无线通信中的电波(频带宽)有效利用 - 多址接入 FDMA/TDMA/CDMA的主要图片

无线通信中的电波(频带宽)有效利用 - 多址接入 FDMA/TDMA/CDMA(2)

INDEX - 多址接入 FDMA/TDMA/CDMA(1)

1. 在无线通信中有效利用电波方面不可缺少的技术

2. 通过无线通信进行的多条数据传输

3. 多址接入的机制 -FDMA/TDMA/CDMA-

4. 总结

INDEX - 多址接入 FDMA/TDMA/CDMA(2)

<专栏>多路复用机制 -FDM/TDM/CDM-

<专栏>智能手机技术规格中记载的FDD-LTE和TD-LTE是什么意思?

以下是对多址接入FDMA/TDMA/CDMA(1)的补充。

<专栏>多路复用机制 -FDM/TDM/CDM-

无线通信中的多路复用方法有多种,代表性的方法如下所示。

・频分多路复用(FDM:Frequency Division Multiplexing)
・时分多路复用(TDM:Time Division Multiplexing)
・码分多路复用(CDM:Code Division Multiplexing)

每种方式的机制的一般性示意图如图7-1、7-2、及7-3所示,我们将着眼于红框内的传输路径进行解说。

频分多路复用(FDM)示意图
图7-1 频分多路复用(FDM)示意图
时分多路复用(TDM)示意图
图7-2 时分多路复用(TDM)示意图
码分多路复用(CDM)示意图
图7-3 码分多路复用(CDM)示意图

频分多路复用(FDM)

频分多路复用(FDM:Frequency Division Multiplexing)是一种将多条数据分配到不同频带并将各个频带作为信道(Ch)在单一传输路径上同时传输的多路复用技术。

图7-1显示了FDM的一般性示意图。在发送侧将分配了多条数据的频带作为信道在单一传输路径上进行多路复用传输。接收侧可以使用由能够选择各信道的频带的终端接收发送的数据。
作为在无线通信中使用FDM的例子,有日本国内地上波电视播放。虽然传输路径只有空间这一条,但包含图像和音频数据的电波从多个电视台分别以每个频率发送,接收侧可以通过选择唯一的频率来观看所需的电视节目。此外,模拟播放无线电也使用FDM。

时分多路复用(TDM)

时分多路复用(TDM:Time Division Multiplexing)是一种将多条数据按时间分割后作为信道进行分配,并使用相同的频率在单个传输路径上传输的多路复用技术。

TDM的一般性示意图如图7-2所示。在发送侧,来自终端的多条数据被按时间分割并分配给信道(Ch),并在单一传输路径上进行多路复用传输。接收侧通过在与发送侧相同的时间分离到各个信道,多个终端可以分别接收发送的数据。
在无线通信中采用TDM的例子有欧洲和美国的电视播放。

码分多路复用(CDM)

码分多路复用(CDM:Code Division Multiplexing)是一种将每个终端各不相同的识别符号与数据混合,然后添加得到的同一频带内信号,并通过单一传输路径同时传输该信号群的多路复用技术。

图7-3显示了CDM的工作机制。通过将数据与比该数据的1位时间宽度更短的周期性识别符号相混合(调制)来生成调制信号*8。它通过将每个终端各不相同的多个调制信号原封不动地添加来进行多路复用,并通过单一传输路径来发送该多路复用信号。在接收侧,通过根据每个终端分别将多路复用信号与在调制时使用的识别符号相混合(解调)来恢复数据,可以各接收所发送的数据。 
在无线通信中,还没有发现采用CDM的标准系统的例子,绝大多数情况下都是作为多址接入方式的CDMA(Code Division Multiple Access)而被广泛采用。

*8 对该调制信号和传输时的原始数据(原始信号)的频带宽进行比较后发现,调制信号的频带宽更宽。该特征已成为通信方面的优势,例如对外部噪声在传输路径上造成的干扰具有更强的抵抗能力。

<专栏>智能手机技术规格中记载的FDD-LTE和TD-LTE是什么意思?

在使用智能手机和手机的移动通信或固定电话的通话中,发送和接收是同时进行的,这意味着语音数据使用单一信道在两个方向上传输。因此可以认为双向传输也是多路复用技术之一。

智能手机等技术规格中写着“FDD-LTE”或TD-LTE(通常将TDD-LTE写作TD-LTE),这个FDD(Frequency Division Duplex)和TDD( Time Division Duplex)*9的意思是双向传输。
另一方面,LTE(Long Term Evolution)是第四代移动通信系统(4G)的通信标准,这其中也包含着多址接入 -在4G的情况下是OFDMA- 的意思。因此,也可以说“FDD-LTE”描述了双向传输和多址接的方式。
虽然有点复杂,但是双向传输并不算是多路复用,双向传输和多路复用的应用——多址接入一般都是这样分开记述的。

*9 FDD被称为频分双工,通过为下行/下载(在终端侧接收数据)和上行/上传(在终端侧发送数据)分配不同的频率来实现双向传输(图8-1)。 
此外,TDD也称为时分双工,上下行使用相同的频带,在时间轴方向上分割音频数据,通过在短时间(通话时为毫秒量级)内交替发送和接收音频数据,从而实现双向传输(图8-2)。因此,严格来说,TDD并不是同时发送和接收,但在通话时,接收到的声音并不会让人感到不适。 
关于双向传输,在无线通信的基础知识-无线机制(2)中解说。

FDD(Frequency Division Duplex)示意图
图8-1 FDD(Frequency Division Duplex)示意图
TDD(Time Division Duplex)示意图
图8-2 TDD(Time Division Duplex)示意图

INDEX - 多址接入 FDMA/TDMA/CDMA(1)

1. 在无线通信中有效利用电波方面不可缺少的技术

2. 通过无线通信进行的多条数据传输

2.1 多路复用 -单一传输路径(空间)的有效利用-

2.2 多址接入 -实现多个用户之间互不干扰的无线通信-

3. 多址接入的机制 -FDMA/TDMA/CDMA-

3.1 频分多址接入(FDMA)

3.2 时分多址接入(TDMA)

3.3 码分多址接入(CDMA)

4. 总结

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