通信原理第七章.ppt

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1、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

2、分复用通信系统的应用越来越广泛。现代通信通常需要在移动多用户点间进行通信，而在有线通信中，多用户点间相互通信问题往往采用交换技术解决。早期的无线通信是以点对点通信为主，但是当卫星通信系统和移动通信系统等新的通信系统开始发展后，用户的位置分布面很广，而且可能在大范围随时移动。为了区分和识别动态用户地址，引出了“多址”这个术语。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

3、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。频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SCDMA）是几种主要的多址技术。以卫星通信为例，FDMA是按地球站分配的射频不同来区分地球站的站址；TDMA是按分配的时隙不同来区分站址；CDMA是用相互正交的码字来区分站址；SCDMA是以卫星天线指向地球站的波束不同来区分站址。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

4、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。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。图7-1频分复用系统组成框图[例7.2.1]图7-2三路信号的频谱图7-3频分复用信号的

5、频谱结构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。[例7.2.2]频分复用系统的主要优点是信道复用路数多、分路方便。因此它曾经在多路模拟电话通信系统中获得广泛应用，国际电信联盟（ITU）对此制定了一系列建议。例如，ITU将一个12路频分复用系统统称为一个“基群”，它占用48kHz带宽；将5个基群组成一个60路的“超群”。用类似的

6、方法可将几个超群合并成一个“主群”；几个主群又可合并成一个“巨群”。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。7.3时分复用和多路数字电话系统时分复用（TDM）是建立在抽样定理基础上的。抽样定理指明：满足一定条件下，时间连续的模拟信号可以用时间上离散的抽样脉冲值代替。因此，如果抽样脉冲占据较短时间，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙，利用这种空隙便可以传输其它信号的抽样值

7、。时分复用就是利用各路信号的抽样值在时间上占据不同的时隙，来达到在同一信道中传输多路信号而互不干扰的一种方法。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。7.3.1时分复用的PAM系统（TDM-PAM）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