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1、第四章信道復用與數字復接在實際通信中，信道上往往允許多路信號同時傳輸。解決多路信號同時傳輸問題就是信道復用問題。將多路信號在發(fā)送端合并后通過信道進行傳輸，然后在接收端分開并恢復為原始各路信號的過程稱為復接和分接。從理論上講，只要各路信號分量相互正交，就能實現信道的復用。常用的復用方式有頻分復用、時分復用和碼分復用等。數字復接技術就是在多路復用的基礎上把若干個小容量低速數據流合并成一個大容量的高速數據流，再通過高速信道傳輸，傳到接收端再分開，完成這個數字大容量傳輸的過程，就是數字復接。4.1頻分多路復用（FDM）4.1.1基本頻分復用頻分多路復
2、用是指將多路信號按頻率的不同進行復接并傳輸的方法。多用于模擬通信中。在頻分多路復用中，信道的帶寬被分成若干個互不重疊的頻段，每路信號占用其中一個頻段，因而在接收端可采用適當的帶通濾波器將多路信號分開，從而恢復出所需要的原始信號，這個過程就是多路信號復接和分接的過程。頻分復用實質就是每個信號在全部時間內占用部分頻率譜。圖4-1（a）FDM系統(tǒng)原理框圖圖4-1（b）以=3為例的頻譜圖圖4-1（a）是頻分多路復用的系統(tǒng)原理框圖。假設有路相似的消息信號，，…，,各消息的頻譜范圍為。由系統(tǒng)框圖可見，在系統(tǒng)的輸入端，首先要將各路信號復接，各路輸入信號先通
3、過低通濾波器，以消除信號中的高頻成分，使之變?yōu)閹扌盘?。然后將這一帶限信號分別對不同頻率的載波進行調制，路載波，，…，稱為副載波。調制后的帶通濾波器將各個以調波頻帶限制在規(guī)定的范圍內，系統(tǒng)通過復接把各個帶通濾波器的輸出合并而形成總信號。圖4-1（b）是N=3以為例，使用SSB調制方式，并且設其工作在上邊帶時的頻譜圖，圖中，副載波頻率之間的間隔，為消息信號的頻譜范圍，為鄰路間隔保護頻帶。例如，話音通信中語音信號最高頻率為，通常采用，這樣就可以使鄰路干擾電平低于以下，最終副載波間隔取值為。在某些信道中，總信號可以直接在信道中傳輸，這時所需的最小帶
4、寬為在無線信道中，如采用微波頻分復用線路，總信號還必須經過二次調制，這是所用的主載波要比副載波高的多。最后，系統(tǒng)把載波為的已調波信號送入信道發(fā)送出去。在接收端，基本處理過程恰好相反。如果總信號是通過特定信道無主載波調制的，則直接經各路帶通濾波器濾出相應的支路信號，然后通過副載波解調，送低通濾波器得到各路原始消息信號；如果總信號是通過主載波調制而送到信道的，則先要用主解調器把包括各路信號在內的總信號從主載波上解調下來，然后就像上述無主載波調制信號一樣將總信號送入各路帶通濾波器，完成原始信號的恢復。頻分多路復用就是利用各路信號在頻率域上互不重疊來
5、區(qū)分的，復用路數的多少主要取決于允許的帶寬和費用，傳輸的路數越多，則信號傳輸的有效性越高。頻分復用的優(yōu)點是復用路數多，分路方便；多路信號可同時在信道中傳輸，節(jié)省功率。頻分多路復用的缺點是設備龐大、復雜，路間不可避免的會出現干擾，這是系統(tǒng)中非線性因素引起的。4.1.2正交頻分復用（OFDM）OFDM是多載波數字調制技術，它將數據經編碼后調制為射頻信號。不像常規(guī)的單載波技術，如AM/FM（調幅/調頻）在某一時刻只用單一頻率發(fā)送單一信號，OFDM在經過特別計算的正交頻率上同時發(fā)送多路高速信號。這一結果就如同在噪聲和其它干擾中突發(fā)通信一樣有效利用帶寬
6、。傳統(tǒng)的FDM（頻分復用）理論將帶寬分成幾個子信道，中間用保護頻帶來降低干擾，它們同時發(fā)送數據。例如：有線電視系統(tǒng)和模擬無線廣播等，接收機必須調諧到相應的臺站。OFDM系統(tǒng)比傳統(tǒng)的FDM系統(tǒng)要求的帶寬要少得多。由于使用無干擾正交載波技術，單個載波間無需保護頻帶，且頻譜可相互重疊。這樣使得可用頻譜的使用效率更高。另外，OFDM技術可動態(tài)分配在子信道上的數據。為獲得最大的數據吞吐量，多載波調制器可以智能地分配更多的數據到噪聲小的子信道上。正交頻分復用作為一種多載波傳輸技術，主要應用于數字視頻廣播系統(tǒng)、MMDS（multichannelmultip
7、ointdistributionservice）多信道多點分布服務和WLAN服務以及下一代陸地移動通信系統(tǒng)。圖4-2單載波調制、FDM及OFDM三種方式的頻譜圖。圖4-2單載波調制、FDM、OFDM三種調制方式頻譜比較4.2時分多路復用（TDM）在數字通信系統(tǒng)中，模擬信號的數字傳輸或數字信號的多路傳輸一般都采用時分多路復用方式來提高系統(tǒng)的傳輸效率。4.2.1時分復用基本原理在PCM脈沖編碼調制中，抽樣定理告訴我們，一個頻帶限制在0到以內的低通模擬信號，可以用時間上離散的抽樣值來傳輸，抽樣值中包含的全部信息，當抽樣頻率時，可以從已抽樣的輸出信號
8、中不失真地恢復出原始信號。由于單路抽樣信號在時間上離散的相鄰脈沖間有很大的空隙，在空隙中插入若干路其他抽樣信號，只要各路信號在時間上不重疊并能區(qū)分開，那么一個信道就
