解析多路复用技术

作者:课课家教育更新于： 2018-02-10 15:04:07

　　所谓多路复用是指在同一个信道上同时传输多路信号互不干扰的技术。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，时分复用和码分复用通信系统应用越来越广泛。

　　1、频分多路复用

　　频分多路复用的基本原理是：如果每路信号以不同的载波频率进行调制，而且各个载波频率是完全独立的，即各个信道所占用的频带不相互重叠。相邻信道之间用“警戒频带”隔离，那么每个信道就能独立地传输一路信号。

　　频分多路复用的主要特点是，信号被划分成若干通道(频道、波段)，每个通道互不重叠，独立进行数据传递。频分多路复用在无线电广播和电视领域中应用较多。ADSL(非对称数字用户环路)也是一个典型的频分多路复用。ADSL用频分多路复用的方法，在PSTN(公共交换电话网络)使用的双绞线上划分出3个频段：0-4kHz用来传送传统的语音信号；20-50kHz用来传送计算机上载的数据信息;150-500kHz或140-1100kHz用来传送从服务器上下载的数据信息。

　　频分多路复用的各用户占用不同的带宽资源(请注意，这里的“带宽”是频率带宽(单位：Hz)而不是数据的发送速率)。用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。

　　2、时分多路复用

　　时分多路复用是以信道传输时间作为分割对象，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现多路复用的。时分多路复用将用于传输的时间划分为若干个时间片，每个用户分得一个时间片。

　　原理：时分复用是将时间划分为一段等长的时分复用帧(TDM帧)，每个用户在每个TMD帧中占用固定序号的时隙。

　　特点：每用户所占用的时隙是周期性出现的(周期为TMD帧长度)。

　　实质：时分复用的所有用户是在不同的时间占用相同的频带宽度。

　　3、波分多路复用

　　波分复用就是在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤传输能力。也可以这样认为：WDM是FDM应用于光纤信道的一个变例。如果让不同波长的光信号在同一根光纤上传略而互不干扰，利用多个波长适当错开的同时在一根光纤上传送各自携带的信息，就可以大大增加所传输的信息容量。由于是用不同的波长传送各自的信息，因此即使在同一根光纤上也不会相互干扰。在接收端转换成电信号时，可以独立地保持每一个不同波长的所传送的信息。这种方式就叫做“波分复用”。

　　将一系列载有信息的不同波长的光载波，在光频域内以一至几百纳米的波长间隔合在一起沿单根光纤传输，在接收端再用一定的方法，将各个不同波长的光载波分开。在光纤的工作窗口上安排100个波长不同的光源，同时在一根光纤上传送各自携带的信息，就能使光纤通信系统的容量提高100倍。

　　波分复用模型：

　　4、码分多路复用

　　码分多址是采用地址和时间、频率共同区分信道的方式。CDMA的特征是每个用户具有特定的地址码，而地址码之间相互具有正交性，因此各用户信息的发射信号在频率、时间和空间上都可能重叠，从而使有限的频率资源得到利用。

　　原理：为每个用户分配一个唯一的码片序列(chipping sequence)，其中“0”用“-1”表示、“1”用“+1”表示。各用户使用相同频率载波，利用各自码片序列编码数据。

　　CDMA是在扩频技术上发展起来的无线通信技术，即将需要传送的具有一定信号的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端也使用完全相同的伪随机码，对接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。不同的移动台(或手机)可以使用同一个频率，但是每个移动台都被分配带有一个独特的“码序列”，该序列码与所有别的“码序列”都不相同，因为是靠不同的“码序列”来区分不同的移动台，所以各个用户相互之间也没有干扰，从而达到了多路复用的目的。

　　码分复用模型：

　　近几十年来，无线通信经历了从模拟到数字，从固定到移动的重大变革，这些技术都在发挥着自己的作用。