中级通信工程师

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1.4 多路复用与多址通信

通常，在通信系统中，信道所能提供的带宽往往比传输一路信息所需要带宽宽得多，因 此，一个信道只传送一路信号有时是很浪费的。为了充分利用信道的带宽，因而提出了复用 的概念。“复用”是将若干彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传输的复用信号方法。

常用的信号复用方法可以采用按时间、空间、频率或波长等来区分不同信号。按时间区 分信号的复用方法称为时分复用(TDM);按空间区分不同信号的方法称为空分复用(SDM);而按频率或波长区分不同信号的方法称为频分复用(FDM)或波分复用(WDM)。空分复用实际上利用多条并行的信道，如采用电缆代替双绞线、光缆代替单根光纤等，技术上相对简单，通常不单独使用，往往与其他的复用方法一起使用。TDM是数字系统的主要复用方法，借助于把时间帧划分成若干时隙，每路信号各占一个属于自己的时隙的方法实现在同一信道 上传输多路信号。如多路数字电话系统(PCM)、数字复接设备等。FDM是模拟系统的主要 复用方法，它是将信道可用带宽分成若干较小的子频带(简称子带)，每路信号各占一个属于自己的子带的方法实现在同一信道上传输多路信号。WDM方法原则上与FDM相同，但它主 要应用于光通信系统，通过不同的光波长来携带不同的信号在同一光纤信道中传输，从而实现多路通信。

与“复用”很容易混淆的一个概念是“多址”。它们都是为了充分利用信道带宽来实现多 路通信的，“复用”是两点之间的不同信号通过复用实现的通信;而“多址”是不同地点(常称为多址)的信号通过复用实现多点之间的通信。也可以用以上的方法来区分不同信号。另外，多址还常采用码分的方法区分不同的信号，相应地称为码分多址(CDMA)。

目前常用的多址有：频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、空分多址(SDMA)、码 分多址(CDMA)和混合多址(时分多址/频分多址TDMA/FDMA、码分多址/频分多址 CDMA/FDMA等)其中。FDMA、TDMA、SDMA的基本原理与复用是一样的，分别采用了频率、时间、空间分割的方法。而CDMA方式是一种利用不同波形的信号(即不同的编码) 实现多址运用的方式，这里被分割的参量不是简单的频率或时间，而是信号的波形(也叫波 形分割)，即码的结构。

1.4.1 频分复用与多址

频分多路复用(FDM)是把初始占据相同频谱大小的多个信源转换为不同频带带宽且在 同一传输介质上同时传输，这样许多相关的窄带信道可以在同一个宽带传输系统上传输。

FDM是一种模拟复用方案，输入FDM系统的信息是模拟的，且在整个传输过程中保持 为模拟信号。成功应用的例子是用于长途电话通信的载波通信系统(传输介质是同轴电缆)，目前该系统己由SDH光纤通信系统代替。

1.4.2 时分复用与多址

时分多路复用(TDM)是把时间分成一些均匀的时间间隙，简称时隙(TS)，将各路信 号的传输时间分配在不同的时隙内，以达到互相分开、互不干扰的目的。

在时分多址系统中，把时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干时隙(帧或时隙在时域都是互不重叠的)，每一个时倾就是一个通信信道，分配给一个通话用户?

1.4.3 码分多址复用

在CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分，即依靠信号的不同波形来区分。如果从频域和时域 来观察，多个CDMA信号是互相重叠的，如图1-14所示。接收机用相关器可以在多个CDMA信号中选出使用预定码型的信号，其他码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能 被解调。它们的存在类似于在信道中引入了噪声或干扰，通常称为多址干扰。

图1-14多址方式

以往的模拟移动通信系统一律采用FDMA.TDMA避免了使用体积大、价格昂贵的多信 道腔体合并器，便于利用现代大规模集成技术实现低成本的硬件设计，便于实现信道容量动 态分配，提高信道利用率。TDMA的缺点是系统容量仍然受限，欧洲GSM数字蜂窝和一些美国、日本用户采用了FDMA/TDMA相结合的窄带体制，TETRA数字集群系统也都采用了FDMA/TDMA相结合的窄带体制。CDMA同FDMA模拟蜂窝移动通信系统、TDMA数字蜂 窝移动通信系统相比具有更大的系统容量、更高的语音质量以及抗干扰、保密等优点，因而得到各个国家的锊遍重视，并被国际电信联盟(ITU)作为第三代数字蜂窝移动通信系统的推荐方案。

1.4.4 波分复用

由于波长与频率相关，因而波分复用(WDM)与FDM技术非常相似。FDM主要应用于电通信系统，而WDM主要应用于光通信系统。将占用相同带宽、来自多个信息源的信号 调制不同波长的激光器(产生光载波)，不同波长的光信号经过称合进入同一根光纤传输，输出端再将不同波长的光信号分开恢复出每个波长上的信息信号。每个波长的光波可以承载模 拟信号或数字信号，该信号往往是已被FDM或TDM后的信号。

光波的频率(以THz计)远髙于无线频率(以MHz和GHz计)，每一个光源发出的光 波由许多频率(波长)组成。光纤通信的发送机和接收机被设计成发送和接收某一特定的波长。WDM系统将不同的光发送机发出的信号以不同的波长沿同一光纤传输，且不同的波长之间不会互相干扰。每个波长在传输线路上都是一条光通道。光通道越多，在同一光纤上传送的信息量(电话、阁像、数据等)越多。

图1-15所示为一个6波长的WDM复用系统的频谱和系统。每个波长用等带宽信息信号 调制，6个波长的波长频谱按排如图1-15(a)所示。6个潋光波长由复用器合路耦合进光纤，在光纤输出端通过波长选择耦合器分开6个波长，如图1-15(b)所示。

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（责任编辑：xy）

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