頻寬與時延以及通道復用技術(CDMA詳解)!!!

2021-08-14 20:18:47 字數 2137 閱讀 1607

生活中,我們經常聽到頻寬這個詞,比如家裡上網的頻寬是多少呀,50m還是100m,或者光纖是千兆的還是百兆的諸如此類。大家都知道頻寬越大,網速越快。但是頻寬和網速究竟是怎麼乙個關係,這裡來總結一下:頻寬本來是指訊號具有的頻頻寬度,比如在傳統的通訊線路上傳送的語言訊號的標準頻寬是3.1khz(300hz到3.4khz)。在計算機網路中,頻寬用來表示網路的通訊線路傳送資料的能力,因此網路頻寬表示在單位時間內從網路中的某一點到另一點所能通過的最高資料率。單位是b/s。

在這兩種頻寬的表述中,前者是頻域稱謂,後者是時域稱謂,二者本質上是相同的。一條通行線路上,頻寬越寬,其最高資料率也越高。時延是指資料從網路的一端傳送到另一端所用的時間,也稱為延遲。時延包括四部分,具體如下圖

從這裡我們還可以知道,通常所說的光纖的千兆和百兆都指的是線路所允許的最高資料率。

從圖中可以知道,傳播時延越長,也就意味著線路越長,傳送頻寬越大,就意味著資料在通道中的長度越短。所以時延頻寬積的物理意義就是線路上資料量的多少。

使用者在分配到一定的頻帶後,在通訊過程中自始至終都占用這個頻帶。頻分復用的所有使用者在同樣的時間占用不同的頻寬資源。下面是乙個例子:

圖中,使用者的語音頻號經過調製後到了所分配的頻帶,然後經過調製器傳送出去,在進入通道時,三個訊號疊加成乙個訊號進行傳送,到了目的地以後進行濾波解調出每個頻帶的訊號,送給相應的接收端。時分復用是將時間劃分為一段段登場的時分復用幀(tdm)每乙個時分復用的使用者在每乙個tdm幀中占用固定序號的時隙,每乙個使用者所佔的時隙週期性的出現(其週期就是tdm幀長度對應的時間)

具體過程如下面的例子:

如上圖所示,每一路的資料在每個tdm幀中的相對位置是一樣的。

但是採用時分復用,也存在一定的缺點,有可能會造成資源浪費。

所以,針對時分復用的這個缺陷,一種改進的時分復用出現了,就是後來的統計時分復用統計時分復用使用stdm幀來傳送復用的資料,各使用者有了資料就隨時發往集中器的輸入快取,然後集中器依次掃瞄輸入快取,把快取中的資料放入stdm幀中,乙個幀放滿就傳送出去。stdm幀不是固定分配時隙,而是動態分配。

又叫分碼多重進接(cdma),每乙個使用者可以再同樣的時間使用同樣的頻帶進行通訊,由於各使用者使用經過特殊挑選的不同碼型,因此各使用者不會造成任何干擾。原理:在cdma中,每乙個位元時間再劃分為m個短的間隔,成為碼片。通常m的值為64或者128。這裡設m為8。

使用cdma的每乙個站被指派乙個唯一的m bit碼片序列,如果傳送1,則傳送m bit碼片序列,如果傳送0,則傳送其二進位制反碼。比如指派給s站的碼片序列為00011011,則s傳送1時,就傳送00011011;s傳送0時,就傳送11100100,我們習慣把0寫為-1,1寫為+1。

所以,假定s站要傳送資訊的資料率為b bit/s,而乙個位元要轉化成8個碼片序列,則s站實際上傳送的資料率提高到mb bit/s,同時s站所占用的頻寬也提高到原來的m倍。這種通訊方式就是擴頻通訊的一種。cdma系統的兩個特點:

所以在通訊時,如果x站要接收s站的資訊,就必須知道s站所特有的碼片序列。x站使用它得到的s站的碼片序列和收到的位置訊號進行求內積運算,x站收到的是所有站碼片序列之和,求內積時其他站的內積都是0直接被過濾掉,當最後結果為-1時,說明s站發的是0;當最後結果為+1時,說明s站發的是1。

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