第七章_多路复用多址接入
多路复用和多路分用_概述及解释说明
多路复用和多路分用概述及解释说明1. 引言1.1 概述在计算机网络领域，多路复用和多路分用是两个关键概念。
它们都涉及到在一个通信链路上同时发送或接收多个独立的数据流的技术。
通过将数据流进行合并或分割，可以极大地提高通信效率和资源利用率。
1.2 文章结构本文将对多路复用和多路分用进行全面概述和详细解释。
首先介绍多路复用的定义、原理以及应用场景，并探讨其实现方式。
随后，我们将转向多路分用，深入探讨其定义、原理和应用场景，并细致地介绍实现方式。
接下来，我们将重点比较多路复用和多路分用之间的区别与联系，明确各自的特点和适用情况。
最后，在结论部分总结了多路复用和多路分用的重要性和应用价值，并对未来发展前景进行展望。
1.3 目的本文旨在帮助读者全面理解多路复用和多路分用这两个关键概念，并清晰明了地说明它们在计算机网络中的作用和应用。
通过深入解析其定义、原理、应用场景以及实现方式，读者将能够更好地理解多路复用和多路分用的工作原理，从而为实际网络设计和优化提供指导。
此外，通过比较两者之间的区别与联系，读者可以准确判断何时使用多路复用或多路分用技术，以满足特定需求。
最后，展望未来发展前景有助于读者把握行业动向和趋势，为自身发展和研究提供参考。
2. 多路复用2.1 定义和原理多路复用是指在计算机通信中，通过一条物理通信线路同时传输多个独立的数据流，实现多个通信连接共享同一个物理通道的技术。
它可以将不同来源的数据进行合并，并通过一个共享的通路进行传输。
在多路复用技术中，存在一个称为复用器（Multiplexer）的设备或程序，它负责将不同输入源的数据进行汇聚和整合，并将合并后的数据发送到共享的通道上。
而接收端则使用解复用器（Demultiplexer）来将接收到的数据进行分离和分发，以便再次送达给对应的目标。
其原理主要是基于时间、频率或码分多址等技术。
其中，时间分割多路复用（Time Division Multiplexing, TDM）将每个输入源按照时间片轮流提交到输出线路上；频分多路复用（Frequency Division Multiplexing, FDM）则是将一段带宽划分为若干子频段，每个输入源占据一个子频段进行传输；码分多址（Code Division Multiple Access, CDMA）根据每个输入源对应特定编码在同一频带上同时传输数据。
移动计算技术-无线网络MAC协议原理-2014
无线网络MAC协议原理
无线MAC协议的分类
分配策略 应用
面向语音、面向数据和面向综合语音与数据 固定分配、随机竞争和按需分配
拓扑结构
有中心 无中心分布控制
无线网络MAC协议原理
固定分配（Fixed Assignment）
• 将一条信道分割成若干相互独立的子信道，每个 信道分配给一个或多个用户使用 • 频分多址（FDMA）、时分多址(TDMA)、码分多 址(CDMA)和空分多址(SDMA) • 面向信道，可以提供可靠的服务，信道利用率高 • 比较适用于实时性要求高或连续的流业务（语音 业务、视频业务等）以及通信量稳定的网络 • 用户不发送信息时，分配给他的信道浪费
无线网络MAC协议原理
MAC层协议的功能
定义以一定的顺序和有效的方式分配节点访问 媒体（信道）的规则
有两种极端的协调协议
完全自由（Free for All）式
•
只要有新数据立即传送，要解决碰撞重传问题
完全排序（Perfectly Scheduled）式 • 各个用户按照某种规则使用预定的区间在信道上 传输 • 确定传输顺序、时间长短、分配策略和方式
• 一次成功握手标志两站点之间的通信连接成功
无线网络MAC协议原理
依赖位置的载波侦听
隐藏终端 （Hidden Terminal） 暴露终端 (Exposed Terminal)
无线网络MAC协议原理
隐藏终端
无线网络MA议原理
低功耗
电池 发射功率大影响频率复用
无线网络MAC协议原理
研究带内控制信息的CA协议时，一般假 设信道没有衰落，不存在捕获效应，分 组错误仅是由碰撞引起的 数据分组和控制分组在同一信道内传送
OFDM原理与应用_第八章
第八章 OFDM 多址接入技术
由于扩频后的信号带宽被限制在一个子带之内，因此它适用于上行 通信链路。
Cu (t )
Cu (t )
Cu (t )
图 8-7 MC/DS-CDMA 示意图
第八章 OFDM 多址接入技术
MT-CDMA 也利用给定扩频序列在时域内扩展经串/并转换后的数据流。 但是与一般的 DS-CDMA 相比，MT-CDMA 采用与载频数成比例的长扩频 序列。 在这种方案中，每个子载波的频谱不再满足正交状态。 2. 频域扩频 MC-CDMA 系统采用频域扩频的方式。 其基本过程是： 每个信息符号由一 个特定的扩频码片进行扩频，然后将扩频以后的每个符号调制到一个子 载波上； 因此，若扩频码的长度为 N ，那么对应这 N 个子载波传输的是相同 的信息数据。
第八章 OFDM 多址接入技术
8.1 OFDM 的多种接入方式 四种多用户通信系统 第一类多用户通信系统采用多址通信技术，即大量用户通过使用一 个公用通信信道向相同的接收机发送信息， 典型案例：移动蜂窝通信系统——某一个小区中的若干用户能够 向该小区的公共基站发送信息。 第二类多用户通信系统是一个广播网络； 在这类系统中，一个单独的发射机向多个接收机发送信息。 典型案例：公共无线电和电视广播系统。 第三类多用户通信系统是存储-转发网络；
第八章 OFDM 多址接入技术
四种主要的多址接入技术 频分多址（FDMA） 时分多址（TDMA） 码分多址（CDMA） 空分多址（SDMA） OFDM 和多址技术的结合能够允许多个用户同时共享有限的无线频谱， 从而获得较高的系统容量。 OFDM-FDMA（OFDMA） ； 跳频 OFDMA。 OFDM-TDMA； 多载波 CDMA；
多路复用技术完整ppt课件
传输时延与抖动
传输时延
指信号从发送端传输到接收端所需的 时间，通常以毫秒（ms）为单位。传 输时延与信号传播速度、传输距离和 信道带宽等因素有关。
抖动
指信号在传输过程中产生的时间不确 定性，通常以微秒（μs）为单位。抖 动会导致信号在接收端产生时间上的 偏移，影响通信系统的性能。
04
多路复用技术应用实例
看。
数字电视多路复用
数字电视采用时分多路复用技术 ，将音频、视频、数据等多种信 息复用到同一数字信号中进行传 输，提高信号传输效率和节目质
量。
05
多路复用技术性能评估与 优化
性能评估指标及方法
吞吐量
衡量系统处理能力的关 键指标，表示单位时间 内成功传输的数据量。
时延
数据从发送端到接收端 所需的时间，反映系统
多路复用技术完整 ppt课件
演讲人： 日期：
contents
目录
• 多路复用技术概述 • 多路复用技术分类 • 多路复用技术关键参数 • 多路复用技术应用实例 • 多路复用技术性能评估与优化 • 多路复用技术发展趋势与挑战
01
多路复用技术概述
定义与基本原理
定义
多路复用技术是一种将多个信号 组合在一条物理信道上进行传输 的技术，接收端再将复合信号分 离出来。
缺点
设备生产比较复杂，会因滤波器件特 性不够理想和信道内存在非线性而产 生路间干扰。
信道复用率高，允许复用的路数多， 同时它的分频方便。
时分多路复用
原理
将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用。每一时间片由复用 的一个信号占用，而不像FDM那样，同一时间同时发送多路信号。
优点
传输的是数字信号，差错可控；安全性高。
通信原理 第07章 多路复用
式中，B1 fm f g 为一路信号占用的带宽。
图7-4 FDM的频谱结构
合并后的复用信号，原则上可以在信 道中传输，但有时为了更好地利用信道的传 输特性，还可以再进行一次调制。 解复用过程是复用过程的逆过程。在 接收端，可利用相应的带通滤波器（BPF） 来区分开各路信号的频谱。然后，再通过各 自的相干解调器便可恢复各路调制信号。解 复用器采用滤波器将复合信号分解成各个独 立信号。然后，每个信号再被送往解调器将 它们与载波信号分离。最后将传输信号送给 接收方处理。图7-5显示了解复用过程。
TDM是按照时间片的பைடு நூலகம்转来共同 使用一个公共信道，所以在对TDM系统 进行分析的时候，通常考查如下几个基 本概念。 1.帧 TDM传送信号时，将通信时间分成 一定长度的帧。每一帧又被分成若干时 间片。即一帧由若干个时间片组成。帧 中的每个时间片是预先分配给某个数据 源的，且这种关系固定不变。不论有无 数据需要发送，所有数据源的时间片都 会被占有 .
7.2 频分多路复用
频分多路复用FDM（Frequency Division Multiplexing），指的是按照 频率参量的差别来分割信号的复用方式。 FDM的基本原理是若干通信信道共用一 条传输线路的频谱。在物理信道的可用 带宽超过单个原始信号所需带宽情况下, 可将该物理信道的总带宽分割成若干个 与传输单个信号带宽相同(或略宽)的子 信道,每个子信道传输一路信号。FDM将 传输频带分成N部分后，每一个部分均 可作为一个独立的传输信道使用。
3.码组交错法 码组交错法按某一码字长度（若干 比特）为单位进行复用，即每个时间片 包含某个数据源的一个码字（可能是一 个比特，一个字符或更多比特），每个 时间片传输一个码字/子帧，与比特交错 技术相比误码率较低。
91试问多路复用主要有哪3种方式？答：时分复用、频分复用和码分
9.1 试问多路复用主要有哪3种方式？答：时分复用、频分复用和码分复用。
9.2 试述多路复用、多路复接和多址接入的异同点。
答：多路信号在同一链路传输为多路复用。
解决来自若干条链路的多路信号的合并和区分的技术称为多路复接。
多个用户共享信道、动态分配网络资源的技术称为多址接入。
多路复用（包括多路复接）和多址接入的共同点都是为了共享通信网络，不同之处在于在多路复用和多路复接技术中，用户是固定或半固定接入的，网络资源是预先分配给个用户共享的。
而多址接入中网络资源通常是动态分配的，并且可以由用户在远端随时提出共享要求。
9.3 试述频分复用的原理和优缺点。
答：频分复用的原理是将多路信号分别调制到不同的频率段，从而合并成一路复用信号在同一信道中传输。
频分复用的优点是实现简单，缺点是各路信号之间易相互干扰。
9.4 试问频分复用中一般采用哪种调制方式？答：单边带调制方式，因为其占用的带宽最窄。
9.5 试述时分复用的优点。
答：与频分复用相比，时分复用的主要优点是：便于信号的数字化和实现数字通信；制造调试较易，更适合采用集成电路实现；生产成本较低，具有价格优势。
9.6 试问国际电信联盟（ITU）为时分制多路电话系统制定了哪两种体系标准？答：E体系和T体系。
9.7 试问我国采用哪种准同步数字体系（PDH）？此体系的路数等于多少？答：我国采用E体系。
一次群的路数为30，高次群的路数为低次群的4倍。
9.8 试问在PDH中复接时的开销主要用于何处？答：对各路信号的时钟调整统一。
9.9 试问在PDH中为什么需要进行码速调整？答：在由4路低次群信号复接成一路高次群信号时，高次群的频率大于低次群频率的4倍，所以需要进行码速调整。
9.10 试述正码速调整的原理。
答：复接设备对各路输入信号抽样时，抽样速率比各路码元速率略高。
出现重复抽样的情况时，需减少一次抽样，或将所抽样值舍去。
9.11 试问在同步数字体系（SDH）中，各等级的传输速率分别等于多少？答：STM-1的传输速率为155.52 Mb/s，STM-2的传输速率为622.08 Mb/s，STM-16的传输速率为2488.32 Mb/s，STM-64的传输速率为9953.28 Mb/s。
通信系统中的多路复用技术介绍
通信系统中的多路复用技术介绍多路复用技术指的是在通信系统中，通过将多个信号合并在一个信道中传输，以提高通信信道的利用率和传输效率的一种技术。
它可以将不同用户的信号同时传输在同一个信道中，从而实现多个用户同时进行通信。
下面将详细介绍多路复用技术的原理和步骤。
一、多路复用技术的原理1. 频分多路复用（FDM）：将传输信道频带划分为若干个不重叠的子信道，每个子信道用于传输一个用户的信号。
通过控制每个子信道的带宽，可以使不同用户之间的信号不会相互干扰。
2. 时分多路复用（TDM）：将传输信道的时间分成若干个时隙，每个时隙用于传输一个用户的信号。
用户的信号在不同的时隙进行传输，通过控制每个用户的传输速率，可以实现多用户同时传输。
3. 统计多路复用（SDM）：根据用户的传输需求和信道的使用情况，动态地分配信道资源。
当用户的传输需求较小或者其他用户没有传输时，可以将信道资源分配给其他用户使用。
二、多路复用技术的步骤1. 信号接入：将不同用户产生的信号接入到通信系统中。
用户的信号可以通过不同的方式接入，如数字化后通过信号结构器输入、模拟信号通过模数转换器转换为数字信号后输入等。
2. 信号编码：对每个用户的信号进行编码。
编码可以使得不同用户的信号在传输过程中相互独立，不会相互干扰。
常见的编码方式有频分编码、时分编码等。
3. 多路复用：将各个用户的信号按照多路复用技术的原理进行合并。
例如，对于频分多路复用技术，可以将每个用户的信号经过调制后分配到不同的频带中；对于时分多路复用技术，可以将每个用户的信号按照时间顺序分配到不同的时隙中。
4. 信号传输：将多路复用后的信号通过信道传输。
传输过程中需要保持信号的完整性和准确性，避免信号受到干扰或衰减。
5. 信号分解：在接收端，将传输的信号进行分解，分离出各个用户的信号。
分解可以使用与多路复用技术相对应的解复用技术，如频分解复用、时分解复用等。
6. 信号解码：对分离出的每个用户的信号进行解码。
第七章 多路复用和多址技术
＝256bit，因此，传码率为 2568000 2.048M 波特，信息速率
为 2.048Mbit/s。
PCM 30/32路系统的一帧
❖ 前面讨论的7P.C3M.530P/3C2路M和高P次CM群24系路时统分多路系统，
称为数字基群（即一次群）。为了能使宽带信号（如电 视信号）通过PCM系统传输，就要求有较高的传码率 。因此提出了采用数字复接技术把较低群次的数字流汇 合成更高速率的数字流，以形成PCM高次群系统。 CCITT推荐了两种一次、二次、三次和四次群的数字等 级系列，如表7.3-1所示。 ❖ 表7.3-1所示的复接系列具有如下优点： ❖ 易于构成通信网，便于分支与插入。 ❖ 复用倍数适中，具有较高效率。 ❖ 可视电话、电视信号以及频分制载波信号能与某一高次 群相适应。
图7-8 基于PCM30/32路系列的数字复接体制
7.3.6 SDH的提出
对传输的新要求，必须从技术体制上对传输系统进行根本的改革，为此，CCITT 制订了TDM制的150Mb/s以上的同步数字系列（SDH）标准。它不仅适用于光纤 传输，亦适用于微波及卫星等其它传输手段。它可以有效地按动态需求方式改变 传输网拓扑, 充分发挥网络构成的灵活性与安全性， 而且在网路管理功能方面大 大增强。数字复接系列（同步数字系列）如表7.3-2所示。
[例7.3.1]
❖ 对10路最高频率为3400Hz的话音信号进行TDM-PCM传 输，抽样频率为8000Hz。抽样合路后对每个抽样值按照 8级量化，并编为自然二进码，码元波形是宽度为的矩形 脉冲，且占空比为0.5。计算TDM-PCM基带信号的第一 零点带宽。
[例7.3.2]
[例7.3.3]
第七章微波通信和卫星通信（习题与参考答案）一、填空题1、微波通信
第七章微波通信和卫星通信（习题与参考答案）一、填空题1、微波通信分为通信和通信两类。
2、数字已成为一种重要的手段，并与，一起作为当今三大传输手段。
3、电磁频谱，包含从到的各种波、光和射线的。
4、电磁波的频率非常高，故微波又称为。
电磁波的传播速度υ与其频率f 、波长λ之间的固定关系是。
若微波是在真空中传播，则速度为。
5、微波频段的波长范围为，频率范围为。
6、微波中继通信是利用微波作为并采用方式在地面上进行的通信。
7、微波中继通信主要用来传送、、、基地站与交换中心之间的信号。
8、微波频段占用的频带约，而全部长波、中波和短波频段占有的频带总和不足。
9、当通信频率高于时，、及的活动对其影响小。
10、当天线面积给定时，与的平方成反比。
11、微波通信的工作波长，天线尺寸可做得，通常做成，的面式天线。
12、数字微波通信系统设备由、、、等组成。
13、在民用数字微波通信中数字微波通信系统的终端复用设备是时分复用设备。
14、微波站的基本功能是传输来自设备的信号。
15、微波站分为、、和。
16、数字微波站的主要设备包括、、、、等。
17、目前的微波中继系统中大多数采用方式，勤务信号经常采用方式。
18、微波中继范围很宽，工作频率，愈容易获得较宽的和的通信容量。
19、输出功率是指处功率的大小。
输出功率的确定与设备的、、及方式等因素有关。
20、微波通信对频率的要求取决于所采用的以及对的要求。
发信机的工作频率的取决于发信的频率。
21、数字微波通信系统多采用调制方式，若发信机不稳，有，将使解调的幅度下降，增加。
22、要求1⨯10-6～5⨯10-6时，则必须采用石英晶体控制的或。
23、微波收信设备包括、和三部分。
24、对于一个中继段而言，前一个微波站的发信频率就是同一波道的。
频段使用。
25、噪声系数是的重要指标。
数字微波收信机的噪声系数一般为。
26、收信机本身产生的热噪声功率，值就越大，也就是说值是衡量收信机热噪声性能的一项指标。
27、收信机要使接收的已调信号地通过，就要具有足够的工作，即。
卫星通信 多址技术
（二）多址联接
• 频分多址（FDMA）：各站、台发出的射频信号在指定的射频频带内， 但在频谱上互不重叠地排列，共同分用该射频频带，接收端用带通滤 波器分离各路射频信号。 • 时分多址（TDMA）：以不同的时隙来区分地址，每站有一指定时隙， 各站只是在自己的时隙内发射信号。 • 码分多址（CDMA）：每个用户有一个特定结构的码字作为地址，不 同用户的不同波形信号以同一频率发射出去，各站的接收是根据相应 的信号波形分离出自己需要的信号。 • 空分多址（SDMA）：利用天线的方向性和用户的地区隔离性实现信 号的分离。
19
码分多址（CDMA）
图3-8 DS/CDMA系统框图 系统框图
20
码分多址（CDMA）
21
CDMA特点
• 用户共享一个频率，无需频率规划 用户共享一个频率， • 大容量 • 软容量：用户越多，性能越差，用户减少，性 软容量：用户越多，性能越差，用户减少， 能就变好 • PN码的正交性 码的正交性 • 远近效应 • 抗多径衰落 • 利用宏分集可以实现软切换 • 利用多用户检测提高系统性能和容量 • 利用多径，采用 利用多径，采用RAKE技术提高系统性能 技术提高系统性能
3
• 多址联接：指多个通信站的射频信号在射频信道 上的复用，以实现各个通信站之间的通信。对于 卫星通信系统，多址联接指的是多个地球站发射 的信号，通过卫星转发器的射频信道复用，实现 各站间通信的一种方式。常见的多址方式有频分 多址、时分多址、码分多址和空分多址。 • 多址联接和多路复用的关系：多址联接和多路复 用的理论基础都是信号的正交分割原理。但多址 联接是指多个电台或通信站发射的信号在射频信 道上的复用，以达到各台、站之间同一时间、同 一方向的用户间的多边通信；多路复用是指一个 电台或通信站内的多路低频信号在群频信道（即 基带信道）上的复用，以达到两个台、站之间双 边点对点的通信。
多路复用技术和多址接入技术的异同
多路复用技术和多址接入技术的异同示例文章篇一：《多路复用技术和多址接入技术的异同》嗨，大家好！今天咱们来聊聊特别有趣的两个技术，就是多路复用技术和多址接入技术。
这俩技术就像两个超级英雄，都在通信这个大舞台上有着很厉害的表现呢。
先来说说多路复用技术吧。
我就把它想象成住在公寓里的情况。
咱们住在公寓里，一套房子里有好几个房间，就像通信里的不同信道。
多路复用技术呢，就像是公寓管理员特别聪明的安排。
比如说，管理员发现有很多住户都要用水，但是只有一根水管，那怎么办呢？他就想了个办法，按照时间来分配，这家先用一会儿水，然后那家再用，这就有点像时分多路复用。
或者呢，他把水管分成好几股小水流，每股水流给一家，这就类似频分多路复用啦。
我再给你详细说说时分多路复用。
这就好比是几个小朋友在轮流玩一个特别好玩的玩具。
大家都很想玩，但是玩具只有一个呀。
那就一个小朋友玩一小会儿，时间一到，下一个小朋友玩。
在通信里呢，不同的信号就是那些小朋友，信道就是那个玩具。
这样就能让好多信号都能在同一个信道里传输啦，是不是很神奇呢？频分多路复用呢，就像是把一块大蛋糕分成好多小块。
每个小块就是不同频率的频段，不同的信号就在自己的那块小频段里传输，就像每个小朋友吃自己那小块蛋糕一样，互不干扰。
还有波分多路复用呢，这个更酷。
想象一下，有好多不同颜色的小光精灵，它们要一起通过一条神奇的光通道。
每个颜色的光精灵就代表一个信号，这个通道就像一个超级大的彩虹滑梯。
不同颜色的光精灵按照自己的颜色，也就是不同的波长，一起在这个滑梯上欢快地跑着，同时到达终点，也就是把信号都传输好啦。
那多址接入技术又是怎么回事呢？这呀，我觉得就像一群小动物要进自己的小窝。
每个小动物都有自己的家，也就是自己的地址。
在通信里，不同的用户就像那些小动物，他们都要通过一个网络，就像那个小动物居住的大院子。
比如说，码分多址接入。
这就像小动物们有自己独特的密码一样。
一个小动物喊出自己的密码，只有它自己的小窝会回应，其他小窝不会理它。
通讯的数学原理 原文
通讯的数学原理原文由于“通讯的数学原理”是一个广泛且深入的领域，它涵盖了信息论、信号处理、编码理论等多个方面，因此很难在这里提供一个完整且详尽的原文内容。
不过，我可以为您概述一些通讯领域中的关键数学原理和概念，并提供一些相关的公式和定理。
信息论基础1.熵（Entropy）: 熵是衡量信息不确定性的量度。
对于离散随机变量X，其熵H(X)定义为：(H(X) = -\sum_{x \in X} P(x) \log_2 P(x))其中，P(x)是X取值为x的概率。
2.互信息（Mutual Information）: 互信息衡量了两个随机变量之间的相关性。
对于随机变量X和Y，其互信息I(X;Y)定义为：(I(X;Y) = \sum_{x \in X, y \in Y} P(x,y) \log_2 \frac{P(x,y)}{P(x)P(y)})其中，P(x,y)是X和Y的联合概率分布。
信道编码1.汉明距离（Hamming Distance）: 汉明距离是衡量两个码字之间差异的量度，定义为两个等长码字之间不同位数的总和。
2.信道容量（Channel Capacity）: 对于给定信道，其信道容量C定义为在该信道上可靠传输信息的最大速率，单位为比特/秒。
对于无记忆信道，其容量可以通过以下公式计算：(C = \max_{P(X)} I(X;Y))其中，最大化是在所有可能的输入分布P(X)上进行的。
调制与解调调制是将信息信号转换为适合在信道上传输的形式的过程。
解调是调制的逆过程，即从接收到的信号中恢复出原始信息信号。
这些过程中涉及的数学原理包括傅里叶变换、波形合成与分解等。
错误控制和纠正在通信中，错误控制和纠正是通过添加冗余信息来检测和纠正传输过程中可能出现的错误的技术。
常见的错误控制编码包括奇偶校验码、循环冗余校验（CRC）码等；常见的错误纠正编码包括汉明码、Reed-Solomon码等。
由于通讯的数学原理涉及的内容非常广泛和深入，因此建议您参考专业的教科书或在线课程以获取更全面和详细的信息。
计算机通信技术第7章+多路复用技术
第7章多路复用技术
信号1 信号2 信号3
信号N
. . .
频 分 复 用 器
f1 f2 f3
. . .
防护频带
信号1
fN
图7-3 频分多路复用原理
解 频 分 复 用 器
信号2 信号3
信号N
. . .
第7章多路复用技术
第一步 第二步 第三步 第四步
滤波器
0 ～4 KHz M1(t) 载频
108 KHz
实际应用中，频分多路复用主要用于模 拟信道的复用，使用时先对多路信号的频谱 范围进行限制，然后通过变频处理，将信号 分配到不同的频段上。图7-4为语音频分多 路复用的过程示意图，如图7-4(a)所示，发 送端的各路信号M1(t)，M2(t)，…，Mn(t) 经各自的低通滤波器分别采用载波108k、 104k、…、64k进行调制。各路带通滤波器 滤出相应的边带（载波电话通常采用单边带 调制），相加后便形成频分多路信号。
第7章多路复用技术
在接收端，各路的带通滤波器将各路信 号分开，并分别与各路的载波108k、 104k、…、64k相乘，实现相干解调，以恢 复各路信号，其过程如图7-4(b)所示。
第一步 第二步 第三步 第四步
滤波器
104 KHz~ 108 KHz 传输介质
解 多 路 复 用 器
滤波器
0 ～ 4 KHz 载频
第7章多路复用技术
波分复用的原理如图7-6所示，发送端 光纤1和光纤2上的信号，通过光栅复用到一 条远距离传输光纤上进行传输。在接收端再 解复用到光纤3和光纤4上，利用这一过程就 可以建立交换式的WDM系统。在一根光纤上 复用80路或更多路的光载波信号称为密集波 分复用(DWDM )，目前单根光纤的数据传输 速率最高可以达到数太比特每秒。
多路复用技术与多址技术
另一个电话号码之上。 这种转移又可有下列几种情 况: 移动台遇忙时转移; 在一定时间内移动台无应答 转移; 移动台没有在网络中登记转移以及无条件转 移。 2. 呼出限制 用户可以从移动台 (手机或车台 ) 上启用或关闭此项业务。 有以下3种限制情况: 限制所 有的呼出; 限制国际呼出; 限制所有的长途呼出, 但除 了母局所在的公 共移动网。 3. 呼入限制 此项功能使用户阻止呼入信号, 以 节省不必要的话 费 ( 移动电话 是双向计费的 )。 它可分 为两种情况: 阻止所有的呼入; 当漫游到归属局以外 的地区时阻止呼 入信号。 4. 呼叫等待 当用户已经建立呼叫时, 对于新进 入的呼叫给用户一个提示, 用户可以接受、 拒绝或不 理睬等待的呼叫 。 5. 呼叫保持 当用户已接受并建立了一个呼叫 时, 可使其暂时中断去做其他工作, 如接受后一个呼
在通信系统中, 降低传输 设备的造价和充分利用频率 资源是很重要的问题。 多路复 用技术和多址技术正是针对 上述问题而提出 的。 一、 多路复用技 术 多路复用技术是使各路 信息共用一个传输信道的技 术。 它使两个通信站之间利用 一个信道同时传送多路信息 而互不干扰, 充分利用了信道 容量, 使单路信息传输成本大 大降低。 常用的多路复用技术 是频分多路复用 (FDM )和时 分多路复用 (TDM )。 多路复 用技术既可用于有线通信, 又 吴树祥 可用于无线通信 。 1. 频分多路复用 频分多路复用是各路信号分别占用信道的不同 频率范围, 图1是频分多路复用系统原理示意图。 在发 送端, 每路信号 mi (t )选一个副载波f i , 用 mi (t )对f i 进行调制, 可用任何一种调制方式, 产生的信号再综 合成一个复合信号mc ( t ), 见图1 (a )。 应适当选择f i , 使各路信号频谱互不重叠。 只要复合信号总带宽小于
复用与多址技术
孙黎昂
复用与多址技术
多路复用技术和多址技术都是现代通信技术中最重 要和最基本的概念之一。它们的基本原理相近，而 应用目的不同。 多路复用技术用于多路信号的集中传输，多址技术 则用于多路信号在一个网络系统中的选址通信。
复用
复用的基本原理
复用的分类
常用的复用方式有：频分多路复用（FDM) 时分多路复用(TDM) 码分多路复用（CDM)
码分多址（CDMA）
在码分多址中，不同地址的用户均占用信道的全部 带宽和时间，但是每个用户都被分配给一个唯一的、 互不相关的“码序列”。发送时使用该“码序列” 对基带信号进行调制，接收机采用相关检测器将具 有特定码型的用户信号解调出来，而其他不相关的 信号相当于“背景噪声”。 码分多址以扩频通信技术为基础，可容纳比时分多 址系统还要多的用户，且具有低功率、软切换、抗 干扰能力强等优点。
（又称同步检测）时，接收端必须获得一个与发端载 波同频同相的载波； 位同步：又称码元同步，使码元判决时钟的周期和相 位都准确的与发端一致，否则误码率会大大增加； 帧同步：把应用于多路复用传输中，发端和收端的帧 起止位要一致，检测并获得起止标志的过程称为～； 字同步、句同步：字和句的起止标志的获取； 网同步：多点之间的数字通信网中可靠通信和数据交 换的同步。
频分多址（FDMA）
在频分多址中，不同地址的用户占用不同的频率 （即采用不同的载波频率），通过滤波器选取信号 并抑制无用干扰，各信道可同时使用。 频分多址技术比较成熟，早期的模拟移动电话系统 均使用这种方式。因为各个用户使用不同频率的信 道，所以用户容量有限。
时分多址（TDMA）
在时分多址中，不同地址的用户占用同一频带的同 一载波，但占用的时间不同。各用户只在规定的时 隙内（一个时隙称为一帧）以突发的形式发射它的 已调信号，各用户信号在时间上是严格依次排列、 互不重叠的。 时分多址通信系统是一种数字传输系统，现在的移 动通信系统多数都采用这种多址技术。显然，在可 用频段数相同的情况下，采用时分多址技术比频分 多址技术能容纳更多的用户。但时分多址通信系统 需要精确定时和同步，以保证各用户发送的信号不 会发生重叠。
通信系统的多址和多路复用技术介绍
通信系统的多址和多路复用技术介绍通信系统中的多址和多路复用技术是实现多个用户同时传输信息的重要手段。
通过多址技术，不同用户可以使用相同的传输介质，在不干扰彼此的情况下进行通信。
而多路复用技术则是利用时间、频率或者空间的分割，将多个信号合并在一个传输通道中进行传输，从而提高了通信系统的利用率。
本文将分别对多址和多路复用技术进行介绍，并提供实例解释。
一、多址技术的介绍1.频分多址(Frequency Division Multiple Access, FDMA)频分多址将可用的频率资源分为若干个频带，每个用户被分配一段频率进行通信。
由于每个用户使用不同的频带，所以用户之间不会发生干扰。
这种方式适用于用户间的通信需求相对较低的情况，如无线电广播。
2.时分多址(Time Division Multiple Access, TDMA)时分多址将时间分为若干个时隙，不同用户在不同的时隙中传输信息。
各个用户按照时间顺序依次发送信号，而接收方在预定的时段内将这些信号分开处理。
这种方式适用于需要周期性传输信息的场景，如移动电话通信。
3.码分多址(Code Division Multiple Access, CDMA)码分多址通过给每个用户分配一个唯一的码片序列，将不同用户的信号在频域上进行编码，然后混叠在一起进行传输。
接收方使用相同的码片序列进行解码，将特定用户的信号分离出来。
这种方式具有较好的抗干扰能力，适用于数据通信和移动通信。
二、多路复用技术的介绍1.时分复用(Time Division Multiplexing, TDM)时分复用将时间划分为若干个时隙，不同用户在不同的时隙内传输信息。
这些用户的信息流经过调度器后，按照预定的时隙顺序组合在一起，然后通过传输线路进行传输。
接收方根据时隙的信息将多个信号分开处理。
这种方式适用于需要中断式传输的场景，如电话网络。
2.频分复用(Frequency Division Multiplexing, FDM)频分复用将可用的频率划分为若干个频段，每个用户被分配一段频率进行通信。
复用与多址技术
【例】多路载波传输系统组群方案
.......... ........
0
4k
f
60
64
68
104 108
kHz
图8-3 单路话音频带
图8-4 单边带频谱组成一个基群频谱
.......... ........
312 360
408
kHz
.......... ........
f 21
LPF 信道
m1n (t )
LPF
f1n
mm1 (t )
BPF
f1n
LPF
f m1 f m1
LPFmm1 (t )m Nhomakorabea2 (t )
LPF
f m2
LPF
m m2 (t )
m mn (t )
f2m
数字通信原理
f 2m
f m2
LPF
mmn (t )
LPF
f mn f mn
2019年1月20日星期日
2019年1月20日星期日
复用的基本原理
复用的主要问题，在于如何将多路信号综合在一起， 并保持它们各自的“独立性”，以便在接收端能将各 路信号完全分离出来。 复用的理论基础，是信号正交分割技术，要求任意两 路信号之间满足正交的关系。对于任意两路信号f1(x) 和f2(x)，如满足
x2
x1
f1 ( x) f 2 ( x)dx 0
数字通信原理 2019年1月20日星期日
【例】多路载波传输系统组群方案
分群等级 基群 超群 主群
容量（路数）
KHz ） 带宽（
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
频分复用主要缺点是设备庞大复杂，成本较高，还会 因为滤波器件特性不够理想和信道内存在非线性而出现路 间干扰，故近年来已经逐步被更为先进的时分复用技术所 取代。不过在电视广播中图像信号和声音信号的复用、立 体声广播中左右声道信号的复用，仍然采用频分复用技术。
《通信原理课件》
7.3时分复用和多路数字电话系统
《通信原理课件》
多路复用和多址技术都是为了共享通信资 源，这两种技术有许多相同之处，但是它们 之间也有一些区别。一般来说，多路复用通 常在中频或基带实现；通信资源是预先分配 给各用户共享的。而多址技术通常在射频实 现；是远程共享通信资源，并在一个系统控 制器的控制下，按照用户对通信资源的需求， 随时动态地改变通信资源的分配。
从传输速率来讲，每秒钟能传送 8000 帧，而每帧包含 32×8
＝256bit，因此，传码率为 2568000 2.048M 波特，信息速率
为 2.048Mbit/s。
《通信原理课件》
PCM 30/32路系统的一帧
《通信原理课件》
《通信原理课件》
7.3.5 PCM高次群系统
前面讨论的PCM 30/32路和PCM 24路时分多路系统， 称为数字基群（即一次群）。为了能使宽带信号（如电视 信号）通过PCM系统传输，就要求有较高的传码率。因 此提出了采用数字复接技术把较低群次的数字流汇合成更 高速率的数字流，以形成PCM高次群系统。CCITT推荐 了两种一次、二次、三次和四次群的数字等级系列，如表 7.3-1所示。
与频分复用相比，时分复用具有以下的主要优点： （1）TDM多路信号的合路和分路都是数字电路，比 FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。 （2）信道的非线性会在FDM系统中产生交调失真和多 次谐波，引起路间干扰，因此FDM对信道的非线性失真 要求很高。而TDM系统的非线性失真要求可降低。
《通信原理课件》
7.3.1 时分复用的PAM系统（TDM-PAM）
《通信原理课件》
[例7.3.2]
《通信原理课件》
[例7.3.3]
《通信原理课件》
7.3.4 PCM30/32路系统的帧结构 对于多路数字电话系统，国际上有两种
标准化制式，即PCM 30/32路制式（E体 系）和PCM 24路制式（T体系）。我国规 定采用的是PCM 30/32路制式，一帧共有 32个时隙，可以传送30路电话，即复用的 路数n=32路，其中话路数为30。PCM 30/32路系统的帧结构如图7-7所示。
《通信原理课件》
图7-8 基于PCM30/32路系列的数字复接体制
《通信原理课件》
7.3.6 SDH的提出
《通信原理课件》
对传输的新要求，必须从技术体制上对传输系统进行根本的 改革，为此，CCITT制订了TDM制的150Mb/s以上的同步数 字系列（SDH）标准。它不仅适用于光纤传输，亦适用于微 波及卫星等其它传输手段。它可以有效地按动态需求方式改 变传输网拓扑, 充分发挥网络构成的灵活性与安全性， 而且 在网路管理功能方面大大增强。数字复接系列（同步数字系 列）如表7.3-2所示。
信号的多路复用方法。在码分复用中，各 路信号码元在频谱上和时间上都是混叠的， 但是代表每路信号的码字是正交的。
《通信原理课件》
码字正交的概念
《通信原理课件》
《通信原理课件》
沃尔什（Walsh）码
7.3.3 时分复用信号的码元速率和带宽
一、TDM信号的码元速率
1、TDM-PAM 信号
பைடு நூலகம்
对于n 路频带都是 fH 的 TDM-PAM 信号，每秒钟的脉冲个数为
n fs ，即码元速率
RB n f s （波特）
（7.3-2）
这里 n 表示复用路数， f s 表示一路信号的抽样频率。
《通信原理课件》
《通信原理课件》
图7-2
三路信号的频谱
图7-3 频分复用信号的频谱结构
《通信原理课件》
频分复用信号原则上可以直接在信道中 传输，但在某些应用中，还需要对合并后 的复用信号再进行一次调制。第一次对多 路信号调制所用的载波称为副载波，第二 次调制所用的载波称为主载波。原则上， 两次调制可以是任意方式的调制方式。如 果第一次调制采用单边带调制，第二次调 制采用调频方式，一般记为SSB/FM。
第七章 多路复用和多址技术
7.1 引言 7.2 频分复用 7.3 时分复用和多路数字电话系统 7.4 码分复用 7. 5 多址技术 7.6 码分多址
《通信原理课件》
7.1 引言
所谓多路复用是指在同一个信道上同时传输多路信号而互 不干扰的一种技术。为了在接收端能够将不同路的信号区 分开来，必须使不同路的信号具有不同的特征。由于信号 直接来自话路，区分信号和区分话路是一致的。最常用的 多路复用方式是频分复用（FDM）、时分复用（TDM）和 码分复用（CDM）。按频段区分信号的方法叫频分复用； 按时隙区分信号的方法叫时分复用；按相互正交的码字区 分信号的方法叫码分复用。传统的模拟通信中都采用频分 复用；随着数字通信的发展，时分复用和码分复用通信系 统的应用越来越广泛。
《通信原理课件》
二、TDM信号的带宽 得到码元速率后，按照第4章PCM带宽的
计算方法容易得到TDM-PAM信号和TDMPCM信号传输波形为矩形脉冲时的第一零 点带宽。
《通信原理课件》
[例7.3.1]
对10路最高频率为3400Hz的话音信号进行TDM-PCM 传输，抽样频率为8000Hz。抽样合路后对每个抽样值按照 8级量化，并编为自然二进码，码元波形是宽度为的矩形脉 冲，且占空比为0.5。计算TDM-PCM基带信号的第一零点 带宽。
《通信原理课件》
《通信原理课件》
7.3.2 时分复用的PCM系统（TDM-PCM） PCM和PAM的区别在于PCM要在PAM的基础
上再进行量化和编码。为简便起见，假设3路话 音信号PCM复用的原理方框图如图7-6所示。
图7-6 3路PCM信号时分复用原理图
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》图7-7 PCM 30/32路系统的帧结构
从图 7-7 中可以看到，在 PCM 30/32 路的制式中，一个复帧 由 16 帧组成，一帧由 32 个时隙组成，一个时隙有 8 个比特。对 于 PCM30/32 路系统，由于抽样频率为 8000Hz，因此，抽样周 期（即 PCM 30/32 路的帧周期）为1/ 8000 125μs ；一个复帧由 16 帧组成，这样复帧周期为 2ms；一帧内包含 32 路，则每路占用 的时隙为125/ 32 3.91μs ；每时隙包含 8 位折叠二进制，因此，位 时隙占 488ns 。
《通信原理课件》
图 7-1 示出了一个频分复用系统的组成框图。假设共有 n
路复用的信号，每路信号首先通过低通滤波器（LPF）变成频
率受限的低通信号。简便起见，假设各路信号的最高频 f H 都
相等。然后，每路信号通过载频不同的调制器进行频谱搬移。 一般来说调制的方式原则上可任意选择，但最常用的是单边 带调制，因为它最节省频带。因此，图中的调制器由相乘器 和边带滤波器（SBF）构成。
《通信原理课件》
所谓多址通信是指处于不同地址的多个用户共享信道 资源实现各用户之间相互通信的一种方式。由于用户来自 不同的地址，区分用户和区分地址是一致的。多址方式的 典型应用是卫星通信和蜂窝移动通信。在卫星通信中，多 个地球站通过公共的卫星转发器来实现各地球站之间的相 互通信。在移动通信中，则是多个移动用户通过公共的基 站来实现各用户的相互通信。
《通信原理课件》
图7-1 频分复用系统组成框图
《通信原理课件》
《通信原理课件》
[例7.2.1]
采用频分复用的方式在一条信道中传输 3 路信号，已知 3 路信号的 频谱如图 7-2 所示，假设每路信号的最高频率 f H =3400Hz，均采 用上边带（USB）调制，邻路间隔防护频带为 f g =600Hz。试计算 信道中复用信号的频带宽度，并画出频谱结构。
《通信原理课件》
7.2 频分复用
一般的通信系统的信道所能提供的带宽往往要 比传送一路信号所需的带宽宽得多。因此，如果 一条信道只传输一路信号是非常浪费的。为了充 分利用信道的带宽，提出了信道的频分复用。频 分复用就是在发送端利用不同频率的载波将多路 信号的频谱调制到不同的频段，以实现多路复用。 频分复用的多路信号在频率上不会重叠，合并在 一起通过一条信道传输，到达接收端后可以通过 中心频率不同的带通滤波器彼此分离开来。
《通信原理课件》
数字通信系统，除了传输电话外，也可 传输其它相同速率的数字信号，例如可视 电话、频分制载波信号以及电视信号。为 了提高通信质量，这些信号可以单独变为 数字信号传输，也可以和相应的PCM高次 群一起复接成更高一级的高次群进行传输。 基于PCM30/32路系列的数字复接体制的 结构如图7-8所示。
我们通过举例来说明时分复用技术的基 本原理，假设有3路PAM信号进行时分复 用，其具体实现方法如图7-4所示。各路信 号首先通过相应的低通滤波器（预滤波器） 变为频带受限的低通型信号。然后再送至 旋转开关（抽样开关），每秒将各路信号 依次抽样一次，在信道中传输的合成信号 就是3路在时间域上周期地互相错开的 PAM信号，即TDM-PAM信号。
《通信原理课件》
图7-4 3路PAM信号时分复用原理图
《通信原理课件》
抽样时各路每轮一次的时间称为一帧，长度记为Ts ，它就是旋 转开关旋转一周的时间，即一个抽样周期。一帧中相邻两个抽样脉 冲之间的时间间隔叫做路时隙（简称为时隙），即每路 PAM 信号 每个样值允许占用的时间间隔，记为 Ta Ts /n ，这里复用路数 n 3。 3 路 PAM 信号时分复用的帧和时隙如下图所示。