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『』基站信号塔的“密谋”，它是如何区分手机信号的？

思考这样一个问题 ， 同一个基站(信号塔)覆盖范围内 ， 大家都在玩手机 ， 那么这个基站是如何区分不同手机信号呢？怎么区别这是张三女朋友电话 ， 还是李四的追剧？
『』基站信号塔的“密谋”，它是如何区分手机信号的？
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图 1 不同用户同时接入网络
本文将从频率开始介绍 ， 逐步过渡多频分与时分多址技术 。主要内容有：
频率资源
TDMA
GSM的多址技术
多址技术(Multiple Access)
我们知道 ， 大自然中从无线电、自然可见光线到 X 射线 ， 都有一定的频率范围 。先从一个基本的公式说起：
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图 2 频率与波长公式
光速=波长*频率 ， 光速值是固定的 ， 所以频率越高 ， 波长越短 。
想想同学们身边的通信技术 ， 要么通过有线 ， 要么通过无线传播 ， 即有线通信与无线通信 。通过有线传输 ， 自然不必多说 。平时上网用的网线 ， 叫做双绞线 ， 就是一种常见的有线传输介质 ， 现在的 5 类双绞线传输速率可以达到 100Mbps 。
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图 3 有线与无线通信
如果把有线介质换成光纤 ， 在实验室里面测试 ， 单模光纤最大速率可以达到 26Tbps ， 这是我们网线速率的将近 3 万倍 。
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【『』基站信号塔的“密谋”，它是如何区分手机信号的？】图 4 光纤 ， 尾纤
我们的平常所说的无线通信 ， 实际上是指利用电磁波进行通信 。
电磁波的频率有大有小 ， 比如说频率高的 Gamma 射线 ， 具有杀死细胞的能力 ， 用于医疗 。而我们用于无线通信的频率 ， 从图 5 可以看出 ， 主要集中在微波 Microwave 和无线 Radio wave 波段 。
频率资源非常有限 。
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图 5 频率谱
在无线通信领域内 ， 多个用户同时通过一个基站和其他用户进行通信时 ， 很明显为了不相互之间“干扰” ， 有必要对不同的用户的进行区分？怎么区分呢？
通过频率、时间和码来区分 。
频率区分就是 FDMA(frequency division multiple access) ， Access 不是地址 ， 而是接入的意思 。通过频率 frequency ， 区分 division ， 多个用户 multiple ， 接入 access 网络的技术 。
时间区分就是 TDMA ， 码区分就是 CDMA ， 还有 4G/5G 使用的 OFDMA 技术 。
这些都是成熟的多址技术 。多址技术在无线通信领域中异常重要 ， 我们的移动通信的第一代技术 1G ， 使用的是 FDMA 技术 ， 2G 使用了 TDMA 技术 ， 3G 时代使用 了 CDMA 技术 ， 4G 时代使用了 OFDMA 技术 。
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图 6 1G-5G 通信技术
FDMA
频分多址技术 ， 就是给小王同学、小李同学分配不同的通信频率 ， 比如图 7 中所示 。小李同学使用频率 2 ， 小王同学使用频率 1 。这样小王和小李 ， 就可以在同一时间段一起通信了 ， 互相不干扰 。


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