《数字通信》课件第4章

4.1多路复用概述4.2PCM30/32路系统4.3多址技术

1.多路复用技术

多路复用(Multiplexing)是指利用一条信道同时传输多路信号的一种技术，它能够较大地提高信道的利用效率。

为了使多路信号在同一个信道上传输而互不干扰，必须使各个信号具有不同的特征。由于信号直接来自话路，因此区分信号和区分话路是一致的。

多路复用技术示意图如图4.1所示。4.1多路复用概述图4.1多路复用技术示意图

2.多址通信技术

现代通信中最多的用户是移动用户。

在有线通信中，多用户点之间的相互通信问题可以通过交换技术来解决。

多址通信技术的典型应用是卫星通信和蜂窝移动通信。在卫星通信中，多个地球站通过公共的卫星转发器来实现各地球站之间的相互通信。在移动通信中，则是多个移动用户通过公共的基站来实现各用户之间的相互通信。图4.2所示为多址卫星通信方式示意图。图4.2多址卫星通信方式示意图4.1.1频分多路复用

通信系统的信道带宽往往要比传送单路信号所需的带宽宽得多。因此，一条信道只传输一路信号是非常浪费的。为了提高信道的传输效率，人们提出了信道的频分复用技术(FrequencyDivisionMultiplex，FDM)。频分复用技术就是在发送端利用不同频率的载波将多路信号调制到不同的频段，然后合并在一起并通过一条信道传输，以实现多路复用。频分复用的多路信号在频率上不会重叠，到达接收端后可以通过中心频率不同的带通滤波器区分开来。图4.3所示为一个频分多路复用示意图。假设共有n路复用的信号，每路信号首先通过低通滤波器(LPF)变成频带宽度相等的低通信号；然后，每路信号通过载频不同的调制器进行频谱搬移。最后利用加法器合成后送入一条信道传输。图4.3频分多路复用示意图

图4.4

fm、fg和fs的关系示意图选择载频时，要保证各个信号之间的频谱不能重叠，需要有一定的频率间隔。设n个信号的带宽相等，间隔带宽相等,则n路复用信号的总频带宽度为

其中，fm为单个信号频带宽度，fg为单个间隔宽度，fs=fm+fg，为载频间隔,这三者之间的关系如图4.4所示。

【例4.1】

采用频分复用的方式在一条信道中传输两路信号，已知两路信号的频谱如图4.5所示，假设每路信号的最高频率fH=4000Hz，均采用上边带(USB)调制，邻路间隔防护频带为fg=500Hz。试计算信道中复用信号的频带宽度，并画出频谱结构。图4.5两路信号的频谱

解信道中FDM信号的频谱宽度为

Bn=nfH+(n-1)fg=8000+500=8500Hz

设载波频率分别是fc1和fc2，则FDM信号的频谱结构如图4.6所示。图4.6FDM信号频谱结构

【例4.2】

设有一个双边带/调频频分复用系统，副载波用双边带DSB调制，主载波用FM调制。对64路带宽为4kHz的语音信号，设防护频带带宽为0.7kHz，若最大频移为1000kHz，试计算FDM信号的带宽。

解64路双边带信号的总宽度是64×2×4kHz=512kHz，附加保护宽度为63×0.7=44.1kHz，则合并后总带宽为B=512+44.1=556.1kHz。4.1.2时分多路复用

1.时分多路复用的概念

时分多路复用(TimeDivisionMultiplex，TDM)也叫时分制技术，是以信道传输时间作为分隔对象，通过为多个信道分配相互独立的时间段来实现多路复用。

频分多路复用(FDM)适用于时间连续信号的传输，而时分多路复用(TDM)适用于时间离散信号的传输，如第3章我们讨论的脉冲编码调制(PCM)系统就是采用时分多路复用的方式传输的。时分复用系统示意图如图4.7所示。图4.7时分复用系统示意图抽样定理为时分多路复用提供了理论依据。抽样定理指明：当满足一定条件时，时间连续的模拟信号可以用时间上离散的抽样脉冲值代替。因此，如果抽样脉冲占据的时间较短，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙，利用这种空隙便可以传输其它信号的抽样值。时分复用就是利用各路信号的抽样值在时间上占据不同的时隙，来达到在同一信道中传输多路信号而互不干扰的目的。抽样时隙示意图见图4.8。图4.8抽样时隙示意图

1)时分复用的PAM系统(TDM-PAM)

我们通过举例来说明时分复用技术的基本原理。假设有3路PAM信号进行时分复用，其具体实现方法如图4.9所示。各路信号首先通过相应的低通滤波器变为频带受限的低通型信号，然后再送至旋转开关(抽样开关)，每秒将各路信号依次抽样一次，在信道中传输的合成信号就是3路在时域上周期地互相错开的PAM信号，即TDM-PAM信号。

时分复用系统空间示意图如图4.10所示。图4.93路PAM信号时分复用原理图图4.10时分复用系统空间示意图

2)几个基本概念

(1)抽样周期。

抽样时各路每轮一次的时间称为一帧，长度记为Ts，它就是旋转开关旋转一周的时间，即一个抽样周期。

(2)路时隙。一帧中相邻两个抽样脉冲之间的时间间隔叫做路时隙(简称为时隙)，即每路PAM信号的每个样值允许占用的时间间隔，记为Ta=Ts/n。

例如，3路PAM信号时分复用的帧和时隙如图4.11所示。图4.113路PAM信号时分复用的帧和时隙

(3)位时隙。1位码占用的时间称为位时隙。

(4)交织。可以把同步时分复用器想像成高速旋转的开关。按照交织过程中数据单位的大小，交织的方法可分为以下几种。

①比特交织法：比特交织技术主要用于同步的数据源，其每个时间片仅含有一个比特。

②字符交织法：字符交织法以一个字符为单位进行复用。

③码组交织法：码组交织法以某一码元长度(若干比特)为单位进行复用，即在每个时间段取出某支路的一个码字。

2.PCM时分多路通信系统的构成

PCM和PAM的区别在于PCM要在PAM的基础上再进行量化和编码。为简便起见，假设现有3路语音信号要通过时分复用的PCM系统(TDM-PCM)进行传递，其原理框图如图4.12所示。图4.12TDM-PCM示意图在发送端，3路语音信号m1(t)、m2(t)、m3(t)经过低通滤波后形成最高频率为fH的低通信号，再经过抽样得到3路PAM信号。在定时取样脉冲的控制下，3路PAM信号的抽样值在时间上错开。

接收端收到信号码后，先经过码型反变换，再进行解码，得到PAM信号。但此时的PAM是原3路信号的合成信号，通过分路开关把各路PAM分开。最后，信号通过低通滤波器重建原始的3个语音信号m1(t)、m2(t)、m3(t)。

3路语音信号抽样合路示意图如图4.13所示。图4.133路语音信号抽样合路示意图

3.时分多路复用系统中的位同步

数字通信的同步是指收发两端的设备在指定的时间协调一致地工作，也称为定时。

时分多路复用系统中收、发两端的同步应包括时钟频率的同步和帧时隙的同步两个方面。

4.时分多路复用系统中的帧同步

1)帧同步的概念

帧同步的目的是要求收端与发端相应的话路在时间上要对准，就是要从收到的信码流中分辨出哪8位是一个样值的码字，以便正确地解码；还要能分辨出这8位码是哪一个话路的，以便正确分路。

2)帧同步电路工作原理

PCM复用系统为了完成帧同步功能，在接收端还需要有两种装置：一是同步码识别装置，二是调整装置。同步码识别装置用来识别接收的PCM信号序列中的同步标志码位置；调整装置的作用就是当收、发两端同步标志码位置不对应时，对收端进行调整,使两者位置相对应。这些装置统称为帧同步电路，其原理图如图4.14所示。图4.14帧同步电路原理图

3)帧同步系统中的保护电路

由同步码误码引起的误判失步叫做“假失步”。为了避免由于假同步码的出现而误判为同步，在电路设计中要加入一个核对保护电路，这个电路的作用是在同步引入状态中连续几帧的同步检测均检测到同步码时，才确认为同步，这一段时间称为后方保护时间。

由前述工作原理可知，帧同步系统总是处于检测和比较状态，即使系统处于正常同步工作状态，也要进行检测和比较。加入保护电路的同步系统原理框图如图4.15所示。图4.15加入保护电路的同步系统原理框图

4)对帧同步系统的要求

对帧同步系统的要求如下：

(1)同步性能稳定，具有一定的抗干扰能力；

(2)同步识别效果好；

(3)捕捉时间短；

(4)构成系统的电路简单。

5.TDM信号的码元速率和带宽

1)TDM信号的码元速率

设TDM-PCM系统复用路数有n路,每一路的抽样频率fs都相等，各路经低通后的信号带宽fH相等。用I表示每个抽样值的码元位数，I=lbM,M为抽样量化级数。

则单路信号每秒钟的脉冲个数为I×fs，即码元速率RB=I×fs波特。对于n路频带都是fH的TDM-PAM信号，二进制码元在每一个抽样周期内有n×I个，则TDM-PCM信号的二进制码元速率为RB=n×I×fs波特，对应的信息速率Rb=RB=n×I×fs(bit/s)。一位二进制码元传输时占用的时间称为时隙，记为Tb，则

式中，Ts为一帧的长度，Ta为路时隙。

2)TDM信号的带宽

得到码元速率后，按照3.2.3节脉冲编码调制中对PCM带宽的计算方法，容易得到TDM-PAM信号和TDM-PCM信号传输波形为矩形脉冲时的第一零点带宽。

【例4.3】

对10路最高频率为3400Hz的语音信号进行TDM-PCM传输，抽样频率为8000Hz。抽样合路后对每个抽样值按照8级量化，并编为自然二进制码，码元波形是宽度为Tb的矩形脉冲，且占空比为0.5。计算TDM-PCM基带信号的第一零点带宽。

解信号的二进制码元速率为

RB=n×lbM×fs=10×3×8000=240000波特

二进制码元宽度Tb为二进制码元速率RB的倒数Tb=1/RB，给定占空比为0.5，则矩形脉冲宽度τ=0.5Tb，则TDM-PCM基带信号的第一零点带宽B=1/T=480000Hz。

【例4.4】

对10路最高频率为4000Hz的语音信号进行TDM-PCM传输，抽样频率为奈奎斯特抽样频率，抽样合路后对每个抽样值按照8级量化。试计算传输此TDM-PCM信号所需的奈奎斯特带宽。

解抽样频率为奈奎斯特抽样频率，则fs=2fH=8000Hz。例4.3已经得出，二进制码元速率RB为240000波特，由奈奎斯特准则得知

所以奈奎斯特带宽B=120000Hz。

【例4.5】

对10路最高频率为3400Hz的语音信号进行TDM-PCM传输，抽样频率为8000Hz。抽样合路后对每个抽样值按照8级量化，再编为自然二进制码，然后通过升余弦滤波器进行2PSK调制，试计算所需的传输带宽。

解由例4.4已经得出，二进码元速率RB为240000波特，由

TDM的工作特点如下:

(1)多路低速数字信号可共享一条传输线路资源。

(2)TDM多路信号的合路和分路都是数字电路，比FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。

(3)信道的非线性会在FDM系统中产生交调失真和多次谐波，引起路间干扰，因此FDM对信道的非线性失真要求很高，而TDM系统的非线性失真要求可降低。

(4)时隙是预先分配的，且是固定的，每个用户独占时隙，时隙的利用率较低，线路的传输能力不能充分利用。4.1.3波分多路复用(WDM)

波分多路复用(WavelengthDivisionMultiplex，WDM)就是光的频分复用，或者说是在光纤通道上的频分多路复用技术。

WDM在一根光纤中同时传输多个波长的光信号。在发送端，WDM将不同波长的信号组合起来(复用)，送入光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用)，恢复出原信号后送入不同的终端。一般载波间隔比较小(小于1nm)时，称为频分复用，载波间隔比较大(大于1nm)时，称为波分复用。相邻两个峰值波长间隔比较大，即波长的间隔在50～100nm之间的系统，称为WDM系统；相邻两个峰值波长间隔比较小，即波长的间隔在1～10nm之间的系统，称为密集的波分复用(DenseWDM或DWDM)系统。波分复用系统有以下几方面的优点:

(1)能充分利用光纤的低损耗波段，增加光纤的传输容量，降低成本。

(2)波分复用器件(分波/合波器)具有方向的可逆性。

(3)在光波分复用技术中，各个波长的工作系统是彼此独立的，各个系统所用的调制方式、传输速率及信号类型(比如用模拟信号还是数字信号)均不相同，在使用上具有很大的方便和灵活性。

光波分复用原理框图如图4.16所示。图4.16光波分复用原理框图(a)单向波分复用系统；(b)双向波分复用系统WDM系统的基本构成主要有两种形式：双纤单向传输和单纤双向传输。图4.17所示是一个单纤双向传输系统示例。图4.17单纤双向传输示意图

WDM技术充分利用了光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加了几倍甚至几十倍。各波长相互独立，可传输特性不同的信号，完成各种业务信号的综合和分离，实现多媒体信号的混合传输。

WDM技术使N个波长的信号复用起来在单根光纤中传输，并且可以实现单根光纤的双向传输，以节省大量的线路投资。

WDM技术可降低对一些器件在性能上的极高要求，同时又可实现大容量传输。它能充分利用成熟的TDM技术，并且对光纤色散无过高的要求。WDM的信道对数据格式是透明的，是理想的扩容手段。它可实现组网的灵活性、经济性和可靠性，并可组成全光网。4.2.1PCM30/32路系统帧结构

所谓帧结构，就是将各路样值的数字码和各种用途的标记码按照一定的时间顺序排列的数字码组合。

同一个话路抽样两次的时间间隔，或者所有话路都抽样一次的时间称为帧周期Ts；每个话路在一帧中所占的时间称为路时隙tC；每个二进制码位所占的时间称为位时隙tB。

反映帧周期、时隙及码位的位置关系的时间图就是帧结构图。PCM30/32路系统的帧结构示意图如图4.18所示。4.2PCM30/32路系统图4.18PCM30/32路系统的帧结构示意图对于多路数字电话系统，国际上有两种标准化制式，即PCM30/32路制式(E体系)和PCM24路制式(T体系)。我国规定采用的是PCM30/32路制式，一帧共有32个时隙，可以传送30路电话，即复用的路数n=32路，其中话路数为30。

PCM时分多路通信可以组成数千路的复用。我国采用30/32路制式为基群，简称基群或一次群。PCM30/32路基群帧结构图如图4.19所示。图4.19PCM30/32路基群帧结构图根据信令信道的位置，信令可以分为时隙内信令和时隙外信令；根据信令信道的利用方式，信令又可以分为共路信令和随路信令。

1.复帧

在传送话路信令时，PCM30/32路系统采用共路信令传送方式，将TS16所包含的64kb/s集中起来传送30个话路的信令信号，此时，必须将16个帧构成一个复帧。

2.帧

一帧由32个时隙组成，每个时隙有8个比特，则帧长为256bit。由于帧周期是125μs。一个时隙传送一路信号，则每路占用的时隙为125/32=3.91125μs。

3.时隙

一个时隙有8个比特，因此，位时隙占488125μs。各时隙安排如下:

(1)话路时隙TS1～TS15、TS17～TS31，共30个。

(2)帧同步时隙TS0。

偶帧TS0用来传送帧同步码，奇帧TS0用来传送帧失步对告码、监视码等。

(3)信令码传送时隙TS16。

每路信令只有4个比特，频率为500Hz，每隔2ms传送一次。4.2.2PCM30/32路定时系统

定时系统的任务是在主时钟的控制下产生数字通信系统中所需要的各种定时脉冲。表4.1列出了这些主要定时脉冲。表4.1定时系统产生的主要定时脉冲

1.发送端定时系统

发送端定时系统的主要任务是提供终端机发信支路所需要的各种定时脉冲，由主时钟脉冲发生器、位脉冲发生器、路脉冲发生器、路时隙脉冲发生器以及复帧脉冲发生器等部分组成。发送端定时系统示意图如图4.20所示。图4.20发送端定时系统示意图

1)主时钟脉冲发生器

时钟频率的频率稳定度一般要求小于50×10-6，即允许2048kHz的误差在±100kHz以内，其占空比为50％，即脉冲宽度占重复周期的一半。一般使用两级正反馈连接的反相器与石英晶体构成方波发生器，如图4.21所示。石英晶体具有极高的品质因数，频率稳定度可达1×10-12以上。因此，用石英晶体制作的振荡器频率十分稳定。图4.21石英晶体振荡器

2)位脉冲发生器

位脉冲用于编码、解码以及产生路脉冲、帧同步码和标志信号码等。一般由环行移位寄存器组成位脉冲发生器。位脉冲发生器电路如图4.22所示，其相应的时序如图4.23所示，状态转换图如图4.24所示。图4.22环行移位寄存器组成位脉冲发生器图4.23脉冲发生器时序图4.24状态转换图

3)路脉冲发生器

路脉冲发生器的主要任务是产生CH1～CH30路脉冲序列，用于各话路信号的抽样、分离以及TS0和TS16时隙脉冲的形成。

4)路时隙脉冲发生器

路时隙脉冲发生器的任务是产生TS0、TS16时隙脉冲。TS0路时隙脉冲用来传送帧同步码；TS16路时隙脉冲用来传送标志信号码。TS0、TS16路时隙脉冲的重复频率为8kHz，脉宽为８比特，0.488μs×8=3.91μs。

2.接收端定时系统

接收端定时系统与发送端定时系统基本相同，不同之处是它没有主时钟源(晶体震荡器)，而是由时钟提取电路代替。时分多路复用系统的一个重要问题是同步问题(即位同步、帧同步和复帧同步)。定时钟提取电路原理框图如图4.25所示。图4.25定时钟提取电路原理框图4.2.3PCM30/32路帧同步系统

数字通信中，接收端要能从收到的信码流中分辨出哪8位码是一个抽样值所编的码字，以便能正确解码；并且要能分辨出每一个码字(8位码)是属于哪一路的，或者说，要使收到的抽样值和每一路信号相对应，即接收端应该能够正确分路。采用帧同步方法可以解决以上问题。正确分辨码字的方式称为位同步；正确分辨路信号的方式称为帧同步。

位同步是指收、发双方时钟频率要完全相同。帧同步是指在发送端第n路抽样、量化和编码的信号一定要送到接收端第n路还原，以保证语音的正确传送。对帧同步系统的要求如下：

(1)同步性能稳定：具有一定的抗干扰能力；

(2)同步建立时间短。

帧同步码组的插入方式有两种：分散插入方式和集中插入方式。PCM30/32路系统的帧同步码采用了集中插入方式。插入示意图如图4.26所示。图4.26帧同步码集中插入方式示意图

1.PCM30/32路系统帧同步的实现方法

1)同步捕捉方式

同步捕捉方式是指系统失步时由失步指令控制调整的方式。常用的有两种：逐步移位捕捉方式和复位式同步方式。

2)前方保护

前方保护是为了防止假失步的不利影响而采取的一种措施。只有当连续m次检测不出同步码时，才判为系统真正失步，而立即进入捕捉状态，开始捕捉同步码。

前方保护时间：T前=(m-1)Ts,Ts=250μs。

3)后方保护

后方保护是为了防止伪同步的不利影响而采取的一种措施。在捕捉帧同步码的过程中，只有在连续捕捉到n次帧同步码后，才能认为系统已真正恢复到了同步状态。

从捕捉到第一个真正的同步码到系统进入同步状态这段时间称为后方保护时间。

后方保护时间：T后=(n-1)Ts。

前方保护和后方保护电路是由3个D触发器和RS触发器、奇帧监视码检出电路等组成，如图4.27所示。图4.27前方保护和后方保护电路

2.帧同步系统结构及工作原理

30/32路PCM基群帧同步系统采用码型检出、逐位捕捉方式，由帧同步码检出、前后方保护以及时标脉冲产生等部分组成。帧同步系统结构示意图如图4.28所示。图4.28帧同步系统结构图

1)时标脉冲的产生

时标脉冲的作用是在规定的时间检出或检验该时刻的码型并辅助同步系统的建立。

本方案的帧同步系统共有三种时标脉冲，即读出时标脉冲Pr、比较时标脉冲Pc以及监视码时标脉冲Pm。

2)帧同步码的检出

帧同步码检出电路由８级移位寄存器与检出门组成，如图4.29所示。

帧同步系统的时间图如图4.30所示。图4.29帧同步码检出电路图4.30帧同步系统的时间图

3.帧同步系统性能的近似分析

衡量帧同步系统性能的主要因素有平均失步时间和误失步的平均时间间隔。平均失步时间是指帧同步系统真正失步开始到确认帧同步已建立所需要的时间。它包括失步检出、捕捉、校核三段时间,其中捕捉和失步检出时间是主要的。误失步平均时间间隔是帧同步系统可靠性的指标，希望误失步平均时间间隔越长越好。

4.逐步移位方式帧同步电路工作原理

常用的同步识别方式有两种：逐位比较方式和码型检出方式。PCM30/32路系统的同步捕捉方式是采用逐步移位捕捉方式。逐步移位方式帧同步电路原理框图如图4.31所示。

图4.31逐步移位方式帧同步电路原理框图4.2.4集中编解码PCM30/32路系统

1.集中编解码系统简介

集中编解码方式是指多个话路共用一个PCM编解码器。图4.32为集中编解码方式PCM30/32路系统方框图。图4.32集中编解码方式PCM30/32路系统方框图

(1)信令系统。

这些控制交换机自动接续和复原的指令称为信令，也称为标志信号。

(2)发信支路。

发信支路包括抽样、量化编码、汇总和码型变换等电路。(3)收信支路。

收信支路包括再生、码型反变换、分离、解码及分路等电路。

(4)差动系统。图4.33差动系统电路图

2.PCM话路特性指标及其测试

话路特性指标是指在PCM信道传输音频信号(300～3400Hz)时的特性指标。

1)传输电平

传输电平指在终端机话路盘二线塞孔和四线塞孔处的电平值。表4.2列出了传输电平标准。图4.34为传输电平测试示意图。表4.2传输电平标准dB图4.34传输电平测试示意图

2)净衰减频率特性

净衰减频率特性指在有效传输频带内净衰减与频率的关系。全程净衰减频率特性可以是四线发与四线收之间的净衰减频率特性，也可以是二线发与二线收之间的净衰减频率特性。图4.35为净衰减频率特性测试示意图。

3)电平特性

电平特性指话路净衰减或净增益(二者大小相等，符号相反)与话路输入电平的关系。图4.36为电平特性测试示意图。图4.35净衰减频率特性测试示意图图4.36电平特性测试示意图

4)空闲信道噪声

空闲信道噪声指在每个话路的输入输出端均终接600Ω的标称电阻，在不通话时测得的背景噪声。

(1)衡重噪声测试。衡重噪声是指用带有衡重网络的噪声计测量出来的噪声。图4.37所示为衡重噪声测试示意图。图4.37衡重噪声测试示意图

(2)单频噪声测试。单频噪声测试是指在被测话路音频输入口终接600Ω电阻，在该话路音频输出口用选频电平表选测任何单一频率的电平。图4.38所示为单频噪声测试示意图。

(3)接收设备噪声测试。接收设备噪声是指在设备接收侧的数字输入口送入数字空闲码，在被测话路音频输出口用噪声计或话路特性测试仪测得的噪声电平。图4.39所示为接收设备噪声测试示意图。图4.38单频噪声测试示意图图4.39接收设备噪声测试示意图

5)总信噪比

总信噪比又称为总失真比。电路的总噪声包括由量化失真、非线性失真、热噪声、信道误码及外来干扰等产生的噪声。

总信噪比的测量方法有两种：用正弦信号作测量源的测量和用噪声信号作测量源的测量，前者的测试连接图如图4.40所示。图4.40用正弦信号作测量源测量总信噪比的测试连接图

6)路际串音防卫度

路际串音是指同一PCM系统中，某一路或某几路的通话信号串扰到其他话路中去，产生终端机通路之间的串音。路际串音分为可懂串音和不可懂串音。

串音通常用防卫度指标来衡量，防卫度定义为有用信号电平与串音电平之差。串音防卫度测试示意图如图4.41所示。图4.41串音防卫度测试示意图(a)近端串音测试；(b)远端串音测试4.3.1多址技术的基本原理

多址技术和多路复用技术都是为了共享通信资源，解决多个信号源共用信道的问题。在多址通信中，信道具有一个共同的特征，即接收机得到的信号是多台发射机发送信号的叠加。“多址”指的是信源不在一起或各个信源独立工作。图4.42所示为多址通信示意图。4.3多址技术图4.42多址通信示意图与多路复用技术类似，任何一种多址技术都要求不同用户发射的信号在信号空间相互正交，互相关系数为0，或者说各个信号之间互不干扰。

在频分多址方式(FDMA)中，任何两个用户的信号在频域不能有重叠，即它们在频域中是正交的，数学表达式为

s1(f)s2(f)df=0在时分多址方式(TDMA)中，任何两个用户的信号在时域不能有重叠，即它们在时域中是正交的，数学表达式为

s1(t)s2(t)dt=0

在码分多址方式(CDMA)中，任何两个用户的信号是正交的，即它们之间的相关系数为0，数学表达式为

s1(t)s2(t)dt=0

图4.43所示为三种多址工作方式示意图。图4.43三种多址工作方式示意图4.3.2频分多址方式(FDMA)

频分多址方式(FDMA)是多址通信技术中的最基本的多址方式，也是最古老的多址方式。在FDMA中，不同的信道占用不同的频段，互不重叠。FDMA方式最突出的特点是简单、可靠和易于实现。以卫星通信系统为例，频分多址方式是按频率高低的不同把各地球站发射的信号排列在卫星工作频带内的某个位置上，各站的频谱排列互不重叠，可以按频率区分站址。图4.44所示为频分多址方式示意图。图4.44频分多址方式示意图使用FDMA方式应满足以下几方面的要求：

(1)解决好卫星的功率和带宽之间的关系；

(2)必须严格控制功率；

(3)设置适当的保护频带；

(4)尽量减少互调的影响。4.3.3时分多址方式(TDMA)

图4.45所示为时分多址方式示意图。从图中可以清楚地看出，在按时分多址方式工作的系统中，由于分配给各地球站的是特定的时隙，而不是特定的频带，因而每个地球站必须在分配给自己的时隙中用相同的载波频率向卫星发射信号，并经放大后沿下行链路重新发回地面。图4.45时分多址方式示意图与FDMA方式相比，TDMA方式更充分地利用转发器的输出功率，不需要较多的输出补偿，并且任何时刻在卫星转发器上都只有一个载波工作，从根本上消除了转发器中的互调干扰问题。

TDMA技术有如下优点:

(1)不存在FDMA中的互调问题；

(2)系统容量大，卫星功率利