信道复用与数字复接

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1、第四章信道复用与数字复接在实际通信中，信道上往往允许多路信号同时传输。解决多路信号同时传输问题就是信道复用问题。将多路信号在发送端合并后通过信道进行传输，然后在接收端分开并恢复为原始各路信号的过程称为复接和分接。从理论上讲，只要各路信号分量相互正交，就能实现信道的复用。常用的复用方式有频分复用、时分复用和码分复用等。数字复接技术就是在多路复用的基础上把若干个小容量低速数据流合并成一个大容量的高速数据流，再通过高速信道传输，传到接收端再分开，完成这个数字大容量传输的过程，就是数字复接。4.1频分多路复用（FDM）4.1.1基本频分复用频分多路复

2、用是指将多路信号按频率的不同进行复接并传输的方法。多用于模拟通信中。在频分多路复用中，信道的带宽被分成若干个互不重叠的频段，每路信号占用其中一个频段，因而在接收端可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原始信号，这个过程就是多路信号复接和分接的过程。频分复用实质就是每个信号在全部时间内占用部分频率谱。图4-1（a）FDM系统原理框图图4-1（b）以=3为例的频谱图图4-1（a）是频分多路复用的系统原理框图。假设有路相似的消息信号，，…，,各消息的频谱范围为。由系统框图可见，在系统的输入端，首先要将各路信号复接，各路输入信号先通

3、过低通滤波器，以消除信号中的高频成分，使之变为带限信号。然后将这一带限信号分别对不同频率的载波进行调制，路载波，，…，称为副载波。调制后的带通滤波器将各个以调波频带限制在规定的范围内，系统通过复接把各个带通滤波器的输出合并而形成总信号。图4-1（b）是N=3以为例，使用SSB调制方式，并且设其工作在上边带时的频谱图，图中，副载波频率之间的间隔，为消息信号的频谱范围，为邻路间隔保护频带。例如，话音通信中语音信号最高频率为，通常采用，这样就可以使邻路干扰电平低于以下，最终副载波间隔取值为。在某些信道中，总信号可以直接在信道中传输，这时所需的最小带

4、宽为在无线信道中，如采用微波频分复用线路，总信号还必须经过二次调制，这是所用的主载波要比副载波高的多。最后，系统把载波为的已调波信号送入信道发送出去。在接收端，基本处理过程恰好相反。如果总信号是通过特定信道无主载波调制的，则直接经各路带通滤波器滤出相应的支路信号，然后通过副载波解调，送低通滤波器得到各路原始消息信号；如果总信号是通过主载波调制而送到信道的，则先要用主解调器把包括各路信号在内的总信号从主载波上解调下来，然后就像上述无主载波调制信号一样将总信号送入各路带通滤波器，完成原始信号的恢复。频分多路复用就是利用各路信号在频率域上互不重叠来

5、区分的，复用路数的多少主要取决于允许的带宽和费用，传输的路数越多，则信号传输的有效性越高。频分复用的优点是复用路数多，分路方便；多路信号可同时在信道中传输，节省功率。频分多路复用的缺点是设备庞大、复杂，路间不可避免的会出现干扰，这是系统中非线性因素引起的。4.1.2正交频分复用（OFDM）OFDM是多载波数字调制技术，它将数据经编码后调制为射频信号。不像常规的单载波技术，如AM/FM（调幅/调频）在某一时刻只用单一频率发送单一信号，OFDM在经过特别计算的正交频率上同时发送多路高速信号。这一结果就如同在噪声和其它干扰中突发通信一样有效利用带宽

6、。传统的FDM（频分复用）理论将带宽分成几个子信道，中间用保护频带来降低干扰，它们同时发送数据。例如：有线电视系统和模拟无线广播等，接收机必须调谐到相应的台站。OFDM系统比传统的FDM系统要求的带宽要少得多。由于使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带，且频谱可相互重叠。这样使得可用频谱的使用效率更高。另外，OFDM技术可动态分配在子信道上的数据。为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。正交频分复用作为一种多载波传输技术，主要应用于数字视频广播系统、MMDS（multichannelmultip

7、ointdistributionservice）多信道多点分布服务和WLAN服务以及下一代陆地移动通信系统。图4-2单载波调制、FDM及OFDM三种方式的频谱图。图4-2单载波调制、FDM、OFDM三种调制方式频谱比较4.2时分多路复用（TDM）在数字通信系统中，模拟信号的数字传输或数字信号的多路传输一般都采用时分多路复用方式来提高系统的传输效率。4.2.1时分复用基本原理在PCM脉冲编码调制中，抽样定理告诉我们，一个频带限制在0到以内的低通模拟信号，可以用时间上离散的抽样值来传输，抽样值中包含的全部信息，当抽样频率时，可以从已抽样的输出信号

8、中不失真地恢复出原始信号。由于单路抽样信号在时间上离散的相邻脉冲间有很大的空隙，在空隙中插入若干路其他抽样信号，只要各路信号在时间上不重叠并能区分开，那么一个信道就