SDM(空分复用)FDM(频分多路复用)TDM(时分多路复用)WDM(波分多路复用)CDMA(码分多址)
9、多路复用技术
5.码分多路复用
码分多路复用CDMA（Code Division Multiple Access)码分多路是采用地址码和时间、 频率共同区分信道的方式。CDMA的特征是个每个用户有特定的地址码，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， 从而使用有限的频率资源得到利用。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带宽的信息数据，从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，对接受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（或手机）都被分配带有一个独特的“码序列”，该序列码与所 有别的“序列码”都不相同，因为是靠不同的“码序列”来区分不同的移动台（或手 机），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。
1.多路复用技术的概念
多路复用技术需要用到的设备： 1、多路复用器（Multiplexer） 在发送端根据约定规则把多个低带宽信号复合成一个高带宽信号。 2、多路分配器（Demultiplexer） 根据约定规则再把高带宽信号分解为多个低带宽信号。 这两种设备统称为多路器（MUX）
2.频分多路复用
ATDM就是只有当某一路用户有数据要发送时才把时隙分配给 它；当用户暂停发送数据时，则不给它分配时隙。电路的空闲时隙可 用于其他用户的数据传输。
3.时分多路复用
时分多路复用技术TDM（Time Division Multiplexing）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段的方法来实现多路复用。时分多路复用将用于传输的时间划分为若干个时间片段，每 个用户分得一个时间片。时分多路复用通信，是各路信号在同一信道上占有不同时间片进行通信。由抽样理论可知， 抽样的一个重要作用，是将时间上连续的信号变成时间上的离散信号，其在信道上占用时间的有限性，为多路信号 沿同一信道传输提供条件。具体说就是把时间分成一些均匀的时间片，通过同步（固定分配）或统计（动态分配） 的方式，将各路信号的传输时间配分在不同的时间片，以达到互相分开，互不干扰的目的。至2011年9月，应用最广 泛的时分多路复用是贝尔系统的T1载波。T1载波是将24路音频信道复用在一条通信线路上，每路音频信号在送到多 路复用器之前，要通过一个脉冲编码调制编码器，编码器每秒抽样8000次。24路信号的每一路，轮流将一个字节插 入到帧中，每个字节的长度为8位，其中7位是数据位，1位用于信道控制。每帧由24×8=192位组成，附加1bit作为帧 的开始标志位，所以每帧共有193bit。由于发送一帧需要125ms，一秒钟可以发送8000帧。因此T1载波数据传输速率 为：193bit×8000=1544000bps=1544Kbps=1.544Mbps
TDMA,CDMA,FDMA三种多址技术比较
TDMA,CDMA,FDMA三种多址技术⽐较多址技术：多⽤户共⽤⽆线资源的⽅式。
FDMA（频分多址）：将总频段划分为不同的⼩频道分配给不同的⽤户。
优点：简单，易实现，技术成熟缺点：频率利⽤率低，容量⼩TDMA（时分多址）：将时间段划分为⼩时隙，分配给不同的⽤户。
（GSM）优点：容量⼤，频率利⽤率⾼缺点：技术复杂，严格的同步要求。
CDMA（码分多址）：不同的⽤户采⽤各⾃独⽴的编码序列。
优点：容量最⼤，频率利⽤率⾼，质量好。
背景噪声受限的系统，软容量。
缺点：起步太晚，⽤户群体少。
（IS-95）TDMA通信系统和FDMA通信系统相⽐具有以下主要特点：（1）TDMA通信系统的基站只⽤⼀部发射机，可以避免FDMA通信系统多部不同频率发射机同时⼯作⽽产⽣的互调⼲扰。
（2）TDMA通信系统不存在频率分配问题，对时隙的管理和分配⽐对频率的管理和分配简单⽽经济。
（3）移动台只在指定的时隙中接收信息，有利于通信⽹络的控制和管理，可保证移动台的越区切换功能可靠的实现。
（4）可同时提供多种业务，使系统的通信容量和通信速率成倍地增长。
（5）TDMA通信系统具有精确的定时和同步功能，可保证各移动台发送的信号不会在基站发⽣重叠和混淆。
频分多址（FDMA）特点特点：技术成熟，对信号功率控制要求不⾼；基站需要多部不同载波频率发射机同时⼯作，造成同频⼲扰.CDMA系统的特点总结如下：（1）容量⼤（2）软容量（背景噪⾳受限的系统）（3）软切换（4）话⾳激活技术，以提⾼系统的通信容量。
（5）CDMA蜂窝通信系统的功率控制。
（6）CDMA蜂窝系统以扩频技术为基础，因⽽它具有扩频通信系统所固有的优点。
（抗⼲扰、抗多径、隐蔽、保密和多址能⼒）CDMA的优点（与FDMA、TDMA相⽐）：（2007真题考点）1.系统容量⼤。
2.系统通信质量更佳。
3.频率规划灵活，扩展简单。
4.频带利⽤率⾼。
5.适⽤于多媒体通信系统。
6.CDMA⼿机的备⽤时间更长。
简述多路复用技术的概念与分类
简述多路复用技术的概念与分类
多路复用技术是一种将多个独立的数据流或信号传输在同一物理通道中的技术。
它可以提高通信资源的利用率，减少物理通道的数量，从而实现高效的数据传输。
根据不同的传输方式，多路复用技术可以分为以下几种分类：
1. 时分多路复用（TDM）：TDM 将不同的数据流分配到不同的时间片段，每个数据流在特定的时间间隔内进行传输。
这种方式常用于电话系统中，每个话音信号在时间上交替传输，使得多个用户可以共享同一物理通道。
2. 频分多路复用（FDM）：FDM 将不同的数据流分配到不同的频率带宽上，每个数据流占据不同的频率范围。
这种方式常用于无线电广播和电视传输中，不同的广播电台或电视频道在不同的频段上进行传输，利用频谱资源。
3. 统计时分多路复用（STDM）：STDM 是一种灵活的多路复用技术，它根据不同数据流的实时需求来动态分配时间片段。
它可以根据数据流的负载情况，自适应地调整每个数据流的传输速率。
4. 统计多路复用（SDM）：SDM 是一种基于统计的多路复用技术，它根据不同数据流的实时需求来动态分配通信资源。
它可以根据数据流的特点和优先级，智能地调整资源分配，以实现更高效的数据传输。
总之，多路复用技术通过巧妙地将多个数据流或信号合并在一起传输，提高了通信资源的利用效率和传输效果。
不同的多路复用技术适用于
不同的应用场景，可以根据需求选择合适的技术来实现数据传输。
通信网络中的多路复用技术
通信网络中的多路复用技术一、引言随着通信技术的快速发展，网络通信已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
多路复用技术是现代通信中的重要技术之一，可以大大提高网络带宽利用率，改善通信质量，降低通信成本。
本文将对通信网络中的多路复用技术进行探讨，分析其原理、分类及应用。
二、多路复用技术简介1、定义多路复用技术（Multiplexing），是一种将多个信号混合在一起通过同一信道传输的技术。
它通过对信道进行复用以达到增加数据传输率和降低通信成本的目的。
2、分类多路复用技术分为分时复用、频分复用、波分复用、码分复用和空分复用等几种。
（1）分时复用分时复用（Time Division Multiplexing，TDM）是指在同一物理信道上，通过将数据分成一定的时间片段，每个时间片段分配给不同的数据发送者，以轮流的形式传输，以此达到进行信息传输的目的。
例如，传统的电话网络中，每个电话用户的话音被分成定长的时间片，并交替传输，从而实现多个用户共享同一条通信线路的传输需求。
（2）频分复用频分复用（Frequency Division Multiplexing，FDM）是指将不同频率的信号分别分配给不同的用户发送，通过频率隔离的方式实现信号的传输，它可以提供更高的带宽，同时也能容纳更多的用户。
例如，电视广播就是一种使用频分复用技术的例子，它将不同频段的电视频道混合在一起，通过调谐器来解调出想看的频道。
（3）波分复用波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是指在光纤通信系统中，将不同波长的光信号混合在一起传输，同样可以满足不同用户的通信需求而不会造成干扰。
多种不同波长的光信号混合在一个光纤中传输，被接收端的分束器分离出来，以此进行信号传输。
（4）码分复用码分复用（Code Division Multiplexing，CDM）是一种基于CDMA技术的多路复用技术，它可以同时处理多个信号，减少通信成本，节约频谱资源。
现代通信系统的主要技术
2.1.2 频分多路复用
例：贝尔公司的108系列调频方式的调制解调器的规范。
图2.3 FDM应用：调制解调器
2.1.2 频分多路复用
例：图2.4 给出了3路音频原始信号频分多路复用一条带宽为12KHz (60KHz～72KHz)的物理信道的示意图。
频移
图2.4 频分多路复用FDM
f (KHZ)
2.1.2 频分多路复用
注：音频信道带宽为4KHZ，有效带宽为3KHZ，信道两边各留500HZ 警戒频 带。 模拟电视信道带宽为6MHZ。
例：某传输系统，带宽为960MHZ，能传输多少路模拟电视节目？
2.1.3 时分多路复用
所谓时分多路复用(TDM)就是将一条物理的传输线路按时间分成若 干时间片轮换地为多个信号所使用，每个时间片由其中一个信号占用。
2. 分组交换(Packet Switching)
分组交换与报文变换最大的不同点是： （1）把数据传送单位的最大长度限制在较小的范围内，这样
每个节点所需要的存储量低了。 (2) 分组是较小的传输单位，只有出错的分组才会被重发，
因此大大降低了重发的比例和开销，提高了交换速度。
2. 分组交换(Packet Switching)
采用报文交换的优点是：
(1) 电路利用率高，不发报文不占信道； (2) 在电路交换网络上，当通信量变得很大时，就不能接受新的呼
叫。而在报文交换网络上，通信量大时仍然可以接收报文，不 过传送延迟会增加。 (3) 报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地，而电路交换 网络很难做到这一点。 (4) 节点对报文的可靠性负责： 收到报文的节点根据报文含有的地址进行路由； 节点对报文进行查错； 节点可以对报文进行速度和代码的转换。
波分复用的概念
光通信系统可以按照不同的方式进行分类。
如果按照信号的复用方式来进行分类，可分为频分复用系统（FDM-Frequency Division Multiplexing ）、时分复用系统（TDM-Time Division Multiplexing）、波分复用系统（WDM- Wavelength Division Multiplexing）和空分复用系统（SDM-Space Division Multiplexing）。
所谓频分、时分、波分和空分复用，是指按频率、时间、波长和空间来进行分割的光通信系统。
应当说，频率和波长是紧密相关的，频分也即波分，但在光通信系统中，由于波分复用系统分离波长是采用光学分光元件，它不同于一般电通信中采用的滤波器，所以我们仍将两者分成两个不同的系统。
波分复用是光纤通信中的一种传输技术，它利用了一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干个波段，每个波段作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号。
光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用（OFDM），只是因为光波通常采用波长而不用频率来描述、监测与控制。
随着电-光技术的向前发展，在同一光纤中波长的密度会变得很高。
因而，使用术语密集波分复用（DWDM-Dense Wavelength Division Multiplexing），与此对照，还有波长密度较低的WDM系统，较低密度的就称为稀疏波分复用（CWDM-Coarse Wave Division Multiplexing）。
这里可以将一根光纤看作是一个“多车道”的公用道路，传统的TDM系统只不过利用了这条道路的一条车道，提高比特率相当于在该车道上加快行驶速度来增加单位时间内的运输量。
而使用DWDM技术，类似利用公用道路上尚未使用的车道，以获取光纤中未开发的巨大传输能力。
2.1.2 WDM技术的发展背景随着科学技术的迅猛发展，通信领域的信息传送量正以一种加速度的形式膨胀。
数据通信基础概念知识专业知识讲座
例如,在四相调制中,可以将待发送的数字信 号按两个比特为一组进行编组, 一共有 四组:00,01,10,11,这样,在调相信号的传 输过程中,相位每发生一次变化,便可以传送 两个比特的数据. 同理,在8相调制中,如果将待发送的数字 信号按每3个比特一组进行编组,那么一共 有8种组合.那么,在调相信号传输的过程中, 相位每发生一次改变,便可以传送3个比特 的数据.(见表1-3)
4.信道容量 是指物理信道能够传输数据的最大能力.当 信道上传输的数据速率大于信道所允许的 数据速率时,信道就不能用来传输数据了. 1948年香农经研究得出了著名的香农公式 该公式指出,信道的带宽和信噪比越高,则信 道的容量就越高. 在网络设计中,一定要注意所用的数据传输 速率一定要低于信道容量所规定的数值.
DEC
起始
空号
停止
1个字符
起始
空号
停止
1个字符
起始
DEC
停止
奇偶位
b7b6b5b4b3b2b1
起始
异步传输方式
工作过程如下:平时在线路上没有信号时,线路上处于空号状态 即高电平状态;一旦接收端检测到传输线路从高电平跳向低电 平,也即接收端收到起始位,说明发送端已经开始传输数据.那么 接收端利用传输线的这种电平跳变,启动内部时钟,使其对准接 收信息的每一位进行采样,以确保正确的接收.当接收端收到停 止位时,标志着传输结束.
相对调相的调制规则 用当前波形的初始相位,相对于前一个波形 的初始相位的偏移值来表示数字”0”和”1”. 例如:用 表示数字信号”0”,用 来表示数字信号”1”.
多相调制 以上讨论的是两相调制的方法,即用两个 不同的相位值来分别表示二进制数值”0” 和”1”.但是在模拟信号的通信系统中,人 们经常用多相调制的方法,来达到提高数 据传输速率的目的.与两相调制类似的是, 在多相调制中也存在绝对调相和相对调相 之分.
第四章信道复用
F1 f1 F2 f2 F3 f3 移动台
基站
移动通信中的实际情况： • 一个基站要和多个移动台同时通信，基站是多 路的，而移动台是单路的，基站要能够区分各 个移动用户的信号，各移动台要从基站发出的 众多信号中识别发给自己的信号--------如何 实现？ • 给移动台分配不同的频率—频分多址 • 给移动台分配不同的时间—时分多址 • 给移动台分配不同的码组—码分多址 -----统称为多址联接技术。
a b c d a b c d ×：暂时用1 A 1 和A2 ：同步时为0 失步时为1 a b c d a b c d 第15 路 第30 路 第2 路 第17 路
F2
F15
图5-4-2 PCM 30/32路基群帧和复帧结构
信令—设备间相互协作所采用的一种“通信语 言”。如：摘机、挂机、拔号音、回铃音、忙 音等。 信令的传送方式：随路信令方式（CAS)和公共 信道信令方式(CCS)。 随路信令方式（CAS)—信令信道的位置是相对 固定的。如PCM30/32帧结构中Ch2的话音在 TS2 中传送， Ch2的信令在F2帧的TS16的前四 比特中传送。 公共信道信令方式(CCS)—信令信道的位置没有 相对固定的关系。如N0.7信令
PDH复接原理
时钟 定时 支路 调 整 复 接 信道 分 接 恢 复 同 步 定时 支路
图5-5-2
数字复接设备组成
原理——各低速支路信号速率在同一时钟源控制 下调整到统一的数值上再进行时分复用（按位 复用）。 关键电路：复接侧是调整电路，分接侧是恢复电 路。
基群复接形成的二次群
时钟 定 时 同 步 定 时
0 cos mx cos nxdx 0 sin mx sin nxdx
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频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输
信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输1路信号。频分复用要
求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，
应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一)。频分复用技术
的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，
因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。频分复用技术除传统意义上的频分 复用(FDM)外，
还有一种是正交频分复用(OFDM)。
波分复用(WDM， Wavelength Division Multiplexing)其本质上是频分复用而已。WDM是在1
根光纤上承载多个波长(信道)系统，将1根光纤转换为多条“虚拟”纤，当然每条虚拟纤独
立工作在不同波长上，这样极大地提高了光纤的传输容量。由于WDM系统技术的经济性与有
效性，使之成为当前光纤通信网络扩容的主要手段。波分复用技术作为一种系统概念，通常
有3种复用方式，即1 310 nm和1 550 nm波长的波分复用、粗波分复用(CWDM，Coarse
Wavelength Division Multiplexing)和密集波分复用(DWDM，Dense Wavelength Division
Multiplexing)。
时分复用(TDM，Time Division Multiplexing)就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成
若干时间片(简称时隙)，并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙
内独占信道进行数据传输。时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有
时也叫同步时分复用。其优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输；缺点
是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁忙的信道无法占用这
个空闲的信道，因此会降低线路的利用率。时分复用技术与频分复用技术一样，有着非常广
泛的应用，电话就是其中最经典的例子，此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛地应用，
如SDH，ATM，IP和 HFC网络中CM与CMTS的通信都是利用了时分复用的技术。
CDMA是采用数字技术的分支——扩频通信技术发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术，
它是在FDM和TDM的基础上发展起来的。FDM的特点是信道不独占，而时间资源共享，每一
子信道使用的频带互不重叠；TDM的特点是独占时隙，而信道资源共享，每一个子信道使用
的时隙不重叠；CDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输，它在
信道与时间资源上均为共享，因此，信道的效率高，系统的容量大。CDMA的技术原理是基于
扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据用一个带宽远大于信号带宽
的高速伪随机码(PN)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；接收端使用完全相同的伪随机码，与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。CDMA码分多址技术完全适合现
代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等，正受到越来越多的运营商和
用户的青睐。
空分复用(SDM，Space Division Multiplexing)即多对电线或光纤共用1条缆的复用方式。
比如5类线就是4对双绞线共用1条缆，还有市话电缆(几十对)也是如此。能够实现空分复
用的前提条件是光纤或电线的直径很小，可以将多条光纤或多对电线做在一条缆内，既节省
外护套的材料又便于使用。