第02章無線通信基礎(chǔ)

第2章無線通信基礎(chǔ)本章主要包括以下內(nèi)容:2.1數(shù)據(jù)通信的基本模型2.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)計(jì)算2.3數(shù)據(jù)傳輸損耗2.4抽樣定理2.5脈沖編碼調(diào)制PCM2.6傅立葉變換和傅立葉分析2.7多路復(fù)用技術(shù)2.1數(shù)據(jù)通信的基本模型實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和稱為通信系統(tǒng)。信源的作用是把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始電信號(hào)。信源輸出的信號(hào)稱為基帶信號(hào)。根據(jù)原始電信號(hào)的特征，基帶信號(hào)可分為數(shù)字基帶信號(hào)和模擬基帶信號(hào)，相應(yīng)地，信源也分為數(shù)字信源和模擬信源。信道是指信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?，可以是有線的，也可以是無線的，甚至還可以包含某些設(shè)備。信宿是將復(fù)原的原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。2.1.1模擬通信系統(tǒng)把信道中傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)。如圖2-2所示。這里，一般通信系統(tǒng)模型中的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備分別為調(diào)制器、解調(diào)器所代替。圖2-2模擬通信系統(tǒng)模型

對(duì)于模擬通信系統(tǒng)，它主要包含兩種重要變換。一是把連續(xù)消息變換成電信號(hào)和把電信號(hào)恢復(fù)成最初的連續(xù)消息。由信源輸出的電信號(hào)由于它具有頻率較低的頻譜分量，一般不能直接作為傳輸信號(hào)而送到信道中去。因此，模擬通信系統(tǒng)里常有第二種變換，即將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成其適合信道傳輸?shù)男盘?hào)，這一變換由調(diào)制器完成；在收端同樣需經(jīng)相反的變換，它由解調(diào)器完成。經(jīng)過調(diào)制后的信號(hào)通常稱為已調(diào)信號(hào)。已調(diào)信號(hào)有三個(gè)基本特性：一是攜帶有消息，二是適合在信道中傳輸，三是頻譜具有帶通形式，且中心頻率遠(yuǎn)離零頻。2.1.2數(shù)字通信系統(tǒng)1.數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)數(shù)字通信的基本特征是，它的消息或信號(hào)具有“離散”或“數(shù)字”的特性，從而使數(shù)字通信具有如下的幾點(diǎn)問題。（1）數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)，信道噪聲或干擾所造成的差錯(cuò)。。（2）當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)保密通信時(shí)，可對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行人為“擾亂”（加密），此時(shí)在收端就必須進(jìn)行解密。（3）由于數(shù)字通信傳輸?shù)氖且粋€(gè)接一個(gè)按一定節(jié)拍傳送的數(shù)字信號(hào)，因而接收端必須有一個(gè)與發(fā)端相同的節(jié)拍，否則，就會(huì)因收發(fā)步調(diào)不一致而造成混亂。（4）為了表述消息內(nèi)容，基帶信號(hào)都是按消息特征進(jìn)行編組的，于是，在收發(fā)之間一組組的編碼的規(guī)律也必須一致，否則接收時(shí)消息的真正內(nèi)容將無法恢復(fù)。2.數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)與頻帶傳輸系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，把沒有調(diào)制器/解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)，如圖2-4所示。圖2-4數(shù)字基帶通信系統(tǒng)3.模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)上面論述的數(shù)字通信系統(tǒng)中，信源輸出的信號(hào)均為數(shù)字基帶信號(hào)。實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng)如圖2-5所示。

圖2-5模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng)

2.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)計(jì)算2.2.1數(shù)據(jù)傳輸速率傳輸速率是指在單位時(shí)間內(nèi)傳輸信息的量，它是評(píng)價(jià)通信速度的重要指標(biāo)。1.碼元傳輸速率碼元傳輸速率簡(jiǎn)稱傳碼率，它表示單位時(shí)間內(nèi)信道上實(shí)際傳輸碼元的個(gè)數(shù)，單位是波特，常用符號(hào)“B’來表示。公式（2-1）列出了傳碼率的計(jì)算。其中T是周期，即傳送單位調(diào)制信號(hào)波所用時(shí)間，單位是s。數(shù)據(jù)信號(hào)速率信息傳輸速率簡(jiǎn)稱傳信率，它表示單位時(shí)間（每秒）內(nèi)傳輸實(shí)際信息的比特?cái)?shù)，單位為比特／秒，記為bit/s、b/s、bps。若進(jìn)行串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，則數(shù)據(jù)信號(hào)速率可定義如公式（2-2）：其中，RB為波特率，M為調(diào)制信號(hào)波的狀態(tài)數(shù)，T為單位調(diào)制信號(hào)波的時(shí)間長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)信號(hào)速率

所謂數(shù)據(jù)傳輸速率是指在單位時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)的輸送量，其單位可以是比特、字符等。波特率指的是單位時(shí)間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)，其單位為波特。波特率B與比特率C的關(guān)系用公式表示為：C=Blog2M或C=BL（M表示為信號(hào)的狀態(tài)個(gè)數(shù)，L表示傳輸所需要的二進(jìn)制位數(shù)）比特率指的是數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，它用單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼的有效位數(shù)來表示，其單位用比特每秒表示。2.2.2信噪比

信號(hào)在傳輸過程中不可避免地要受到噪聲的影響，信噪比是用來描述在此過程中信號(hào)受噪聲影響程度的量，信噪比通常是指某一點(diǎn)上的信號(hào)功率與噪聲功率之比，用公式（2-3）表示信噪比：2.2.3香農(nóng)定理香農(nóng)定理指的是當(dāng)信號(hào)與信道加性高斯白噪聲的平均功率給定時(shí)，在具有一定頻率寬度B的信道上，香農(nóng)定理可用公式（2-5）表示由公式（2-4）可以推導(dǎo)出公式（2-6）把公式（2-6）帶入公式（2-5）可得到香農(nóng)的公式的另外一種表達(dá)式，如公式（2-7）所表示。2.3數(shù)據(jù)傳輸損耗在計(jì)算機(jī)通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，各種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在性能等諸多方面得到了不斷完善。然而在任何傳輸系統(tǒng)的信號(hào)傳輸過程中一定會(huì)出現(xiàn)傳輸損耗,因?yàn)閷?duì)于各種傳輸系統(tǒng)接收端得到的信號(hào)不可能與發(fā)送端傳送出的信號(hào)完全一致。這些損耗會(huì)隨機(jī)地引起模擬信號(hào)的改變，或使數(shù)字信號(hào)出現(xiàn)差錯(cuò)。2.3.1衰損信號(hào)在傳輸中將會(huì)有部分能量轉(zhuǎn)化為熱能或者被傳輸介質(zhì)吸收，從而造成信號(hào)強(qiáng)度不斷減弱，這就是衰損。如圖2-6顯示的是信號(hào)強(qiáng)度和距離之間的關(guān)系。

圖2-6信號(hào)強(qiáng)度與傳輸距離2.3.2失真信號(hào)不同頻率的分量在傳輸過程中受到不同程度的衰減和延遲的影響，最終使到達(dá)接收端的信號(hào)與發(fā)送端送出的初始信號(hào)在波形上有所差異，把這種傳輸過程中信號(hào)波形的變化稱為失真。可有振幅失真，延遲失真。振幅失真：由各個(gè)頻率分量振幅值發(fā)生不同變化而引起的失真，是由傳輸設(shè)備和線路引起的衰損造成的延遲失真：由各頻率分量的傳播速度不一致所造成的失真，容易造成碼間串?dāng)_。2.3.3噪聲噪聲是指?jìng)鬏敽徒邮罩g的某處插入的不必要的信號(hào)。它是通信系統(tǒng)性能的主要制約因素。數(shù)據(jù)通信中可能出現(xiàn)的噪聲主要有以下四類：1.熱噪聲熱噪聲是在電阻一類導(dǎo)體中，自由電子的布朗運(yùn)動(dòng)引起的噪聲。噪聲功率密度可作為熱噪聲的度量，它以瓦/赫為單位。1Hz帶寬內(nèi)存的噪聲值可由公式（2-11）計(jì)算式中，N0為噪聲功率密度，K為玻耳茲曼常數(shù)，其值是1.3805×10-23焦耳/開2.交調(diào)噪聲交調(diào)噪聲指的是多個(gè)不同頻率的信號(hào)共享一個(gè)傳輸媒介時(shí)可能產(chǎn)生的噪聲，通常是通信系統(tǒng)中存在非線性因素造成的。這些信號(hào)的頻率是某兩個(gè)頻率和、差或倍數(shù)。這些非線性因素通常是由元件故障引起的。通常情況下，發(fā)送端和接收端是以線性系統(tǒng)模式工作的，即輸出為輸入的常數(shù)倍。3.串?dāng)_串?dāng)_又叫串音，它是指一個(gè)信道中的信號(hào)對(duì)另一個(gè)信道中的信號(hào)產(chǎn)生的干擾。串?dāng)_分為邊帶線性串?dāng)_和邊帶非線性串?dāng)_兩種。邊帶線性串?dāng)_指的是，當(dāng)單邊帶通信中的邊帶濾波器對(duì)另一邊帶的衰減不夠大時(shí)，上邊帶信號(hào)竄入下邊帶或下邊帶信號(hào)竄入上邊帶所造成的可懂干擾。4.脈沖噪聲脈沖噪聲是一種由突發(fā)的振幅很大持續(xù)時(shí)間很短，耦合到信號(hào)通路中的非連續(xù)尖峰脈沖引起的干擾，通常是由一些無法預(yù)知的因素造成的脈沖噪聲對(duì)模擬數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)造成明顯影響，但數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸中脈沖噪聲是產(chǎn)生差錯(cuò)的主要來源。2.3.4通信系統(tǒng)的性能衡量一般通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)歸納起來有以下幾個(gè)方面:（1）有效性。（2）可靠性。（3）適應(yīng)性。（4）經(jīng)濟(jì)性。（5）保密性。（6）標(biāo)準(zhǔn)性。（7）維修性。（8）工藝性。l.碼元差錯(cuò)率碼元差錯(cuò)率簡(jiǎn)稱誤碼率，是指發(fā)生差錯(cuò)的碼元數(shù)在傳輸總碼元數(shù)中所占的比例。誤碼率指某一段時(shí)間的平均誤碼率，對(duì)于同一條數(shù)據(jù)電路由于測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)短不同，誤碼率就不一樣。誤碼率用表達(dá)式可表示成公式（2-12）：2.信息差錯(cuò)率信息差錯(cuò)率簡(jiǎn)稱誤信率，或誤比特率，是指發(fā)生差錯(cuò)的信息量在信息傳輸總量中所占的比例，或者說，它是碼元的信息量在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率。可表示成公式（2-13）：3.頻帶利用率在比較不同的通信系統(tǒng)的效率時(shí)，只看它們的傳輸速率是不夠的，還要看傳輸這樣的信息所占用的頻帶。通信系統(tǒng)占用的頻帶愈寬，傳輸信息的能力應(yīng)該愈大。其計(jì)算可表示為公式（2-14）。2.4抽樣定理抽樣是把時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)變成一系列時(shí)間上離散的抽樣值的過程。下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬正弦波來分析抽樣過程。(1)假設(shè)在該正弦波上取足夠小的抽樣間隔，直接連接用黑點(diǎn)表示的采樣點(diǎn)就可充分表現(xiàn)正弦波形，顯示如圖2-9所示。

圖2-9足夠小采樣結(jié)果(2)若抽樣間隔為正弦波信號(hào)周期T，導(dǎo)致采樣后的信號(hào)成為直流信號(hào)，顯然抽樣間隔太寬將導(dǎo)致信號(hào)得不到恢復(fù)。顯示如圖2-10所示。

圖2-10周期點(diǎn)采樣結(jié)果(3)若取抽樣間隔為正弦波信號(hào)周期的，將得出全為0的數(shù)據(jù)，信號(hào)仍然得不到恢復(fù)。顯示如圖2-11所示。

圖2-11半周期點(diǎn)采樣結(jié)果(4)若在正弦波信號(hào)一個(gè)周期T內(nèi)抽樣三次,即抽樣間隔T/3，則可以近似地恢復(fù)原正弦波信號(hào)。顯示如圖2-12所示。

圖2-121/3周期點(diǎn)采樣結(jié)果2.4.1低通抽樣定理2.4.2帶通抽樣定理帶通抽樣的描述如下：2.5脈沖編碼調(diào)制PCM脈沖編碼調(diào)制，簡(jiǎn)稱脈碼調(diào)制，它是一種用一組二進(jìn)制數(shù)字代碼來代替連續(xù)信號(hào)的抽樣值，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)數(shù)字化的取樣技術(shù)。脈碼調(diào)制的本質(zhì)不是調(diào)制，而是數(shù)字編碼，所以能充分保證傳輸質(zhì)量。2.5.1PCM實(shí)現(xiàn)PCM的系統(tǒng)原理框圖如圖2-14所示。首先，在發(fā)送端進(jìn)行脈碼調(diào)制，它包括抽樣、量化和編碼三個(gè)過程

圖2-14PCM系統(tǒng)原理框圖1.量化過程量化過程與其結(jié)果就是將信號(hào)抽樣序列的每個(gè)樣本幅度按照要求的誤差限度，變?yōu)榻频碾x散幅度值。這里假設(shè)各樣本的量化過程與結(jié)果均與其相鄰前后樣本無關(guān)。以為量化間距（臺(tái)階），量化級(jí)數(shù)量為M個(gè)，并覆蓋信號(hào)樣本值的動(dòng)態(tài)范圍2Xmax，如圖2-15所示的雙極性信號(hào)的樣本序列，則量化間隔為公式（2-16）：表2-1給出三種不同量化電平級(jí)數(shù)M下的量化信噪比。表2-1不同量化電平級(jí)數(shù)M下的量化信噪比

量化電平級(jí)數(shù)M增大，量化信噪比也增大。3.PCM數(shù)據(jù)的編碼如圖2-15給出的雙極性信號(hào)抽樣樣本序列，正極性部分4個(gè)電平由101，101，110，110表示，負(fù)極性部分3個(gè)電平由001，011，001表示。然后將已量化的樣本量化值，按時(shí)序以它們所在的量化電平的代碼符號(hào)表示。

圖2-15抽樣樣本序列二元碼PCM序列可以由幾種編碼方式表示，如表2-2所示。2.5.2差分脈沖編碼調(diào)制DPCM

任何信號(hào),不論語音或圖像,采用直接采樣-量化-編碼的方式進(jìn)行編碼,都會(huì)發(fā)現(xiàn)碼組之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性。由于相關(guān)性的存在,傳輸數(shù)據(jù)中存在大量不需要傳輸?shù)男畔?稱為冗余。當(dāng)利用PCM方式編碼時(shí)，這些相鄰樣本很可能在一個(gè)量化級(jí)，或只差1、2個(gè)量化級(jí)，這樣的PCM碼序列，就產(chǎn)生了“冗余”信息。如果設(shè)法在編碼前就去掉這些相關(guān)性很強(qiáng)的冗余，則可進(jìn)行更為有效的信息傳輸。具有此種功能而普遍采用的編碼機(jī)制，稱為差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）。圖2-16給出了一個(gè)實(shí)現(xiàn)DPCM功能的系統(tǒng)框圖。

圖2-16DPCM功能系統(tǒng)框圖主要包括以下內(nèi)容1.各量值之間關(guān)系2.DPCM編碼3.DPCM解碼2.5.3自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制（ADPCM）

ADPCM，即自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制，它是利用樣本與樣本之間的高度相關(guān)性和量化階自適應(yīng)來壓縮數(shù)據(jù)的一種波形編碼技術(shù)。圖2-18為ADPCM編碼器的基本結(jié)構(gòu)圖。它由PCM碼/線形碼變換器、自適應(yīng)量化器、自適應(yīng)逆量化器、自適應(yīng)預(yù)測(cè)器及量化尺度適配器組成。

圖2-18ADPCM編碼器ADPCM譯碼器由自適應(yīng)量化器、自適應(yīng)預(yù)測(cè)器、線形碼/pcm變換器、量化尺度適配器以及同步編碼調(diào)整組成。ADPCM譯碼器的結(jié)構(gòu)如圖2-19所表示。

圖2-19ADPCM譯碼器2.6傅立葉變換和傅立葉分析傅立葉變換是調(diào)制理論的基礎(chǔ)，調(diào)制指的是用原始信號(hào)f(t)去控制高頻簡(jiǎn)諧波或周期性的脈沖信號(hào)的某一參量，使它們隨f(t)線性變化。其中把原始信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)或基帶信號(hào)，把調(diào)制后得到的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。2.6.1頻譜的傅立葉變換在通信系統(tǒng)的研究中常常遇到非周期信號(hào)，它通常是單個(gè)脈沖，即在－∞<t<+∞只有這一個(gè)脈沖，如圖2-20（a）的方波脈沖f(t)。若以大于脈沖寬度的周期T重復(fù)此波形，則構(gòu)成周期信號(hào)如圖2-20（b）所示。

(a)非周期信號(hào)(b)周期信號(hào)圖2-20信號(hào)波形2.6.2傅立葉變換的相關(guān)性質(zhì)2.7多路復(fù)用技術(shù)在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中,傳輸媒體的帶寬往往超過傳輸單一信號(hào)的需求,為了有效地利用通信線路,希望一個(gè)信道同時(shí)傳輸多路信號(hào),這就是所謂的多路復(fù)用技術(shù)。采用多路復(fù)用技術(shù)能把多個(gè)信號(hào)組合起來在一條物理信道上進(jìn)行傳輸。多路復(fù)用技術(shù)的理論依據(jù)是信號(hào)分割原理。2.7.1頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用FDM，指的是按照頻率參量的差別來分割信號(hào)的復(fù)用方式。FDM的基本原理是若干通信信道共用一條傳輸線路的頻譜。圖2-22給出了FDM的一般情況。在該圖中,有4個(gè)信號(hào)源輸入到一個(gè)多路復(fù)用器上,復(fù)用器用不同的頻率(f1,f2,f3,f4)調(diào)制每一個(gè)信號(hào)。每個(gè)調(diào)制后的信號(hào)都需要一個(gè)以它的載波頻率為中心的帶寬，稱之為通道。圖2-22頻分多路復(fù)用2.7.2時(shí)分多路復(fù)用TDM

在數(shù)字通信系統(tǒng)內(nèi)通常使用時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)，即TDM技術(shù)。TDM的理論基礎(chǔ)是抽樣定理。TDM的復(fù)用過程可以由圖2-26所示。如圖中3路信號(hào)通過一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的開關(guān)輪轉(zhuǎn)來使用公共信道。各路信號(hào)首先通過相應(yīng)的低通濾波器，使輸入信號(hào)變?yōu)閹扌盘?hào)。然后再送到抽樣開關(guān)(或轉(zhuǎn)換開關(guān))，轉(zhuǎn)換開關(guān)(電子開關(guān))每秒將各路信號(hào)依次抽樣一次，這樣3個(gè)抽樣值按先后順序錯(cuò)開納入抽樣間隔之內(nèi)。合成的復(fù)用信號(hào)是3個(gè)抽樣消息之和。由各個(gè)消息構(gòu)成單一抽樣的一組脈沖叫做一幀，一幀中相鄰兩個(gè)抽樣脈沖之間的時(shí)間間隔叫做時(shí)隙，未能被抽樣脈沖占用的時(shí)隙部分稱為防護(hù)時(shí)間。

圖2-26時(shí)分復(fù)用原理多路復(fù)用信號(hào)可以直接送入信道傳輸，或者加到調(diào)制器上變換成適于信道傳輸?shù)男问胶笤偎腿胄诺纻鬏敗Ｔ诮邮斩?，合成的時(shí)分復(fù)用信號(hào)由分路開關(guān)依次送入各路相應(yīng)的重建低通濾波器，恢復(fù)出原來的連續(xù)信號(hào)。在TDM中，發(fā)送端的轉(zhuǎn)換開關(guān)和接收端的分路開關(guān)必須同步。所以在發(fā)端和收端都設(shè)有時(shí)鐘脈沖序列來穩(wěn)定開關(guān)時(shí)間，以保證兩個(gè)時(shí)鐘序列合拍。考察概念1.幀TDM傳送信號(hào)時(shí)，將通信時(shí)間分成一定長(zhǎng)度的幀。每一幀又被分成若干時(shí)間片。在具有N路輸入系統(tǒng)中，每個(gè)幀至少含有N個(gè)時(shí)間片。如圖2-27顯示的是4路信號(hào)進(jìn)行的多路復(fù)用系統(tǒng)

圖2-27TDM幀的格式2.交錯(cuò)同步時(shí)分多路復(fù)用器關(guān)鍵部件是高速的電子開關(guān)，當(dāng)開關(guān)移動(dòng)到某個(gè)設(shè)備前，該設(shè)備就有機(jī)會(huì)向公共通路傳輸規(guī)定大小的數(shù)據(jù)。開關(guān)的這種以固定的速率和固定的順序在設(shè)備間的移動(dòng)過程就稱作交錯(cuò)。3.幀定位比特在每幀的開始附加一個(gè)或多個(gè)同步比特，以便于解復(fù)用器根據(jù)輸入信息進(jìn)行同步，從而精確地分離各時(shí)間片。4.比特填充同步不同傳輸速率的數(shù)據(jù)源，使得不同數(shù)據(jù)源間速率匹配，主要是通過復(fù)用器在設(shè)備的數(shù)據(jù)流中插入附加的比特。2.7.3統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用STDM

同步TDM方式中，幀中時(shí)間片與用戶一一對(duì)應(yīng)，用戶沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)也占用這個(gè)時(shí)間片，因而浪費(fèi)資源。為了提高時(shí)隙的利用率，可以采用按需分配時(shí)隙的技術(shù)，以避免每幀中出現(xiàn)空閑時(shí)隙的現(xiàn)象，這種動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙方式工作的技術(shù)稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用STDM系統(tǒng)復(fù)用器的一側(cè)與幾條低速線路相連，另一側(cè)是高速復(fù)用線路；每條低速線路都有一個(gè)與之相聯(lián)系的I/O緩沖區(qū)。在發(fā)送端，復(fù)用器首先掃描各條低速線路，將輸入數(shù)據(jù)組織成STDM幀；STDM幀長(zhǎng)度可以是固定的也可以是不固定的；時(shí)間片位置也可以是不固定的；所以每幀不僅包含數(shù)據(jù)，還有地址信息。在接收端，解復(fù)用器根據(jù)STDM幀結(jié)構(gòu)將時(shí)隙數(shù)據(jù)分發(fā)給合適的輸出緩沖區(qū)，直到輸出設(shè)備。1.每幀一源格式幀中只包含一個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)及其地址信息。數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度是可變的，并且數(shù)據(jù)字段的結(jié)束就標(biāo)志著整個(gè)幀的結(jié)束。2.每幀多源格式這種方法允許在一個(gè)幀中壓縮多個(gè)數(shù)據(jù)。此時(shí)，除了需要指明數(shù)據(jù)源的地址外，還需要給出數(shù)據(jù)字長(zhǎng)，因此改進(jìn)地址和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)的標(biāo)志方法可使這種方法更加有效。使用相對(duì)尋址的方法就可以減少地址字段。2.7.4波分多路復(fù)用WDM波分多路復(fù)用WDM是20世紀(jì)末的新技術(shù)，用于提高光纖的利用率，主要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)。WDM是將一條單纖轉(zhuǎn)換為多條“虛纖”，每條“虛纖”工作在不同的波長(zhǎng)上。波分多路復(fù)用技術(shù)實(shí)際上是在光纖信道上使用頻分多路復(fù)用的一個(gè)變種。頻率不同，對(duì)應(yīng)的光的波長(zhǎng)就不同，它利用了光具有不同的波長(zhǎng)的特征。光信號(hào)用波長(zhǎng)而不是頻率來表示所使用的光載波。WDM和FDM不同之處是光波頻率很高。但是WDM與FDM使用的技術(shù)原理是一樣的，只要每個(gè)信道使用的頻率范圍各不相同，就可以使用波分多路復(fù)用技術(shù)，將光纖信道分為多個(gè)波段，每個(gè)波段傳輸一種波長(zhǎng)的光信號(hào)。1.基本原理波分多路復(fù)用在發(fā)送端，利用波分多路復(fù)用設(shè)備將不同信道的信號(hào)調(diào)制成不同波長(zhǎng)的光，并復(fù)用到光纖信道上。在接收方，采用波分復(fù)用設(shè)備分離不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。WDM復(fù)用原理如圖2-28所示。

圖2-28波分多路復(fù)用原理

波分多路復(fù)用使用無源的衍射光柵來實(shí)現(xiàn)不同光波的合成和分解。即如圖2-29所示

圖2-292.WDM的3種結(jié)構(gòu)（1）光多路復(fù)用單向單纖傳輸系統(tǒng)光多路復(fù)用單向單纖傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2-30所示，圖中T為光發(fā)送器，R為光接收器。

圖2-30單向單纖傳輸系統(tǒng)

(2)光雙向單纖傳輸系統(tǒng)在一根光纖中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向信號(hào)的同時(shí)傳輸,兩個(gè)方向信號(hào)分別由不同的波長(zhǎng)承載,實(shí)現(xiàn)彼此的通信聯(lián)絡(luò),這種結(jié)構(gòu)也稱為單纖全雙工通信系統(tǒng)。光多路復(fù)用雙向單纖傳輸結(jié)構(gòu)如圖2-31所示。

圖2-31雙向單纖傳輸系統(tǒng)(3)光分路插入傳輸系統(tǒng)在這種系統(tǒng)中，兩端都需要一組復(fù)用/解復(fù)用器MD，復(fù)用器將光信號(hào)λ3，λ4插接到光纖中，解復(fù)用器將光信號(hào)λ1，λ2從光纖信號(hào)中分接出來，通過不同波長(zhǎng)光信號(hào)的合流與分流實(shí)現(xiàn)信息的上、下通路。光分路插入傳輸系統(tǒng)，如圖2-32所示。

圖2-32光分路插入傳輸系統(tǒng)2.7.5碼分多址復(fù)用CDMACDMA即碼多分址，是一種信道復(fù)用技術(shù)，它允許每個(gè)用戶在同一時(shí)刻同一信道上使用同一頻帶進(jìn)行通信。碼分多址系統(tǒng)以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾、抗多徑、隱藏、保密和多址能力。CDMA的關(guān)鍵是信息在傳輸以前要進(jìn)行特殊的編碼，編碼后的信息混合后不會(huì)丟失原來的信息。適用于CDMA的擴(kuò)頻技術(shù)是直接序列擴(kuò)頻。它的產(chǎn)生包括調(diào)制和擴(kuò)頻兩個(gè)步驟。在CDMA系統(tǒng)中，不同用戶傳送的信息是靠各自不同的編碼序列