數(shù)字通信原理常君明(清華大學(xué)出版社)第六章多路復(fù)用技術(shù)官方版-展示頁
2025-05-26 07:05本頁面
【正文】 1 輸出端 輸入端 通道 2 通道 n … 信號(hào) 2 信號(hào) n 信號(hào) 1 信號(hào) 2 信號(hào) n 第六章多路復(fù)用技術(shù) ? ? 頻分多路復(fù)用技術(shù)是按照頻率的不同來復(fù)用多路信號(hào)的方法。為了防止信號(hào)間的相互干擾，在每一條通道間使用保護(hù)頻帶進(jìn)行隔離。有個(gè)信號(hào)源輸入到一個(gè)多路復(fù)用器上，復(fù)用器用不同的頻率調(diào)制每一個(gè)信號(hào)。同時(shí)要保證載波頻率之間的間距足夠大，即保證這些信號(hào)的帶寬不會(huì)重疊，就可以實(shí)現(xiàn)在同一媒體上傳送多路信號(hào)。當(dāng)傳輸介質(zhì)的帶寬大于要傳輸?shù)乃行盘?hào)的帶寬之和時(shí)，就可以使用 FDM技術(shù)。而波分多路復(fù)用則把不同波長的信號(hào)復(fù)合在一起進(jìn)行傳送。在頻域內(nèi)，只要各信號(hào)在頻譜上不重疊，即可以在同一信道中傳輸，最后用濾波器將其分開，實(shí)現(xiàn)頻分多路復(fù)用。因此，多路復(fù)用可以分為：頻分多路復(fù)用（ FDM）、時(shí)分多路復(fù)用（ TDM）、波分多路復(fù)用（ WDM）和碼分多址復(fù)用（ CDMA）。 ? 多路復(fù)用的理論依據(jù)是信號(hào)分割原理。在接收端，傳輸流被解復(fù)用器接收，并分解成原來的幾個(gè)獨(dú)立傳輸流（一分多），然后將它們傳輸?shù)狡谕慕邮赵O(shè)備。圖６ .1（ｂ）是復(fù)用系統(tǒng)的基本形式。在圖６ .1（ｂ）中，每對設(shè)備之間的傳輸時(shí)復(fù)用的，對設(shè)備共享一條鏈路。在圖６ .1（ａ）中，每對設(shè)備都有自己的鏈路。 ? （ 2）大多數(shù)通信設(shè)備要求達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸率并不是很高。對于給定的傳輸設(shè)備和傳輸介質(zhì)，每的費(fèi)用隨傳輸設(shè)施數(shù)據(jù)率的提高而降低。多路復(fù)用就是一種將一些彼此無關(guān)的低速信號(hào)按照一定的方法和規(guī)則合并成一路復(fù)用信號(hào)，并在一條公用信道上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，到達(dá)接收端后再進(jìn)行分離的方法。本章的重點(diǎn)是介紹這幾種類型的復(fù)用技術(shù)。根據(jù)信號(hào)分割技術(shù)的不同，多路復(fù)用可以分為頻分多路復(fù)用、時(shí)分多路復(fù)用、波分多路復(fù)用和碼分多路復(fù)用。為了提高這些鏈路的傳輸效率，多路復(fù)用技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。目前，通信系統(tǒng)所采用的傳輸介質(zhì)，諸如同軸電纜、光纖、地面微波和衛(wèi)星微波。第六章多路復(fù)用技術(shù) ? 第 6章 多路復(fù)用技術(shù) ? 在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，經(jīng)常需要在兩地之間同時(shí)傳送多路信號(hào)。當(dāng)然可以采用每需要一個(gè)新的信道就建立一條單獨(dú)的線路來傳輸一路信號(hào)，但顯然這種方法大大浪費(fèi)了傳輸系統(tǒng)的效率和寶貴資源。每一種媒介都具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過平均傳輸需求的承載能力。 ? 多路復(fù)用技術(shù)就是能在一條線路上同時(shí)攜帶多個(gè)信號(hào)來高效地使用傳輸系統(tǒng)的技術(shù)。時(shí)分多路復(fù)用又進(jìn)一步劃分為同步時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用）和異步時(shí)分復(fù)用（統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用）。 第六章多路復(fù)用技術(shù) ? ? 在通信系統(tǒng)中，復(fù)用技術(shù)的使用極大地提高了信道的傳輸效率，取得了廣泛地應(yīng)用。 ? 多路復(fù)用技術(shù)被廣泛使用的原因有兩點(diǎn)： ? （ 1）數(shù)據(jù)傳輸速率越高，傳輸系統(tǒng)的性能價(jià)格比越高。同樣地，隨著數(shù)據(jù)率的提高，傳輸和接收設(shè)備的費(fèi)用也相應(yīng)地減少。 ? 圖 。如果每條鏈路的容量沒有被充分利用，則部分容量將被浪費(fèi)。 第六章多路復(fù)用技術(shù) ? 圖 第六章多路復(fù)用技術(shù) ? 在復(fù)用系統(tǒng)中，個(gè)設(shè)備共享一條鏈路。左邊的個(gè)設(shè)備將它們的傳輸信號(hào)輸送到復(fù)用器，復(fù)用器將這些信號(hào)組合成一個(gè)單獨(dú)的傳輸流（多合一）。圖６ .1（ｂ）表明一般的多路復(fù)用功能，包括復(fù)合、傳輸和分離 3個(gè)過程。實(shí)現(xiàn)信號(hào)分割的依據(jù)是信號(hào)之間的差別，這種差別可以體現(xiàn)在頻率參量上，也可以體現(xiàn)在時(shí)間參量上。時(shí)分多路復(fù)用又可分為同步時(shí)分復(fù)用（通常稱為時(shí)分復(fù)用）和異步時(shí)分復(fù)用（通常也叫統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用）。同理，只要各路信號(hào)在時(shí)間上不重疊，就可以在同一信道內(nèi)傳輸信號(hào)，解復(fù)用器端用門電路將復(fù)合信號(hào)分開，實(shí)現(xiàn)時(shí)分多路復(fù)用。 第六章多路復(fù)用技術(shù) ? （ FDM） ? ? 頻分多路復(fù)用是按照頻率參量的差別來分割信號(hào)的。在FDM中，將每個(gè)信號(hào)調(diào)制到不同的載波頻率上，調(diào)制后的信號(hào)被組合成可以通過媒介傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)。 ? 圖 。每個(gè)調(diào)制后的信號(hào)都需要一個(gè)以它的載波頻率為中心的帶寬，稱之為通道（信道）。保護(hù)頻帶是一些無用的頻譜區(qū)。在頻分復(fù)用中，信道的帶寬被分成若干個(gè)相互不重疊的頻段，每路信號(hào)占用其中一個(gè)頻段，因而在接收端可以采用適當(dāng)?shù)膸V波器將對路信號(hào)分開，從而恢復(fù)所需要的信號(hào)。 ? 圖 頻分多路復(fù)用原理 第六章多路復(fù)用技術(shù) ? ? 每一路信號(hào)先被載波調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，接著將調(diào)制得到的模擬信號(hào)疊加起來，形成復(fù)合信號(hào)，然后通過傳輸媒介傳送出去。為了實(shí)現(xiàn)這種機(jī)制，必須選擇不同的合理載波頻率，以使不同信號(hào)的帶寬之間不會(huì)有重疊，否則就在接收端不能恢復(fù)原始信號(hào)。 第六章多路復(fù)用技術(shù) ? FMD性能評價(jià) ? ? 頻分多路復(fù)用優(yōu)點(diǎn)是復(fù)用路數(shù)多，分路方便，多路信號(hào)可同時(shí)在信道中傳輸，充分利用了傳輸帶寬，提高了系統(tǒng)效率。頻分多路復(fù)用常用于模擬通信系統(tǒng)中，特別是在有線和微波通信系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，正逐漸被時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)所取代。通話用戶發(fā)出的聲音頻率結(jié)構(gòu)不完全相同，但頻譜能量主要集中在 Hz之間，濾波器將每個(gè)話音信號(hào)的帶寬限制在 Hz左右，當(dāng)多個(gè)通道被復(fù)用在一起時(shí)，每個(gè)通道分配 Hz的帶寬，以使彼此頻帶間隔足夠遠(yuǎn)，防止出現(xiàn)串音。目前，有線電視系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)使用同軸電纜，其傳輸帶寬大約為 500Hz。因此，從理論上說，一條同軸電纜可以同時(shí)承載 83個(gè)電視頻道（實(shí)際上由于需要保護(hù)頻帶，要小于 83這個(gè)理論值）。為了提高線路的使用效率，國外一些國家已經(jīng)采用一種有線電視和寬帶網(wǎng)相結(jié)合的線路，這樣大大 降低網(wǎng)絡(luò)和有線電視的成本。它除了復(fù)用和解復(fù)用以及采用光纖作為傳輸介質(zhì)之外，在概念上與頻分多路復(fù)用 FDM相同，但它比 FDM更有效。兩束光信號(hào)通過棱柱或光柵，合成到一根共享的光纖上，傳送到遠(yuǎn)方的目的地，然后再將它們分解。由于每個(gè)信道有自己的波長（頻率）范圍，而且所有的范圍都是分隔的，所以它們可以被多路復(fù)用到長距離的光纖上。 ? WDM流行的原因是一根光纖上的能量常常僅僅有幾 Hz，因?yàn)楝F(xiàn)在不可能在光電介質(zhì)間做更快的轉(zhuǎn)換。當(dāng)然，前提是，所有的輸入信道都應(yīng)使用不同的波長。特別是隨著網(wǎng)絡(luò)走進(jìn)千家萬戶，光纖的應(yīng)用將更加普及。不久的將來，雙絞線會(huì)被光纖取代。 第六章多路復(fù)用技術(shù) ? （ TDM） ? ? 時(shí)分多路復(fù)用是以時(shí)間作為信號(hào)分隔的參量，即信號(hào)在時(shí)間位置上分開，但它們所占用的
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