淺議數(shù)據(jù)傳輸中的多路復(fù)用技術(shù)及其應(yīng)用

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1、淺議數(shù)據(jù)通信中的多路復(fù)用技術(shù)及其應(yīng)用【摘要】現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，各種技術(shù)之間相互依賴、相互促進(jìn)。計(jì)算機(jī)和集成電路的出現(xiàn)為整個(gè)科技的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的推進(jìn)器，而大量計(jì)算機(jī)之間的交流需要依靠網(wǎng)絡(luò)的連接，因此網(wǎng)絡(luò)間的通信傳輸就顯得尤為重要。本文就網(wǎng)絡(luò)通信中的多路復(fù)用技術(shù)的主要方法及其應(yīng)用領(lǐng)域作一簡(jiǎn)單的介紹?！娟P(guān)鍵詞】通信；多路復(fù)用；應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是地理上分散的多臺(tái)獨(dú)立自主的的計(jì)算機(jī)遵循約定的通信協(xié)議，通過(guò)軟、硬件互連以實(shí)現(xiàn)交互通信、資源共享、信息交換、協(xié)同工作以及在線處理等功能的系統(tǒng)。咧絡(luò)間傳遞的信息主要是依靠數(shù)裾的傳輸和交挽，隨著全球

2、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和推廣，不同實(shí)體之間的數(shù)據(jù)傳輸就顯得尤為重要。為了更為有效地利用傳輸系統(tǒng)，人們希望通過(guò)同時(shí)攜帶多個(gè)信號(hào)來(lái)高效率地使用傳輸介質(zhì)，這就是多路復(fù)用技術(shù)。配置多路復(fù)用線路有許多種不同方法，多路復(fù)用器的類型也各異，常用的有頻分多路復(fù)用（FDM）、時(shí)分多路復(fù)川（TDM）、波分多路復(fù)川（WDM）、碼分多路復(fù)用（CDM）等。一、頻分多路復(fù)用（FDM）一般的通信系統(tǒng)的信道所能提供的帶寬往往要比傳送一路信號(hào)所需的帶寬寬得多。因此，如果一務(wù)信道只傳輸一路信號(hào)是非常浪費(fèi)的。為了充分利用信道的帶寬，提fli了信道的頻分復(fù)用。頻分復(fù)用就是在發(fā)送端利用

3、不同頻率的載波將多路信號(hào)的頻譜調(diào)制到不同的頻段，以實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。頻分復(fù)用的多路信號(hào)在頻率上不會(huì)重疊，合并在一起通過(guò)一條信道傳輸，到達(dá)接收端后可以通過(guò)屮心頻率不同的帶通濾波器彼此分離開(kāi)來(lái)。圖1示出了一個(gè)頻分復(fù)用系統(tǒng)的組成框圖。假設(shè)共有n路復(fù)用的信號(hào)，每路信號(hào)首先通過(guò)低通濾波器（LPF）變成頻率受限的低通信號(hào)。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，假設(shè)各路信號(hào)的最高頻率都相等。然后，每路信號(hào)通過(guò)載頻不同的調(diào)制器進(jìn)行頻譜搬移。一般來(lái)說(shuō)調(diào)制的方式原則上可任意選擇，但最常用的是單邊帶調(diào)制，因?yàn)樗罟?jié)省頻帶。因此，圖屮的調(diào)制器由相乘器和邊帶濾波器（SBF）構(gòu)成。LPFSBF

4、”相加器倍道LPFBPF”1頻分復(fù)用系統(tǒng)組成框圖頻分復(fù)用信號(hào)原則上可以直接在信道屮傳輸，但在某些應(yīng)用中，還需要對(duì)合并后的復(fù)用信號(hào)再進(jìn)行一次調(diào)制。第一次對(duì)多路信號(hào)調(diào)制所用的載波稱為副載波，第二次調(diào)制所用的載波稱為主載波。原則上,兩次調(diào)制可以是任意方式的調(diào)制方式。如果第一次調(diào)制采用單邊帶調(diào)制，第二次調(diào)制采用調(diào)頻方式，一般記為SSB/FM。頻分復(fù)用系統(tǒng)的S大優(yōu)點(diǎn)是信道復(fù)用率高，容許復(fù)用的路數(shù)多，分路也很方便。因此，它成為目前模擬通信屮最主要的一種復(fù)用方式。特別是在有線和微波通信系統(tǒng)屮應(yīng)用十分廣泛。頻分復(fù)用系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是設(shè)備生產(chǎn)比較復(fù)雜，會(huì)因

5、濾波器件特性不夠理想和信道內(nèi)存在非線性而產(chǎn)生路間干擾。傳統(tǒng)的頻分復(fù)用典型的應(yīng)用莫過(guò)于調(diào)頻廣播和廣電HFC網(wǎng)絡(luò)電視信號(hào)的傳輸了。在電視信號(hào)傳輸中不管是模擬電視信號(hào)還是數(shù)字電視信號(hào)都是如此，因?yàn)閷?duì)于數(shù)字電視信號(hào)而言，盡管在每一個(gè)頻道（8MHz）以內(nèi)是時(shí)分復(fù)用傳輸?shù)?，但各個(gè)頻道之間仍然是以頻分復(fù)用的方式傳輸?shù)?。二、時(shí)分多路復(fù)用（TDM）時(shí)分復(fù)用（TDM）是建立在抽樣定理基礎(chǔ)上的。抽樣定理指明：滿足一定條件下，時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)可以用時(shí)間上離散的抽樣脈沖值代替。因此，如果抽樣脈沖占據(jù)較短時(shí)間，在抽樣脈沖之間就留出了時(shí)間空隙，利用這種空隙便可以傳

6、輸其它信號(hào)的抽樣值。時(shí)分復(fù)用就是利用各路信號(hào)的抽樣值在時(shí)間上占據(jù)不同的時(shí)隙，來(lái)達(dá)到在同一信道中傳輸多路信號(hào)而互不干擾的一種方法。圖2是三路信號(hào)時(shí)分復(fù)用原理圖，各路信號(hào)首先通過(guò)相應(yīng)的低通濾波器（預(yù)濾波器〉變?yōu)轭l帶受限的低通型信號(hào)。然后再送至旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)（抽樣開(kāi)關(guān)），每秒將各路信號(hào)依次抽樣一次，在信道中傳輸?shù)暮铣尚盘?hào)就是三路在時(shí)間域上周期地互相錯(cuò)開(kāi)的信號(hào)，即TDM信號(hào)。圖2三路信號(hào)時(shí)分復(fù)用原理圖與頻分復(fù)川相比，時(shí)分復(fù)用具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)：（丨）TDM多路信號(hào)的合路和分路都是數(shù)字電路，比FDM的模擬濾波器分路簡(jiǎn)單、可靠。（2）信道的非線性會(huì)在FD

7、M系統(tǒng)屮產(chǎn)生交調(diào)失真和多次諧波，引起路間干擾，因此FDM對(duì)信道的非線性失真要求很高。而TDM系統(tǒng)的非線性失真要求可降低。時(shí)分復(fù)用技術(shù)與頻分復(fù)用技術(shù)一樣，有著非常廣泛的應(yīng)用，電話就是其中最經(jīng)典的例子，此外時(shí)分復(fù)用技術(shù)在廣電也同樣取得了廣泛地應(yīng)用，如SDH,ATM,IP和HFC網(wǎng)絡(luò)中CM與CMTS的通信都是利用了時(shí)分復(fù)用的技術(shù)。三、波分多路復(fù)用（WDM）光通信是由光來(lái)運(yùn)載信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)姆绞健Ｔ诠馔ㄐ蓬I(lǐng)域，人們習(xí)慣按波長(zhǎng)而不是按頻率來(lái)命名。因此，所謂的波分復(fù)用（WDM,WavelengthDivisionMultiplexing）其本質(zhì)上也是

8、頻分復(fù)用技術(shù)。WDM是在1根光纖上承載多個(gè)波長(zhǎng)（信道）系統(tǒng)，將丨根光纖轉(zhuǎn)換為多條“虛擬”纖，當(dāng)然每條虛擬纖獨(dú)立工作在不同波長(zhǎng)上，這樣極大地提高了光纖的傳輸容量。由于WDM系統(tǒng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性與有效性，使之成為當(dāng)