔）器相鄰信道的間距一般≥20 nm，它的波長數(shù)目一般為4波或8波，最多16波。當(dāng)復(fù)用的信道數(shù)為16或者更少時，由于CWDM系統(tǒng)采用的DFB激光器不需要冷卻，在成本、功耗要求和設(shè)備尺寸方面，CWDM系統(tǒng)比DWDM系統(tǒng)更有優(yōu)勢，CWDM越來越廣泛地被業(yè)界所接受。CWDM無需選擇成本昂貴的密集波分解復(fù)用器和“光放”EDFA，只需采用便宜的多通道激光收發(fā)器作為中繼，因而成本大大下降。如今，不少廠家已經(jīng)能夠提供具有2~8個波長的商用CWDM系統(tǒng)，它適合在地理范圍不是特別大、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展不是非?？斓某鞘惺褂?。

（3）密集波分復(fù)用

密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM）可以承載8～160個波長，而且隨著DWDM技術(shù)的不斷發(fā)展，其分波波數(shù)的上限值仍在不斷地增長，間隔一般≤1.6 nm，主要應(yīng)用于長距離傳輸系統(tǒng)。在所有的DWDM系統(tǒng)中都需要色散補償技術(shù)（克服多波長系統(tǒng)中的非線性失真——四波混頻現(xiàn)象）。在16波DWDM系統(tǒng)中，一般采用常規(guī)色散補償光纖來進行補償，而在40波DWDM系統(tǒng)中，必須采用色散斜率補償光纖補償。DWDM能夠在同一根光纖中把不同的波長同時進行組合和傳輸，為了保證有效傳輸，一根光纖轉(zhuǎn)換為多根虛擬光纖。目前，采用DWDM技術(shù)，單根光纖可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量高達400 Gbit/s，隨著廠商在每根光纖中加入更多信道，每秒太位的傳輸速度指日可待。

碼分復(fù)用

分復(fù)用（CDM，Code Division Multiplexing）是靠不同的編碼來區(qū)分各路原始信號的一種復(fù)用方式，主要和各種多址技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生了各種接入技術(shù)，包括無線和有線接入。例如在多址蜂窩系統(tǒng)中是以信道來區(qū)分通信對象的，一個信道只容納1個用戶進行通話，許多同時通話的用戶，互相以信道來區(qū)分，這就是多址。移動通信系統(tǒng)是一個多信道同時工作的系統(tǒng)，具有廣播和大面積覆蓋的特點。在移動通信環(huán)境的電波覆蓋區(qū)內(nèi)，建立用戶之間的無線信道連接，是無線多址接入方式，屬于多址接入技術(shù)。聯(lián)通CDMA（Code Division Multiple Access）就是碼分復(fù)用的一種方式，稱為碼分多址，此外還有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和同步碼分多址（SCDMA）。

（1）FDMA

FDMA頻分多址采用調(diào)頻的多址技術(shù)，業(yè)務(wù)信道在不同的頻段分配給不同的用戶。FDMA適合大量連續(xù)非突發(fā)性數(shù)據(jù)的接入，單純采用FDMA作為多址接入方式已經(jīng)很少見。目前中國聯(lián)通、中國移動所使用的GSM移動電話網(wǎng)就是采用FDMA和TDMA兩種方式的結(jié)合。

（2）TDMA時分多址

TDMA時分多址采用了時分的多址技術(shù)，將業(yè)務(wù)信道在不同的時間段分配給不同的用戶。TDMA的優(yōu)點是頻譜利用率高，適合支持多個突發(fā)性或低速率數(shù)據(jù)用戶的接入。除中國聯(lián)通、中國移動所使用的GSM移動電話網(wǎng)采用FDMA和TDMA兩種方式的結(jié)合外，廣電HFC網(wǎng)中的CM與CMTS的通信中也采用了時分多址的接入方式（基于DOCSIS1.0或1.1和Eruo DOCSIS1.0或1.1）。

（3）CDMA碼分多址

CDMA是采用數(shù)字技術(shù)的分支——擴頻通信技術(shù)發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)，它是在FDM和TDM的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。FDM的特點是信道不獨占，而時間資源共享，每一子信道使用的頻帶互不重疊；TDM的特點是獨占時隙，而信道資源共享，每一個子信道使用的時隙不重疊；CDMA的特點是所有子信道在同一時間可以使用整個信道進行數(shù)據(jù)傳輸，它在信道與時間資源上均為共享，因此，信道的效率高，系統(tǒng)的容量大。CDMA的技術(shù)原理是基于擴頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù)用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼（PN）進行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去；接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴，以實現(xiàn)信息通信。CDMA碼分多址技術(shù)完全適合現(xiàn)代移動通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)、軟切換等，正受到越來越多的運營商和用戶的青睞。

（4）同步碼分多址技術(shù)

同步碼分多址（SCDMA，Synchrnous Code Division Multiplexing Access）指偽隨機碼之間是同步正交的，既可以無線接入也可以有線接入，應(yīng)用較廣泛。廣電HFC網(wǎng)中的CM與CMTS的通信中就用到該項技術(shù)，例如美國泰立洋公司（Terayon）和北京凱視通電纜電視寬帶接入，結(jié)合ATDM（高級時分多址）和SCDMA上行信道通信（基于DOCSIS2.0或Eruo DOCSIS2.0）。

中國第3代移動通信系統(tǒng)也采用同步碼分多址技術(shù)，它意味著代表所有用戶的偽隨機碼在到達基站時是同步的，由于偽隨機碼之間的同步正交性，可以有效地消除碼間干擾，系統(tǒng)容量方面將得到極大的改善，它的系統(tǒng)容量是其他第3代移動通信標(biāo)準的4～5倍