《现代通信原理简明教程》.PPT

《现代通信原理简明教程》第五章 多路复用技术 第5章 多路复用技术 5.1 概述 5.2 信号的正交性原理与调制复用 5.3 时分复用技术（TDM） 5.4 频分复用技术（FDM） 5.5 复合调制系统 5.6 波分复用技术（WDM） 5.7 多址通信方式 5.1 概述 信道复用：多个信息源共享一个公共信道 时分复用（TDM，Time Division Multiplexing） 波分复用（WDM，Wave Division Multiplexing） 频分复用（FDM，Frequency Division Multiplexing） 5.1 概述（续） 多址方式：解决众多用户共享给定频谱资源的问题 频分多址方式（FDMA） 时分多址方式（TDMA） 码分多址方式（CDMA） 空分多址方式（SDMA） 混合多址方式 例如FDMA/TDMA、FDMA/CDMA、TDMA/CDMA等。 随机多址方式， ALOHA和载波检测多址（CSMA） 多路复用vs.多址接入 多路复用（信道复用）的实质是在发送端将多路信号进行组合成一路信号，然后在一条 专用的物理信道上实现传输，接收端再将复合信号分离出来。 多址接入实质是多对通信终端共享传输介质 5.2 信号的正交性原理与调制复用 矢量正交概念 对于矢量（向量） ，定义系数 如果 ，则称这两个矢量正交 如右图，矢量A1 、 A2 、A3两两正交 信号的正交性 信号表示 在n维正交信号空间中，如给定一组在区间t1 t t2内相互正交的n个函数g1 (t)、g2 (t)……gn (t)，则任意一个信号f(t)在此区间内就可以由这n个函数的线性组合来近似，即 f(t)＝ C1g1(t) + C2g2(t) + …… ＋Cngn(t) 正交调制复用基本原理 根据上节分析已知，利用两个相位差，但频率相同的信号作为载波，就可以在同样带宽的信道内传输两路信号，因此信道利用率可以提高一倍。 s(t)＝s1(t)+s2(t)=f1(t)sinω0t + f2(t)cosω0t 显然，s(t)与s1(t)、s2(t)信号的载频是相同的，但在载频附近还携带着两路调制信号的边带频谱。由于两路载频是相互正交的，因此由它们所产生的边带频谱也正交，不会产生频谱重叠现象。 5.3 时分复用技术（TDM） 1.时分复用基本概念 在脉冲调制中脉冲只占用有限的时间，因此脉冲之间的间隔可以插入其他路信号脉冲，将多路信号在时间轴上互不重叠地穿插排列就可以在同一条公共信道上进行传输。 这种按照一定时间次序依次循环地传输各路消息以实现多路通信地方式就叫做时分多路复用（TDM）。 5.3 时分复用技术（TDM） 2.时分复用原理 共用频带，时域正交 5.3 时分复用技术（TDM） 3.统计时分复用 固定时分复用：各路利用固定时隙，也叫做同步时分多路复用（STDM）。 统计时分复用：通过动态地分配时隙来进行数据传输的 ，也叫做异步多路时分复用或智能时分多路复用。 5.3 时分复用技术（TDM） 4.PCM30/32系统 5.3 时分复用技术（TDM） 5.TDM中的同步问题 在时分复用系统中，为了保证多路信号传输的正确性，必须准确地保持每一帧的接收信号与发端一致，即各路信号一一对应，这种关系称为位同步。 每帧之间也要保持同步，称之为帧同步。 5.4 频分复用技术(FDM) 1. 频分复用基本概念 频分复用，就是指在同一个信道内用不同的频率传送各路消息，以实现多路通信。这种方法也叫频率复用。 5.4 频分复用技术(FDM) 2. 频分复用原理 频率复用是指多路信号在频率位置上分开，但同时在一个信道内传输。因此，频率复用信号在频谱上不会重叠，但在时间上是重叠的。 5.4 频分复用技术(FDM) 3. 频分复用优缺点 频率复用系统的最大优点是信道复用率高，容许的复用路数多，同时它分路方便，在有线和微波通信系统内广泛采用 缺点是设备复杂 及存在路间干扰 5.5 复合调制系统 复合调制基本概念 在一个系统内采用两种或两种以上的调制方法，通常称为复合调制系统。如果这两种调制方法是相同的，则又可称为多级调制系统。 例如我们日常使用的数字蜂窝通信系统（GSM）,就采用了TDM和FDM方式 5.6 光波分复用技术(WDM) 1. 波分复用基本概念 所谓波分复用就是将整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输 5.6 光波分复用技术(WDM) 2. 波分复用技术原理 波分复用技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源 根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复