无线电视和无线广播空间通信通道的频分、时分、波分复用

高质量的通信通道，特别是通信干线，建设所需费用很贵，可传输宽带很大的信号。为了充分利用这个资源，可在这个通道上建立多个信道，各自传输各自的数据。这也称通道复用。这里复用的要点是，在发送端将多路信号进行组合，然后在一个通道上传输，接收端再将复合信号分离出来。常用复用有：

1.频分多路复用

频分多路复用（Frequency-Division Multiplexing，FDM）用于模拟信号传输。无线电视和无线广播所用的空间通信通道，就是典型频分复用。同一传播空间可传送很多频率不同的信号。图1-27所示为它的工作原理。

图1-27 频分多路复用

这里的关键要有多路复用器（MUX）。它接收多个单元被调制的模拟信号（每个信号有自己的带宽），并把这些信号组合成为更大带宽的复合信号。当这个复合信号传输到目标站时，被另一个多路复用器接收。它使用一个带通滤波器把各个独立的调制信号分离开来。接着信号再被解调，并恢复成原始信号。而且在相邻信道间还有保护频带（Guard Band），以防止相邻信道的相互干涉。

家庭用的互联网宽带电话网接入技术也是频分复用。有了它，使用同一电话线，可做到，既可通电话，又能上互联网，两不耽误。

2.时分多路复用

时分多路复用（Time-Division Multiplexing，TDM）把许多输入信号结合起来，并一起传输出去。但TDM技术用于数字信号。它保持了各信号物理独立性，只是逻辑结合在一起。图1-28所示为TDM原理。

这里假设A_i、B_i、C_i和D_i（i=1，2，3…）分别表示来自不同源的数据。先暂存在多路复用器的相应缓冲区中。多路复用器扫描每个缓冲区，从每个区中取出数据放入一个帧中，然后把这个帧发送出去。当在这样做的同时，它重新扫描输入缓冲区，寻找到达的新数据，开始组建下一个帧。如果定时准确的话，它将及时地建好新的帧，并紧接着前面一个帧，把它发送出去。这一过程使得输出线总是保持有效状态，从而使线路的容量得到充分的利用。

如图1-30所示，数据A₁、B₁、C₁和D₁分开存储。多路复用器把它们组合在一个帧中，然后发送出去。紧接着它组合A₂、B₂、C₂和D₂，再行发送。这一过程一直持续到所有数据发送完毕为止。

多路复用器的设计部分地取决于输入输出传输的速度。比如说，如果前面的帧还没有传输出去，各输入源的数据就已经相继到达，多路复用器就必须以快于运送帧的速度产生帧。如果多路复用器没有足够的容量存储多余的帧，它们就会丢失。所以不应供给多路复用器超过它转运能力的数据。另一方面，如果比特源到达的速度太慢，多路复用器在发完前一个帧以后就不得不等待足够的数据到达以组成新帧。这段时间的输出线路处于空闲状态，其容量没有得到充分的利用。

理想的情况是总的输入速度（所有输入源的速度之和）等于输出速度。然而这也是不那么容易。为此开发有如统计复用等多种技术。但基本原理还都是相同的。

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图1-28 时分多路复用

3.波分多路复用

波分多路复用（Wavelength-Division Multiplexing，WDM）用于光纤通道，其实质与频分多路复用是相同的。只是光信号频率很高，波长较短，用波长便于表达。图1-29所示为它的工作原理。

图1-29 波分多路复用

这里有4个波段的光纤λ₁、λ₂、λ₃、λ₄，各有其光谱。输入给组合器，后被合成为复合光纤信号。目标端接收此信号后，其分离器又把它分解成各个波长光谱的信号。

WDM技术是在1990年前后发明的，发展很快。第一个商用系统有8个信道，带宽为2.5Gbit/s。到了2001年就有96个信道，每条信道带宽10Gbit/s，总带宽960Gbit/s的产品。如果信道更多，波长的间隔非常接近（如0.1nm），也称为DWDM，即密集（Dense）WDM。

此外，新的发展还有全光放大器。以前，每100km就必须分离出所有信道的信号，并将其转换成电信号。然后再整形、放大，重新又转换为光信号，并再组合在一起向前传输。而有了全光放大器只需每1000km处理组合的信号，不需多次进行光电转换了。

4.码分多路复用

码分多路复用CDM，又称码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA），传输的信号都加有各自特定的标识码，接收端将根据不同的标识码来区分公共信道上的传输信息。只有标识码或地址码完全一致的情况下传输信息才会被接收。

其具体处理是，每比特时间被分成m个更短的时间槽，称为码片（Chip），通常情况下每比特有64或128个码片。每个站点（信道）被指定一个唯一的m位的代码或码片序列。当发送1时站点就发送码片序列，发送0时就发送码片序列的反码。当两个或多个站点同时发送时，各路数据在信道中被线性相加。为了从信道中分离出各路信号，要求各个站点的码片序列是相互正交的。

如加入用S和T分别表示两个不同的码片序列，用！S和！T表示各自码片序列的反码，那么S·T=0，S·！T=0，S·S=1，S·！S=-1等关系应成立。当某个站点想要接收站点X发送的数据时，首先必须知道X的码片序列（设为S）；假如从信道中收到的和矢量为P，那么通过计算S·P的值就可以提取出X发送的数据：S·P=0说明X没有发送数据；S·P=1说明X发送了1；S·P=-1说明X发送了0。

此外，还有一些其他的复用技术，如极化波复用和空分复用等。这里就不多赘述了。