复用与多址技术(1)

f m1
BPF
LPF
mm2 (t)
f m2
mmn (t) LPF
2020年10月29日星期f四mn
f2m
f2m
f m2
LPF mmn (t)
f mn
数字通信原理
频分复用的优缺点
• 频分复用的优点是：信道利用率高，复用路数多， 分路方便。
• 频分复用主要用于模拟系统，如长途有线载波传 输系统、电视广播（图像、伴音、色度）、光纤 通信系统（针对光波波段的波分复用WDM）等。
2020年10月29日星期四
数字通信原理
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
• 频分复用中的问题，是各路信号之间会产生相互 干扰，称为串扰。
– 原因一是由于已调信号的高频分量会泄露到通 带之外（带外辐射）；
– 另一个原因是非线性器件会产生新的频率分量 （谐波干扰）。
– 解决串扰的办法，一是在复接过程中应保持一 2020年10月定29日星的期四缓冲带，二是改善系统的线性特性。数字通信原理
2020年10月29日星期四
数字通信原理
【例】图8-10 按位复用的TDM数字信号
信号1
1
0
1
1
信号2
1
1
0
1
பைடு நூலகம்
信号3
0
0
0
1
信号4
1
0
0
0
按位复接
11 0 1 0 1 0 0 1
2020年10月29日星期四
数字通信原理
时分复用技术的优缺点
• 时分复用主要用于数字通信。通过时分复用，可以将低速的数字信号汇集成 高速的数字流送到干线上传输。与FDM相比，TDM通常具有更高的复用效率， 组合灵活，适合采用数字信号处理。
• 时分多路复用
（Time-division multiplexing ～TDM）
• 码分多路复用
（Code-division multiplexing ～CDM）
等。
2020年10月29日星期四
数字通信原理
8.2 频分复用技术（FDM）
• 所谓频分复用，是指信道的可用频带被分为若干个互不交叠的频段，各信号 同时使用信道，但是占用不同的频段。
【例】多路载波传输系统组群方案
0
4k
图8-3 单路话音频带
.......... ........
f
60 64 68
104 108
kHz
图8-4 单边带频谱组成一个基群频谱
.......... ........
kHz
312 360 408
504 552
.......... ........
812 1052 1292
工作频段 （KHz ）
60-108 312-552 812-2044 8516-12388
2020年10月29日星期四
数字通信原理
8.3 时分复用技术（TDM）
• 所谓时分复用，是指在时域上各信号分别占有不同的时间片断。 • 在时分多路复用中，把时间分为若干均匀的时间片断（时隙），将各路信号
的传输时间分配在不同的时隙内，使多路信号能够相互分开、互不干扰，如 图8－10所示。
数字通信原理
8.1 复用
• 复用：是指把多路信号复合在一起、共同占用公用信道进行传输的技术。 • 复接：在发送端把信号综合在一起的过程。 • 分接：在接收端把综合的信号分开的过程。 • 【说明】
实际的通信系统是一个庞大的通信网，有众多的用户信号需要同时传送， 因而需要采用复用技术，以实现大容量的传输。
x2 x1
f1(x) f2(x)dx
0
我们就说，f1(x)和f2(x)在x的取值区间(x1,x2)
上是正交的。
【例如】sinωt和cosωt、sinmωt和sinnωt在
（t0，t0+T）上是正交的。
2020年10月29日星期四
数字通信原理
复用的分类
常用的复用方式有 • 频分多路复用
（Frequency-division multiplexing ～FDM）
第八章 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。
• 【例】 – 复用——单身聚会（集中） – 多址——婚姻介绍（牵线）
2020年10月29日星期四
1804 2044
kHz
图8-5 5个基群复接成一个超群
图8-6 5个超群复接成一个主群
• 规定取4kHz作为一路语音信号的标准带宽；实际复用时一般 采用单边带调制。
• 12个单边带频谱组成一个基群模块（12×4=48kHz）； • 5个基群复接成一个超群；5个超群复接成一个主群。
2020年10月29日星期四
• 缺点：在TDM系统中，给各路信号固定分配时隙存在着利用率不高、信道浪费 的现象
。 （【例】某路通话停顿）
2020年10月29日星期四
数字通信原理
统计时分复用（STDM）
• 为克服这一缺点，可采用统计时分复用（STDM）技术，即实际物理信道以时 隙划分，分配给到达并需要传输的数据分组，而不是固定分配给某一用户。
• 实现频分复用的方法，是通过调制手段将信号的频谱搬移到不同的指定位置 上。常用的调制是单边带调制，这样可以有效地提高频带利用率。
• 调制过程中采用多级复接分接技术，可以大大减少所使用的载波频率数量。
【例】图8－2是一个采用频分复用的两级复接分接 原理图，所需载波频率由单级的m×n减少为m+n。
2020年10月29日星期四
数字通信原理
【例】多路载波传输系统组群方案
分群等级
基群 超群 主群 超主群 12MHz 60MHz
容量（路数）
带宽（KHz ）
12 60=5 x 12 300=5 x 60 900=3 x 300 2700=3 x 900 10800=12 x 900
48 240 1200 3600 10.8MHz 43.2MHz
数字通信原理
【例】图8-2 两级复接分接原理图
m11(t)
LPF
BPF
LPF
m11(t)
f11
m12 (t)
LPF
f 21
f11
LPF
m12 (t)
f12
f 21
m1n (t)
LPF
f1n
mm1(t) LPF
信道
f12
LPF
m1n (t)
f1n
LPF
mm1 (t )
f m1 mm2 (t) LPF