《复用与多址技术》课件

复用与多址技术复用技术是在一个物理信道上传输多个信号的技术。多址技术是多个用户共享同一个信道资源的技术。两种技术都是为了提高信道利用率和系统容量。课程目标11.了解复用与多址技术的基本概念深入理解复用技术和多址技术的定义、分类和优缺点。22.掌握常见复用技术学习时分复用、频分复用、码分复用等常见的复用技术。33.掌握常见多址技术学习随机多址、静态多址、动态多址等常见的多址技术。44.了解复用与多址技术的应用场景学习复用与多址技术在通信系统中的实际应用案例。信号的复用复用技术是将多个信号合并到一个信道中传输的技术，以提高信道利用率，降低传输成本。复用技术可以分为时分复用、频分复用、码分复用等，每种复用方式都有其独特的优势和应用场景。时分复用时分复用原理将时间轴分成多个时间片，每个时间片分配给一个用户，用户轮流使用信道。优点信道利用率高，成本低，易于实现。缺点对时钟同步要求高，每个用户的传输速率受限于时间片的长度。应用场景电话网络、移动通信、计算机网络等。频分复用1频分复用介绍频分复用是一种将信号频谱分成多个频段的技术。每个频段分配给不同的用户或信道，以实现信号的多路传输。2频分复用原理每个信号被分配到不同的频率上，信号的传输不会相互干扰，从而实现信号的并行传输。3频分复用应用频分复用广泛应用于各种通信系统，例如无线广播、有线电视、移动通信等。码分复用1独特代码每个用户分配唯一的码片序列。2信号调制将数据信号与码片序列相乘。3叠加传输所有用户的信号叠加在同一信道上传输。4接收解调接收端通过相关运算分离出目标用户的信号。码分复用技术利用不同用户码片序列的正交性，允许多个用户同时共享同一频段和时间段。CDMA技术具有抗干扰能力强、容量大、安全性高的优点，广泛应用于移动通信、卫星通信等领域。多址通信系统共享信道多个用户共享一个公共信道进行通信。允许多个用户同时访问无线网络。卫星通信系统可同时为多个用户提供服务。多址接入技术多址接入技术是允许多个用户共享同一个通信信道的一种技术。它可以通过将不同的用户信号进行区分，实现多个用户同时进行通信。多址接入技术可以提高信道利用率，降低通信成本，是现代通信系统中必不可少的技术之一。随机多址概念用户可以在任何时间随机地接入信道，无需预先分配时隙或频率。优点灵活性高，利用率高，易于实现。缺点存在冲突概率，需要冲突检测和重传机制。静态多址静态多址（SDA）是分配给每个用户一个固定的信道，用户只能在分配的信道上进行通信。每个用户拥有专属的频率、时间段或码字，避免相互干扰。1简单分配固定信道，实现简单易懂。2效率低固定分配，无法灵活利用信道资源。3浪费未使用的信道资源无法被其他用户利用。动态多址动态多址(DynamicAddressAssignment)是一种在无线通信系统中分配通信资源的方式。它允许在需要时动态地分配通信资源，例如频率、时间段或代码。这与静态多址不同，静态多址在系统启动时就分配了固定资源。动态多址的主要优点是能够提高频谱利用率，并更好地支持多用户接入。多址技术比较频分多址(FDM)频分多址将整个频带划分为多个子频带，每个用户分配一个子频带进行通信。时分多址(TDM)时分多址将时间划分为多个时隙，每个用户分配一个时隙进行通信。码分多址(CDM)码分多址将不同的代码分配给不同的用户，利用正交码分离用户信号。信号调制技术信号调制技术是指将信息信号（如语音、视频等）加载到载波信号（如高频无线电波）上，使其可以传播的过程。调制过程将信息的频率、幅度或相位特征映射到载波信号上，从而实现信息传输。调制技术的核心在于如何将信息信号有效地叠加到载波信号上，并确保在接收端能够准确地解调出原始信息。调幅(AM)调幅是一种模拟调制技术。载波信号的幅度根据调制信号的变化而改变。1调幅原理载波信号的幅度变化与调制信号成正比。2调幅信号载波信号的幅度随调制信号的变化而改变。3解调恢复原始信号的幅度信息。4应用广播、电视、无线通信。调频(FM)1载波频率随信号变化2信号频率调制信息3调制信号音频或视频调频是通过改变载波频率来传输信号。调频信号带宽更宽，抗噪声性能更强，通常用于广播和无线通信。调相(PM)1信号载波载波频率保持不变。2信息信号改变载波相位。3调制信号将信息信号叠加到载波上。调相(PM)是一种将信息信号的频率变化转换为载波相位变化的调制技术。PM调制相对于AM调制和FM调制有更高的频谱效率，但其调制和解调电路更加复杂。数字调制数字信号数字信号是一种离散的信号，表示为一系列的数字，例如0和1。模拟载波模拟载波是一种连续的信号，例如正弦波。数字调制数字调制将数字信号的特性映射到模拟载波的特性，例如幅度、频率或相位。二进制数字调制二进制数字调制调制方案2PSK相位键控2FSK频率键控2ASK幅度键控相干解调载波同步相干解调需要一个与发送信号载波频率和相位完全相同的本地载波。乘法操作将接收信号与本地载波相乘，将信号的频谱搬移到基带。低通滤波滤除高频分量，提取出原始信号，实现解调。非相干解调接收信号无相位参考接收信号没有同步到已知参考信号，因此无法确定相位。包络检测提取信号包络，并将其转换为基带信号。滤波滤除噪声和其他干扰，提高信号质量。数字信号处理将模拟信号转换为数字信号，便于进一步处理和传输。扩频通信扩频通信是将信号带宽扩展到远大于信息带宽的一种通信方式。扩频通信利用伪随机码来扩展信号带宽，从而降低信号功率谱密度，提高抗干扰能力。扩频通信广泛应用于军事通信、卫星通信、无线电导航等领域。直接序列扩频1基本原理利用伪随机码对信息信号进行扩频，将窄带信号扩展成宽带信号，再通过无线信道传输。2特点抗干扰能力强、保密性好、抗多径衰落能力强、易于实现。3应用军事通信、移动通信、卫星通信、无线局域网、导航系统等。跳频扩频频率快速切换跳频扩频系统在传输过程中，信号载波频率会以规律的模式不断变化。伪随机序列每个频率变化的时间和频率值由伪随机序列控制，使接收方能够同步解调信号。抗干扰能力强跳频扩频可以有效地对抗窄带干扰，因为干扰信号很难同时覆盖所有跳频频率。多址接入多个用户可以使用相同的频率范围进行通信，通过不同的跳频序列区分。扩频接收机结构11.信号接收接收来自信道中的扩频信号。22.扩频码同步与发送端的扩频码进行同步，以解扩信号。33.扩频解扩利用同步后的扩频码对接收到的信号进行解扩。44.解调恢复原始数据信号。扩频通信系统的优缺点优点抗干扰能力强，在多路径衰落信道中抗干扰能力非常强，不易受到噪声干扰，提高通信系统的可靠性。保密性高，扩频信号具有低功率谱密度，不易被截获，可以提供较高的保密性。系统容量大，由于扩频信号占用带宽较宽，允许更多用户同时使用相同的频率，提高系统容量。缺点带宽占用大，扩频通信系统需要占用较宽的带宽，导致频谱资源的浪费。系统复杂度高，扩频通信系统需要较复杂的设备和技术，成本较高。传输速率较低，由于扩频信号的带宽较大，导致传输速率较低，不能满足高速数据传输的需求。信道复用技术应用信道复用技术广泛应用于现代通信系统中，例如蜂窝移动通信系统、无线局域网、卫星通信系统等。这些系统利用信道复用技术，将有限的频谱资源最大化利用，提高通信容量和效率。信道复用技术在现代通信系统中发挥着重要作用，为人们提供了更高效、便捷的通信服务。蜂窝移动通信系统蜂窝式结构将服务区域划分为若干个六边形小区，每个小区配备一个基站，共同覆盖整个服务区域。频率复用不同小区使用不同的频率，避免干扰，提高频谱利用率。动态分配根据用户的位置和通信需求，动态分配资源，提高系统效率。网络层次结构包括基站、移动交换中心、核心网络等，提供完整的移动通信服务。无线局域网无线接入无线局域网利用无线电波连接设备，无需电缆，方便灵活。移动性用户可在覆盖范围内自由移动，不受电缆束缚。应用范围广泛应用于家庭、办公室、校园、公共场所等。卫星通信系统广域覆盖卫星通信系统可覆盖地球上的大部分地区，包括偏