复用技术

复用技术是指在一条信道上同时传输多路数据的技术。形象的比喻一条路上行驶多辆货车

为什么使用：通常通信系统的信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的的带宽宽的多。若一个通信仅传送一路信号导致信道资源严重浪费，为了能够充分利用信道的带宽，可采用频分复用的方法。

TDM时分复用

是一种将多个数据流在同一个通信介质上同时进行传输的方法，其基本原理是通过时间轴的切割，使得每个数据流在一定时间内占据所有的传输资源。

模块摘自

时分复用是在时间轴上将输入信号序列分配给输出信号的一种技术。这种技术将时间分为若干小段，每个时间段分配给一个输入信号。输入信号在其分配的时间段内有权使用全部的带宽资源。

参考文章：时分多路复用原理动画

同步时分复用(Synchronous Time Division Multiplexing, STDM)是最常见的时分复用类型，其特点是每个通道都被赋予固定的时间片。另一种形式是异步时分复用(Asynchronous Time Division Multiplexing, ATDM)，也被称为统计时分复用(Statistical Time Division Multiplexing, STDM)。在ATDM中，时间片是根据需求动态分配的，因此在数据传输量较小的情况下，其效率更高。

时分复用的技术特点

优点

高效：可以并行处理多个数据流，大大提高了信道利用率。 灵活：能够根据每个数据流的需要动态地分配带宽资源。

缺点

复杂性：由于需要对每个数据流进行精确的时间控制，所以实现起来相对复杂。 延迟：每个数据流必须等待其分配的时间片到来才能发送数据，这可能导致一定的延迟。

时分复用的应用

电信网络

时分复用在电话交换系统中有广泛应用。例如，E1线路使用时分复用技术将32个64Kbps的电话信号复用到一条2.048Mbps的线路上。

数字视频广播

数字视频广播(Digital Video Broadcasting, DVB)也使用了时分复用技术，通过这种方式，可以在同一个频道上同时播放多个节目。

光纤通信

在光纤通信中，使用波分复用(Wavelength Division Multiplexing, WDM)和时分复用的结合，可以大大提高光纤的传输容量

时分复用模拟代码

理解时分复用技术的一个简单方法是通过模拟其过程。以下是一个使用Python编写的简单示例，该示例将展示如何将三个数据流（在这里我们只使用了数字列表）合并为一个共享的输出流。

# 输入数据流
stream1 = [1, 2, 3, 4, 5]
stream2 = [6, 7, 8, 9, 10]
stream3 = [11, 12, 13, 14, 15]

# 初始化输出数据流
output_stream = []

# 通过交替从每个输入流中获取数据项来填充输出流
for i in range(max(len(stream1), len(stream2), len(stream3))):
    if i < len(stream1):
        output_stream.append(stream1[i])
    if i < len(stream2):
        output_stream.append(stream2[i])
    if i < len(stream3):
        output_stream.append(stream3[i])

print("Output Stream: ", output_stream)

在这个例子中，stream1, stream2, 和 stream3 表示三个不同的输入数据流，我们按照时分复用的原则，轮流从每个数据流中取出一个元素放入output_stream中，模拟数据在同一通信介质上进行传输的过程。

执行以上代码后，你会看到类似于下面的输出：

Output Stream:  [1, 6, 11, 2, 7, 12, 3, 8, 13, 4, 9, 14, 5, 10, 15]

这就是一个简单的时分复用过程的演示。在实际应用中，时分复用的过程会更复杂，例如需要考虑每个数据流的优先级、带宽需求等因素，以及如何在接收端正确地将复用后的数据流分离还原等问题。

此代码只是模拟了时分复用技术的基本概念，实际应用中的情况可能会复杂得多。对于具有更复杂需求的情况，可能需要使用专门的库或工具，例如Scapy或GNU Radio等。

参考文献

Stallings, W. (2007). Data and Computer Communications. Prentice Hall. Proakis, J., & Salehi, M. (2008). Digital Communications. McGraw-Hill.

小结

以上就是关于时分复用技术的一些基本原理和应用。虽然这种技术在实现上可能比较复杂，但其能够有效地提高信道利用率，因此在许多通信系统中都得到了广泛的应用。

FDM频分复用

图文并茂—FDM、OFDM的区别及优缺点、调制解调过程

频分复用的目的在于提高频带利用率。通常，在通信系统中，信道所能提供的带宽往往要比传送一路信号所需的带宽宽得多。因此，一个信道只传输一路信号是非常浪费的。为了充分利用信道的带宽，因而提出了信道的频分复用问题。就是不同用户分别用不同频段同时跟基站通信，因为接受端可以放大特定频段的信号，也就是可以将其他信号剔除

例： 在8：00时，A，B，C三人都要向外打电话，移动公司为了节省带宽，采用频分复用技术，将A,B,C三人的信号频率，通过调制技术，调到不同的频段（要加上防护频带 ，以防止邻路信号间相互干扰),合并后的复用信号，原则上可以在信道中传输，但有时为了更好地利用信道的传输特性，还可以再进行一次调制。在接收端，可利用相应的带通滤波器(BPF)来区分开各路信号的频谱。然后，再通过各自的相干解调器便可恢复各路调制信号。在接收端，可利用相应的带通滤波器(BPF)来区分开各路信号的频谱。然后，再通过各自的相干解调器便可恢复各路调制信号。

正交频分复用（OFDM）

正交载波的意义在于充分利用带宽，且互不干扰

上个例子讲到ABC三个用户的信号都要经过调制，OFDM与FDM不同之处在于，OFDM分采用正交子载波进行调制。

基本概念：正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）是多载波调制技术的一种，采用正交子载波调制多路信号。

这不是废话么这概念啥也没说呀，是我弱啦？不知道啥是正交子载波调制？

子载波正交性的理解

放个理解不了的函数（希望以后能懂回来补充），OFDM采用子载波：$e^{j n 2 \pi \Delta f t}$

对于任意两个函数S1(t) 和 S2(t)， 如果有 $\int_{0}^{T} S_1(t) S_2(t)dt = 0$，则函数 S1(t) 和 S2(t) 在 (0,T) 上正交。

对于OFDM，设相邻子载波的频率间隔 $\Delta f = \frac{1}{T}$，T是符号的持续时间。那么，任意一对子载波可以分别表示为$e^{j 2 \pi \frac{k_1}{T}t}$和$e^{j 2 \pi \frac{k_2}{T}t}$，其中K1和K2是正整数。可以得到，两个子载波的内积，满足：

$$\frac{1}{T}\int_0^{T} e ^ j 2 \pi \frac{k_1}{T}t \cdot e^{-j2\pi \frac{k_2}{T} dt}, dt = \begin{cases} 1, k_1=k_2 \\ 0,k_1 \neq k_2 \end{cases}$$

即，子载波 $e^{j 2 \pi \frac{k_1}{T}t}$和$e^{j 2 \pi \frac{k_2}{T}t}$ 正交

为了展现FDM和OFDM频谱利用率的不同，直接上图
可以看出，相同的时间内，采用正交方式，频带利用率更高了.

OFDM实现

一个信号，通过串并变化后，变成了n路（每一路相当于信号的一小部分），每一路经过正交子载波调制后，然后再整合到一起就是S(t),然后S(t)就在信道中传播，到了接收端，通过相干解调的方式，实现信号的分离，再经过并串，从而完成信号的传输。 相干解调 s(t)=d0×载波0+d1×载波1+…+dn×载波n，比如我想恢复d0的信息，则s(t)×载波0后，因为子载波是正交的，所以s(t)中除d0外的其他子项与载波0相乘都等于0，这样就剩下了d0自己。

OFDM优缺点

解释

1. 抗干扰 我们将TDM,FDM进行对比，在相同的资源下，FDM的每个符号费时10s（10个符号在时间上是并行传输的），与下一个信息段之间时间差大，所以不易受到干扰。

2. 放大器功效低 s(t)=d0×载波0+d1×载波1+…+dn×载波n 假设只有两个正余弦载波的存在，那么max_s(t)=2,载波的均值=0，那么选一个可以放大2的放大器，一般情况下信号幅度在0-1徘徊，偶尔跳到最大值，这样就会导致大功率的放大器闲置。

NOMA(非正交多址接入)

这个也不懂

串行干扰消除

CDM码分复用