多路复用技术与交换技术

宽带 调 制器
窄带 调 制器
窄带 调 制器
＋
窄带 调 制器
逆
并
傅
/
立
串
叶
叶
变
变
换
换
频率
fo
单 载波 的 频谱
f1 f2
…
频率
… fm
FDM 的 频 谱
… f1 f2 f3 …
频率
fm
OFDM 的 频 谱
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2、时分多路复用技术
时分复用(Time division Multiplexing-TDM)是利用各信号的 抽样值在时间上不相互重叠来达到在同一信道中传输多路信 号的一种方法。
根据码字的不同来实现信号分割的多路复用称为码分 多路复用或码分多址(Code Division•Multiplex Address,CDMA）
1、频分多路复用技术
所谓频分复用(Frequency division Multiplexing，FDM)是指 按照频率的不同来区分多路信号的方法。
• 在频分复用中，传输信道的频 带被分成若干个相互不重叠的 f 频段，每个频段构成一个子信 道，每路信号占用其中一个频 段，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。
按频域分割信道
频带 5 频带4 频带 3 频带 2 频带 1
t
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频分复用系统的工作原理
在发送端，各路基带信号首先通过低通滤波器 (LPF)限制基带信号的带宽，避免它们的频谱 出现相互混叠。
然后，各路信号分别对各自的载波进行调制、 合成后送入信道传输。
在接收端，分别采用不同中心频率的带通滤波 器(BPF)分离出各路已调信号，解调后恢复出 基带信号。
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频分复用系统原理框图
CH1 LPF1
CH2 LPF2
调制器 1
调制器 2
BPF1 BPF2
……
CHn LPFn
调制器 n
BPFn
相信 加 器道
BPF1 解调器 LPF1 1
BPF2 解调器 LPF2 2
……
BPFn 解调器 LPFn n
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注意
频分复用是利用各路信号在频率域不相互重叠来区分的。 若 相邻信号之间产生相互干扰，将会使输出信号产生失真。
定义：将一些彼此无关的低速信号按照一定的 方法和规则合成一路复用信号，并在一条公用 （高速）信道上进行数据传输，到达接收端再 进行分离的一种技术。
合成
多路信号
一路复用信号
多路信号
一路接收信号
分解
Source Destination
多路复用技术理论依据
理论依据：信道多路复用的理论基础 是信号分割原理。信号分割的依据在 于信号之间的差别，这种差别可以体 现在频率、时间或波形等参量上。
在线路上传输的是各路信号经过调制后的叠加在一起的复 合信号。
频分多路复用技术适用于宽带网络。要求传输介质的可用 带宽超过各路信源所需带宽的总和：B＞∑fi
优点：原理简单、技术成熟、系统效率高、信道的频带利 用率高。
缺点：要求信道的非线性失真小。
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正交频分复用(OFDM)
为了提高频带的利用率，可将高速的串行数据分解为多个 并行的低速数据，然后采用多载波FDM方式传输。
Channel 3 1
330000 33410000 频率(Hz) (a)
60
64
68
72
频率(KHz)
(b)
Channel 2
Channel 1
Channel 3
60
64
68
72
频率(KHz)
(c)
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频分多路复用技术的特点
频分多路复用使信道在同一时刻能同时独立传送多路信号， 每路信号占用不同的频带；
经过串/并变换后，每路数据码元宽度加长，从而减少了码 间串扰的影响，又由于每路采用窄带调制，可减少频率选 择性衰落的影响。
如果采用正交函数序列作为副载波，可使载波间隔达到最 小，从而提高频带利用率，这就是所谓的正交频分复用 (OFDM)。
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三种不同的传输方式
单 载波 调 制
FD M
OFDM
单载波调制、FDM及OFDM三种方式的比较
二、多路复用分类
按照频率的差别来分割信号的多路复用称为频分多路 复用(Frequency-Division Multiplex,FDM)
按照时间上的差别来分割信号的多路复用称为时分多 路复用(Time•Division Multiplex,TDM）
同步时分多路复用（同步） 统计时分多路复用（异步） 按照光的波长来区分信号称为波分多路复用 (Wavelength Division Multiplexing，WDM)
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两路信号的时分复用
如图，两路信号按相同的时间周期进行采样，只要采样脉冲 宽度足够窄， 在两个采样值之间就会留有一定的时间空隙。
若两路信号的采样值在时间上不发生重叠，就可以同时在一 条物理信道上传输。
为了防止相邻信号之间产生相互干扰，应合理选择载波频率f1, f2, …, fn，并使各路已调信号频谱之间留有一定的保护带。
保护带
S1
频 分
f1
频 分
S2
复
f2
复
S3
用 器
f3
用 器
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频分多路复用技术示例
三路音频模拟信号复用一个带宽为12KHz的物理信道：
Channel 1 1
Channel 2 1
时分复用把信道用于传输的时间划分为许多时间片(TS:Time Slot )，各路信号依次轮流占用一个时间片进行传输。
S1
时 分
时 分
S2
复
复
S3
用 S1 S3 S2 S1 S3 S2 S1 用
器
器
t1 t3 t2 t1 t3 t2 t1
按时域分割信道
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• 时分多路复用（TDM-Time Division Multiplexing）
计算机网络基础
—多路复用技术
数据通信系统的实现
实际通信系统中经常要在异地之间同时传送 多路信号，一般采用 :
近距离多路信号传输：采用多路低速传输介质分 别传输多路信号
远距离多路信号传输： 采用一条高速传输介质传 输多路信号
多路复用技术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
复
….
用
器
输入缓冲器
解 复 用 …. 器
输出缓冲器
一. 多路复用技术基本概念
特点：多条低速线路轮流使用同一条高速线路 进行数据传递。
应用：电话主干线路
时分多路复用技术的原理
时分复用是建立在抽样定理基础上的。 抽样定理指出：连续（模拟）的基带信号有可能被时间
上离散出现的抽样脉冲所代替。 当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了
时间空隙。利用这些空隙便可以传输其他信号的采样值， 因此，就可能用一条信道同时传送若干个基带信号,并且 每一个抽样值占用的时间越短，能够传输的路数也就越 多。