给忙碌者的5G基础知识课（十六）——复用技术：各回各家、各找各妈

yuhuancuc

作者订阅号：BOO聊通信

前面的系列课程中，讲到了5G为什么能实现高速率的原因：

1、使用了更大的带宽（给忙碌者的5G基础知识课（一）——比黄金还贵的频率）；

2、更高级的调制技术（给忙碌者的5G基础知识课（三）——进击的调制）；

3、更先进的天线技术（给忙碌者的5G基础知识课（六）——Massive MIMO：5G真正的大杀器）

4、更先进的编码技术（给忙碌者的5G基础知识课（四）——华为与高通的5G天王山之战）

以上新技术的使用，基本上囊括了5G高速率的全部因素。然鹅，5G中其实还有一个很容易让人忽视的技术变更，其实也对高速率做出了一定“蚊子腿肉”的贡献，那就是更高级的复用技术的使用。

一、啥是复用？

大家有没有产生过这样的疑问：在同一片天空下，甚至是同一个办公室，甚至是相邻工位的两个人，为什么能使用手机各自发各自的微信，而不互相干扰？明明大家的手机使用的都是相同的基站、相同的频率、相同的时间啊！

这就是因为移动通信使用了复用技术。

简单来说，复用技术，就是用来使得不同用户发送不同的数据，通过同一个信道（不管是有线线缆还是无线的电磁波）复用在一起传输后，还能在接收端被区分开来的技术。

举个栗子，在同一个公交站，一堆乘客呼呼啦啦的挤上了公交，通过同一个公交车被带到了不同的目的地，大家还能自己找对地方下车，各回各家，各找各妈，这就是复用。

这时，乘坐同一辆公交车的乘客，就可以被类比为被复用传输的数据。

二、时分复用

复用的方法也很多很多，这里举几个在移动通信中典型的例子。

首先从2G时代开始，也就是大家基本只能用手机发短信和上网的时代，TDM，也就是时分复用(TDM，Time Division Multiplexing)，就开始成为移动通信中关键的复用技术。

TDM解释起来非常简单，就是在相同的频率资源上，使用不同的时间为不同的用户传输数据。

啥意思呢？你可以想象一下，时分复用就是一列运货物的火车，不同的车厢装的是不同用户的货物，在卸货点，第一个时间点通过的是车厢1，里面装的是用户1的货物，好，卸下来。

第二个时间点通过的是车厢2，里面装的是用户2的货物，卸下来。

以此类推，就这样，不同用户的货物（数据），就通过在不同时间上的传输，区分开辣。

但是，机智的你一定发现TDM的一个小问题，那就是不同用户的数据要在不同的时间上传输，这就是说，我的数据要等到基站分配给我的时间点，才能装箱上火车，这就带来了时延。

不过移动通信的时延，由于通信技术高度发达，都是以毫秒（一秒的千分之一）为单位计算的，一般同学是感受不到的。

三、频分复用

看过之前的文章的读者，应该知道，无线电的传输，在频率上是要区分开的，否则就会出现干扰。

而2、3、4、5G移动通信，以及无线电广播、无线对讲、卫星信号等之所以能在同一片“空气”中使用无线电传输互不干扰，也是因为他们使用的频率不同。

其实对于非通信电子专业的同学来说，想理解频率的概念确实有点抽象，因为如果说是无线电波的话，还是可以用波形来表示的，但是频率却是一个完全看不到摸不着的概念。

这里这么解释下不知道大家能不能听懂：每个人的身份证号肯定是唯一的，相当于你与身份证号做了一个一对一的绑定。

身份证号不同，人一定不同。而对于无线电波来说，它的频率就是它的身份证号，只要身份证号（频率）不同，一定可以把两个不同的无线电波区分开，就算他们在时间上竟然是同时传输的，你看上去他们就是完全混叠在一起。

频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)，就是通过在不同的频率上传输不同用的数据，来实现用户数据的区分传输。

也就是说，虽然此时不同用户的数据是在同一个时间点上传输的，但是由于使用的电磁波频率不同，所以他们可以区分开。

还用火车运输货物举例，刚才说的是同一车厢运送相同货主的货物。而这次，同一个车厢（同一时间）运送的也可以是不同货主的货物，但是由于每个货物上打了不同的标签（使用了不同的频率），所以他们可以被区分开，在同一时间点上同时传输。

频分复用在2G网络中是主要的复用技术，但是在4、5G网络中，则使用了频分复用的升级版技术，待会再说。

四、码分复用

码分复用(CDM，Code Division Multiplexing)相比于时分复用和频分复用，就太出名了。

因为3G网络中，直接把码分复用写进了自己的名字。比如联通的3G制式叫做WCDMA，电信的3G制式叫做CDMA2000，移动的3G制式叫做TDS-CDMA。这里面的CDM就是码分复用的意思。

三种不同的3G网络实现路径，竟然使用了同一个复用技术，还都在名字里直接体现了，相当于说因为你很聪明，你的名字直接叫做李大聪明，或者你很胖，名字就直接叫做王小胖，足以见得这一个特征多么能代表你。

要提起码分复用，不得不先讲一讲它的发明者。你以为科学家都是这样婶儿的：

但发明码分复用的通信科学家却长这样婶儿的：

再来一张：

还有一些比较暴露的，感兴趣大家自己百度吧。

是不是很少看到科学家是女性还这么美？因为码分复用的发明者海蒂·拉玛，本职工作是好莱坞女星！而且是世界上首位全裸出镜的女星。。

1940年，她发明了码分复用技术，并申请了专利，1985年，当时还是个弟弟的高通公司，基于海蒂·拉玛的专利原理，推出了CDMA技术并最终应用于3G移动通信。

这才成为了高通之后化身移动通信专利流氓的起点。

那么CDMA为啥这么牛B，能成为3G技术的核心？答案就是，采用CDM，不同用户的数据，可以在相同频率、相同时间上传输，而且竟然尼玛还能区分开。

相当于，用火车的同一车厢，运送不同货物，打上相同标签，竟然还能区分的开！这是怎么做到的呢？这里实在不好再用火车举例子，就用一个宴会现场举例子吧。

在一个有多国政要参加的宴会中，不同国家的大使在互相闲聊。首先，每组说话的人，说话的声音是不是一个频率的呢？

是的，因为人说话声音的频率范围大致相同。

其次，大家说话的时间是不是相同的？

是的，因为大家在同时闲聊。

那么，为什么每组人都能听清对方的声音呢？因为大家用的语言不同啊！对于中国的大使们来说，隔壁聊西班牙语的大使间的谈话内容，就是噪声而已，会一定程度干扰的谈话，但不会影响自己谈话的内容，因为听不懂啊！

而码分复用就是将不同用户传输的数据，使用相互正交（可以理解为不同的语言）的地址码来传输，实现了不同用户数据可以在同时、同频传输。

但是，码分复用的缺点就是，数据传输需要的带宽增加，因此也被称为扩频（需要使用的频带增加了）技术，扩频技术就是当初海蒂·拉玛所申请的专利名称。

好了，今天先介绍到这里，下一篇文章再说说4G和5G究竟用的什么复用技术。