频分多路复用

频分多路复用(FDM)就是用不同频率传送不同信号，以实现多路通信，如图所示。信道被分成N条互不重叠的频带，每路信号占用其中一个频带。同时为了防止相互影响，每条频带之间留有一定的间隙，称为防护频带。接收端根据每条频带的频率可将各路信号分开，恢复原来的信号。无线电广播和电视广播是大家最熟悉的频分复用的例子。每个电台的载波和其他电台的载波最小相隔2Wm（Wm是消息信号的带宽）。在无线电广播中，这一频带大约是10kHz。广播接收机通过适当的调谐可以选择需要的信号。

频分多路复用原理

通过频分复用实现的一种模拟业务体系如图所示。这种系统采用分级体系结构，它由基群、超群、主群和巨群等组成。

模拟业务系统

在该业务体系中，12路话音信号复用成一个基群，每路话音信号占用4kHz带宽，一个基群的带宽为48kHz。

在下一级，5个基群复用成一个超群，一个超群占用240kHz带宽，包括60路话音信号。超群由5个基群或路独立的话音信号组成。

进一步，10个超群复用为一个主群，一个主群的带宽为2.4MHz，由于每路话音信号之间需加防护频带，所以主群的频带宽度实际上为2.52MHz，它最多可支持600路话音。

最后，6个主群复用成一个巨群，一个巨群占用巧、12MHz的带宽。同理，主群之间也要加防护频带，一个巨群实际占用带宽为16.98MHz。

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波分多路复用

把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传输的方式称为波分多路复用(WDM),其中每个波长承载一路电信号。由于波长和频率相关，从本质上说，波分复用与频分复用是相同的。波分复用的原理如图所示。

WDM原理

WDM与FDM原理类似，通过一条光纤同时传输多路信号，相互之间没有干扰。因此，WDM把多个离散波长的光耦合到光纤中传输。每个波长的光波能承载大量的模拟或数字信号，通常这些信号已经被复用。

WDM的工作波长大约是1550nm（1.55μm），连续频率间隔为100GHz的整数倍（例如100GHz、200GHz、300GHz等)。在1550nm和100GHz的频率间隔，波长间隔大约是0.8nm。

波分复用的两波道间隔为10nm～100nm。但当两波道之间的间隔为1nm～10nm，甚至1nm以下时，称为密集波分复用(DWDM)。

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正交频分复用

在传统的多载波通信系统中，整个系统频带被划分为若干个互相分离的载波子信道。载波之间有一定的保护间隔，接收端通过滤波器把各个子信道分离之后接收所需信号。这样虽然可以避免不同信道之间互相干扰，但却牺牲频带利用率为代价。而且当子信道数量很大时，大量分离各子信道信号的滤波器的设置就成了非常困难的事情。

20世纪60年代，人们提出了频带混叠的多载波通信方案，选择相互之间正交的载波频率作子载波，这就是正交频分复用(OFDM)技术。OFDM是一种特殊的多载波通信方案，用户的串行数据流被变换为多个低速并行码流，每个码流都用一个子载波发送。OFDM不用带通滤波器来分离各子载波，而是通过快速傅立叶变换(FFT)来选用那些混叠但保持正交的波形。

正交频分复用传输技术提供了让数据以较高的速率在较大延迟的信道上传输的一种途径。FDM技术把一个高速的串行数据流分解成多个并行低速的子数据流，然后以并行方式在多个子信道上传输。经过串/并变换后，每路数据码元宽度加宽，这样，在每个子信道上，码元持续时间比信道的最大延迟小，从而可以消除码元间干扰。采用正交副载波，可使载波间隔达到最小，从而提高了频带利用率。

码间串扰会导致系统的性能恶化，OFDM允许在以信道失真的情况下，把系统总带宽细分为带宽相等的子信道。每个子信道的带宽都非常窄，以至于子信道的频率响应特性是近乎理想的。下图所示为总带宽为B的系统划分为若干子信道的情况。

信道划分为子信道

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时分多路复用

在脉冲调制中，信号脉冲只占用有限的时间。因此脉冲之间的间隔可以插入其他路信号脉冲。将多路信号在时间轴上互不重叠地穿插排列就可以在同一条公共信道上进行传输。这种按照一定时间次序依次循环地传输各路消息信号以实现多路通信，这种方法叫做时分多路复用(TDM)，简称时分复用。时分复用分为同步时分复用(STDM)和统计时分复用(ATDM)。

同步时分复用

在多路复用中，如果各路消息信号在每帧中所占时隙的位置是预先指定的，并且固定不变，则称作同步时分多路复用。下面以PAM为例，说明同步时分复用的原理。该原理对于其他脉冲调制(PDM、PPM、PCMT)也是适用的。假设有N路PAM信号进行时分多路复用，一种实现方法如图所示。

时分复用系统

首先各路信号通过相应的LPF使之变为带限信号，然后送到采样开关。采样开关每秒将各路信号依次采样一次，这样N个采样值按先后顺序错开纳入采样间隔之内。合成的复用信号是N个采样信号之和，如图所示。由各个消息信号的单一采样构成的一组脉冲叫做一帧。一帧中相邻两个脉冲之间的时间间隔叫做时隙，未被采样脉冲占用的时隙部分叫做防护时间。

N路PAM信号时分复用信号波形

多路复用信号可以直接送入信道传输，或者调制以后再送入信道传输。在接收端，合成的时分复用信号由分路开关依次送入各路相应的重建LPF。LPF的输出就是原来的连续信号。在TDM中，发送端的采样开关和接收端的分路开关必须同步。同步就是保持两个时钟序列合拍。

统计时分复用

在同步时分复用系统中，传输帧中常包含一些不含任何信息的时隙（即空闲时隙)。因此，同步TDM浪费了大量时间。为了提高信道利用率，出现了统计时分多路复用(STDM)，也叫异步时分多路复用或智能时分多路复用。统计时分多路复用通过动态按需分配时隙进行数据传输，数据通过地址码识别。

统计复用器具有一定数量的低速数据输入线和高速复用数据输出线，并且每一输入线都有自己的缓存器。发端复用器扫描输入缓存器，收集数据，直到满一帧为止，然后发送此帧。接收端与之相反，解复用器从时隙中取出数据并放到适当的输出缓存中，通过相应的输出线输出。下图所示为统计TDM与同步TDM的比较。

统计TDM与同步TDM的比较

在TDM系统中，原始信号可以是模拟信号，但必须被转换为二进制的形式传输，或者原始信号己经是二进制的形式，完成这一TDM处理过程的系统被称为数字载波系统。与模拟载波系统一样，数字载波系统在公用电话网中也有标准的结构。

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yo，peace！