通信原理 第07章 多路复用ppt课件.ppt

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1、第7章多路复用通信系统中，经常需要在异地之间同时传送多路信号，一般采用两种方式，一是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；二是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。由于远距离通信中布线问题的限制等，采用一条传输介质来传输多路信号的方式表现出了其固有的优点。本章主要讲述多路复用的基本原理，介绍常见的FDM、TDM和WDM复用方式。第7章多路复用7.1多路复用概述7.2频分多路复用7.3时分多路复用TDM7.4波分多路复用WDM本章小结7.1多路复用概述在数据通信系统中,传输媒体的带宽往往超过传输

2、单一信号的需求,为了有效地利用通信线路,希望一个信道同时传输多路信号,这就是所谓的多路复用技术(Multiplexing)。采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理信道上进行传输,它相当于将一条物理信道划分为几条逻辑信道，在远距离传输时可大大节省电缆的安装和维护费用。图7-1描绘了多路复用的基本原理。图7-1多路复用基本原理通路指的是一条物理链路，它由多条通道组成。通道指的是通路中用来完成一路信号传输的单位。信道（channel)指的是指以传输媒介为基础的信号通道。一条通路可以有多条通道。多路复用指的是将要传送的多路信息，

3、各自分成大小相同的若干小块，发送信息时，按一定的顺序轮流发送一小块，然后再轮流发送下一小块。重复循环，直到发送完毕。应用多路复用技术，可以在用户传输较多信息时,把多个低速信道通过一个多路复用器组合成一个高速信道，以此来提高信道的利用率。多路复用技术的理论依据是信号分割原理。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。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。按照频率参量的差别来分割信号的多路复用称为频分多路复用FDM；按照时间参量上的差别来分割信号的多路复用称为时分

4、多路复用TDM；根据码型(波形)结构的不同来实现信号分割的多路复用称为码分多路复用CDMA；此外波分多路复用WDM等形式。7.2频分多路复用频分多路复用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing），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

5、输信道使用。这样在一对传输线路上就有N对话路信息传送，而每一对话路所占用的只是其中的一个频段。图7-2给出了FDM的一般情况。在该图中,有4个信号源输入到一个多路复用器上,复用器用不同的频率(f1,f2,f3,f4)调制每一个信号。每个调制后的信号都需要一个以它的载波频率为中心的带宽，称之为通道（信道）。图7-2频分多路复用FDM的每个信道分别占用永久分配给它的一个频段，为了防止信号间的相互干扰，在每一条通道间使用保护频带进行隔离。保护频带是一些无用的频谱区。若介质频宽为f，若均分为n给子信道，则每个信道的最大带宽为f/n。考虑

6、保护带宽，则每个信道的可用带宽都小于f/n。信道1的频谱在0～f/n之间，信道2的频谱在f/n～2f/n之间，依次类推。例如，在载波电话中，语音信号的频谱为300Hz～3400Hz，因而，分配给每条语音话路4k的带宽。7.2.1FDM基本原理图7-3示出了一个频分复用电话系统的组成框图。图中，复用的信号共有路，每路信号首先通过低通滤波器（LPF），以限制各路信号的最高频率。图中的调制器由相乘器和边带滤波器（SBF）构成。在选择载频时，既应考虑到边带频谱的宽度，还应留有一定的防护频带，以防止邻路信号间相互干扰，即（7-1）式中，和

7、分别为第i路和第（i+1）路的载波频率。显然，邻路间隔防护频带越大，对边带滤波器的技术要求越低。但这时占用的总频带要加宽，这对提高信道复用率不利。因此，实际中应尽量提高边带滤波技术，以使尽量缩小。目前，按CCITT标准，防护频带间隔应为900Hz。图7-3频分复用系统组成框图经过频分多路复用器复用的各路信号，在频率位置上被分开了，因此，可以通过相加器将它们合并成适合信道内传输的复用信号，其频谱结构如图7-4所示。图中，各路信号具有相同的，但它们的频谱结构可能不同。n路单边带信号的总频带宽度为（7-2）式中，为一路信号占用的带宽。

8、图7-4FDM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