频分复用技术在生活中的例子

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1、频分复用技术在生活中的例子频分复用（FDM, Frequency Division Multiplexing）就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一 个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道 频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在 各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰（条件 之一）。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方 式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术 取得了非常广泛的应用。频分复用技术除传统意义上的频分复用（FDM ）外，还有一种是正交频分复用（OFDM）。1.1传统的频分

2、复用传统的频分复用典型的应用莫过于广电HFC网络电视信号的传 输了，不管是模拟电视信号还是数字电视信号都是如此，因为对于 数字电视信号而言，尽管在每一个频道（8 MHz）以内是时分复用传 输的，但各个频道之间仍然是以频分复用的方式传输的。1.2正交频分复用OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）实际 是一种多载波数字调制技术。OFDM全部载波频率有相等的频率间 隔，它们是一个基本振荡频率的整数倍，正交指各个载波的信号频 谱是正交的。OFDM系统比FDM系统要求的带宽要小得多。由于OFDM使用无 干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带，

3、这样使得可用频谱 的使用效率更高。另外，OFDM技术可动态分配在子信道中的数据， 为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数 据到噪声小的子信道上。目前OFDM技术已被广泛应用于广播式的音 频和视频领域以及民用通信系统中，主要的应用包括：非对称的数 字用户环线（ADSL）、数字视频广播（DVB）、高清晰度电视（HDTV）、无线局域网（WLAN）和第4代（4G）移动通信系统等。编辑本段时分复用 时分复用（TDM，Time DivisionMul tiplexing ）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干 时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每 一路信号

4、在自己的时隙内独占信道进行数据传输。时分复用技术的 特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复 用。其优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传 输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道会出现空 闲，而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路 的利用率。时分复用技术与频分复用技术一样，有着非常广泛的应 用，电话就是其中最经典的例子，此外时分复用技术在广电也同样 取得了广泛地应用，如SDH，ATM，IP和HFC网络中CM与CMTS的通 信都是利用了时分复用的技术。 编辑本段波分复用 通信是由光 来运载信号进行传输的方式。在光通信领域，人们习惯按波长而

5、不 是按频率来命名。因此，所谓的波分复用（WDM，WavelengthDivision Multiplexing）其本质上也是频分复用而已。WDM是在1 根光纤上承载多个波长（信道）系统，将1根光纤转换为多条“虚 拟”纤，当然每条虚拟纤独立工作在不同波长上，这样极大地提高 了光纤的传输容量。由于WDM系统技术的经济性与有效性，使之成 为当前光纤通信网络扩容的主要手段。波分复用技术作为一种系统 概念，通常有3种复用方式，即1 310 nm和1 550 nm波长的波分 复用、粗波分复用（CWDM，Coarse Wavelength Division Multiplexing）和密集波分复用（DWD

6、M， Dense Wavelength Division Multiplexing）。（1）1 310 nm和1 550 nm波长的波分复用这种复用技术在20世纪70年代初时仅用两个波长：1 310 nm 窗口一个波长，1 550 nm窗口一个波长，利用WDM技术实现单纤双 窗口传输，这是最初的波分复用的使用情况。（2）粗波分复用继在骨干网及长途网络中应用后，波分复用技术也开始在城域网中得到使用，主要指的是粗波分复用技术。CWDM使用1 2001 700 nm的宽窗口，目前主要应用波长在1 550 nm的系统中，当然1 310 nm波长的波分复用器也在研制之中。粗波分复用（大波长间 隔）器相邻

7、信道的间距一般$20 nm，它的波长数目一般为4波或8 波，最多16波。当复用的信道数为16或者更少时，由于CWDM系统 采用的DFB激光器不需要冷却，在成本、功耗要求和设备尺寸方 面，CWDM系统比DWDM系统更有优势，CWDM越来越广泛地被业界所 接受。CWDM无需选择成本昂贵的密集波分解复用器和“光 放” EDFA，只需采用便宜的多通道激光收发器作为中继，因而成本 大大下降。如今，不少厂家已经能够提供具有28个波长的商用 CWDM系统，它适合在地理范围不是特别大、数据业务发展不是非常 快的城市使用。（3）密集波分复用密集波分复用技术（DWDM）可以承载8160个波长，而且随着 DWDM技

8、术的不断发展，其分波波数的上限值仍在不断地增长，间隔 一般W1.6 nm，主要应用于长距离传输系统。在所有的DWDM系统中 都需要色散补偿技术（克服多波长系统中的非线性失真四波混 频现象）。在16波DWDM系统中，一般采用常规色散补偿光纤来进 行补偿，而在40波DWDM系统中，必须采用色散斜率补偿光纤补 偿。DWDM能够在同一根光纤中把不同的波长同时进行组合和传输， 为了保证有效传输，一根光纤转换为多根虚拟光纤。目前，采用 DWDM技术，单根光纤可以传输的数据流量高达400 Gbit/s，随着厂 商在每根光纤中加入更多信道，每秒太位的传输速度指日可待。 编辑本段码分复用码分复用（CDM，Cod

9、e Division Mul tiplexing ）是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方 式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有 线接入。例如在多址蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的，一个 信道只容纳1个用户进行通话，许多同时通话的用户，互相以信道 来区分，这就是多址。移动通信系统是一个多信道同时工作的系 统，具有广播和大面积覆盖的特点。在移动通信环境的电波覆盖区 内，建立用户之间的无线信道连接，是无线多址接入方式，属于多 址接入技术。联通 CDMA （Code Division Multiple Access）就是 码分复用的一种方式，称为码分多址，此外还有频分多

10、址（FDMA）、时分多址（TDMA）和同步码分多址（SCDMA）。（1）FDMAFDMA频分多址采用调频的多址技术，业务信道在不同的频段分 配给不同的用户。FDMA适合大量连续非突发性数据的接入，单纯采 用FDMA作为多址接入方式已经很少见。目前中国联通、中国移动所 使用的GSM移动电话网就是采用FDMA和TDMA两种方式的结合。（2）TDMA时分多址TDMA时分多址采用了时分的多址技术，将业务信道在不同的时 间段分配给不同的用户。TDMA的优点是频谱利用率高，适合支持多 个突发性或低速率数据用户的接入。除中国联通、中国移动所使用 的GSM移动电话网采用FDMA和TDMA两种方式的结合外，广电

11、HFC 网中的CM与CMTS的通信中也采用了时分多址的接入方式（基于 DOCSIS1.0 或 1.1 和 Eruo DOCSIS1.0 或 1.1）。（3）CDMA码分多址CDMA是采用数字技术的分支一一扩频通信技术发展起来的一种 崭新而成熟的无线通信技术，它是在FDM和TDM的基础上发展起来 的。FDM的特点是信道不独占，而时间资源共享，每一子信道使用 的频带互不重叠；TDM的特点是独占时隙，而信道资源共享，每一 个子信道使用的时隙不重叠；CDMA的特点是所有子信道在同一时间 可以使用整个信道进行数据传输，它在信道与时间资源上均为共 享，因此，信道的效率高，系统的容量大。CDMA的技术原理是

12、基于 扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据用一个带宽 远大于信号带宽的高速伪随机码（PN）进行调制，使原数据信号的 带宽被扩展，再经载波调制并发送出去；接收端使用完全相同的伪 随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数 据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。CDMA码分多址技术完全适 合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换 等，正受到越来越多的运营商和用户的青睐。（4）同步码分多址技术同步码分多址（SCDMA， Synchrnous Code DivisionMultiplexing Access）指伪随机码之间是同步正交的，既可以无线 接入也可以有

13、线接入，应用较广泛。广电HFC网中的CM与CMTS的 通信中就用到该项技术，例如美国泰立洋公司（Terayon）和北京凯视通电缆电视宽带接入，结合ATDM （高级时分多址）和SCDMA上行信道通信（基于 DOCSIS2.0 或 Eruo DOCSIS2.0）。中国第3代移动通信系统也采用同步码分多址技术，它意味着 代表所有用户的伪随机码在到达基站时是同步的，由于伪随机码之 间的同步正交性，可以有效地消除码间干扰，系统容量方面将得到 极大的改善，它的系统容量是其他第3代移动通信标准的45倍。 编辑本段空分复用 空分复用（SDM, Space DivisionMultiplexing）即多对电线或

14、光纤共用1条缆的复用方式。比如5类线就是4对双绞线共用1条缆，还有市话电缆（几十对）也是如 此。能够实现空分复用的前提条件是光纤或电线的直径很小，可以 将多条光纤或多对电线做在一条缆内，既节省外护套的材料又便于 使用。编辑本段统计复用 统计复用（SDM, Stat is ticalDivision Mul tiplexing ）有时也称为标记复用、统计时分多路复用 或智能时分多路复用，实际上就是所谓的带宽动态分配。统计复用 从本质上讲是异步时分复用，它能动态地将时隙按需分配，而不采 用时分复用使用的固定时隙分配的形式，根据信号源是否需要发送 数据信号和信号本身对带宽的需求情况来分配时隙，主要应

15、用场合 有数字电视节目复用器和分组交换网等，下面就以这两种主要应用 分别叙述。6.1数字电视节目复用器数字电视节目复用器主要完成对MPEG-2传输流（TS）的再复用 功能，形成多节目传送流（MPTS），用于数字电视节目的传输任 务。所谓统计复用是指被复用的各个节目传送的码率不是恒定的， 各个节目之间实行按图像复杂程度分配码率的原则。因为每个频道 （标准或增补）能传多个节目，各个节目在同一时刻图像复杂程度 不一样（一样的概率很小），所以我们可以在同一频道内各个节目 之间按图像复杂程度分配码率，实现统计复用。实现统计复用的关键因素：一是如何对图像序列随时进行复杂 程度评估，有主观评估和客观评估两种

16、方法；二是如何适时地进行 视频业务的带宽动态分配。使用统计复用技术可以提高压缩效率， 改进图像质量，便于在1 个频道中传输多套节目，节约传输成本。6.2 分组交换网分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后的一种新型交换网络，它主要用于数据通信，如X.25，帧中继，DPT，SDH，GE和 ATM 都是分组交换的例子。分组交换是一种存储转发的交换方式， 它将用户的报文划分成一定长度的分组（可以定长和不定长），以 分组为存储转发。因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的 时延小，具有实时通信的能力。分组交换利用统计时分复用原理， 将1条数据链路复用成多个逻辑信道，最终构成1条主叫、被叫用 户之间的信息传送通路，称之为虚电路（即VC，两个用户终端设备 在开始互相发送和接收数据之前需要通过网络建立逻辑上的连 接），实现数据的分组传送。分组交换网中有的支持统计复用，有 的不支持统计复用，例如S