時(shí)分復(fù)用和頻分復(fù)用.Word版

1、時(shí)分復(fù)用頻分復(fù)用簡介數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,傳輸媒體的帶寬或容量往往超過傳輸單一信號的需求,為了有效地利用通信線路,希望一個(gè)信道同時(shí)傳輸多路信號,這就是所謂的多路復(fù)用技術(shù)(MultiplexiI1g)。采用多路復(fù)用技術(shù)能把多個(gè)信號組合起來在一條物理信道上進(jìn)行傳輸,在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)可大大節(jié)省電纜的安裝和維護(hù)費(fèi)用。頻分多路復(fù)用FDM (Frequency Division Multiplexing)和時(shí)分多路復(fù)用TDM (Time Di-vision MultiplexiIIg)是兩種最常用的多路復(fù)用技術(shù)。 舉個(gè)例最簡單的例子：從A地到B地坐公交2塊。打車要20塊為什么坐公交便宜呢這里所講的

2、就是“多路復(fù)用”的原理。 頻分復(fù)用(FDM) 頻分復(fù)用按頻譜劃分信道，多路基帶信號被調(diào)制在不同的頻譜上。因此它們在頻譜上不會(huì)重疊，即在頻率上正交，但在時(shí)間上是重疊的，可以同時(shí)在一個(gè)信道內(nèi)傳輸。在頻分復(fù)用系統(tǒng)中，發(fā)送端的各路信號m1(t)，m2(t)，,mn(t)經(jīng)各自的低通濾波器分別對各路載波f1(t)，f2(t)，fn(t)進(jìn)行調(diào)制,再由各路帶通濾波器濾出相應(yīng)的邊帶（載波電話通常采用單邊帶調(diào)制），相加后便形成頻分多路信號。在接收端，各路的帶通濾波器將各路信號分開，并分別與各路的載波f1(t)，f2(t)，fn(t)相乘，實(shí)現(xiàn)相干解調(diào),便可恢復(fù)各路信號,實(shí)現(xiàn)頻分多路通信。為了構(gòu)造大容量的頻分復(fù)

3、用設(shè)備，現(xiàn)代大容量載波系列的頻譜是按模塊結(jié)構(gòu)由各種基礎(chǔ)群組合而成。根據(jù)國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)(CCITT)建議,基礎(chǔ)群分為前群、基群、超群和主群。前群，又稱3路群。它由3個(gè)話路經(jīng)變頻后組成。各話路變頻的載頻分別為12，16，20千赫。取上邊帶，得到頻譜為1224千赫的前群信號?；?又稱12路群。它由4個(gè)前群經(jīng)變頻后組成。各前群變頻的載頻分別為84，96，108，120千赫。取下邊帶，得到頻譜為 60108千赫的基群信號。基群也可由12個(gè)話路經(jīng)一次變頻后組成。超群,又稱60路群。它由5個(gè)基群經(jīng)變頻后組成。各基群變頻的載頻分別為420，468，516，564，612千赫。取下邊帶,得到頻譜為31

4、2552千赫的超群信號。主群，又稱300路群。它由5個(gè)超群經(jīng)變頻后組成。各超群變頻的載頻分別為1364,1612,1860，2108，2356千赫。取下邊帶,得到頻譜為8122044千赫的主群信號。3個(gè)主群可組成 900路的超主群。4個(gè)超主群可組成3600路的巨群。頻分復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)是信道復(fù)用率高，允許復(fù)用路數(shù)多，分路也很方便。因此，頻分復(fù)用已成為現(xiàn)代模擬通信中最主要的一種復(fù)用方式，在模擬式遙測、有線通信、微波接力通信和衛(wèi)星通信中得到廣泛應(yīng)用。 時(shí)分多路復(fù)用若媒體能達(dá)到的位傳輸速率超過傳輸數(shù)據(jù)所需的數(shù)據(jù)傳輸速率,則可采用時(shí)分多路復(fù)用TDM技術(shù),也即將一條物理信道按時(shí)間分成若干個(gè)時(shí)間片輪流地分配給多

5、個(gè)信號使用。每一時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)信號占用,而不像FDM那樣,同一時(shí)間同時(shí)發(fā)送多路信號。這樣,利用每個(gè)信號在時(shí)間上的交叉,就可以在一條物理信道上傳輸多個(gè)數(shù)字信號。這種交叉可以是位一級的,也可以是由字節(jié)組成的塊或更大的信息組進(jìn)行交叉。如圖2.12(b)中的多路復(fù)用器有8個(gè)輸入,每個(gè)輸入的數(shù)據(jù)速率假設(shè)為9.616ps,那么一條容量達(dá)76.8kbps的線路就可容納8個(gè)信號源。該圖描述的時(shí)分多路復(fù)用四M方案,也稱同步(Synchronous)時(shí)分多路復(fù)用TDM,它的時(shí)間片是預(yù)先分配好的,而且是固定不變的,因此各種信號源的傳輸定時(shí)是同步的。與此相反,異步時(shí)分多路復(fù)用1DM允許動(dòng)態(tài)地分配傳輸媒體的時(shí)間片。

6、時(shí)分多路復(fù)用TDM不僅僅局限于傳輸數(shù)字信號,也可以同時(shí)交叉?zhèn)鬏斈M信號。另外,對于模擬信號,有時(shí)可以把時(shí)分多路復(fù)用和頻分多路復(fù)用技術(shù)結(jié)合起來使用。一個(gè)傳輸系統(tǒng),可以頻分成許多條子通道,每條子通道再利用時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)來細(xì)分。在寬帶局域網(wǎng)絡(luò)中可以使用這種混合技術(shù)。 波分多路復(fù)用（WDM）光的波分多路復(fù)用是指在一根光纖中傳輸多種不同波長的光信號，由于波長不同，所以各路光信號互不干擾，最后再用波長解復(fù)用器將各路波長分解出來。所選器件應(yīng)具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、抗電磁干擾、功耗小、體積小、重量輕、器件可替換性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。光源輸出的光信號帶寬為40nm，在此寬帶基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道傳感器的大規(guī)模復(fù)用。 碼分

7、多址（CDMA）碼分多址通信原理：碼分多址（，CodeDivisionMultiple Access）通信系統(tǒng)中，不同用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或時(shí)隙不同來區(qū)分，而是用各自不同的編碼序列來區(qū)分，或者說，靠信號的不同波形來區(qū)分。如果從頻域或時(shí)域來觀察，多個(gè)信號是互相重疊的。接收機(jī)用相關(guān)器可以在多個(gè)信號中選出其中使用預(yù)定碼型的信號。其它使用不同碼型的信號因?yàn)楹徒邮諜C(jī)本地產(chǎn)生的碼型不同而不能被解調(diào)。它們的存在類似于在信道中引入了噪聲和干擾，通常稱之為多址干擾。在蜂窩通信系統(tǒng)中，用戶之間的信息傳輸是由基站進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和控制的。為了實(shí)現(xiàn)雙工通信，正向傳輸和反向傳輸各使用一個(gè)頻率，即通常所謂的頻分雙

8、工。無論正向傳輸或反向傳輸，除去傳輸業(yè)務(wù)信息外，還必須傳送相應(yīng)的控制信息。為了傳送不同的信息，需要設(shè)置相應(yīng)的信道。但是，通信系統(tǒng)既不分頻道又不分時(shí)隙，無論傳送何種信息的信道都靠采用不同的碼型來區(qū)分。 類似的信道屬于邏輯信道，這些邏輯信道無論從頻域或者時(shí)域來看都是相互重疊的，或者說它們均占用相同的頻段和時(shí)間。更為詳細(xì)的、更為系統(tǒng)的介紹CDMA是碼分多址（CodeDivisionMultiple Access）技術(shù)的縮寫，是近年來在數(shù)字移動(dòng)通信進(jìn)程中出現(xiàn)的一種先進(jìn)的無線擴(kuò)頻通信技術(shù)，它能夠滿足市場對移動(dòng)通信容量和品質(zhì)的高要求，具有頻譜利用率高、話音質(zhì)量好、保密性強(qiáng)、掉話率低、電磁輻射小、容量大、覆

9、蓋廣等特點(diǎn)，可以大量減少投資和降低運(yùn)營成本。 CDMA最早由美國高通公司推出，近幾年由于技術(shù)和市場等多種因素作用得以迅速發(fā)展，目前全球用戶已突破5000萬，我國也在北京、上海等城市開通了CDMA電話網(wǎng)。 CDMA的技術(shù)持點(diǎn)1CDMA是擴(kuò)頻通信的一種，他具有擴(kuò)頻通信的以下特點(diǎn)： （1）抗干擾能力強(qiáng)。這是擴(kuò)頻通信的基本特點(diǎn)，是所有通信方式無法比擬的。 （2）寬帶傳輸，抗衰落能力強(qiáng)。 （3）由于采用寬帶傳輸，在信道中傳輸?shù)挠杏眯盘柕墓β时雀蓴_信號的功率低得多，因此信號好像隱蔽在噪聲中；即功率話密度比較低，有利于信號隱蔽。 （4）利用擴(kuò)頻碼的相關(guān)性來獲取用戶的信息，抗截獲的能力強(qiáng)。 2在擴(kuò)頻CDMA通

10、信系統(tǒng)中，由于采用了新的關(guān)鍵技術(shù)而具有一些新的特點(diǎn)： （1）采用了多種分集方式。除了傳統(tǒng)的空間分集外。由于是寬帶傳輸起到了頻率分集的作用，同時(shí)在基站和移動(dòng)臺(tái)采用了RAKE接收機(jī)技術(shù)，相當(dāng)于時(shí)間分集的作用。 （2）采用了話音激活技術(shù)和扇區(qū)化技術(shù)。因?yàn)镃DMA系統(tǒng)的容量直接與所受的干擾有關(guān)，采用話音激活和扇區(qū)化技術(shù)可以減少干擾，可以使整個(gè)系統(tǒng)的容量增大。 （3）采用了移動(dòng)臺(tái)輔助的軟切換。通過它可以實(shí)現(xiàn)無縫切換，保證了通話的連續(xù)性，減少了掉話的可能性。處于切換區(qū)域的移動(dòng)臺(tái)通過分集接收多個(gè)基站的信號，可以減低自身的發(fā)射功率，從而減少了對周圍基站的干擾，這樣有利于提高反向聯(lián)路的容量和覆蓋范圍。 （4）采

11、用了功率控制技術(shù)，這樣降低了平準(zhǔn)發(fā)射功率。 （5）具有軟容量特性?？梢栽谠拕?wù)量高峰期通過提高誤幀率來增加可以用的信道數(shù)。當(dāng)相鄰小區(qū)的負(fù)荷一輕一重時(shí)，負(fù)荷重的小區(qū)可以通過減少導(dǎo)頻的發(fā)射功率，使本小區(qū)的邊緣用戶由于導(dǎo)頻強(qiáng)度的不足而切換到相臨小區(qū)，使負(fù)擔(dān)分擔(dān)。 （6）兼容性好。由于CDMA的帶寬很大，功率分布在廣闊的頻譜上，功率話密度低，對窄帶模擬系統(tǒng)的干擾小，因此兩者可以共存。即兼容性好。 （7）COMA的頻率利用率高，不需頻率規(guī)劃，這也是CDMA的特點(diǎn)之一。 （8）CDMA高效率的OCELP話音編碼。話音編碼技術(shù)是數(shù)字通信中的一個(gè)重要課題。OCELP是利用碼表矢量量化差值的信號，并根據(jù)語音激活的

12、程度產(chǎn)生一個(gè)輸出速率可變的信號。這種編五馬方式被認(rèn)為是目前效率最高的編碼技術(shù)，在保證有較好話音質(zhì)量的前提下，大大提高了系統(tǒng)的容量。這種聲碼器具有8kbitS和13kbitS兩種速率的序列。8kbitS序列從1.2kbits到9.6kbits可變，13kbitS序列則從1.8kbts到14.4kbtS可變。最近，又有一種8kbitsEVRC型編碼器問世，也具有8kbits聲碼器容量大的特點(diǎn)，話音質(zhì)量也有了明顯的提高。 CDMA存在的問題（1）在小區(qū)的規(guī)劃問題上，雖然CDMA無需頻率規(guī)劃，但它的小區(qū)規(guī)劃卻并非十分容易。由于所有的基站都使用同一個(gè)頻率，相互之間是存在干擾的，如果小區(qū)規(guī)劃做得不好，將直

13、接影響話音質(zhì)量和使系統(tǒng)容量打折扣，因而在進(jìn)行站距、天線高度等方面的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)小心謹(jǐn)慎。 （2）其次，在標(biāo)準(zhǔn)的問題上，CDMA的標(biāo)準(zhǔn)并不十分完善。許多標(biāo)準(zhǔn)都仍在研究才四制定之中。如A接口，目前各廠家有的提供IS一634版本0，有的支持Is634版本。還有的使用Is634TSB80。因此對于系統(tǒng)運(yùn)營商來說，選擇統(tǒng)一的A接口是比較困難的。 （3）由于功率控制的誤差所導(dǎo)致的系統(tǒng)容量的減少。 CDMA的發(fā)展在3G中的應(yīng)用第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（簡稱3G）的技術(shù)發(fā)展和商用進(jìn)程是近年來全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域最為關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。目前，國際上最具代表性的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有三種，分別是TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000。其中TD-SCDMA屬于時(shí)分雙工（TDD）模式，是由中國提出的3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；而