多路复用技术

多路复用技术复用技术为了适应通信网传输容量的不断增长和满足网络交互性、灵活性的要求，产生了各种复用技术。“复用”是将若干个彼此独立的信号合并为一个可以在同一信道上传输的复合信号的方法。对于一定带宽的信道，为了提高频谱利用率，充分利用信道资源，需要采用多路复用技术，即在同一信道中同时传输多路信号。第一节频分多路复用第五章多路复用技术一、频分多路复用的概念频分复用（FrequencydivisionMultiplexing，FDM）频分多路复用是在发送端运用频谱搬移技术，将多路信号的频谱搬移到互不重叠的频段上，构成群频信号，经同一信道传输。因而在接收端可以采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的信号。频分复用FDM

(FrequencyDivisionMultiplexing)频分多路复用FDM是把整个传输频带划分为若干个频率通道，每个用户占用一个频率通道，频率通道之间留有防护频带，即信号的带宽不会相互重叠，然后在传输介质上进行传输，这样在传输介质上就能同时传输许多路信号。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（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。模拟信号传输一般用FDM如：收音机、无线电广播、有线电视。频分复用FDM频率时间频率1频率2频率3频率4频率5频分复用频分复用带宽计算：若每个用户占用的带宽不变，则当复用的用户数增加时，复用后的信道的总带宽就跟着变宽。例如：传统的电话通信每一个标准话路的带宽是4KHZ，那么若有100个用户进行频分复用，则复用后的总带宽就是400KHZ.二、频分多路复用系统组成首先，各路基带信号首先通过低通滤波器LPF，以限制基带信号的带宽，避免它们的频谱出现混叠；限带后的信号分别对各自的载波进行调制，形成频率不同的已调信号。为了避免已调信号的频带交叠，再将各路已调信号送入对应的带通滤波器BPF进行限带。限带后的已调信号相加后形成频分复用信号再送入信道中传输。二、频分多路复用系统组成在接收端，分别采用不同中心频率的带通滤波器分离出各路已调信号，解调后恢复出基带信号，最后经低通滤波器后恢复为原调制信号。第二节时分多路复用第五章多路复用技术一、时分多路复用（TDM）的基本概念TDM：TimeDivisionMultiplexing时分多路复用是指各路信号在同一信道上占用不同的时间间隙进行通信。时分复用TDM

(TimeDivisionMultiplexing)时分复用则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）。TDM信号也称为等时(isochronous)信号。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。数字信号传输一般用TDM时分复用频率时间BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧频率时间CDCDCDAAAABBBBCDB在

TDM

帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧时分复用频率时间BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧时分复用频率时间BCBCBCAAAABCDDDDD在TDM帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧时分复用1.时分多路复用的原理快速电子旋转开关每旋转一周的时间等于一个抽样周期，实现了对每一路信号在一个采样周期内个抽样一次。为保证正常通信，SA1、SA2必须严格同步。低通滤波器快速电子旋转开关PCM编码器阅读2.时分复用的过程抽样周期T=125us抽样频率f=1/T=8kHz时隙长度125/3us在一个周期T中对三路信号的抽样获得的编码值，称为一帧。数据传输速率fb时分复用可能会造成

线路资源的浪费ABCDaabbcdbcattttt4个时分复用帧#1④③②①acbcd时分复用#2#3#4用户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。二、PCM30/32路系统帧结构PCM30/32路系统由32路时隙组成，其中30个路时隙分别用来传送30路话音信号，1个路时隙用来传送帧同步码，另1个路时隙用来传输信令码。二、PCM30/32路系统帧结构三、多级复用1.PCM高次群以上讨论的PCM30/32路称为数字基群或一次群。如果要传输更多路的数字电话，则需要将若干个一次群数字信号通过数字复接设备复合成二次群，二次群复合成三次群等。我国和欧洲各国采用以PCM30/32路制式为基础的高次群复合方式，北美和日本采用以PCM24路制式为基础的高次群复合方式。2.复接方法（1）按位复接（2）按字复接（3）按帧复接练习：复习思考题3.、4.阅读第三节其他复用方式第五章多路复用技术一、码分多路复用(CDM)1.CDM的基本概念CDM是基于码型分割信道的共享信道方法CDM又称为码分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。每个用户在同样的时间使用同样的频带通信各用户使用不同码型，彼此不会造成干扰每个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片(chip)2.码片序列(chipsequence)每个站被指派一个唯一的mbit码片序列。如发送比特1，则发送自己的mbit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8bit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将码片中的0写为-1,1写为+1，上述S站的码片序列可写为：(–1–1–1+1+1–1+1+1)3.CDMA的重要特点每个站分配的码片序列特点必须各不相同必须互相正交4.CDMA的工作原理S站的码片序列S110ttttttm

个码片tS站发送的信号SxT站发送的信号Tx总的发送信号Sx+Tx规格化内积S

Sx规格化内积S

Tx数据码元比特发送端接收端S

(Sx+Tx)=S

Sx+S

Tx=S

Sx=

+1S站发送位1-1S站发送位00S站没发送数据5.CDMA的应用CDM技术主要用于无线通信系统，特别是移动通信系统，它不仅可以提高通信的话音质量和数据传输的可靠性以及减少干扰对通信的影响，而且增大了通信系统的容量。5.CDMA的应用3G：移动：TD-CDMATD-SCDMA是英文TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess（时分同步码分多址）的简称，中国提出的第三代移动通信标准(简称3G)，也是ITU批准的三个3G标准中的一个，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。是我国电信史上重要的里程碑。(相对于另两个主要3G标准CDMA2000和WCDMA，它的起步较晚，技术不够成熟。)电信：CDMA2000CDMA2000(CodeDivisionMultipleAccess2000)是一个3G移动通讯标准，国际电信联盟ITU的IMT-2000标准认可的无线电接口，也是2GCDMAOne标准的延伸。韩国主导。联通：WCDMAWCDMA是英文WidebandCodeDivisionMultipleAccess(宽带码分多址)的英文简称，是一种第三代无线通讯技术。6.CDMA的应用3G：电信：CDMA2000CDMA2000(CodeDivisionMultipleAccess2000)是一个3G移动通讯标准，国际电信联盟ITU的IMT-2000标准认可的无线电接口，也是2GCDMAOne标准的延伸。目前韩国主导。相对于WCDMA来说，CDMA2000的适用范围要小些，使用者和支持者也要少些。联通：WCDMAWCDMA是WidebandCodeDivisionMultipleAccess(宽带码分多址)，是一个ITU(国际电信联盟）标准。WCDMA已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种3G标准。经中国联通的努力研究与投入现已可升级至HSPA+，4G制式。二、波分多路复用波分多路复用WDM是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经光调制器（棱镜或衍射光栅）汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术。在接收端，经光调制器将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分复用WDM

(WavelengthDivisionMultiplexing)

波分复用就是光的频分复用。8

2.5Gb/s1310nm20Gb/s复用器分用器EDFA掺铒光纤放大器120km光调制器光解调器光纤

纤芯包层外套加强芯光纤外护套加强芯光纤束光缆高密度多芯光缆剖面结构光纤

包层塑料外套纤芯单芯光缆多芯光缆纤芯塑料外套包层外护套典型的光缆三、空分多路复用（SDM）SDM：SpaceDivisionMultiplexing让同一个频段在不同的空间内得到重复利用，称之为空分多路复用。