【答案解析】本题考查多路复用方式与交换方式方面的基础知识。
频分复用(Frequency Division Multiplexing, FDM)是应用最为广泛的复用方式,例如,收音机、电视机都使用频分复用技术。它就是在发送端把被传送的各路信号的频率分割开来,使不同信号分配到不同的频率段。
当传输媒体的有效带宽比传输要求的带宽高,就可以进行频分复用技术。可以把传输媒体的有效带宽分成若干频率区间,让每个区间传送不同的信号,这样就可以将这些信号同时传送。这些区间,称为“信道”。
传输时,对于不同信道的数据,采用该信道的载波频率进行调制,然后将所有信道的载波相加,通过媒体发送出去。接收端就必须有所选择,使用不同的载波频率进行解调,就能得到不同信道传输的数据。频分复用发送器、接收器示意图,如下图所示。
频分复用是基于模拟信道的,如果需要传输数字信号,就必须把数字信号转换为模拟信号,再使用频段内的载波进行调制。
频分复用必须注意到串扰的问题,如果两个频段之间隔离的宽度不够,那么正常调制后的信号可能会进入其他频段的范围之内。为了防止相邻两个信号频率覆盖造成串扰,在相邻两信号频段间有一个“警戒”段。设每个信号的信息带宽为f
m
,警戒带宽为f
g
,有n路信号,则信道的频带总带宽为f=n×(f
m
+f
g
)。
另外一个频分复用的问题是交调噪声,对于远距离的线路,放大器对某个频段的非线性影响可能会在其他频段产生频率,从而干扰其他频段的数据。有线电视频率分布如下表所示。
有线电视频率分布
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频率(MHz)
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用途
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5~45
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上行
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48~88
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电视
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88~108
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调频
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108~550
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电视
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550~750
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数字
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调频波段和无线广播中的调频波段是一样的。
时分复用(Time Division Multiplexing,TDM)是一种简单而容易实现的传输复用方式。时分复用应用于传输媒体的传输速率超过信号的数据传输率的情况,和频分复用不同,时分复用中的每个数据源占用了传输媒体的全部的频率带宽,但没有占用全部的时间。
时分复用和操作系统的时间轮片任务调度类似,这种方法把传输媒体在时间上分成不同的信道,参看下图。
对于时分复用的传输而言,每个信息源在一个分配周期内占用的时间片称为“时隙”,根据应用的不同,在一个时隙中,传输媒体可能传输一个字节,也可能传输一整块数据。时隙中可能传送了数据,也可能是填充的空数据。这是因为在时分复用中,每个时隙的使用是预先固定的,即使数据源没有数据需要传输,该时隙也同样和其他时隙一样传输。这种简化的设计看起来是浪费了传送线路的容量,但这使得传输设计和设备成本下降。
时分复用的一个特点,是对于数据源而言,它认为自己是完全独占该传输媒体的,即时分复用对于数据源是透明的。这个特点和操作系统所调度的程序任务认为自己是独占中央处理器一样。如果从传输媒体上传输的数据来看,数据是奇怪而难以理解的,但每个数据源对之间可以灵活地使用差错控制等手段,不会对其他数据源产生影响,如图下所示。
在通信网中,30/32PCM系统是典型的时分复用的应用,它由16个帧组成一个复帧,每个帧分成32个时隙,每个时隙传输8位数据,其中第O时隙用于传输帧同步信号,第16时隙用于传输复帧同步信号和线路信号,其余30个时隙为话路信号。具体的同步信号的结构超出了本章的内容。30/32路PCM系统时隙分配示意图如下图所示。
