還記得計算機網(wǎng)絡(luò)中的信道復(fù)用技術(shù)么? 來來來, 一起復(fù)習(xí)一下.
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問: 什么是信道復(fù)用. 在回答這個問題之前先看這樣一個場景:
其中u1 u2是兩個用戶, 如果這兩個用戶之間連通的信道在他們使用過程中, 被他們完全占用了, 其他人就只能等著了. 那有人說了, 那就多架設(shè)信道不就好了. 如果說 A B之間的信道可以滿足20G 流量的傳輸, 而u1 u2 在通信的過程中, 只使用了其中的千分之一, 這就造成了資源的極度浪費, 不管從哪方面考慮, 都應(yīng)該充分利用其傳輸?shù)男阅?
而這個時候, 為了解決這個問題, 就出現(xiàn)了信道的復(fù)用技術(shù). 簡單說, 就是可以在同一個信道上同時傳送多路數(shù)據(jù). 如圖:
為了方便理解, 將信道轉(zhuǎn)化為單工通信. 其中u1給u2發(fā)送數(shù)據(jù)的同時, u3也可以給u4發(fā)送數(shù)據(jù). 同一個信道可傳輸多路信號的通信.
信道復(fù)用的基本思路簡單說就是, 在發(fā)送端將多路信號揉成一個信號發(fā)送, 而接收端需要將信號再拆分成各路信號進行分發(fā).
如何實現(xiàn)信道的復(fù)用呢?
頻分復(fù)用
現(xiàn)在最常使用的傳輸媒介就是光纖了, 都知道光信號有不同的頻率, 可見光只占用其中的一小部分.
而頻分復(fù)用, 就是通過將不同頻率的信號進行融合, 然后在接收端再進行不同頻率信號的分離. 當(dāng)然, 疊加后的頻率是不能超出傳輸媒介的頻率帶寬的.
復(fù)用技術(shù)是可以連續(xù)復(fù)用的, 從A通過復(fù)用, 生成的信號可以在B處再次進行信號的疊加, 而遇到頻率帶寬低的信道可拆分傳輸, 最大限度的使用其傳輸性能.
時分復(fù)用
時分復(fù)用很好理解, 將信道按照時間段進行劃分, 多個輸入端輪流發(fā)送數(shù)據(jù), 接收端再按照時間段將數(shù)據(jù)進行拆分.
問題
時分復(fù)用技術(shù)的問題顯而易見, 每個輸入方占用信道的機會都是均等的. 如果說A沒有數(shù)據(jù), 為了接收端能夠按照時間間隔正確分發(fā)數(shù)據(jù), A所占用的時間間隔會留空, 造成資源的浪費.
統(tǒng)計時分復(fù)用
為了解決時分復(fù)用空閑造成的資源浪費, 出現(xiàn)了統(tǒng)計時分復(fù)用. 基本思路一致, 也是將信道按照時間間隔進行分割, 不同的是, 每次放入數(shù)據(jù)的時候, 會攜帶一個tag, 標記本段數(shù)據(jù)的所屬, 接收端根據(jù)tag對分段數(shù)據(jù)進行識別分發(fā)(當(dāng)然, 接收端同時會將附帶的tag去掉). 這樣一來, 只要有數(shù)據(jù)就方, 而不用空出空閑間隔了.
波分復(fù)用
波分復(fù)用技術(shù)說白了, 其實就是頻分復(fù)用. 都知道, 光是有不同的波長的, 波分復(fù)用是根據(jù)不同的波長進行復(fù)用.
問題是, 光的波長和頻率成反比, 波長一定, 頻率就也定了. 這這這, 不就是頻分復(fù)用換了個名嘛. (可能只是因為在復(fù)用時用到的技術(shù)不同吧)
碼分復(fù)用
先說一下, 碼分復(fù)用中的碼是什么. 在傳輸過程中, 將一個比特的時間間隔, 再次切分為 n 個間隔, 其中每個間隔稱為一個碼片.
每個發(fā)送接收方, 定義一個自己的碼片序列, 如下:
一共7個碼片(也就是說, 原來發(fā)送1比特的數(shù)據(jù), 現(xiàn)在需要發(fā)送7比特). 當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)的時候, 如果是二進制1, 就直接發(fā)送碼片序列, 如果是二進制0, 則將碼片序列取反再發(fā)送.
那么這個發(fā)送的序列如何疊加呢? 很簡單, 就是兩者波形的疊加. 1+1=2, (-1)+(-1)=-2, -1+1=0. (向量的點積) 疊加后的波形是兩個波形的和.
到這里都很好理解, 問題是接收方如何從數(shù)據(jù)中將波形分離出來呢? 前面的分離都是物理模型, 咱也不太懂, 到這里是數(shù)學(xué)模型了, 可以簡單嘮一嘮.
先復(fù)習(xí)一下向量相關(guān)的概念
首先, 上方的碼片就是一個包含: 1, -1 的向量.
碼片向量的規(guī)格化內(nèi)積: 按位相乘, 取平均值. (內(nèi)積是向量的概念, 就是點積除以 n)
根據(jù)這個定義, 有如下推理:
- 任一碼片與自身規(guī)格化內(nèi)積為1 (每位都相同, 相乘后均為1, 取平均值任為1)
- 任一碼片與其反碼片內(nèi)積為-1 (每位都相反, 相乘后均為-1, 取平均值-1)
正交碼片: 內(nèi)積為0
信號拆分
首先, 容易分離的不同向量必須是正交向量. 證明過程就不說了, 咱也不懂
如何拆分信號呢? 結(jié)果很簡單, 將收到的信號與自己的碼片序列做內(nèi)積運算, 若內(nèi)積為0, 則當(dāng)前比特沒有自己的信號, 否則為1或-1, 既1或0.
其他
信道復(fù)用技術(shù)除了上面幾種, 還有: 空分復(fù)用等等.
不同的復(fù)用技術(shù), 其對應(yīng)的應(yīng)用場景不同. 簡單回顧一下.
