波分复用广泛应用于光纤通讯体系,包括长距离光纤传输、数据中心互连和光网络等领域。它通过在不同光波长上传输不同信号,实现了高密度、高速率、低延迟的数据传输。
铺设光缆的工程耗资巨大,应只管在一根光缆中放入尽大概多的光纤,然后对每一根光纤利用麋集波分复用技术。例如,在一根光缆中放入 100 根速率为 2.5 G b / s 2.5Gb/s 2.5Gb/s 的光纤,对每根光纤采用40倍的麋集波分复用,则这根光缆的总数据速率为 ( 2.5 G b / s × 40 ) × 100 = 10000 G b / s = 10 T b / s (2.5 Gb/s \times 40) \times 100 = 10000 Gb/s = 10 Tb/s (2.5Gb/s×40)×100=10000Gb/s=10Tb/s。
波分复用使得多个信号能够同时传输,进步了通讯体系的资源利用率和传输效率。同时,由于光波长的特性,光信号在光纤中传输的损耗较小,抗干扰能力较强。
波分复用也有一些限制:
光波长的分配需要公道规划,以克制光波长的重叠和冲突。
光纤自己的特性和光学器件的性能也会对波分复用体系的性能产生影响。
码分复用 CDM
码分复用(Code Division Multiplexing,CDM)常称为码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)。通过在发送端将不同信号编码为不同的伪随机码序列,然后在接收端利用相同的伪随机码序列来解码和分离各个信号。它是在扩频通讯技术的基础上发展起来的一种无线通讯技术。
与 FDM 和 TDM 不同,CDMA 的每个用户可以在相同的时间利用相同的频带举行通讯
在码分复用中,每个信号被调制为不同的伪随机码序列,称为扩频码或扩频信号。即每个比特时间划分为 m 个更短的时间片,称为码片(Chip)单起见。每个信号利用的扩频码应该是独立的且不重叠的。然后,多个信号通过共享相同的频率带宽举行传输。
CDMA 中的每个站点都被指派一个唯一的 m 比特码片序列(ChipSequence):
分配给每个站的码片序列必须相互正交,即各码片序列相应的码片向量之间的规格化内积为 0: A ⋅ B = 1 m ∑ i = 1 m A i B i A·B =\frac{1}{m}\sum_{i=1}^mA_iB_i A⋅B=m1i=1∑mAiBi
向量 A 表示站 A 的码片向量,向量 B 表示站 B 的码片向量。两个不同站 A 和 B 的码片序列相互正交,就是向量 A 与向量 B 的规格化内积为0
任何站的码片向量与其他各站码片反码的向量的规格化内积为 0 A ⋅ B ‾ = 1 m ∑ i = 1 m A i B ‾ i = − 1 m ∑ i = 1 m A i B i = − 0 = 0 A·\overline B =\frac{1}{m}\sum_{i=1}^mA_i\overline B_i=-\frac{1}{m}\sum_{i=1}^mA_i B_i=-0=0 A⋅B=m1i=1∑mAiBi=−m1i=1∑mAiBi=−0=0
任何站的码片向量与该站自身码片向量的规格化内积为 1 A ⋅ A = 1 m ∑ i = 1 m A i A i = 1 m ∑ i = 1 m A i 2 = 1 m ∑ i = 1 m ( ± 1 ) 2 = 1 A·A =\frac{1}{m}\sum_{i=1}^mA_iA_i=\frac{1}{m}\sum_{i=1}^mA_i^2=\frac{1}{m}\sum_{i=1}^m(\pm1)^2=1 A⋅A=m1i=1∑mAiAi=m1i=1∑mAi2=m1i=1∑m(±1)2=1
任何站的码片向量与该站自身码片反码的向量的规格化内积为 -1 A ⋅ A ‾ = 1 m ∑ i = 1 m A i A ‾ i = − 1 m ∑ i = 1 m A i A i = − 1 A·\overline A =\frac{1}{m}\sum_{i=1}^mA_i\overline A_i=-\frac{1}{m}\sum_{i=1}^mA_i A_i=-1 A⋅A=m1i=1∑mAiAi=−m1i=1∑mAiAi=−1