多路復(fù)用技術(shù)論文
多路復(fù)用技術(shù)論文
多路復(fù)用技術(shù)提高線路利用率,降低系統(tǒng)成本.學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的多路復(fù)用技術(shù)論文，希望你們喜歡。
多路復(fù)用技術(shù)論文篇一
談通信系統(tǒng)中多路復(fù)用技術(shù)
摘要：現(xiàn)代社會科學(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。本文介紹并分析了什么是多路復(fù)用，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)的分析闡述了頻分多路復(fù)用及技術(shù)。
關(guān)鍵詞： 通信 多路復(fù)用 應(yīng)用
Abstract: the modern social science and technology is developing rapidly, and all kinds of technology rely on each other, between each other and promote each other. The computer and the emergence of the integrated circuit for the whole to the development of science and technology provides powerful thrusters, of the communication between the need to rely on computer network connection. So network communications between the transmission are particularly important. This paper introduces and analyses the what is multiplexing, on the basis of detailed analyzed frequency division multiplexing and technology.
Keywords: communication multiplexing applications
中圖分類號：I253 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
前言
多路復(fù)用實(shí)現(xiàn)了兩個功能：它允許發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的現(xiàn)有信道或鏈路用于同時傳遞多條消息(增加了容量);它還允許將相關(guān)信號聚集到一個整體中，然后由系統(tǒng)作為一個信號加以處理。多路復(fù)用確保了兩個信號不會同時占用相同的空間、頻率和時間。它的實(shí)現(xiàn)方法是：增加新的物理鏈路(空分)、多個信號共享整個帶寬的頻譜(頻分)、或者使每個用戶都有機(jī)會依次訪問鏈路(時分)。每種技術(shù)都在安裝、成本、可靠性、檢查維修的容易程度以及可達(dá)到的性能級別等方面具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。雖然多路復(fù)用可以用于模擬和數(shù)字信號，但是時分多路復(fù)用適合于數(shù)字信號，并且這些數(shù)字信號充分利用了數(shù)字電路。
一、多路復(fù)用簡介
電子信號在特定的空間區(qū)域、規(guī)定的頻帶以及在已知的時間段內(nèi)通過通信信道或鏈路。
當(dāng)這三個元素(空間、頻率和時間)對于兩個或者多個信號都相同時，就會產(chǎn)生干擾和沖突。多路復(fù)用(復(fù)用)是允許多個信號在信道中共存的一種技術(shù)，它開發(fā)了共享空間、頻率或者時間的機(jī)制。使用多路復(fù)用技術(shù)，許多信號可以共享現(xiàn)有的信道，并更充分地利用信道容量(解多路復(fù)用是相反的操作)。
使用多路復(fù)用技術(shù)有多種原因。通信系統(tǒng)可能會有多個新的單獨(dú)用戶需要在與第一個用戶相同的兩個端點(diǎn)之間發(fā)送消息，并且在它們之間安裝另一條物理電線或者建立新的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)對通常都是不現(xiàn)實(shí)的。這種情況的一個好的示例是電話中心局之間的主干信道，它攜帶有幾十路通話。使用多路復(fù)用的另一個原因是它允許將幾個不同的信號聚集在一個群中，這樣就可以在整個系統(tǒng)中從那個端點(diǎn)開始，作為單個整體來處理它們。
有三種方法可以增加從發(fā)送端點(diǎn)傳遞到接收端點(diǎn)的信息量，或者信號數(shù)。按它們發(fā)展的歷史順序，它們分別是：
(1)空分多路復(fù)用(SDM)：通過在現(xiàn)有電線的旁邊安裝新的電線，建立多個物理通道。
(2)頻分多路復(fù)用(FDM)：每個用戶信號調(diào)制整個可用帶寬中的不同的載波頻率。
(3)時分多路復(fù)用(TDM)：為每個信號分配一個“時間間隔”或者“時間片”，并且每個信有機(jī)會(按順序)使用信道鏈路和頻率。
在這三類多路復(fù)用技術(shù)中，沒有一種技術(shù)天生就比其他兩種技術(shù)好。針對一個應(yīng)用的最佳選擇取決于許多因素：可用帶寬、距離、信號數(shù)和信號類型、成本和復(fù)雜度以及可靠性。實(shí)際上，許多應(yīng)用會在它從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的鏈路中多次復(fù)用信號，并且從信號源到信號用戶的整個信號流路徑中，每個階段所使用的多路復(fù)用類型都可能是不同的。
多路復(fù)用技術(shù)允許其他信號使用信道中沒有在使用的容量(通常是可用的潛在帶寬)，當(dāng)然會有限制。當(dāng)將更多的信號多路復(fù)用在一起時，會占用越來越多的可用帶寬。因此，對可以實(shí)現(xiàn)的多路復(fù)用數(shù)會有限制;例如，可以是一些實(shí)際的限制：單個同軸電纜可以攜帶多少路話音信號，或者寬帶UHF 頻率分配可以支持多少路電視信號。
二、數(shù)字和模擬信號多路復(fù)用
SDM、FDM 和T'DM 的基本定義并沒有指出被多路復(fù)用的用戶信號是模擬的還是數(shù)字的。可以將多路復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于任何一類信號(數(shù)字信號實(shí)際上是一類特殊的模擬信號)。但是，在實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用的實(shí)際系統(tǒng)中，被多路復(fù)用的信號類型對電路設(shè)計(jì)有著很大的影響。模擬信號的多路復(fù)用電路必須容納具有整個值范圍內(nèi)的任何一個值的信號，因此需要不會使信號失真的線性電路。數(shù)字多路復(fù)用系統(tǒng)希望信號只有有限的一組值(在二進(jìn)制數(shù)字情況下，只有兩個值)，因此可以使用數(shù)字邏輯電路。
多路復(fù)用和調(diào)制(通信中的兩個重要元素)是相關(guān)的，但是不應(yīng)該將它們相互混淆。幅度、頻率和相位調(diào)制(AM、FM、PM)是將承載信息的信號與更高的載波頻率聯(lián)系起來的三種方法，且調(diào)制是頻分多路復(fù)用的關(guān)鍵。但是，可以在空間、頻率或者時間上多路復(fù)用已調(diào)信號;類似的，已經(jīng)多路復(fù)用的信號通常可以使用
AM、FM 或者PM 技術(shù)調(diào)制載波。多路復(fù)用在一起的調(diào)制信號中的每個信號都可以使用不同類型的調(diào)制，盡管它們常常具有相同類型的調(diào)制。沒載波頻率的未調(diào)制信號稱為基帶信號，并且那個表示方法也用于描述進(jìn)行FDM之前的信號。
三、頻分多路復(fù)用
空分多路復(fù)用所引起的電報線和站設(shè)備的擁擠導(dǎo)致人們研究開發(fā)了頻分多路復(fù)用。當(dāng)鏈路(首先是電線，然后是無線傳輸鏈路)的潛在帶寬大于鏈路上所發(fā)送的消息帶寬時，就有可能進(jìn)行FDM。因此，如果將另一個消息從基帶搬移到新的載波頻率，那么它就可以占用沒有使用的帶寬。已經(jīng)作為調(diào)制(AM、FM 和PM)研究了這個操作：將承載信息的信號加在載波上，改變載波的幅度、頻率或者相位。
在FDM 的最早應(yīng)用中，電報站之間的電線鏈路的帶寬大約是電報信號本身帶寬的5倍。
因此，可以同時發(fā)送5 個信號：一個信號位于基帶，其他信號等間隔地分布在剩余帶寬中。當(dāng)然，現(xiàn)代同軸電纜和光纖鏈路有更寬的帶寬，因此可以發(fā)送更多的信號(22 號雙絞線的帶寬大約為100kHz~1MHz，取決于電線扭曲的緊密性和間距、電線規(guī)格、絕緣性和其他因素)。
FDM 并不僅僅限于電線和光纜鏈路：當(dāng)許多廣播無線電和電視臺都使用總帶寬中唯一指定的載波進(jìn)行發(fā)送以避免干擾時，就出現(xiàn)了FDM?；鶐帥]有調(diào)制信號;相反，將每個調(diào)制信號都搬移到更高且略有不同的載波頻率處，這樣就可以通過普通信道發(fā)送它們，并在接收機(jī)端分開它們。這個信道可以是大氣、真空或者電纜。
(1)FDM 和群信號
FDM 用于廣播無線電和電視臺的經(jīng)驗(yàn)顯示：允許相互獨(dú)立的信號在不同頻率共享相同時間和空間。提供這個功能的能力是FDM 的主要特性，但是還有一個特性在通信系統(tǒng)應(yīng)用中非常重要。FDM 允許將多個基帶信號聚集在各個子載波附近，然后通過一次多路復(fù)用(調(diào)制)操作，在頻率上將其作為單個群或整體搬移到最后的載波值。其目的是為了使通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)電路的其他部分更加簡單和更可靠，并且確保更好的性能。用戶不必單獨(dú)調(diào)諧電視信道的音頻和視頻信號，單個調(diào)諧器(當(dāng)切換時)可以找到用于這個信道的6MHz寬的頻譜部分。然后，通過本振和混頻器將這個頻譜部分搬移到固定的中頻頻率、視頻和音頻信號在與指定載波有關(guān)的已知頻率處。由于最初是用精確的子載波多路復(fù)用基帶音頻和視頻信號的，所以它們一直保持那個頻率間隔(不管使用的最終發(fā)射載波頻率是多少)。
(2)FDM 電路和性能
FDM 電路工作在低的信號功率電平，并且只將完整的多路復(fù)用信號放大到要發(fā)送的最后功率電平。FDM 系統(tǒng)是由一組具有不同載波的幅度、頻率和相位調(diào)制器組成的，所有這些調(diào)制器都是并行操作的。信道間隔是由每個調(diào)制器的載波設(shè)置的，并且調(diào)制類型是由使用的特殊調(diào)制器確定的。在將所有基帶信號調(diào)制及合并到一起之后，將多路復(fù)用的群信號放大到所需的功率電平。
在接收機(jī)端，解多路復(fù)用首先是用標(biāo)準(zhǔn)的超外差技術(shù)將多路復(fù)用的信號下變頻(如果需要)到中頻(IF)。每個多路復(fù)用信道有一個本振和一個混頻器，并且將IF 帶寬設(shè)為等于調(diào)制以后的各個基帶信號的帶寬。解多路復(fù)用10個信號的接收機(jī)需要10 個不同的本振(LO)和混頻器，每個LO 工作在適合于它的理想信號的頻率。這個方法很有效，但是非常昂貴：設(shè)計(jì)和調(diào)整一組穩(wěn)定的LO (時間上精確且不會漂移，并且不會相互干擾而產(chǎn)生寄生頻率)非常難。
結(jié)語
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是地理上分散的多臺獨(dú)立自主的的計(jì)算機(jī)遵循約定的通信協(xié)議，通過軟、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)。網(wǎng)絡(luò)間傳遞的信息主要是依靠數(shù)據(jù)的傳輸和交換。隨著全球網(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)。因此我們希望通過同時攜帶多個信號來高效率地使用傳輸介質(zhì),這就產(chǎn)生了多路復(fù)用技術(shù)。多路復(fù)用技術(shù)給通信技術(shù)帶來了翻天覆地的變化。
參考文獻(xiàn)
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多路復(fù)用技術(shù)論文篇二
數(shù)據(jù)通信中多路復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用新探
摘要：在傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中,一條傳輸信道(包括有線傳輸信道、無線傳輸信道和衛(wèi)星傳輸 信道等)只傳輸一路數(shù)據(jù)信息,線路的利用率很低,隨著計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程終端數(shù)目的增加。就會使整個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的成本提高。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)通信;多路復(fù)用;新探
中圖分類號： N37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
為了提高線路利用率,降低系統(tǒng)成本,有必要采用多路復(fù)用技術(shù),即多個終端通過多條低速線路匯接到一個多路 復(fù)用器上,復(fù)用器再通過一條高速線路連接到計(jì)算機(jī)。比如安裝四個遠(yuǎn)程 終端,傳統(tǒng)的作法是租用四對電話專線,各配一對調(diào)制解調(diào)器,如圖1所示。如果采用四通道多路復(fù)用器僅需一對專線和一對調(diào)制解調(diào)器即可,如圖2所示,既節(jié)省通信線路、運(yùn)行成本和調(diào)制解調(diào)器,又減少通 信設(shè)施的維護(hù)量。
多路復(fù)用器依次“采樣”各通道的輸入數(shù)據(jù),然后將這些取樣結(jié)某 交叉匯合成單個數(shù)據(jù)流,并將這個數(shù)據(jù)流通過通信設(shè)施發(fā)送,在另一端用類似的復(fù)用器進(jìn)行數(shù)據(jù)分離,確定通道地址,并將被分離的數(shù)據(jù)發(fā)送到各個目標(biāo)通道。這些操作對用戶、計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備都是透明的。
多路復(fù)用器一般可分為頻分多路復(fù)用、時分多路復(fù)用、統(tǒng)計(jì)式時分多路復(fù)用和網(wǎng)絡(luò)式多路復(fù)用四種類型。不同的復(fù)用方式,對復(fù)用設(shè)備有這不同的要求。
1.頻分多路復(fù)用( FOM)
頻分多路復(fù)用是早期的使用方法。它的出現(xiàn)是基于以下事實(shí),即音頻級的電話線路的帶寬明顯大于一條低速通道所要求的帶寬。采用不同的中心頗率,幾條通道可共享同一條線路。
一般情況下,從一條音須級 電路最多可以分離出2 4 個低速通道。
頻分多路復(fù)用借助于頻譜搬移技術(shù),將一個信道分成若干個不同繃段f l,f2 ,⋯, f n 的子信道,每個終端對應(yīng)一個頻率的子信道,并按照分配給自己的子信道把數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)也按照不同的頻段把數(shù)據(jù)送給終端,從而實(shí)現(xiàn)了在一條高速信道上傳輸多路用戶數(shù)據(jù)的目的。FDM子 信道的劃分 如圖3所示。
在頻分多路復(fù)用中,每個通道有固定的帶寬及速度,空閑通道則擂入空字符傳送,通道總速度因頗帶寬度有限而有所限制,而且無誤差控制。
由于頻分多路復(fù)用效率和靈活性相對來說都不高,目前多用千載波通信系統(tǒng)中,較少用千數(shù)據(jù)多路復(fù)用。
2.時分多路復(fù)用( TOM )
時分多路復(fù)用是一種數(shù)字技術(shù),它從每個低速通道交叉提取一個字符(字符T D M)或一個比特(比特T DM),然后將合成的數(shù)據(jù)流串行地沿一條高速線路發(fā)送。在另一瑞的復(fù)用器進(jìn)行數(shù)據(jù)流分離后,將每個比特或每個字符提交給相應(yīng)的通道。
在時分多路復(fù)用中,復(fù)用器對外接的n路通道進(jìn)行輪流掃描,也就是分配給每 個 通 道 一 個 時 間 槽(T 1M EsL O T )△t l,△t 2,⋯,△ t n。當(dāng)△t l 時刻 復(fù)用器掃描到終端l,終端l的數(shù)據(jù)便通過復(fù)用器、高速線路傳送到計(jì)算機(jī),同時計(jì)算機(jī)也將數(shù)據(jù)通過相反 的過程送給終端l。然后,復(fù)用器依次又掃描到終端2 ( △亡:時隙),重復(fù)上述過程。簡單地說,時 分 復(fù)用器就象一個旋轉(zhuǎn)開關(guān)一樣不停地轉(zhuǎn)動,開關(guān)擲到哪JL,哪兒的線路就接通。從實(shí)質(zhì)上說,就是把一個消道從時間上分成若干個子信道,從而在一條信道上 傳輸多個用戶的數(shù)據(jù)。
字符T D M較比特T D M應(yīng)用廣泛,主要是因?yàn)樵趶?fù)用異步通道時字符T DM的效率較高。字符T DM先存儲一個完整的字符,再沿高速線路發(fā)送,故能夠在發(fā)送前從宇符中除去啟停位,然后在另一端去復(fù)用時恢復(fù)之。因此,對接收到的每十位(數(shù)據(jù)加一個啟 動位和一個停止位)只需發(fā)送其中的八位。因而與比 特T DM相比,高速線路的使用效率更高,通道容 量 更大。不過,在字符T D M中因需先存儲一個 字 符,致使其延遲時間較比特T D M長,故比特T D M通常更多
地用于同步終端的多路復(fù)用。
3.統(tǒng)計(jì)式時分鄉(xiāng)路復(fù)用( S丁 OM)
在時分多路復(fù)用器中,每個通道不管有否數(shù)據(jù)傳翰,在高速線路上 都分配給一個固定的時間槽,如無信息傳遞則場入空字符。因此,即使某個通道偶爾使用或使用率很低,時間槽必需照樣分配,這就導(dǎo)致高速線路利用率不高。
傳統(tǒng)的T DM的另一個缺點(diǎn)是,在高速線路 上發(fā)生錯誤時不能糾正,致使某個或多個通道接收到的數(shù)據(jù)不可靠。這對于本身帶有出錯校正功能的終端雖無影響,但由于目前便用的大多數(shù)終端是投有這種能力的簡單異步設(shè)備,所以這種影響是不容忽視的。
由于缺乏有效的出錯校正能力,限制了傳統(tǒng)T O M的應(yīng)用,除質(zhì)量非常高的線路外,大多數(shù)線路上的出錯率對用戶來說是不能接受的。對于速率在腸oobP s以上,多個通道共享一條高速線路的場合,這種影響更大。
為了克服這些問題,統(tǒng)計(jì)式復(fù)用器應(yīng)運(yùn)而生,井得到廣泛的應(yīng)用。在sT D M中,T OM的“數(shù)據(jù) 核”被壓縮,無空字符插入,但增加了編址信息,用來指定數(shù)據(jù)流中包含那些通道的數(shù)據(jù)字符,圖4給 出了T D M和S T D M的“數(shù)據(jù)禎”的區(qū)別。采用ST D M之后,高速線路的速度可低于各個通道速度之和,對典型的應(yīng)用場合,可改進(jìn)二至四倍。由于存在所有通道同時發(fā)送數(shù)據(jù)的可能性,ST D M須設(shè)置用于暫存低速數(shù)據(jù)的緩沖存儲器,以及某種形式的“流控制,以便在緩沖器滿時臨時切斷來自終端和計(jì)算機(jī)端口的數(shù)據(jù)輸入。借助某種形式的出錯檢側(cè)和出錯時白動重發(fā)(A RQ)技術(shù),可以糾正電話線或其他傳輸介質(zhì)上的傳輸錯誤。
因此,統(tǒng)計(jì)式時分多路復(fù)用器能可靠地用于 高速數(shù)據(jù)傳輸上,即使在淮確性要求相 當(dāng)高的場合,也能供非常高的線路利用率。
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4網(wǎng)絡(luò)式多路復(fù)用(N M)
前面已敘述應(yīng)用于簡單的點(diǎn)對點(diǎn)異步終端網(wǎng)絡(luò)的sT O M。但是,終端的地理分布常常需要多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。再者,在一個多用戶的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,如果終端與計(jì)算機(jī)端口一一對應(yīng),效率是不高的。在某些應(yīng)用場合,如果終端數(shù)多于計(jì)算機(jī)端口數(shù)且用戶按先到先服務(wù)的規(guī)則競爭端口的話,就能獲得較佳的計(jì)算機(jī)負(fù)載能力。為此,在統(tǒng)計(jì)式多路復(fù)用技術(shù)上衍生出一種新的多路復(fù)盡技術(shù)—網(wǎng)絡(luò)式多路復(fù)用。
網(wǎng)絡(luò)式多路復(fù)用器可聯(lián)接二條以上的通信線路,構(gòu)成復(fù)雜的多點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它具有以下主要特性:l )路徑選擇和旁通特性,甲地的通道可繞過乙地與丙地復(fù)用器的某個通道聯(lián)絡(luò),或在多條路徑中選擇其中一條到達(dá) 目標(biāo)復(fù)用器,2 ) 出口爭奪特性,當(dāng)多個用戶同時訪向同一端口時,復(fù)用器按共優(yōu)先級和先到先服務(wù)的原則予以服務(wù),3 ) 平 衡線路負(fù)荷,當(dāng)某條線路負(fù)有過重時,復(fù)用器 自動將部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其他線路上。
ST O M是目前使用的最普追及最有效的多路復(fù)用器,在選用ST D M時最好應(yīng)符合下列條件:l )終端機(jī)要集中;2)通道平均使用量不大,如使用量太大,應(yīng)選用時分式多路復(fù)用器,3 ) 終端應(yīng)有信息流控制(Fl o wco ntr ol)功能,4)允許延長回應(yīng)時間。選擇多路復(fù)用器時首先要弄楚其數(shù)據(jù)通信的短期及長遠(yuǎn)要求,以及終端數(shù)目、終端分布、采用的規(guī)格、使用率和速度等,達(dá)到既省錢又有效的目的。
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