复用(multiplexing)允许用户使用一个共享信道进行通信，降低成本，提高利用率。

在进行通信时，复用器和分用器总是成对出的使用。在复用器和分用器之间是用户共享的高速信道。

频分复用 FDM (Frequency Division Multiplexing)

将整个带宽分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。

频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。

时分复用TDM (Time Division Multiplexing)

时分复用是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。

每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是TDM帧的长度）的。因此，TDM 信号也称为等时信号。

时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。

时分复用更有利于数字信号的传输。

时分复用可能会造成线路资源的浪费。

使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，用户对分配到的子信道的利用率一般是不高的。

统计时分复用 STDM (Statistic TDM)

STDM 是一种改进的时分复用，它能明显的提高信道的利用率。集中器常使用统计时分复用。

上图是一个使用 STDM 的集中器连接 4 个低速用户，然后将它们的数据集中起来通过高速线路发送到一个远地计算机。

各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入 STDM 帧中。对没有数据的缓存就跳过去。当一个帧的数据放满了就发送出去。

在输出线路上，某一个用户所占用的时隙并不是周期性的出现。因此 STDM 又称为异步时分复用，而普通的时分复用称为同步时分复用。

假定所有的用户都不间断的向集中器发送数据，那么集中器肯定无法应付，它内部设置的缓存都将溢出。所以集中器能够正常工作的前提是假定各用户都是间歇的工作。

波分复用

波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)就是光的频分复用。

随着技术的发展，在一根光纤上复用的光载波信号的路数越来越多，于是就有了密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing)。

码分复用

码分复用 CDM(Code Division Multiplexing)，常用的名词是码分多址 CDMA(Code Division Multiple Access)。每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。

这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。

码片序列(chip sequence)

在 CDMA 中，每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片(chip)。通常m的值是64或128。

每个站被指派一个唯一的m bit码片序列。如发送比特 1，则发送自己的m bit码片序列。如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。

例如，S 站的8 bit码片序列是00011011。发送比特 1 时，就发送序列00011011，发送比特 0 时，就发送序列11100100。

为了方便，将码片中的 0 写为 -1，1 写为 +1。S 站的码片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)。

假定 S 站要发送信息的数据率为b bit/s。由于每一个比特要转换成m个比特的码片，因此 S 站实际上发送的数据率提高到mb bit/s，同时 S 站所占用的频带宽度也提高到原来数值的m倍。这种通信方式是扩频(spread spectrum)通信中的一种。

扩频通信通常有两大类：

• 一种是直接序列扩频 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)，如上面使用码片序列就是这一类。
• 另一种是跳频扩频 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)。

CDMA 的一个重要特点：每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交。在实用的系统中是使用伪随机码序列。

码片序列的正交关系

令向量S表示站 S的码片向量，令T表示其他任何站的码片向量。

两个不同站的码片序列正交，就是向量S和T的规格化内积(inner product)等于 0：

正交关系的另一个重要特性

任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是 1。

一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 –1。

CDMA 的工作原理

数字传输系统

在早期电话网中，从市话局到用户电话机的用户线是采用最廉价的双绞线电缆，而长途干线采用的是频分复用 FDM 的模拟传输方式。

与模拟通信相比，数字通信无论是在传输质量上还是经济上都有明显的优势。目前，长途干线大都采用时分复用 PCM 的数字传输方式。

脉码调制 PCM 体制最初是为了在电话局之间的中继线上传送多路的电话。

由于历史上的原因，PCM 有两个互不兼容的国际标准：北美的 24 路 PCM（简称为 T1）；欧洲的 30 路 PCM（简称为 E1）。我国采用的是欧洲的 E1 标准。

E1 的速率是2.048 Mbit/s，而 T1 的速率是1.544 Mbit/s。

当需要有更高的数据率时，可采用复用的方法。

旧的数字传输系统存在许多缺点，最主要的是以下两个方面：

• 速率标准不统一，如果不对高次群的数字传输速率进行标准化，国际范围的基于光纤高速数据传输就很难实现。
• 不是同步传输，在过去相当长的时间，为了节约经费，各国的数字网主要采用准同步方式。
  当数据传输的速率很高时，收发双方的时钟同步就成为很大的问题。

同步光纤网 SONET(Synchronous Optical Network)的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟。

SONET 为光纤传输系统定义了同步传输的线路速率等级结构：

• 对电信信号称为第 1 级同步传送信号 STS-1(Synchronous Transport Signal)，其传输速率是51.84 Mbit/s。
• 对光信号则称为第 1 级光载波 OC-1。

ITU-T 以美国标准 SONET 为基础，制订出国际标准同步数字系列 SDH(Synchronous Digital Hierarchy)。

一般可认为 SDH 与 SONET 是同义词。其主要不同点是：SDH的基本速率为155.52 Mbit/s，称为第 1 级同步传递模块 (Synchronous Transfer Module)，即 STM-1，相当于 SONET 体系中的 OC-3 速率。

SONET / SDH 标准的意义：

• 使不同的数字传输体制在 STM-1 等级上获得了统一。
• 第一次真正实现了数字传输体制上的世界性标准。
• 已成为公认的新一代理想的传输网体制。
• SDH 标准也适合于微波和卫星传输的技术体制。