多路復用技術論文
多路復用技術論文
多路復用技術提高線路利用率,降低系統成本.學習啦小編為大家整理的多路復用技術論文，希望你們喜歡。
多路復用技術論文篇一
談通信系統中多路復用技術
摘要：現代社會科學技術飛速發展，各種技術之間相互依賴、相互促進。計算機和集成電路的出現為整個科技的發展提供了強有力的推進器，而大量計算機之間的交流需要依靠網絡的連接.因此網絡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用，在此基礎上詳細的分析闡述了頻分多路復用及技術。
關鍵詞： 通信 多路復用 應用
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 文獻標識碼：A文章編號：
前言
多路復用實現了兩個功能：它允許發射機和接收機之間的現有信道或鏈路用于同時傳遞多條消息(增加了容量);它還允許將相關信號聚集到一個整體中，然后由系統作為一個信號加以處理。多路復用確保了兩個信號不會同時占用相同的空間、頻率和時間。它的實現方法是：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會依次訪問鏈路(時分)。每種技術都在安裝、成本、可靠性、檢查維修的容易程度以及可達到的性能級別等方面具有優點和缺點。雖然多路復用可以用于模擬和數字信號，但是時分多路復用適合于數字信號，并且這些數字信號充分利用了數字電路。
一、多路復用簡介
電子信號在特定的空間區域、規定的頻帶以及在已知的時間段內通過通信信道或鏈路。
當這三個元素(空間、頻率和時間)對于兩個或者多個信號都相同時，就會產生干擾和沖突。多路復用(復用)是允許多個信號在信道中共存的一種技術，它開發了共享空間、頻率或者時間的機制。使用多路復用技術，許多信號可以共享現有的信道，并更充分地利用信道容量(解多路復用是相反的操作)。
使用多路復用技術有多種原因。通信系統可能會有多個新的單獨用戶需要在與第一個用戶相同的兩個端點之間發送消息，并且在它們之間安裝另一條物理電線或者建立新的發射機和接收機對通常都是不現實的。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中從那個端點開始，作為單個整體來處理它們。
有三種方法可以增加從發送端點傳遞到接收端點的信息量，或者信號數。按它們發展的歷史順序，它們分別是：
(1)空分多路復用(SDM)：通過在現有電線的旁邊安裝新的電線，建立多個物理通道。
(2)頻分多路復用(FDM)：每個用戶信號調制整個可用帶寬中的不同的載波頻率。
(3)時分多路復用(TDM)：為每個信號分配一個“時間間隔”或者“時間片”，并且每個信有機會(按順序)使用信道鏈路和頻率。
在這三類多路復用技術中，沒有一種技術天生就比其他兩種技術好。針對一個應用的最佳選擇取決于許多因素：可用帶寬、距離、信號數和信號類型、成本和復雜度以及可靠性。實際上，許多應用會在它從發射機到接收機的鏈路中多次復用信號，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用類型都可能是不同的。
多路復用技術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)，當然會有限制。當將更多的信號多路復用在一起時，會占用越來越多的可用帶寬。因此，對可以實現的多路復用數會有限制;例如，可以是一些實際的限制：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、數字和模擬信號多路復用
SDM、FDM 和T'DM 的基本定義并沒有指出被多路復用的用戶信號是模擬的還是數字的。可以將多路復用技術應用于任何一類信號(數字信號實際上是一類特殊的模擬信號)。但是，在實現多路復用的實際系統中，被多路復用的信號類型對電路設計有著很大的影響。模擬信號的多路復用電路必須容納具有整個值范圍內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。數字多路復用系統希望信號只有有限的一組值(在二進制數字情況下，只有兩個值)，因此可以使用數字邏輯電路。
多路復用和調制(通信中的兩個重要元素)是相關的，但是不應該將它們相互混淆。幅度、頻率和相位調制(AM、FM、PM)是將承載信息的信號與更高的載波頻率聯系起來的三種方法，且調制是頻分多路復用的關鍵。但是，可以在空間、頻率或者時間上多路復用已調信號;類似的，已經多路復用的信號通常可以使用
AM、FM 或者PM 技術調制載波。多路復用在一起的調制信號中的每個信號都可以使用不同類型的調制，盡管它們常常具有相同類型的調制。沒載波頻率的未調制信號稱為基帶信號，并且那個表示方法也用于描述進行FDM之前的信號。
三、頻分多路復用
空分多路復用所引起的電報線和站設備的擁擠導致人們研究開發了頻分多路復用。當鏈路(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送的消息帶寬時，就有可能進行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。已經作為調制(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。當然，現代同軸電纜和光纖鏈路有更寬的帶寬，因此可以發送更多的信號(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、電線規格、絕緣性和其他因素)。
FDM 并不僅僅限于電線和光纜鏈路：當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行發送以避免干擾時，就出現了FDM。基帶處沒有調制信號;相反，將每個調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送它們，并在接收機端分開它們。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驗顯示：允許相互獨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應用中非常重要。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用(調制)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發射機和接收機電路的其他部分更加簡單和更可靠，并且確保更好的性能。用戶不必單獨調諧電視信道的音頻和視頻信號，單個調諧器(當切換時)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的已知頻率處。由于最初是用精確的子載波多路復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用信號放大到要發送的最后功率電平。FDM 系統是由一組具有不同載波的幅度、頻率和相位調制器組成的，所有這些調制器都是并行操作的。信道間隔是由每個調制器的載波設置的，并且調制類型是由使用的特殊調制器確定的。在將所有基帶信號調制及合并到一起之后，將多路復用的群信號放大到所需的功率電平。
在接收機端，解多路復用首先是用標準的超外差技術將多路復用的信號下變頻(如果需要)到中頻(IF)。每個多路復用信道有一個本振和一個混頻器，并且將IF 帶寬設為等于調制以后的各個基帶信號的帶寬。解多路復用10個信號的接收機需要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：設計和調整一組穩定的LO (時間上精確且不會漂移，并且不會相互干擾而產生寄生頻率)非常難。
結語
計算機網絡是地理上分散的多臺獨立自主的的計算機遵循約定的通信協議，通過軟、硬件互連以實現交互通信、資源共享、信息交換、協同工作以及在線處理等功能的系統。網絡間傳遞的信息主要是依靠數據的傳輸和交換。隨著全球網絡技術的應用和推廣，不同實體之間的數據傳輸就顯得尤為重要為了更為有效地利用傳輸系統。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,這就產生了多路復用技術。多路復用技術給通信技術帶來了翻天覆地的變化。
參考文獻
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多路復用技術論文篇二
數據通信中多路復用技術的應用新探
摘要：在傳統的遠程數據通信網絡中,一條傳輸信道(包括有線傳輸信道、無線傳輸信道和衛星傳輸 信道等)只傳輸一路數據信息,線路的利用率很低,隨著計算機遠程終端數目的增加。就會使整個數據通信系統的成本提高。
關鍵詞：數據通信;多路復用;新探
中圖分類號： N37 文獻標識碼： A
為了提高線路利用率,降低系統成本,有必要采用多路復用技術,即多個終端通過多條低速線路匯接到一個多路 復用器上,復用器再通過一條高速線路連接到計算機。比如安裝四個遠程 終端,傳統的作法是租用四對電話專線,各配一對調制解調器,如圖1所示。如果采用四通道多路復用器僅需一對專線和一對調制解調器即可,如圖2所示,既節省通信線路、運行成本和調制解調器,又減少通 信設施的維護量。
多路復用器依次“采樣”各通道的輸入數據,然后將這些取樣結某 交叉匯合成單個數據流,并將這個數據流通過通信設施發送,在另一端用類似的復用器進行數據分離,確定通道地址,并將被分離的數據發送到各個目標通道。這些操作對用戶、計算機和終端設備都是透明的。
多路復用器一般可分為頻分多路復用、時分多路復用、統計式時分多路復用和網絡式多路復用四種類型。不同的復用方式,對復用設備有這不同的要求。
1.頻分多路復用( FOM)
頻分多路復用是早期的使用方法。它的出現是基于以下事實,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。
頻分多路復用借助于頻譜搬移技術,將一個信道分成若干個不同繃段f l,f2 ,⋯, f n 的子信道,每個終端對應一個頻率的子信道,并按照分配給自己的子信道把數據發送給計算機,計算機也按照不同的頻段把數據送給終端,從而實現了在一條高速信道上傳輸多路用戶數據的目的。FDM子 信道的劃分 如圖3所示。
在頻分多路復用中,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中,較少用千數據多路復用。
2.時分多路復用( TOM )
時分多路復用是一種數字技術,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),然后將合成的數據流串行地沿一條高速線路發送。在另一瑞的復用器進行數據流分離后,將每個比特或每個字符提交給相應的通道。
在時分多路復用中,復用器對外接的n路通道進行輪流掃描,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△t l 時刻 復用器掃描到終端l,終端l的數據便通過復用器、高速線路傳送到計算機,同時計算機也將數據通過相反 的過程送給終端l。然后,復用器依次又掃描到終端2 ( △亡:時隙),重復上述過程。簡單地說,時 分 復用器就象一個旋轉開關一樣不停地轉動,開關擲到哪JL,哪兒的線路就接通。從實質上說,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 傳輸多個用戶的數據。
字符T D M較比特T D M應用廣泛,主要是因為在復用異步通道時字符T DM的效率較高。字符T DM先存儲一個完整的字符,再沿高速線路發送,故能夠在發送前從宇符中除去啟停位,然后在另一端去復用時恢復之。因此,對接收到的每十位(數據加一個啟 動位和一個停止位)只需發送其中的八位。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用。
3.統計式時分鄉路復用( S丁 OM)
在時分多路復用器中,每個通道不管有否數據傳翰,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,這就導致高速線路利用率不高。
傳統的T DM的另一個缺點是,在高速線路 上發生錯誤時不能糾正,致使某個或多個通道接收到的數據不可靠。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終端是投有這種能力的簡單異步設備,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T O M的應用,除質量非常高的線路外,大多數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,統計式復用器應運而生,井得到廣泛的應用。在sT D M中,T OM的“數據 核”被壓縮,無空字符插入,但增加了編址信息,用來指定數據流中包含那些通道的數據字符,圖4給 出了T D M和S T D M的“數據禎”的區別。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,對典型的應用場合,可改進二至四倍。由于存在所有通道同時發送數據的可能性,ST D M須設置用于暫存低速數據的緩沖存儲器,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算機端口的數據輸入。借助某種形式的出錯檢側和出錯時白動重發(A RQ)技術,可以糾正電話線或其他傳輸介質上的傳輸錯誤。
因此,統計式時分多路復用器能可靠地用于 高速數據傳輸上,即使在淮確性要求相 當高的場合,也能供非常高的線路利用率。
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4網絡式多路復用(N M)
前面已敘述應用于簡單的點對點異步終端網絡的sT O M。但是,終端的地理分布常常需要多節點的網絡結構。再者,在一個多用戶的大型計算機系統中,如果終端與計算機端口一一對應,效率是不高的。在某些應用場合,如果終端數多于計算機端口數且用戶按先到先服務的規則競爭端口的話,就能獲得較佳的計算機負載能力。為此,在統計式多路復用技術上衍生出一種新的多路復盡技術—網絡式多路復用。
網絡式多路復用器可聯接二條以上的通信線路,構成復雜的多點式網絡結構。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用器的某個通道聯絡,或在多條路徑中選擇其中一條到達 目標復用器,2 ) 出口爭奪特性,當多個用戶同時訪向同一端口時,復用器按共優先級和先到先服務的原則予以服務,3 ) 平 衡線路負荷,當某條線路負有過重時,復用器 自動將部分負荷轉移到其他線路上。
ST O M是目前使用的最普追及最有效的多路復用器,在選用ST D M時最好應符合下列條件:l )終端機要集中;2)通道平均使用量不大,如使用量太大,應選用時分式多路復用器,3 ) 終端應有信息流控制(Fl o wco ntr ol)功能,4)允許延長回應時間。選擇多路復用器時首先要弄楚其數據通信的短期及長遠要求,以及終端數目、終端分布、采用的規格、使用率和速度等,達到既省錢又有效的目的。
參考文獻.
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1.波分復用技術論文