現(xiàn)代通信技術(shù)課件

現(xiàn)代通信技術(shù)

主講教師：張炎生

使用教材：現(xiàn)代通信技術(shù)朱月秀主編周玨副主編電子工業(yè)出版社ISBN：7-121-03565-0定價(jià)：22元從遠(yuǎn)古時(shí)代到現(xiàn)在高度文明發(fā)達(dá)的信息社會(huì)，人類的各種活動(dòng)都與通信密切相關(guān)。通信是現(xiàn)代信息社會(huì)中包括能源、交通、通信等在內(nèi)的三大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之一，是現(xiàn)代信息社會(huì)運(yùn)行機(jī)體神經(jīng)系統(tǒng)。

1.1通信的基本概念1.6復(fù)用技術(shù)第1章通信基礎(chǔ)知識(shí)1.1通信的基本概念人們?cè)谙喔糨^遠(yuǎn)的地方，如何進(jìn)行信息交換呢？人類是通過嘴巴、耳朵、眼睛等與對(duì)方進(jìn)行信息交換的。通信的基本任務(wù)：是解決兩地之間消息的傳遞和交換。例如，將地點(diǎn)A的信息傳輸?shù)降攸c(diǎn)B，或者將地點(diǎn)A和地點(diǎn)B的信息雙向傳輸。AB實(shí)現(xiàn)通信的方式:

古代人們?cè)眯盼铩⒎榛?、金鼓、旗語(yǔ)等作為通信工具傳遞信息?，F(xiàn)代人們利用電話、傳真、電視、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等進(jìn)行信息傳遞和交換。1.1.1信號(hào)信息要用某種物理方式表達(dá)出來，通?？梢杂寐曇簟D像、文字、符號(hào)等來表達(dá)。信號(hào)的定義：是信息的載體，是信息的表現(xiàn)形式。一般講的信號(hào)是指電信號(hào)，它的表達(dá)形式可以是電壓、電流或電場(chǎng)等。在語(yǔ)音中頻率越高能量就越小，所以電話中只傳送聽清對(duì)方說話聲的300～3400Hz部分。電信號(hào)的分類以頻率劃分，可分為基帶信號(hào)和頻帶信號(hào)。以信號(hào)參數(shù)的狀態(tài)劃分，可以分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。1.基帶信號(hào)與頻帶信號(hào)

基帶信號(hào)是指含有低頻成份甚至直流成份的信號(hào)，通常原始信號(hào)都是基帶信號(hào)。

例如:話音信號(hào)是一種典型的基帶信號(hào)，它是由人的聲音經(jīng)過話筒轉(zhuǎn)換而成的。

2.模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)是指電信號(hào)參量的取值隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)。因此，模擬信號(hào)也叫連續(xù)信號(hào)。如圖所示。

常見的模擬信號(hào)有語(yǔ)音信號(hào)、圖像信號(hào)以及來自各種傳感器的檢測(cè)信號(hào)等。數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)相反，是指電信號(hào)參量的取值是離散的且只有有限個(gè)狀態(tài)的信號(hào)。因此，數(shù)字信號(hào)也叫離散信號(hào)。如圖（a）所示是二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，它只有兩種取值，分別用0和1表示。如圖（b）所示就是四進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，分別用0、1、2、3表示四種取值。

數(shù)字信號(hào)舉例

常見的數(shù)字信號(hào)有電報(bào)、傳真、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)等信號(hào)。1.有線信道有線信道主要有雙絞線、同軸電纜和光纖，它們的構(gòu)造、特征及主要用途如表1.1所示。線路種類構(gòu)造特征主要用途雙絞線便宜、構(gòu)造簡(jiǎn)單，傳輸頻帶寬，有漏話現(xiàn)象，容易混入雜音電話用戶線低速LAN同軸電纜價(jià)格稍高，傳輸頻帶寬，漏話感應(yīng)少，分支、接頭容易CATV分配電纜高速LAN光纖低損耗，頻帶寬，重量輕，直徑小，無感應(yīng)，無漏話國(guó)際間主干線國(guó)內(nèi)城市間主干線高速LAN表1.1

有線信道的線路種類、構(gòu)造、特征和主要用途

雙絞線構(gòu)造簡(jiǎn)單且價(jià)格便宜，但傳輸損耗大，且隨著頻率升高雙絞線間產(chǎn)生漏話現(xiàn)象。另外，不能對(duì)電磁波產(chǎn)生屏蔽，容易混入外部雜音。雙絞線主要使用于100kHz以下或數(shù)字信號(hào)10Mbit/s以下的信息傳輸，被廣泛應(yīng)用于電話端局和用戶之間的連線，或低速局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)之間連線。光纖與雙絞線、同軸電纜相比較，具有無可比擬的低損耗、傳輸頻帶寬、無電磁感應(yīng)、不漏話且質(zhì)輕、徑細(xì)等極優(yōu)良的性能。國(guó)際間、國(guó)內(nèi)城市間長(zhǎng)距離大容量的傳輸線路使用的同軸電纜很快被光纖替代了。伴隨著制造光纖技術(shù)的日益提高，成本不斷下降，甚至原來以雙絞線、同軸電纜為主要傳輸線路的高層大樓、辦公室等內(nèi)部通信也開始使用光纖了。

2．無線信道無線信道是利用電波傳輸信號(hào)。電波是一種在空間傳播的物質(zhì)，是全世界共同擁有的資源和財(cái)產(chǎn)。電波是指頻率在3GHz以下的電磁波，電磁波包括電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和

射線等，它們都是以光速3×108m/s傳播的，人們根據(jù)電波的波長(zhǎng)對(duì)它進(jìn)行命名，如表所示。電波的名稱

名稱頻帶范圍波長(zhǎng)范圍主要傳播方式主要用途長(zhǎng)波30kHz～300kHz1km～10km地表面波遠(yuǎn)距離通信，導(dǎo)航中波300kHz～3000kHz0.1km～1km地表面波調(diào)幅廣播，船舶、飛機(jī)通信短波3MHz～30MHz10m～100m地表面波電離層反射波調(diào)幅廣播，調(diào)幅和單邊帶通信超短波30MHz～300MHz1m～10m直射波對(duì)流層散射調(diào)頻廣播，廣播電視，雷達(dá)與導(dǎo)航，移動(dòng)通信微波300MHz以上1m以下直射波廣播電視，衛(wèi)星通信，移動(dòng)通信，微波接力通信等

無線信道的工作頻率、傳播方式和主要用途

如下圖所示是電波的各種傳播路徑。地球的表面是一個(gè)球面，繞地球表面進(jìn)行傳播的電波稱地表面波，中波以下頻段的電波主要以地表面波形式傳播。電波發(fā)送端與接收端在視距范圍內(nèi)直接傳播的方式稱為直射波，超短波以上波段的電波主要以直射波為主。受地表面曲率的影響，直射波的傳播范圍一般不超過50km。電離層反射波是指電波經(jīng)過電離層反射到地面的電波，短波頻段電波的電離層反射波最為明顯。

1.1.3信息的傳輸方式

信息的傳輸方式可以有以下幾種分類：按照通過傳輸線路信息的形式不同可以將傳輸方式分為模擬傳輸和數(shù)字傳輸；按照傳輸方法可分為串行傳輸和并行傳輸；按照信號(hào)的流向可分為單工、半雙工和全雙工三種通信方式。

1．模擬傳輸和數(shù)字傳輸根據(jù)信道中傳送的是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，將通信傳輸方式分成模擬傳輸方式和數(shù)字傳輸方式。應(yīng)當(dāng)指出，模擬傳輸方式和數(shù)字傳輸方式是以信道傳輸信號(hào)的差異為標(biāo)準(zhǔn)的，而不是根據(jù)原始輸出的信號(hào)來劃分。若將原始輸出的模擬信號(hào)經(jīng)過模/數(shù)變換，成為數(shù)字信號(hào)，就可以用數(shù)字傳輸方式傳送，在接收端再進(jìn)行相反的數(shù)/模變換，即可還原出原始的模擬信號(hào)。

2．串行傳輸和并行傳輸將多位二進(jìn)制碼的各位碼在時(shí)間軸上排列成一行，在一條傳輸線路上一位一位地傳輸?shù)姆绞椒Q為串行傳輸方式。用數(shù)量等于二進(jìn)制碼的位數(shù)的多條傳輸線路同時(shí)傳送多位碼的傳輸方式稱為并行傳輸方式。如圖所示是兩種傳輸方式的示意圖。

串行傳輸?shù)耐ㄐ懦杀镜偷俣嚷?，而并行傳輸?shù)膫鬏斔俣瓤斓杀靖摺Ｒ虼?，在通信線路長(zhǎng)即遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)使用串行傳輸方式，而在短距離的計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備（如打印機(jī)、顯示器等）之間使用并行傳輸方式。

數(shù)據(jù)的串行傳輸和并行傳輸

3．單工、半雙工和全雙工通信（1）單工通信

單工通信是指信息的流動(dòng)方向始終固定為一個(gè)方向的通信方式。雖然能夠逆向傳輸應(yīng)答監(jiān)視信號(hào)，但不能在反方向傳輸信息，如圖（a）所示。例如，電視機(jī)、收音機(jī)只能接收信號(hào)，而不能反方向傳送信號(hào)，它是一種類似于單行道的通信方式。（2）半雙工通信這是一種信息流動(dòng)方向可以隨時(shí)改變的通信方式，信息的流動(dòng)方向有時(shí)是從A流向B，有時(shí)是從B流向A。但任何時(shí)刻只能由其中的一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù)，如圖（b）所示。由于傳輸方向不斷交換，所以傳輸效率會(huì)有所下降。

例如，無線電收、發(fā)兩用機(jī)和銀行的聯(lián)機(jī)系統(tǒng)都屬于這種方式。它是一種類似于單向交互通行道路的通信方式。（3）全雙工通信全雙工通信是指可以同時(shí)向兩個(gè)方向傳輸信息的通信方式，如圖（c）所示。這種通信方式可以相互交換大量的信息。雖然是同時(shí)雙向傳輸信息，但不一定非要在兩個(gè)方向上分別敷設(shè)傳輸線路，如將發(fā)送、接收的信號(hào)頻率分離，引入頻分復(fù)用技術(shù)就可實(shí)現(xiàn)雙向通信。例如，電話通信、寬帶上網(wǎng)等都是屬于這種通信方式。它是一種類似于雙向通行道路的通信方式。1.1.4通信系統(tǒng)

1．通信系統(tǒng)的基本組成信號(hào)的傳遞與處理由通信系統(tǒng)完成。通信系統(tǒng)的一般模型如圖所示，它包括信源、發(fā)送設(shè)備、信道、噪聲源、接收設(shè)備和信宿六個(gè)部分。通信系統(tǒng)的一般模型模型中各個(gè)部分的功能如下：

（1）信源信源即為信息的來源，它的作用是將原始信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，即基帶信號(hào)。常用的信源有電話機(jī)的話筒、攝像機(jī)等。（2）發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備的功能是對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行各種變換和處理，比如放大、調(diào)制等，使其適合于在信道中傳輸。（3）信道信道即為發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間用于傳輸信號(hào)的媒介。（4）接收設(shè)備接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備的相反，其作用是對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行必要的處理和變換，以便恢復(fù)出相應(yīng)的基帶信號(hào)。（5）信宿信宿指信息的接收者，它是與信源相對(duì)應(yīng)的，其作用是將恢復(fù)出來的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的原始信息。常用的信宿有電話機(jī)的聽筒、耳機(jī)、顯示器等。（6）噪聲源噪聲源是信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其他各處的噪聲的集中表現(xiàn)。

如果通信距離較遠(yuǎn)，還必須加上中繼器，對(duì)被衰減的信號(hào)進(jìn)行放大或再生，然后再傳送。2．模擬通信和數(shù)字通信根據(jù)信道傳輸信號(hào)的差異，通信系統(tǒng)的分類如圖所示。

模擬基帶傳輸系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)模擬調(diào)制傳輸系統(tǒng)通信系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字調(diào)制傳輸系統(tǒng)

通信系統(tǒng)的分類利用模擬基帶信號(hào)傳遞信息的系統(tǒng)稱模擬基帶傳輸系統(tǒng)，如麥克風(fēng)和放大器之間的信息傳輸。利用模擬頻帶信號(hào)傳遞信息的系統(tǒng)稱模擬調(diào)制傳輸系統(tǒng)，如電視、廣播等系統(tǒng)。

利用數(shù)字基帶信號(hào)傳遞信息的系統(tǒng)稱數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)和周邊設(shè)備（打印機(jī)等）之間的信息傳輸。利用數(shù)字頻帶信號(hào)傳遞信息的系統(tǒng)稱數(shù)字調(diào)制傳輸系統(tǒng)，如高清晰度數(shù)字電視、GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)等。信道中傳輸?shù)氖悄M基帶信號(hào)或模擬頻帶信號(hào)的通信系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)。信道中傳輸?shù)氖菙?shù)字基帶信號(hào)或數(shù)字頻帶信號(hào)的通信系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)僅使用模擬傳輸方式，而由于數(shù)字頻帶信號(hào)是模擬信號(hào)，因此數(shù)字通信系統(tǒng)既可以使用模擬傳輸方式又可使用數(shù)字傳輸方式。

目前無論是模擬通信還是數(shù)字通信都已獲得廣泛的應(yīng)用，但近年來數(shù)字通信無論是在理論上還是技術(shù)上都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。與模擬通信相比，數(shù)字通信更能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)通信技術(shù)越來越高的要求。這是由于它本身具有一系列模擬通信無法比擬的特點(diǎn)。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：（1）抗干擾能力強(qiáng)在遠(yuǎn)距離通信中，中繼器可以對(duì)數(shù)字信號(hào)波形進(jìn)行整形、再生而消除噪聲和失真的積累，但對(duì)模擬信號(hào)來說，中繼器對(duì)傳輸信號(hào)放大的同時(shí)，對(duì)疊加在信號(hào)上的噪聲和失真也進(jìn)行了放大，如圖所示。此外還可以采用各種差錯(cuò)控制編碼方法進(jìn)一步改善傳輸質(zhì)量。

模擬通信和數(shù)字通信抗干擾性能比較

（2）便于加密處理在數(shù)字通信中易于采用復(fù)雜、非線性長(zhǎng)周期的碼序列對(duì)信號(hào)進(jìn)行加密，從而使通信具有高強(qiáng)度的保密性。（3）易于實(shí)現(xiàn)集成化，使通信設(shè)備體積小、功耗低由于數(shù)字通信中大部分電路都是由數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的，微電子技術(shù)的發(fā)展可使數(shù)字通信便于用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路來實(shí)現(xiàn)。（4）利于采用時(shí)分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信數(shù)字信號(hào)本身可以很容易用離散時(shí)間信號(hào)表示，在兩個(gè)離散時(shí)間之間可以插入多路離散時(shí)間信號(hào)實(shí)現(xiàn)時(shí)分多路復(fù)用。當(dāng)然，數(shù)字通信系統(tǒng)的許多優(yōu)點(diǎn)是用比模擬信號(hào)占用更寬的頻帶而換得的。以電話為例，一路模擬電話僅占用約4kHz帶寬，而一路數(shù)字電話卻要占用20kHz～64kHz的帶寬。不過，隨著信道帶寬很寬的數(shù)字微波、衛(wèi)星和光纖通信等系統(tǒng)的利用以及數(shù)字頻帶壓縮技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字通信占用頻帶寬的問題將可以逐步獲得解決。

3．通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)衡量通信系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，最重要的是看它的有效性和可靠性。有效性指的是傳輸信息的效率，可靠性指的是接收信息的準(zhǔn)確度。有效性和可靠性這兩個(gè)要求通常是矛盾的。提高有效性會(huì)降低可靠性，反之亦然。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，必須根據(jù)具體情況尋求適當(dāng)?shù)恼壑薪鉀Q辦法。

模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)要求的具體內(nèi)容有很大差別，因此分別予以介紹。（1）模擬通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)模擬通信系統(tǒng)的有效性用有效傳輸頻帶來度量。信道的傳輸頻帶越寬，則能夠容納的信息量就越大。例如，一路模擬電話占據(jù)4kHz帶寬，采用頻分復(fù)用技術(shù)后，一對(duì)架空明線最多只能容納12路模擬電話，而一對(duì)雙絞線可以容納120路，同軸電纜的通信量最大可達(dá)到10000路。顯然同軸電纜的有效性指標(biāo)比架空明線、雙絞線好得多。模擬通信的可靠性用接收端輸出的信噪比來度量。信噪比指輸出信號(hào)的平均功率和輸出噪聲的平均功率之比，并用分貝值作為衡量的單位，即10lgS/N（dB）。信噪比越大，通信質(zhì)量越好。如普通電話要求信噪比在20dB以上，電視圖像則要求信噪比在40dB以上。

（2）數(shù)字通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)

數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性用信息速率來度量。它是指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚炊M(jìn)制數(shù)字信號(hào)碼元數(shù)），單位用bit/s來表示。例如，無線短波最大信息速率只有幾百到幾千bit/s，而光纖、衛(wèi)星通信系統(tǒng)速率可達(dá)幾百兆到幾千兆bit/s，甚至更高。因此可以說只有光纖、衛(wèi)星等才能為信息高速公路建立傳輸平臺(tái)。數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性用誤碼率來度量。它是指接收錯(cuò)誤的碼元數(shù)與傳輸?shù)目偞a元數(shù)之比，即在有線或衛(wèi)星傳輸信道中誤碼率可以達(dá)到10-7，而在無線短波信道內(nèi)只能達(dá)到10-3。

1.1.5通信網(wǎng)1．通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)

多用戶通信系統(tǒng)互連的通信體系稱之為通信網(wǎng)。一般通信網(wǎng)是按業(yè)務(wù)種類來分的，如通常所說的電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)及有線電視網(wǎng)等。實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)通信網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要有如圖所示的四種形式以及它們的組合。圖中的小圓圈代表網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接中心，小圓點(diǎn)代表用戶終端（在網(wǎng)絡(luò)中稱為結(jié)點(diǎn)），連接線代表通信鏈路。通信網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

（1）網(wǎng)形網(wǎng)網(wǎng)形網(wǎng)最具代表性的是完全互連網(wǎng)，各結(jié)點(diǎn)之間直接以通信鏈路連接，通信建立過程中不需要任何形式的轉(zhuǎn)換。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是接續(xù)質(zhì)量高，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性好。但當(dāng)用戶數(shù)量較大時(shí)，通信鏈路數(shù)將很大，因而網(wǎng)絡(luò)投資費(fèi)用很高。如果通信業(yè)務(wù)量不是很大的話，經(jīng)濟(jì)性會(huì)很差。（2）星形網(wǎng)

星形網(wǎng)中，各結(jié)點(diǎn)都通過轉(zhuǎn)接中心進(jìn)行連接，N個(gè)用戶需要N條通信鏈路。與網(wǎng)形網(wǎng)相比節(jié)省許多通信鏈路，但它需要有轉(zhuǎn)接設(shè)備。由于各用戶之間的通信都要通過轉(zhuǎn)接點(diǎn)，通信的接續(xù)質(zhì)量和穩(wěn)定性會(huì)受到一定的影響，尤其當(dāng)轉(zhuǎn)接設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)內(nèi)的通信癱瘓。

（3）環(huán)形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為一封閉環(huán)形，各結(jié)點(diǎn)通過中繼器接入網(wǎng)內(nèi)，各中繼器由點(diǎn)到點(diǎn)鏈路首尾連接，信號(hào)單向沿環(huán)路逐點(diǎn)傳送。環(huán)形網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)是通信鏈路短，初始安裝比較容易，故障的診斷比較準(zhǔn)確，十分適用于光纖傳輸介質(zhì)。但其可靠性差，可擴(kuò)充性和靈活性也較其他網(wǎng)絡(luò)差。（4）總線形網(wǎng)總線形網(wǎng)采用公共總線作為傳輸介質(zhì)，各結(jié)點(diǎn)都通過相應(yīng)的硬件接口連接到總線上，信號(hào)沿總線進(jìn)行廣播式傳送。總線形網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)是通信鏈路短，安裝容易，可靠性高并易于擴(kuò)充。但故障診斷和隔離困難，并且終端必須是智能的。環(huán)形網(wǎng)和總線形網(wǎng)在計(jì)算機(jī)通信中應(yīng)用較多，在這兩種網(wǎng)中，一般傳輸?shù)男畔⑺俾瘦^高。它要求各結(jié)點(diǎn)或總線終端結(jié)點(diǎn)由較強(qiáng)的信息識(shí)別和處理能力。2．通信網(wǎng)的基本構(gòu)成從通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)可以看出，通信網(wǎng)主要由終端設(shè)備、通信鏈路和轉(zhuǎn)接交換設(shè)備三部分構(gòu)成。終端設(shè)備是通信網(wǎng)中的源點(diǎn)和終點(diǎn)，它除對(duì)應(yīng)于一般通信系統(tǒng)模型中的信源和信宿外，還包括部分發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備。

通信鏈路是網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的傳輸媒介，是信息的傳輸通道，它除對(duì)應(yīng)于通信系統(tǒng)模型中的信道外，也還包括部分發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備。轉(zhuǎn)接交換設(shè)備是現(xiàn)代通信網(wǎng)的核心，它的基本功能是完成接入交換結(jié)點(diǎn)鏈路的匯集、轉(zhuǎn)接、接續(xù)和分配。目前廣泛使用的轉(zhuǎn)接交換設(shè)備有電話網(wǎng)中的電路交換和計(jì)算機(jī)網(wǎng)中的分組交換等。1.6復(fù)用技術(shù)

所謂復(fù)用就是指將多個(gè)信號(hào)按一定的規(guī)律匯集在一起，用一條傳送線路傳輸?shù)募夹g(shù)。例如，電話系統(tǒng)中用戶電話機(jī)到交換局使用的是單獨(dú)的傳輸線路，而在交換局之間所使用的是復(fù)用的中繼傳輸線路。目前廣泛使用的復(fù)用技術(shù)有頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和碼分復(fù)用等。這里主要介紹頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用。1.6.1頻分復(fù)用技術(shù)（FMD）

1．頻分復(fù)用原理

頻分復(fù)用是按頻率分割多路信號(hào)的方法，即將信道的可用頻帶分為若干個(gè)互不重疊的頻段，每路信號(hào)占據(jù)其中的一個(gè)頻段，合路成為一個(gè)復(fù)用信號(hào)，在同一信道中傳輸。在接收端用適當(dāng)?shù)臑V波器將多路信號(hào)分開，分別進(jìn)行解調(diào)和終端處理。

以話音信號(hào)的頻分復(fù)用為例，設(shè)有n路話音信號(hào)，每路信號(hào)的頻率范圍均為300Hz～3400Hz，如圖（a）所示。首先各路信號(hào)分別對(duì)不同頻率的載波進(jìn)行單邊帶振幅調(diào)制，形成頻率不同的已調(diào)波，如圖（b）所示。

頻分復(fù)用原理示意圖

然后將各路已調(diào)波合路成為頻分復(fù)用信號(hào)后送往信道傳輸?？紤]到傳輸過程中鄰路信號(hào)的相互干擾，因此在保證各路信號(hào)的帶寬之外，還應(yīng)留有一定的防衛(wèi)間隔。電話系統(tǒng)每個(gè)話路取4kHz，作為標(biāo)準(zhǔn)頻帶。這里用一個(gè)三角形表示0kHz～4kHz的一路電話基帶信號(hào)，各路話音合成后在頻率軸上的位置如圖（c）所示。

要想從頻分復(fù)用的信號(hào)中取出某一個(gè)話路的信號(hào)，只要選用一個(gè)與頻率范圍相對(duì)應(yīng)的帶通濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，然后進(jìn)行解調(diào)即可恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。2．多級(jí)復(fù)用 當(dāng)對(duì)話音信號(hào)進(jìn)行一次調(diào)制實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用時(shí)，一個(gè)話路需要一個(gè)與它相對(duì)應(yīng)的載頻和濾波器。當(dāng)復(fù)用的話路數(shù)目很多時(shí)，必須使用種類繁多的載頻和濾波器，實(shí)現(xiàn)起來難度很大。在這種情況下，采用多級(jí)復(fù)用是解決問題的最佳辦法。多級(jí)復(fù)用是指在一個(gè)復(fù)用系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)同一個(gè)基帶信號(hào)進(jìn)行兩次或兩次以上同一種方式的調(diào)制。

載波電話系統(tǒng)是多級(jí)頻分復(fù)用的一種典型應(yīng)用。12路話音信號(hào)合在一起成為基群，5個(gè)基群復(fù)合構(gòu)成一個(gè)超群，5個(gè)超群構(gòu)成一個(gè)基本主群，3個(gè)基本主群構(gòu)成一個(gè)基本超主群。如圖所示是900路基本超主群的多級(jí)復(fù)用結(jié)構(gòu)示意圖。900路主群的多級(jí)復(fù)用結(jié)構(gòu)

1.6.2時(shí)分復(fù)用技術(shù)（TDM）1．時(shí)分復(fù)用原理

時(shí)分復(fù)用是按時(shí)間分割多路信號(hào)的方法，即將傳輸時(shí)間劃分為若干個(gè)互不重疊的時(shí)隙，互相獨(dú)立的多路信號(hào)順序地占用各自的時(shí)隙，合路成為一個(gè)復(fù)用信號(hào)，在同一信道中傳輸。在接收端按同樣的規(guī)律把它們分開。數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中一般都采用時(shí)分復(fù)用方式。PCM