衛(wèi)星通信技術(shù)GMDSS綜合業(yè)務(wù)主講人：杜志秀多路復(fù)用技術(shù)

所謂多路復(fù)用是指采用某種方式將多個用戶信號變成單一的基帶信號再用同一信道進行傳輸，而在接收端能將各用戶信號分離。

多路復(fù)用技術(shù)主要是解決多路用戶信號的合并和分離。多路復(fù)用可以有多種實現(xiàn)技術(shù)，如頻分多路復(fù)用、波分多路復(fù)用、時分多路復(fù)用、碼分多路復(fù)用、和空分多路復(fù)用等。復(fù)用與無復(fù)用MultiplexingVS.NoMultiplexing多路復(fù)用技術(shù)

(1)頻分多路復(fù)用技術(shù)（FDM-FrequencyDivisionMultiplex）

頻分多路復(fù)用技術(shù)通常用于傳輸語音信號，是指將多路信號通過調(diào)制分別搬到基帶信道的不同頻段，同時占用一個基帶信道進行傳輸。每一個話路帶寬信道寬度話路數(shù)量保護帶語音信號帶寬頻分多路復(fù)用技術(shù)

例：5個通道，帶寬均為100kHz，如果通道間需要10kHz的防護頻帶，求鏈路的帶寬。解：5*100+4*10+20=560kHz頻分多路復(fù)用技術(shù)

(1)頻分多路復(fù)用技術(shù)使用注意事項

FDM是一種模擬技術(shù)，用于鏈路帶寬大于要傳輸?shù)膸茁沸盘枎捴偷那闆r。每路信號都被調(diào)制到一個不同的載波頻率上，然后組合成一個復(fù)合信號。各載波頻率之間應(yīng)有一定間隔（保護帶），保證各路信號不會重疊。信道分配后，即使沒有數(shù)據(jù)傳送也被占用頻分多路復(fù)用技術(shù)

頻分多路復(fù)用示意圖(FDMDiagram)頻分復(fù)用:“齊頭并進”型復(fù)用注：頻分復(fù)用是一種模擬多路復(fù)用技術(shù)，用于將多路模擬信號合成為一路復(fù)合信號。如果源端發(fā)送的是數(shù)字信號，復(fù)用前要先轉(zhuǎn)換為模擬信號。頻分多路復(fù)用技術(shù)

（2）波分多路復(fù)用示意圖（Wavelength-divisionMultiplexingDiagram）

波分復(fù)用:光纖通道上的頻分復(fù)用

波分多路復(fù)用是指不同頻率的多路光纖在同一光纖上傳輸，即在一根光纖上采用頻分復(fù)用技術(shù)，承載若干不同頻率的光信號。波分多路復(fù)用技術(shù)

（2）波分多路復(fù)用示意圖（Wavelength-divisionMultiplexingDiagram）

波分多路復(fù)用技術(shù)

(3)時分多路復(fù)用技術(shù)（TDM-TimeDivisionMultiplex）時分多路復(fù)用技術(shù)是指多路信號用同一載波在不同時隙交替占用同一信道進行傳輸。分為同步時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用。時分多路復(fù)用技術(shù)

時分復(fù)用示意圖(TDMDiagram)時分復(fù)用:“交替前進”型多路復(fù)用時分多路復(fù)用技術(shù)

同步時分復(fù)用（SynchronousTDM）TDM是一種數(shù)字復(fù)用技術(shù)，它將不同源端的數(shù)字數(shù)據(jù)合并到一個時間共享的鏈路上，適用于媒體數(shù)據(jù)速率容量超過要傳輸?shù)膸茁窋?shù)字信號總速率的情況。幾路數(shù)字信號可以通過交替使用不同的“時隙”（timeslot），在一條傳輸線路上傳送。交替可以按位、按字節(jié)或大數(shù)據(jù)塊進行。時隙被預(yù)先固定分配給每個數(shù)據(jù)源。即使某個數(shù)據(jù)源并沒有數(shù)據(jù)傳送，該時隙也得分配給它。每個數(shù)據(jù)源對應(yīng)的時隙數(shù)量是不同的。注：如果源端發(fā)送的是模擬信號，復(fù)用前要先轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。時分多路復(fù)用技術(shù)

同步時分復(fù)用技術(shù)（SynchronousTDM）復(fù)用器將不同的輸入交替組合成幀，然后送入傳輸鏈路。傳輸鏈路的容量必須能容納所有的輸入。如果上圖中每路輸入的帶寬是9.6kbps，傳輸鏈路所需總帶寬至少要48kbps。時分多路復(fù)用技術(shù)

統(tǒng)計時分復(fù)用（StatisticalTDM）同步時分復(fù)用中，一個幀中可能會有許多時隙被白白浪費。使用統(tǒng)計時分復(fù)用時，時隙并未預(yù)先分配給特定的數(shù)據(jù)源，而是按需進行動態(tài)分配。用戶數(shù)據(jù)先進入緩存，然后被盡快地通過可用的時隙傳送出去。對統(tǒng)計復(fù)用器而言，存在n條輸入線路，但TDM幀中只有k(k<n)個時隙可用。所以復(fù)用線路上的數(shù)據(jù)率小于各輸入線路數(shù)據(jù)率的總和。在輸入端，復(fù)用器掃描輸入緩存區(qū)，搜集數(shù)據(jù)，直到一個幀被填滿，然后發(fā)送這個幀。在輸出端，復(fù)用器接收一個幀，然后將各時隙中的數(shù)據(jù)分發(fā)給相應(yīng)的輸出緩存區(qū)。時分多路復(fù)用技術(shù)

兩種時分復(fù)用時隙比較（TDMSlotComparison）時分多路復(fù)用技術(shù)

碼分多路復(fù)用（

CDM，CodeDivisionMultiplexing）

碼分復(fù)用(CDM，CodeDivisionMultiplexing)是靠不同的編碼來區(qū)分各路原始信號的一種復(fù)用方式，主要和各種多址技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生了各種接入技術(shù)，包括無線和有線接入。例如在多址蜂窩系統(tǒng)中是以信道來區(qū)分通信對象的，一個信道只容納1個用戶進行通話，許多同時通話的用戶，互相以信道來區(qū)分，這就是多址。移動通信系統(tǒng)是一個多信道同時工作的系統(tǒng)，具有廣播和大面積復(fù)蓋的特點。在移動通信環(huán)境的電波復(fù)蓋區(qū)內(nèi)，建立用戶之間的無線信道連接，是無線多址接入方式，屬于多址接入技術(shù)。聯(lián)通CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)就是碼分復(fù)用的一種方式，稱為碼分多址。

碼分復(fù)用是一種碼分多址技術(shù)（CDMA），定義在由ITU制定的3G移動通信服務(wù)下的通用移動電信系統(tǒng)標準中。CDMA的另一個重要應(yīng)用是全球定位系統(tǒng)。碼分多路復(fù)用技術(shù)

多址連接

技術(shù)1）定義多個地球站利用同一顆衛(wèi)星實現(xiàn)雙邊或多邊通信的聯(lián)接方式。2）海事衛(wèi)星通信主要涉及的多址連接：FDMA（頻分多址）TDMA（時分多址）①②③④SDMA（空分多址）CDMA（碼分多址）多址連接與多路復(fù)用的區(qū)別：1.應(yīng)用場合不同2.多路信號來源不同多路復(fù)用應(yīng)用在基帶信道內(nèi)。多址連接應(yīng)用在射頻信道內(nèi)。多路復(fù)用來自于不同的話路。多址連接來自于不同的站址。多址連接與多路復(fù)用的相同點：

都是解決多路信號共享信道資源的問題多址連接

技術(shù)

(1)頻分多址技術(shù)（FDMA-FrequencyDivisionMultiplexAccess）

定義：將衛(wèi)星頻段分成若干互不重疊的部分，分配給各地球站，作為其載波。預(yù)備知識：載波是指一個特定頻率的無線電波，在無線通信技術(shù)上使用載波傳遞信息。地球站A地球站B地球站C衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶分配f保護頻帶頻分多址連接

技術(shù)頻分多址連接按地球站發(fā)射載波的方式不同又分單址載波、多址載波、單路單載波三種方式。

(1)頻分多址技術(shù)（FDMA-FrequencyDivisionMultiplexAccess）

①單址載波：單址載波是指一個載波只傳一路信號，每個地球站與其它不同的地球站通信時采用各自不同的載波以實現(xiàn)多路通信。

②多址載波：多址載波是指每個地球站只允許發(fā)射一個載波，但一個載波可傳多路信號，各地球站利用基帶多路復(fù)用進行信道定向，實現(xiàn)多路通信。頻分多址連接

技術(shù)

③單路單載波（SCPC-SingleChannelPerCarrier）：指每個載波只傳一路信號，每個地球站只有在需要通信時才被分配給載波，即按需分配載波信道，通信結(jié)束后信道隨即被收回。

優(yōu)點：①每個地球站按需分配載波信道，通信方式靈活；②信道利用率高；注：非常適用于地球站站址多，而各站業(yè)務(wù)量又很小的情況。移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的電話及數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)通常采用這種方式。頻分多址連接

技術(shù)

(2)時分多址技術(shù)（TDMA-TimeDivisionMultiplexAccess）

定義：將衛(wèi)星工作時間分成周期性的若干個互不重疊的時隙分給各地球站使用。它利用轉(zhuǎn)發(fā)器不同的工作時間區(qū)分各地球站。CA1C1B1R2B2A2C0R1AB基準站R基準子幀Co

R1

A1

B1

C1

R2

A2

B2TDMA幀分幀轉(zhuǎn)發(fā)器上分幀排列T衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器時間分配時分多址連接

技術(shù)時分多址優(yōu)點：各地球站載波信號頻率相同，但發(fā)射時間不同衛(wèi)星上一個轉(zhuǎn)發(fā)器，無互調(diào)干擾易實現(xiàn)按需分配FDMA方式能更充分利用轉(zhuǎn)發(fā)器的輸出功率

時分多址缺點：技術(shù)和設(shè)備復(fù)雜全網(wǎng)要嚴格同步時分多址連接

技術(shù)

(3)空分多址技術(shù)（SDMA-SpaceDivisionMultipleAccess

）

預(yù)備知識：點波束模式與全球覆蓋模式點波束模式：將衛(wèi)星發(fā)射功率集中在一些航運密集，通信業(yè)務(wù)繁忙的地區(qū)，以便為這一地區(qū)提供更多的通信線路，并可進一步減小移動站的體積。全球覆蓋模式：除了給航運密集的地區(qū)提供足夠的能量、保證其正常通信外，也兼顧航運稀疏過往船舶較少的地區(qū)，使得航行于世界任何地區(qū)的船舶能夠利用衛(wèi)星進行通信?？辗侄嘀愤B接

技術(shù)

(3)空分多址技術(shù)（SDMA-SpaceDivisionMultipleAccess

）

定義：將地球空間分割成多個點波束區(qū)，利用衛(wèi)星天線波束在空間指向的差異來區(qū)分各地球站，即以各地球站所處點波束區(qū)域的不同來區(qū)分各站址。地球站12地球站11地球站1n地球站m1地球站m2地球站mn衛(wèi)星（含轉(zhuǎn)換開關(guān)）點波束m點波束1空分多址連接

技術(shù)

(3)空分多址技術(shù)（SDMA-SpaceDivisionMultipleAccess

）

特征：衛(wèi)星有多個窄波束，每個波束覆蓋地球表面一定區(qū)域。特點：頻率利用率高，通信容量大；發(fā)射能量集中，通信效果好；衛(wèi)星對其它地面系統(tǒng)的干擾??；衛(wèi)星控制要求。空分多址連接

技術(shù)點波束模式與全球覆蓋模式示意圖（3代衛(wèi)星）電傳信道采用預(yù)分配方式電話信道采用按需分配方式1）主要的信道分配方式：①預(yù)分配方式：②按需分配方式：每個地球站預(yù)分配一些固定信道。劃定的信道，按需分配使用。③在Inmarsat系統(tǒng)中一般遵循原則：信道分配1）預(yù)分配方式的特點：當(dāng)?shù)厍蛘镜臉I(yè)務(wù)量增加時，其被預(yù)分配的固定信道有可能因業(yè)務(wù)量過載而造成阻塞，而當(dāng)?shù)厍蛘镜臉I(yè)務(wù)量減小時，其信道又會因閑置不用而造成浪費。預(yù)分配方式不靈活，信道利用率低，主要應(yīng)用于業(yè)務(wù)量較穩(wěn)定的點對點雙向通信。信道分配2）按需分配方式的優(yōu)點：信道集中控制和管理，按需分配使用，通信結(jié)束收回信道。3）按需分配方式的特殊要求：需要在系統(tǒng)中增加了一個網(wǎng)絡(luò)控制中心站，用于對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的單路單載波信道進行集中監(jiān)控和管理，統(tǒng)一分配使用。增加一個專用的公共信道，供所有地球站發(fā)送通信申請、拆線等信號，以及網(wǎng)絡(luò)控制中心站發(fā)送信道分配、信道忙閑等信號，并規(guī)定所有地球站在空閑時守聽在該專用的公共信道上。信道分配電話局SCPC站B電話局SCPC站A網(wǎng)控中心公用信令信道話音信道公用信令信道f申