多路複用技術論文
多路複用技術提高線路利用率,降低系統成本.小編為大家整理的，希望你們喜歡。
篇一
談通訊系統中多路複用技術
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。計算機和積體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路的連線.因此網路間的通訊傳輸就顯得尤為重要。本文介紹並分析了什麼是多路複用，在此基礎上詳細的分析闡述了頻分多路複用及技術。
關鍵詞： 通訊 多路複用 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
多路複用實現了兩個功能：它允許發射機和接收機之間的現有通道或鏈路用於同時傳遞多條訊息***增加了容量***;它還允許將相關訊號聚集到一個整體中，然後由系統作為一個訊號加以處理。多路複用確保了兩個訊號不會同時佔用相同的空間、頻率和時間。它的實現方法是：增加新的物理鏈路***空分***、多個訊號共享整個頻寬的頻譜***頻分***、或者使每個使用者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效能級別等方面具有優點和缺點。雖然多路複用可以用於模擬和數字訊號，但是時分多路複用適合於數字訊號，並且這些數字訊號充分利用了數位電路。
一、多路複用簡介
電子訊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訊通道或鏈路。
當這三個元素***空間、頻率和時間***對於兩個或者多個訊號都相同時，就會產生干擾和衝突。多路複用***複用***是允許多個訊號在通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。使用多路複用技術，許多訊號可以共享現有的通道，並更充分地利用通道容量***解多路複用是相反的操作***。
使用多路複用技術有多種原因。通訊系統可能會有多個新的單獨使用者需要在與第一個使用者相同的兩個端點之間傳送訊息，並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幹通道，它攜帶有幾十路通話。使用多路複用的另一個原因是它允許將幾個不同的訊號聚集在一個群中，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傳送端點傳遞到接收端點的資訊量，或者訊號數。按它們發展的歷史順序，它們分別是：
***1***空分多路複用***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***頻分多路複用***FDM***：每個使用者訊號調製整個可用頻寬中的不同的載波頻率。
***3***時分多路複用***TDM***：為每個訊號分配一個“時間間隔”或者“時間片”，並且每個信有機會***按順序***使用通道鏈路和頻率。
在這三類多路複用技術中，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於許多因素：可用頻寬、距離、訊號數和訊號型別、成本和複雜度以及可靠性。實際上，許多應用會在它從發射機到接收機的鏈路中多次複用訊號，並且從訊號源到訊號使用者的整個訊號流路徑中，每個階段所使用的多路複用型別都可能是不同的。
多路複用技術允許其他訊號使用通道中沒有在使用的容量***通常是可用的潛在頻寬***，當然會有限制。當將更多的訊號多路複用在一起時，會佔用越來越多的可用頻寬。因此，對可以實現的多路複用數會有限制;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訊號，或者寬頻UHF 頻率分配可以支援多少路電視訊號。
二、數字和模擬訊號多路複用
SDM、FDM 和T'DM 的基本定義並沒有指出被多路複用的使用者訊號是模擬的還是數字的。可以將多路複用技術應用於任何一類訊號***數字訊號實際上是一類特殊的模擬訊號***。但是，在實現多路複用的實際系統中，被多路複用的訊號型別對電路設計有著很大的影響。模擬訊號的多路複用電路必須容納具有整個值範圍內的任何一個值的訊號，因此需要不會使訊號失真的線性電路。數字多路複用系統希望訊號只有有限的一組值***在二進位制數字情況下，只有兩個值***，因此可以使用數字邏輯電路。
多路複用和調製***通訊中的兩個重要元素***是相關的，但是不應該將它們相互混淆。幅度、頻率和相位調製***AM、FM、PM***是將承載資訊的訊號與更高的載波頻率聯絡起來的三種方法，且調製是頻分多路複用的關鍵。但是，可以在空間、頻率或者時間上多路複用已調訊號;類似的，已經多路複用的訊號通常可以使用
AM、FM 或者PM 技術調製載波。多路複用在一起的調製訊號中的每個訊號都可以使用不同型別的調製，儘管它們常常具有相同型別的調製。沒載波頻率的未調製訊號稱為基帶訊號，並且那個表示方法也用於描述進行FDM之前的訊號。
三、頻分多路複用
空分多路複用所引起的電報線和站裝置的擁擠導致人們研究開發了頻分多路複用。當鏈路***首先是電線，然後是無線傳輸鏈路***的潛在頻寬大於鏈路上所傳送的訊息頻寬時，就有可能進行FDM。因此，如果將另一個訊息從基帶搬移到新的載波頻率，那麼它就可以佔用沒有使用的頻寬。已經作為調製***AM、FM 和PM***研究了這個操作：將承載資訊的訊號加在載波上，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頻寬大約是電報訊號本身頻寬的5倍。
因此，可以同時傳送5 個訊號：一個訊號位於基帶，其他訊號等間隔地分佈在剩餘頻寬中。當然，現代同軸電纜和光纖鏈路有更寬的頻寬，因此可以傳送更多的訊號***22 號雙絞線的頻寬大約為100kHz~1MHz，取決於電線扭曲的緊密性和間距、電線規格、絕緣性和其他因素***。
FDM 並不僅僅限於電線和光纜鏈路：當許多廣播無線電和電視臺都使用總頻寬中唯一指定的載波進行傳送以避免干擾時，就出現了FDM。基帶處沒有調製訊號;相反，將每個調製訊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訊道傳送它們，並在接收機端分開它們。這個通道可以是大氣、真空或者電纜。
***1***FDM 和群訊號
FDM 用於廣播無線電和電視臺的經驗顯示：允許相互獨立的訊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訊系統應用中非常重要。FDM 允許將多個基帶訊號聚集在各個子載波附近，然後通過一次多路複用***調製***操作，在頻率上將其作為單個群或整體搬移到最後的載波值。其目的是為了使通訊系統發射機和接收機電路的其他部分更加簡單和更可靠，並且確保更好的效能。使用者不必單獨調諧電視通道的音訊和視訊訊號，單個調諧器***當切換時***可以找到用於這個通道的6MHz寬的頻譜部分。然後，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、視訊和音訊訊號在與指定載波有關的已知頻率處。由於最初是用精確的子載波多路複用基帶音訊和視訊訊號的，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 電路和效能
FDM 電路工作在低的訊號功率電平，並且只將完整的多路複用訊號放大到要傳送的最後功率電平。FDM 系統是由一組具有不同載波的幅度、頻率和相位調製器組成的，所有這些調製器都是並行操作的。通道間隔是由每個調製器的載波設定的，並且調製型別是由使用的特殊調製器確定的。在將所有基帶訊號調製及合併到一起之後，將多路複用的群訊號放大到所需的功率電平。
在接收機端，解多路複用首先是用標準的超外差技術將多路複用的訊號下變頻***如果需要***到中頻***IF***。每個多路複用通道有一個本振和一個混頻器，並且將IF 頻寬設為等於調製以後的各個基帶訊號的頻寬。解多路複用10個訊號的接收機需要10 個不同的本振***LO***和混頻器，每個LO 工作在適合於它的理想訊號的頻率。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，並且不會相互干擾而產生寄生頻率***非常難。
結語
計算機網路是地理上分散的多臺獨立自主的的計算機遵循約定的通訊協議，通過軟、硬體互連以實現互動通訊、資源共享、資訊交換、協同工作以及線上處理等功能的系統。網路間傳遞的資訊主要是依靠資料的傳輸和交換。隨著全球網路技術的應用和推廣，不同實體之間的資料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訊號來高效率地使用傳輸介質,這就產生了多路複用技術。多路複用技術給通訊技術帶來了翻天覆地的變化。
參考文獻
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[3]黎對貞.資料通訊中的多路複用技術[J].電子技術應用，1989.08.29
篇二
資料通訊中多路複用技術的應用新探
摘要：在傳統的遠端資料通訊網路中,一條傳輸通道***包括有線傳輸通道、無線傳輸通道和衛星傳輸 通道等***只傳輸一路資料資訊,線路的利用率很低,隨著計算機遠端終端數目的增加。就會使整個資料通訊系統的成本提高。
關鍵詞：資料通訊;多路複用;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,有必要採用多路複用技術,即多個終端通過多條低速線路匯接到一個多路 複用器上,複用器再通過一條高速線路連線到計算機。比如安裝四個遠端 終端,傳統的作法是租用四對電話專線,各配一對調變解調器,如圖1所示。如果採用四通道多路複用器僅需一對專線和一對調變解調器即可,如圖2所示,既節省通訊線路、執行成本和調變解調器,又減少通 信設施的維護量。
多路複用器依次“取樣”各通道的輸入資料,然後將這些取樣結某 交叉匯合成單個數據流,並將這個資料流通過通訊設施傳送,在另一端用類似的複用器進行資料分離,確定通道地址,並將被分離的資料傳送到各個目標通道。這些操作對使用者、計算機和終端裝置都是透明的。
多路複用器一般可分為頻分多路複用、時分多路複用、統計式時分多路複用和網路式多路複用四種類型。不同的複用方式,對複用裝置有這不同的要求。
1.頻分多路複用*** FOM***
頻分多路複用是早期的使用方法。它的出現是基於以下事實,即音訊級的電話線路的頻寬明顯大於一條低速通道所要求的頻寬。採用不同的中心頗率,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。
頻分多路複用藉助於頻譜搬移技術,將一個通道分成若干個不同繃段f l,f2 ,⋯, f n 的子通道,每個終端對應一個頻率的子通道,並按照分配給自己的子通道把資料傳送給計算機,計算機也按照不同的頻段把資料送給終端,從而實現了在一條高速通道上傳輸多路使用者資料的目的。FDM子 通道的劃分 如圖3所示。
在頻分多路複用中,每個通道有固定的頻寬及速度,空閒通道則擂入空字元傳送,通道總速度因頗頻寬度有限而有所限制,而且無誤差控制。
由於頻分多路複用效率和靈活性相對來說都不高,目前多用千載波通訊系統中,較少用千資料多路複用。
2.時分多路複用*** TOM ***
時分多路複用是一種數字技術,它從每個低速通道交叉提取一個字元***字元T D M***或一個位元***位元T DM***,然後將合成的資料流序列地沿一條高速線路傳送。在另一瑞的複用器進行資料流分離後,將每個位元或每個字元提交給相應的通道。
在時分多路複用中,複用器對外接的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 複用器掃描到終端l,終端l的資料便通過複用器、高速線路傳送到計算機,同時計算機也將資料通過相反 的過程送給終端l。然後,複用器依次又掃描到終端2 *** △亡:時隙***,重複上述過程。簡單地說,時 分 複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通道,從而在一條通道上 傳輸多個使用者的資料。
字元T D M較位元T D M應用廣泛,主要是因為在複用非同步通道時字元T DM的效率較高。字元T DM先儲存一個完整的字元,再沿高速線路傳送,故能夠在傳送前從宇符中除去啟停位,然後在另一端去複用時恢復之。因此,對接收到的每十位***資料加一個啟 動位和一個停止位***只需傳送其中的八位。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,在字元T D M中因需先儲存一個 字 符,致使其延遲時間較位元T D M長,故位元T D M通常更多
地用於同步終端的多路複用。
3.統計式時分鄉路複用*** S丁 OM***
在時分多路複用器中,每個通道不管有否資料傳翰,在高速線路上 都分配給一個固定的時間槽,如無資訊傳遞則場入空字元。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資料不可靠。這對於本身帶有出錯校正功能的終端雖無影響,但由於目前便用的大多數終端是投有這種能力的簡單非同步裝置,所以這種影響是不容忽視的。
由於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使用者來說是不能接受的。對於速率在腸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,統計式複用器應運而生,井得到廣泛的應用。在sT D M中,T OM的“資料 核”被壓縮,無空字元插入,但增加了編址資訊,用來指定資料流中包含那些通道的資料字元,圖4給 出了T D M和S T D M的“資料禎”的區別。採用ST D M之後,高速線路的速度可低於各個通道速度之和,對典型的應用場合,可改進二至四倍。由於存在所有通道同時傳送資料的可能性,ST D M須設定用於暫存低速資料的緩衝儲存器,以及某種形式的“流控制,以便在緩衝器滿時臨時切斷來自終端和計算機埠的資料輸入。藉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,統計式時分多路複用器能可靠地用於 高速資料傳輸上,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網路式多路複用***N M***
前面已敘述應用於簡單的點對點非同步終端網路的sT O M。但是,終端的地理分佈常常需要多節點的網路結構。再者,在一個多使用者的大型計算機系統中,如果終端與計算機埠一一對應,效率是不高的。在某些應用場合,如果終端數多於計算機埠數且使用者按先到先服務的規則競爭埠的話,就能獲得較佳的計算機負載能力。為此,在統計式多路複用技術上衍生出一種新的多路復盡技術—網路式多路複用。
網路式多路複用器可聯接二條以上的通訊線路,構成複雜的多點式網路結構。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複用器的某個通道聯絡,或在多條路徑中選擇其中一條到達 目標複用器,2 *** 出口爭奪特性,當多個使用者同時訪向同一埠時,複用器按共優先順序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,複用器 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複用器,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,應選用時分式多路複用器,3 *** 終端應有資訊流控制***Fl o wco ntr ol***功能,4***允許延長迴應時間。選擇多路複用器時首先要弄楚其資料通訊的短期及長遠要求,以及終端數目、終端分佈、採用的規格、使用率和速度等,達到既省錢又有效的目的。
參考文獻.
1..楊谷良,海文學編著:《資料通訊》.人民郵電出版社,19 8 3.0
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