多路复用技术论文
多路复用技术提高线路利用率,降低系统成本.学习啦小编为大家整理的多路复用技术论文，希望你们喜欢。
多路复用技术论文篇一
谈通信系统中多路复用技术
摘要：现代社会科学技术飞速发展，各种技术之间相互依赖、相互促进。计算机和集成电路的出现为整个科技的发展提供了强有力的推进器，而大量计算机之间的交流需要依靠网络的连接.因此网络间的通信传输就显得尤为重要。本文介绍并分析了什么是多路复用，在此基础上详细的分析阐述了频分多路复用及技术。
关键词： 通信 多路复用 应用
Abstract: the modern social science and technology is developing rapidly, and all kinds of technology rely on each other, between each other and promote each other. The computer and the emergence of the integrated circuit for the whole to the development of science and technology provides powerful thrusters, of the communication between the need to rely on computer network connection. So network communications between the transmission are particularly important. This paper introduces and analyses the what is multiplexing, on the basis of detailed analyzed frequency division multiplexing and technology.
Keywords: communication multiplexing applications
中图分类号：I253 文献标识码：A文章编号：
前言
多路复用实现了两个功能：它允许发射机和接收机之间的现有信道或链路用于同时传递多条消息(增加了容量);它还允许将相关信号聚集到一个整体中，然后由系统作为一个信号加以处理。多路复用确保了两个信号不会同时占用相同的空间、频率和时间。它的实现方法是：增加新的物理链路(空分)、多个信号共享整个带宽的频谱(频分)、或者使每个用户都有机会依次访问链路(时分)。每种技术都在安装、成本、可靠性、检查维修的容易程度以及可达到的性能级别等方面具有优点和缺点。虽然多路复用可以用于模拟和数字信号，但是时分多路复用适合于数字信号，并且这些数字信号充分利用了数字电路。
一、多路复用简介
电子信号在特定的空间区域、规定的频带以及在已知的时间段内通过通信信道或链路。
当这三个元素(空间、频率和时间)对于两个或者多个信号都相同时，就会产生干扰和冲突。多路复用(复用)是允许多个信号在信道中共存的一种技术，它开发了共享空间、频率或者时间的机制。使用多路复用技术，许多信号可以共享现有的信道，并更充分地利用信道容量(解多路复用是相反的操作)。
使用多路复用技术有多种原因。通信系统可能会有多个新的单独用户需要在与第一个用户相同的两个端点之间发送消息，并且在它们之间安装另一条物理电线或者建立新的发射机和接收机对通常都是不现实的。这种情况的一个好的示例是电话中心局之间的主干信道，它携带有几十路通话。使用多路复用的另一个原因是它允许将几个不同的信号聚集在一个群中，这样就可以在整个系统中从那个端点开始，作为单个整体来处理它们。
有三种方法可以增加从发送端点传递到接收端点的信息量，或者信号数。按它们发展的历史顺序，它们分别是：
(1)空分多路复用(SDM)：通过在现有电线的旁边安装新的电线，建立多个物理通道。
(2)频分多路复用(FDM)：每个用户信号调制整个可用带宽中的不同的载波频率。
(3)时分多路复用(TDM)：为每个信号分配一个“时间间隔”或者“时间片”，并且每个信有机会(按顺序)使用信道链路和频率。
在这三类多路复用技术中，没有一种技术天生就比其他两种技术好。针对一个应用的最佳选择取决于许多因素：可用带宽、距离、信号数和信号类型、成本和复杂度以及可靠性。实际上，许多应用会在它从发射机到接收机的链路中多次复用信号，并且从信号源到信号用户的整个信号流路径中，每个阶段所使用的多路复用类型都可能是不同的。
多路复用技术允许其他信号使用信道中没有在使用的容量(通常是可用的潜在带宽)，当然会有限制。当将更多的信号多路复用在一起时，会占用越来越多的可用带宽。因此，对可以实现的多路复用数会有限制;例如，可以是一些实际的限制：单个同轴电缆可以携带多少路话音信号，或者宽带UHF 频率分配可以支持多少路电视信号。
二、数字和模拟信号多路复用
SDM、FDM 和T'DM 的基本定义并没有指出被多路复用的用户信号是模拟的还是数字的。可以将多路复用技术应用于任何一类信号(数字信号实际上是一类特殊的模拟信号)。但是，在实现多路复用的实际系统中，被多路复用的信号类型对电路设计有着很大的影响。模拟信号的多路复用电路必须容纳具有整个值范围内的任何一个值的信号，因此需要不会使信号失真的线性电路。数字多路复用系统希望信号只有有限的一组值(在二进制数字情况下，只有两个值)，因此可以使用数字逻辑电路。
多路复用和调制(通信中的两个重要元素)是相关的，但是不应该将它们相互混淆。幅度、频率和相位调制(AM、FM、PM)是将承载信息的信号与更高的载波频率联系起来的三种方法，且调制是频分多路复用的关键。但是，可以在空间、频率或者时间上多路复用已调信号;类似的，已经多路复用的信号通常可以使用
AM、FM 或者PM 技术调制载波。多路复用在一起的调制信号中的每个信号都可以使用不同类型的调制，尽管它们常常具有相同类型的调制。没载波频率的未调制信号称为基带信号，并且那个表示方法也用于描述进行FDM之前的信号。
三、频分多路复用
空分多路复用所引起的电报线和站设备的拥挤导致人们研究开发了频分多路复用。当链路(首先是电线，然后是无线传输链路)的潜在带宽大于链路上所发送的消息带宽时，就有可能进行FDM。因此，如果将另一个消息从基带搬移到新的载波频率，那么它就可以占用没有使用的带宽。已经作为调制(AM、FM 和PM)研究了这个操作：将承载信息的信号加在载波上，改变载波的幅度、频率或者相位。
在FDM 的最早应用中，电报站之间的电线链路的带宽大约是电报信号本身带宽的5倍。
因此，可以同时发送5 个信号：一个信号位于基带，其他信号等间隔地分布在剩余带宽中。当然，现代同轴电缆和光纤链路有更宽的带宽，因此可以发送更多的信号(22 号双绞线的带宽大约为100kHz~1MHz，取决于电线扭曲的紧密性和间距、电线规格、绝缘性和其他因素)。
FDM 并不仅仅限于电线和光缆链路：当许多广播无线电和电视台都使用总带宽中唯一指定的载波进行发送以避免干扰时，就出现了FDM。基带处没有调制信号;相反，将每个调制信号都搬移到更高且略有不同的载波频率处，这样就可以通过普通信道发送它们，并在接收机端分开它们。这个信道可以是大气、真空或者电缆。
(1)FDM 和群信号
FDM 用于广播无线电和电视台的经验显示：允许相互独立的信号在不同频率共享相同时间和空间。提供这个功能的能力是FDM 的主要特性，但是还有一个特性在通信系统应用中非常重要。FDM 允许将多个基带信号聚集在各个子载波附近，然后通过一次多路复用(调制)操作，在频率上将其作为单个群或整体搬移到最后的载波值。其目的是为了使通信系统发射机和接收机电路的其他部分更加简单和更可靠，并且确保更好的性能。用户不必单独调谐电视信道的音频和视频信号，单个调谐器(当切换时)可以找到用于这个信道的6MHz宽的频谱部分。然后，通过本振和混频器将这个频谱部分搬移到固定的中频频率、视频和音频信号在与指定载波有关的已知频率处。由于最初是用精确的子载波多路复用基带音频和视频信号的，所以它们一直保持那个频率间隔(不管使用的最终发射载波频率是多少)。
(2)FDM 电路和性能
FDM 电路工作在低的信号功率电平，并且只将完整的多路复用信号放大到要发送的最后功率电平。FDM 系统是由一组具有不同载波的幅度、频率和相位调制器组成的，所有这些调制器都是并行操作的。信道间隔是由每个调制器的载波设置的，并且调制类型是由使用的特殊调制器确定的。在将所有基带信号调制及合并到一起之后，将多路复用的群信号放大到所需的功率电平。
在接收机端，解多路复用首先是用标准的超外差技术将多路复用的信号下变频(如果需要)到中频(IF)。每个多路复用信道有一个本振和一个混频器，并且将IF 带宽设为等于调制以后的各个基带信号的带宽。解多路复用10个信号的接收机需要10 个不同的本振(LO)和混频器，每个LO 工作在适合于它的理想信号的频率。这个方法很有效，但是非常昂贵：设计和调整一组稳定的LO (时间上精确且不会漂移，并且不会相互干扰而产生寄生频率)非常难。
结语
计算机网络是地理上分散的多台独立自主的的计算机遵循约定的通信协议，通过软、硬件互连以实现交互通信、资源共享、信息交换、协同工作以及在线处理等功能的系统。网络间传递的信息主要是依靠数据的传输和交换。随着全球网络技术的应用和推广，不同实体之间的数据传输就显得尤为重要为了更为有效地利用传输系统。因此我们希望通过同时携带多个信号来高效率地使用传输介质,这就产生了多路复用技术。多路复用技术给通信技术带来了翻天覆地的变化。
参考文献
[1]付真斌.基于频分复用的多路微电容检查技术[J].传感技术学报,2010,3.
[2]钱晓伟.多路复用技术与应用[J].电子计算机与外部设备，1998.10.15.
[3]黎对贞.数据通信中的多路复用技术[J].电子技术应用，1989.08.29
多路复用技术论文篇二
数据通信中多路复用技术的应用新探
摘要：在传统的远程数据通信网络中,一条传输信道(包括有线传输信道、无线传输信道和卫星传输 信道等)只传输一路数据信息,线路的利用率很低,随着计算机远程终端数目的增加。就会使整个数据通信系统的成本提高。
关键词：数据通信;多路复用;新探
中图分类号： N37 文献标识码： A
为了提高线路利用率,降低系统成本,有必要采用多路复用技术,即多个终端通过多条低速线路汇接到一个多路 复用器上,复用器再通过一条高速线路连接到计算机。比如安装四个远程 终端,传统的作法是租用四对电话专线,各配一对调制解调器,如图1所示。如果采用四通道多路复用器仅需一对专线和一对调制解调器即可,如图2所示,既节省通信线路、运行成本和调制解调器,又减少通 信设施的维护量。
多路复用器依次“采样”各通道的输入数据,然后将这些取样结某 交叉汇合成单个数据流,并将这个数据流通过通信设施发送,在另一端用类似的复用器进行数据分离,确定通道地址,并将被分离的数据发送到各个目标通道。这些操作对用户、计算机和终端设备都是透明的。
多路复用器一般可分为频分多路复用、时分多路复用、统计式时分多路复用和网络式多路复用四种类型。不同的复用方式,对复用设备有这不同的要求。
1.频分多路复用( FOM)
频分多路复用是早期的使用方法。它的出现是基于以下事实,即音频级的电话线路的带宽明显大于一条低速通道所要求的带宽。采用不同的中心颇率,几条通道可共享同一条线路。
一般情况下,从一条音须级 电路最多可以分离出2 4 个低速通道。
频分多路复用借助于频谱搬移技术,将一个信道分成若干个不同绷段f l,f2 ,⋯, f n 的子信道,每个终端对应一个频率的子信道,并按照分配给自己的子信道把数据发送给计算机,计算机也按照不同的频段把数据送给终端,从而实现了在一条高速信道上传输多路用户数据的目的。FDM子 信道的划分 如图3所示。
在频分多路复用中,每个通道有固定的带宽及速度,空闲通道则擂入空字符传送,通道总速度因颇带宽度有限而有所限制,而且无误差控制。
由于频分多路复用效率和灵活性相对来说都不高,目前多用千载波通信系统中,较少用千数据多路复用。
2.时分多路复用( TOM )
时分多路复用是一种数字技术,它从每个低速通道交叉提取一个字符(字符T D M)或一个比特(比特T DM),然后将合成的数据流串行地沿一条高速线路发送。在另一瑞的复用器进行数据流分离后,将每个比特或每个字符提交给相应的通道。
在时分多路复用中,复用器对外接的n路通道进行轮流扫描,也就是分配给每 个 通 道 一 个 时 间 槽(T 1M EsL O T )△t l,△t 2,⋯,△ t n。当△t l 时刻 复用器扫描到终端l,终端l的数据便通过复用器、高速线路传送到计算机,同时计算机也将数据通过相反 的过程送给终端l。然后,复用器依次又扫描到终端2 ( △亡:时隙),重复上述过程。简单地说,时 分 复用器就象一个旋转开关一样不停地转动,开关掷到哪JL,哪儿的线路就接通。从实质上说,就是把一个消道从时间上分成若干个子信道,从而在一条信道上 传输多个用户的数据。
字符T D M较比特T D M应用广泛,主要是因为在复用异步通道时字符T DM的效率较高。字符T DM先存储一个完整的字符,再沿高速线路发送,故能够在发送前从宇符中除去启停位,然后在另一端去复用时恢复之。因此,对接收到的每十位(数据加一个启 动位和一个停止位)只需发送其中的八位。因而与比 特T DM相比,高速线路的使用效率更高,通道容 量 更大。不过,在字符T D M中因需先存储一个 字 符,致使其延迟时间较比特T D M长,故比特T D M通常更多
地用于同步终端的多路复用。
3.统计式时分乡路复用( S丁 OM)
在时分多路复用器中,每个通道不管有否数据传翰,在高速线路上 都分配给一个固定的时间槽,如无信息传递则场入空字符。因此,即使某个通道偶尔使用或使用率很低,时间槽必需照样分配,这就导致高速线路利用率不高。
传统的T DM的另一个缺点是,在高速线路 上发生错误时不能纠正,致使某个或多个通道接收到的数据不可靠。这对于本身带有出错校正功能的终端虽无影响,但由于目前便用的大多数终端是投有这种能力的简单异步设备,所以这种影响是不容忽视的。
由于缺乏有效的出错校正能力,限制了传统T O M的应用,除质量非常高的线路外,大多数线路上的出错率对用户来说是不能接受的。对于速率在肠oobP s以上,多个通道共享一条高速线路的场合,这种影响更大。
为了克服这些问题,统计式复用器应运而生,井得到广泛的应用。在sT D M中,T OM的“数据 核”被压缩,无空字符插入,但增加了编址信息,用来指定数据流中包含那些通道的数据字符,图4给 出了T D M和S T D M的“数据祯”的区别。采用ST D M之后,高速线路的速度可低于各个通道速度之和,对典型的应用场合,可改进二至四倍。由于存在所有通道同时发送数据的可能性,ST D M须设置用于暂存低速数据的缓冲存储器,以及某种形式的“流控制,以便在缓冲器满时临时切断来自终端和计算机端口的数据输入。借助某种形式的出错检侧和出错时白动重发(A RQ)技术,可以纠正电话线或其他传输介质上的传输错误。
因此,统计式时分多路复用器能可靠地用于 高速数据传输上,即使在淮确性要求相 当高的场合,也能供非常高的线路利用率。
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4网络式多路复用(N M)
前面已叙述应用于简单的点对点异步终端网络的sT O M。但是,终端的地理分布常常需要多节点的网络结构。再者,在一个多用户的大型计算机系统中,如果终端与计算机端口一一对应,效率是不高的。在某些应用场合,如果终端数多于计算机端口数且用户按先到先服务的规则竞争端口的话,就能获得较佳的计算机负载能力。为此,在统计式多路复用技术上衍生出一种新的多路复尽技术—网络式多路复用。
网络式多路复用器可联接二条以上的通信线路,构成复杂的多点式网络结构。它具有以下主要特性:l )路径选择和旁通特性,甲地的通道可绕过乙地与丙地复用器的某个通道联络,或在多条路径中选择其中一条到达 目标复用器,2 ) 出口争夺特性,当多个用户同时访向同一端口时,复用器按共优先级和先到先服务的原则予以服务,3 ) 平 衡线路负荷,当某条线路负有过重时,复用器 自动将部分负荷转移到其他线路上。
ST O M是目前使用的最普追及最有效的多路复用器,在选用ST D M时最好应符合下列条件:l )终端机要集中;2)通道平均使用量不大,如使用量太大,应选用时分式多路复用器,3 ) 终端应有信息流控制(Fl o wco ntr ol)功能,4)允许延长回应时间。选择多路复用器时首先要弄楚其数据通信的短期及长远要求,以及终端数目、终端分布、采用的规格、使用率和速度等,达到既省钱又有效的目的。
参考文献.
1..杨谷良,海文学编著:《数据通信》.人民邮电出版社,19 8 3.0
2.D FM Se riesInteIl ige nt Com mu nie atio n sPro e .卜‘ 。rU。 。rGuide,D E O:E K心FM1 0一U G一R B
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