5第五章多路复用技术详解
通信电路中的多路复用技术
通信电路中的多路复用技术通信是现代社会的重要组成部分，而实现高效通信的关键之一就是多路复用技术。
多路复用技术是指通过有效的方式将多个信号传输在同一个信道上，从而提高信道利用率的技术手段。
一、多路复用技术的原理多路复用技术的原理是将多个低速信号通过一定的处理方式转化为高速信号，然后在传输过程中恢复成多个低速信号。
这样一来，多个信号可以共享同一个信道，提高了信道的利用率。
常用的多路复用技术包括频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）和码分多路复用（CDM）。
1. 频分多路复用（FDM）频分多路复用技术是将不同频率范围内的信号分别放置在同一信道的不同频段上进行传输。
发送端将待发送的多个低速信号通过带通滤波器分别调制成高频信号，然后将这些高频信号叠加在一起。
接收端通过带通滤波器将各个高频信号分离出来，并恢复成原始低速信号。
频分多路复用技术适用于信道带宽较大的场景，例如广播电视、通信基站等。
2. 时分多路复用（TDM）时分多路复用技术是将多个低速信号按照一定的时间顺序依次发送，接收端按照相同的时间顺序恢复出原始信号。
发送端将待发送的多个低速信号按照固定的时间间隔进行划分，并依次发送。
接收端根据时间划分的顺序，对接收到的信号进行解码，恢复出原始低速信号。
时分多路复用技术适用于信道带宽较窄的场景，例如电话系统、局域网等。
3. 码分多路复用（CDM）码分多路复用技术是将多个低速信号通过应用不同的扩频码（序列）进行编码和调制。
发送端将待发送的低速信号与扩频码相乘，并叠加在一起，形成扩频信号。
接收端根据使用的扩频码，通过相关运算将各个低速信号分离出来，并恢复成原始信号。
码分多路复用技术具有较好的抗干扰性能，适用于无线通信系统、卫星通信等场景。
二、多路复用技术的应用领域多路复用技术在通信领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 有线通信在传统的有线通信中，多路复用技术广泛应用于电话网络、电视广播、数据传输等领域。
多路复用技术
信号复合
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信号分离
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多路复用技术的分类：
◇ 频分多路复用FDMA ◇ 时分多路复用TDMA ◇ 波分多路复用WDMA
◇ 码分多路复用CDMA
1 频分多路复用（FDMA）
定义：是将具有一定带宽的信道分割成若干个有较小频带的子信 道，每个子信道传输一路信号，即供一个用户使用，这就是频分 多路复用。 特点： （1）在一条通信线路上设计有多路通信信道;
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填空题
1、数据交换方式基本上分为三种 电路交换 、报文交 换和分组交换 。 2、分组交换有两种方式：数据报方式和虚电路方式。 3、用电路交换技术完成的数据传输要经历电路建立 阶段 、 数据传输阶段和拆除电路连接阶段 。 4、在计算机的通信子网中，其操作方式有两种，它 们是面向连接的电路交换方式和虚电路方式和无连接 的报文交换方式和数据报交换方式。 5、在数据报服务方式中，网络节点要为每个数据报/ 分组选择路由，在虚电路服务方式中，网络节点只在 连接建立时选择路由。
异步时分复用技术又被称为统计时分复用或智能时分复 用（ITDM）技术，它能动态地按需分配时隙，时间片位 置与信号源没有固定的对应关系
时分多路复用常用于传输数字信号。 但是也不局限于传输数字信号，模拟信号也 可 以同时交叉传输。另外，对于模拟信号， 时分多路复用和频分多路复用结合起来使用 也是可能的。一个传输系统可以频分许多条 通道，每条通道再用时分多路复用来细分。
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传输时延与抖动
传输时延
指信号从发送端传输到接收端所需的 时间，通常以毫秒（ms）为单位。传 输时延与信号传播速度、传输距离和 信道带宽等因素有关。
抖动
指信号在传输过程中产生的时间不确 定性，通常以微秒（μs）为单位。抖 动会导致信号在接收端产生时间上的 偏移，影响通信系统的性能。
04
多路复用技术应用实例
看。
数字电视多路复用
数字电视采用时分多路复用技术 ，将音频、视频、数据等多种信 息复用到同一数字信号中进行传 输，提高信号传输效率和节目质
量。
05
多路复用技术性能评估与 优化
性能评估指标及方法
吞吐量
衡量系统处理能力的关 键指标，表示单位时间 内成功传输的数据量。
时延
数据从发送端到接收端 所需的时间，反映系统
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演讲人： 日期：
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目录
• 多路复用技术概述 • 多路复用技术分类 • 多路复用技术关键参数 • 多路复用技术应用实例 • 多路复用技术性能评估与优化 • 多路复用技术发展趋势与挑战
01
多路复用技术概述
定义与基本原理
定义
多路复用技术是一种将多个信号 组合在一条物理信道上进行传输 的技术，接收端再将复合信号分 离出来。
缺点
设备生产比较复杂，会因滤波器件特 性不够理想和信道内存在非线性而产 生路间干扰。
信道复用率高，允许复用的路数多， 同时它的分频方便。
时分多路复用
原理
将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用。每一时间片由复用 的一个信号占用，而不像FDM那样，同一时间同时发送多路信号。
优点
传输的是数字信号，差错可控；安全性高。
通信系统中的多路复用技术介绍
通信系统中的多路复用技术介绍多路复用技术指的是在通信系统中，通过将多个信号合并在一个信道中传输，以提高通信信道的利用率和传输效率的一种技术。
它可以将不同用户的信号同时传输在同一个信道中，从而实现多个用户同时进行通信。
下面将详细介绍多路复用技术的原理和步骤。
一、多路复用技术的原理1. 频分多路复用（FDM）：将传输信道频带划分为若干个不重叠的子信道，每个子信道用于传输一个用户的信号。
通过控制每个子信道的带宽，可以使不同用户之间的信号不会相互干扰。
2. 时分多路复用（TDM）：将传输信道的时间分成若干个时隙，每个时隙用于传输一个用户的信号。
用户的信号在不同的时隙进行传输，通过控制每个用户的传输速率，可以实现多用户同时传输。
3. 统计多路复用（SDM）：根据用户的传输需求和信道的使用情况，动态地分配信道资源。
当用户的传输需求较小或者其他用户没有传输时，可以将信道资源分配给其他用户使用。
二、多路复用技术的步骤1. 信号接入：将不同用户产生的信号接入到通信系统中。
用户的信号可以通过不同的方式接入，如数字化后通过信号结构器输入、模拟信号通过模数转换器转换为数字信号后输入等。
2. 信号编码：对每个用户的信号进行编码。
编码可以使得不同用户的信号在传输过程中相互独立，不会相互干扰。
常见的编码方式有频分编码、时分编码等。
3. 多路复用：将各个用户的信号按照多路复用技术的原理进行合并。
例如，对于频分多路复用技术，可以将每个用户的信号经过调制后分配到不同的频带中；对于时分多路复用技术，可以将每个用户的信号按照时间顺序分配到不同的时隙中。
4. 信号传输：将多路复用后的信号通过信道传输。
传输过程中需要保持信号的完整性和准确性，避免信号受到干扰或衰减。
5. 信号分解：在接收端，将传输的信号进行分解，分离出各个用户的信号。
分解可以使用与多路复用技术相对应的解复用技术，如频分解复用、时分解复用等。
6. 信号解码：对分离出的每个用户的信号进行解码。
多路复用技术的一般形式
多路复用技术的一般形式
多路复用技术：
1. 什么是多路复用技术？
多路复用技术是一种把多个通信信号，比如数据、语音、视频等，转换成为单一
信道，也就是复用一条信道，来实现多路复用，即一条信道同时被多个信号使用，从而节省资源。
2. 多路复用技术的优点：
（1）能够迅速提高信道的利用率；
（2）可以将信号的传输带宽大幅度提高；
（3）能够大大减少信息传输的时延；
（4）实现了传输所需系统的综合化；
（5）提供了一种模块化、可维护替换的结构。
3. 多路复用技术的原理：
原理上来说，多路复用技术有多种实现方式：时分多路复用（TDM）、波分多路复用（FDM）、码分多路复用（CDM）、分组交换（PS）。
其中最常用的两种是时分多路复用和行分多路复用，原理上分别是将时间片、频
率片等分成不同的区域，分别放入其中，就形成多路复用的效果。
4. 目前多路复用技术的应用：
（1）电话网：采用码分多路复用技术，能够通过一条线路实现多台电话机的连接；（2）数据网：采用分组交换技术实现，一条线路依然可以实现多台电脑之间的数据传输；
（3）网络监控：采用FDM和TDM技术实现，一条可以实现多个摄像头的监控；（4）卫星通信：采用CDM和TDM技术实现，通过一条信道实现多种多样的卫
星通信。
5. 多路复用技术的未来发展：
（1）数字电视：将宽带的多路复用技术应用到数字电视上，一条信道可以携带多个频道的信号；
（2）多通道卫星通信：可以实现多通道卫星通信，能够提供更多的服务和改善质量；
（3）光纤网络：采用光纤技术可以实现更高带宽的数据传输；
（4）多址链路技术：在多址链路技术支持下可以实现全双工数据传输，提高传输数据量和效率。
多路复用技术_计算机网络技术_
多路复用技术_计算机网络技术_多路复用技术——计算机网络技术的关键支撑在当今数字化的时代，计算机网络已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
无论是浏览网页、观看视频、进行在线游戏，还是企业的远程办公和数据传输，都离不开高效稳定的网络支持。
而在计算机网络技术中，多路复用技术扮演着至关重要的角色，它就像是一位高效的调度员，能够充分利用有限的网络资源，实现数据的快速、准确传输。
那么，什么是多路复用技术呢？简单来说，多路复用技术是一种将多个信号或数据流合并到一个单一的通信信道上进行传输，然后在接收端再将它们分离出来的技术。
想象一下，有许多辆车（信号或数据流）都想要通过一条狭窄的道路（通信信道），如果没有合理的调度，必然会导致交通拥堵。
而多路复用技术就是那个聪明的交通警察，它能安排好这些车辆的通行顺序，使得道路资源得到充分利用，交通得以顺畅进行。
多路复用技术主要有以下几种常见的类型：时分多路复用（TDM）、频分多路复用（FDM）、波分多路复用（WDM）和码分多址（CDMA）。
时分多路复用是按照时间片来分配信道资源的。
就好比把一天的时间分成很多个小时段，每个小时段分配给不同的任务。
在 TDM 中，将通信信道的传输时间划分成若干个固定长度的时隙，每个时隙分配给一个信号源。
例如，在一个电话通信系统中，如果有 8 个用户需要通话，那么系统会将每个用户的通话时间分成 8 个等长的时隙，每个用户在自己的时隙内进行通话，轮流使用信道，从而实现多个用户共享同一信道的目的。
频分多路复用则是根据频率来划分信道资源的。
我们可以把它想象成一个广播电台，不同的电台使用不同的频率进行广播，听众可以通过调谐到不同的频率来收听自己喜欢的节目。
在 FDM 中，通信信道的带宽被分成若干个相互不重叠的频段，每个频段分配给一个信号源。
每个信号源使用自己分配到的频段进行传输，从而在同一信道上实现多个信号的同时传输。
波分多路复用是在光纤通信中常用的技术。
《多路复用》课件
在电话通信中，时分多路复用 技术将时间划分为若干个时隙 ，每个时隙传输一路信号。
通过高速数字信号处理技术和 同步传输，实现多路语音信号 在同一条电话线上的传输。
波分多路复用在光纤通信中的应用
波分多路复用（WDM）是一种 利用不同波长光信号进行多路复
用的技术。
在光纤通信中，波分多路复用技 术可以将多个不同波长的光信号
时分多路复用（TDM）
总结词
通过将时间分割成多个时间段，每个时间段对应一个信道，实现多个信号的复用 传输。
详细描述
时分多路复用是将时间分割成多个时间段，每个时间段对应一个信道，每个信道 在分配的时间段内进行传输。这种技术广泛应用于数字通信、网络通信等领域。
波分多路复用（WDM）
总结词
利用光的波长差异，将不同的波长光信号在同一根光纤中同 时传输，实现多号合并为一个高速数据流，然后通过单一的通信线路发送到接收端。在接收端， 多路复用器将高速数据流还原为原始的信号或数据流。
02
多路复用类型
频分多路复用（FDM）
总结词
通过将整个传输频带分割成多个小的频带，使每个信道在分配的频带内进行传 输。
详细描述
频分多路复用是将整个传输频带分割成多个小的频带，每个频带被分配给一个 信道，每个信道在分配的频带内进行传输。这种技术广泛应用于无线电广播、 电视广播等领域。
时分多路复用通过将时间划分为多个 时隙，并将每个时隙分配给一个信号 ，从而实现多路信号的同时传输。
广播与电视
频分复用（FDM）
在广播和电视领域，频分复用技术用于将多个节目调制到不同的载波频率上，从而实现多个节目的同 时传输。
时分复用（TDM）
时分复用技术用于将一个节目的音频和视频信号分别编码为数字信号，并按时间顺序进行传输，从而 实现高质量的数字电视信号传输。
通信网络中的多路复用技术
通信网络中的多路复用技术随着信息技术的迅速发展，通信网络已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
在大规模的数据传输中，通信网络使用多路复用技术来提高传输效率和带宽利用率。
本文将详细介绍多路复用技术的定义、原理、分类和应用，并分析其优缺点。
一、多路复用技术的定义和原理1.1 定义多路复用技术是指通过利用一条物理传输媒介同时传输多个信号或数据流的技术。
通过将多个低速信号或数据流合并成一个高速信号或数据流传输，多路复用技术能够提高传输效率和带宽利用率。
1.2 原理多路复用技术通过将多个低速信号合并成一个高速信号，然后通过解复用将高速信号拆分成原始的低速信号。
这个过程需要利用时分复用、频分复用或码分复用等技术来实现。
二、多路复用技术的分类2.1 时分复用技术（TDM）时分复用技术是根据时间将多个低速信号传输到同一个高速信号中。
在传输的每一个周期内，不同的信号按照时间片的方式交替传输。
时分复用技术在电信领域中得到广泛应用，例如电话网络中的T1/E1线路。
2.2 频分复用技术（FDM）频分复用技术是将多个低速信号传输到同一个高速信号中，但不同信号使用不同的频率带宽进行传输。
每个低速信号在不同的频带上进行传输，然后通过频率解复用将不同频带的信号分开。
频分复用技术常用于无线通信系统中，例如移动通信中的CDMA系统。
2.3 码分复用技术（CDM）码分复用技术是以特定的编码方式将多个低速信号混合到同一个高速信号中。
每个低速信号通过特定的编码方式与伪随机序列相乘，形成相互独立的码元。
接收端通过对收到的码元进行解码，即可恢复原始的低速信号。
码分复用技术广泛应用于数据通信中，如3G和4G无线网络。
三、多路复用技术的应用3.1 电话通信多路复用技术在电话网中得到了广泛的应用。
通过使用时分复用技术，电话网络可以传输多个通话同时进行，提高了通信效率。
3.2 数据通信在数据通信中，多路复用技术可以将多个低速数据流合并成一个高速数据流进行传输。
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最初，只能在一根光纤上复用两路光载波信号，这种复 用方式称为WDM。随着技术的发展，在一根光纤上复用的路
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5.3 波分多路复用
数越来越多，现在已能做到在一根光纤上用80路或更多路数 的光载波信号，于是就使用了密集波分复用(DWDM， Dense Wavelength Division Multiplexing)这一名词。
3．FDM的问题
(1)串扰：不同信道上的频率发生重叠。 (2)互调噪声：部件的非线性，在信道产生其他频率成分
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二、FDM应用实例
1．音频电报系统
sin 2 ( f i f )t Si ( f ) sin 2 ( f i f )t
f i 420 (i 1) 120 f i 420 (i 1) 120
5.2 频分多路复用
一、FDM的原理和特性
FDM的输入信号可以是数字信号，也可 以是模拟信号，但通过媒介传输的合成信号 一般是模拟信号。因此，当输入的信号为数 字信号时，需要采用D/A转换的方法将数字信号转换成模拟信号， 或者用数字信号直接键控载波形成ASK、FSK或PSK信号。无 沦哪种方法．每路模拟信号都必须搬移到适合媒介传输的的频 带上。
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2．ADSL的频谱划分
电话用双绞线带宽
非对称数字用户线(ADSL， Asymmetrical Digital Subscriber Line)是一种在无中 继的用户环路网上利用双纹线传 输高速数据的技术。
分离器
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三、多路载波通信系统
在多路载波通信系统中，使用FDM，把话路按层次组成 不同群，其次序由低到高，即复用次序为：12话路→5基群 (group) →5超群(super-group) →3主群(master-group) →4超主群(super master-group) →巨群(giant group)(怎 么组织由标准确定)
合波器
波分器
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9
5.4 同步时分多路复用
媒介传输速率大于各路数据源速率之和
同步时分多路复用(Time-Division Multiplexing，TDM)利用 时间分割方式实现多路复用。TDM系统对来自不同数据源的信号按 时扫描和分离。当传输媒介所能提供的数据传输速率(带宽)超过所 传输的各路数字信号的数据速率之和时，就可以采用同步时分多路 复用。 时分多路发用又分为同步时分多路复用(TDM)和统计时分多路 复用(STDM)。统计时分多路复用又称为异步时分多路复用(ATDM) 或智能时分多路复用(ITDM)。
在一个循环中，每一个数据源的工作时间称为时隙(time slot，也称为时间槽、时间片)，一个循环周期就是一个TDM帧。 假如在每个TDM帧中，每一个数据源在帧中位置和时隙都是预 先确定，这种时分多路复用就是同步时分多路复用，即TDM。 否则，就是异步时分多路复用，即STDM。在一个TDM帧中， 每一个时隙仅传送一个位或一个字符，TDM将每一个低速信道 的位或字符交错排列起来，然后以较高的速度传送到集合信道 上。
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5.3 波分多路复用
波分多路复用(Wave Length Division Multiplex， WDM)是光通信采用的复用技术，其名称是从单股光纤上传 送多个波长的光而得来的。为了能在同一时刻进行多路传送， 需将光纤可工作的有效波长划分为多个波段，每路信号分配一 个波段。波分复用就是把具有不同波长的几个或几十个光载波 信号复用到一根光纤中进行传送的技术，如图5-6所示。
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1．频率搬移
1 g (t ) x(t ) cos 2f C t G ( f ) [ X ( f f c ) X ( f f c )] 2 1 1 低通滤波器 X(f f c ) 或 X(f f c ) 2 2
2．保护频带
利用频率搬移原理，可以将每一路的原始信号频谱分别 移到传输媒介的不同传输频带内排列起来。形成一个频分多路 复用信号。为了能从多路复用信号的频谱中区分山每一路的频 谱．要求在相邻路的频谱之间留有一定的频率问陨，该频率间 隔称为保护频带或保护间隔。保护频带的目的就是防止相邻各 路信号之间的相互干扰。
一、TDM的原理和特性
时分多路复用的原理见图5-8。时 分多路复用就是每一个数据源轮流使用 一段时间的通信媒介，使用期间，该数 据源可以以任意频率工作，而频分多路
复用技术是每一数据源，同时使用通信媒介，但它们工作于媒介的 不同频带。因此，TDM只用于数字传输，FDM用于模拟传输。
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1．TDM的时隙和帧
第五章 多路复用
5.1 多路复用的概念 5.2 频分多路复用 5.3 波分多路复用 5.4 同步时分多路复用 5.5 统计时分多路复用 5.6 码分多址复用 5.7 局域网中的介质共享方法
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5.1 多路复用的概念
在通信系统中，一条传输线路 所能提供的带宽往往要比所传送的 某种信号的带宽大很多。为了提高 线路的传输效率，降低成本，共享 通信链路的容量，提出了多路复用 的概念。 多路复用是指在数据传输系统中，允许两个或多个数据源 共享一个公共传输媒介。就橡每个数据源都有它自己的信道一 样。更进一步说，多路发用是一种将若干个彼此无关的信号合 并为一个复合信号，并在一条共用信道上传输的方法。为了使 多个信号能在同一条信道上传输，必须位它们被此间能够保持 一定的间隔而不致相互影响，并能在接收端将它们分离出来， 如图5.1所示。其实，每一端的设备都有复接和解复功能。 一般所称的多路复用器兼具复用器(在不向场合也称为复接
当信号为0时(A极性) 当信号为 1时(Z极性)
i 1,2,3 ,,24 i 1,2,3 ,,16 f 30Hz f 45Hz
利用FDM技术，把音频电话的有效频带(300~3400Hz) 分成若干个独立的信道，每一个信道传送一路电报，这就是通 常所说的载波电报。电报报文产生的数据信号使用FSK进行调 制。
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器、合波器等)和多路译码器(在不同场合也称为分接器、分波 器、解复器等)的功能，简称复用器。复用器的复用和分用功能 是在每条线路的端接处进行的。
频分多路发用(Frequency-Division-Multiplexing，FDM)技术 是把一条线路的频带划分成许多单独的信道，每条信道占有线路频带 的一部分，每个数据源占有一条信道，即每个数据源被分配在固定的 频带上。