为了扩大系统的通信 容量,使之在一个信道中可以同时传输多路信号,目前广泛被采用多路复用方法有两种:频分复用法(FDM)和时分复用法(TDM)。对于时分复用信号,还可采用数字复接技术,进一步提高传输速率,扩大通信容量。
1)频分复用法
在频分复用中,信道的带宽被分成若干互不重叠的频率单元,每路信号占用其中的一个单元。这样按照频率的不同来复用多路信号的方法,称为频率复用。其实现方法的原理如下图所示。
2)时分复用法
在时分复用中,一个信道的时间域被周期地分成若干互不重叠的时间单元,每个单元称为一个吋隙,每路信号占用其中的一个时隙。这样按照时隙的不同来复用多路信号的方法,称为时分复用。其实现方法的原理方框图如图2所示。
3)数字复接
在数字通信系统中,为了扩大传输容量,通常将若干个低速率的复用信号,进一步汇集成一个高速率的时分信号在信道中传输,这一过程称为复接。数字复接信号的形成如图3所示。数字复接器将若干个低速率或低等级的时分复用信号,按时分复用相同的方式,合并为一个高速率或高等级的合路信号。
5、调制载波
利用调制器就可以将较低频率的电信号(复用的和未复用的)调制到频率较高的载波信号上。调制可以理解为“一个被调制电信号的波形(通常是频率较高的一个)的某些特性,随另一个波形(通常是频率较低的一个)改变的过程。”其实现方法通常是使被调制电信号的波形的载波信号的一个(有时是两个)参数,如幅度、相位和频率等,按载有消息的电信号波形(通常称为调制信号)的某一参数改变。这样做的理由如下:
第一,为了有效地辐射电磁波,增加传输距离。在无线信息传输屮,信号借助于天线所辐射的电磁波来传输。由电磁场理论可知,为使天线能够有效地辐射电磁波,天线的尺寸应与被辐射信号的波长处于一个数量级上。由于消息信号一般都是频率较低的基带信号,其波长很长。例如语音信号的频率为300〜3400Hz,如果由天线直接辐射,那么所需的天线尺寸在工程上足难以实现的。为此,必须借助于调制技术,将频率较低的消息信号载荷到频率较高的载波信号上去。
第二,通过调制可将多个消息信号(它们的频谱分量处于同一频带范围内)转换成不同频率,或分布在不同时域的各种复合信号,从而能够实现多路和多址信息传输,并且能使接收设备从众多信号中分割出所需信号。
第三,提高信息传输系统的抗千扰能力和保密能力。
其他原因还有降低噪声、减少线路部件的尺寸与重量等。
调制后的高频信号可以直接加到功率放大器进行放大,也可能先将其进行频率变换,以便使调制后的信号变为特定的频率,然后再加到功率放大器进行放大,放大后的信号,功率达到实际应用所要求的数值。发射机发出的信号通过天线与信道匹配,将输出信号送至信道传输。
6、多种多样的电信号
经过上述处理,就形成了如下多种多样的无线电信号。
1)、基带直接调制信号
(1)模拟信号
两种重要的模拟调制信号是幅度调制(AM)信号和角度调制信号。幅度调制(AM)信号包括两个边带和一个载波。比较经济的调幅信号如电视系统屮使用的残留边带(VSB)信号,使用较为广泛的调幅信号还有双边带抑制载波(DSBSC)和单边带抑制载波(SSBSC)信号。在角度调制中,由于载波的瞬时角是变化的,这就引出分别称为频率调制(FM)和相位调制(PM)两种方式的信号。
(2)数字信号
数字调制信号更是种类繁多,最常用的有:ASK (幅移键控,或启闭键控OOK)、相位反转ASK (也可看作PSK)、正交幅度调制(QAM)或称正交幅度移位键控QASK (正交ASK)、FSK (频移键控)、BFSK (二进制FSK)、SFSK (正弦FSK)、MFSK (多进制 FSK)、MSK (最小移频键控)、GMSK、MAMSK (多幅值MSK)、TFM (平滑调频)、PSK (相移键控)、BPSK (二进制PSK)、QPSK (四进制PSK)、OQPSK (偏置QPSK)、UF-OQPSK (无码间干扰、无抖动OQPSK)、CPSK (相千PSK)、DPSK (差分PSK)、DCPSK (差分相干PSK)、MPSK (多进制PSK)等。
2)、多层次组合构成复杂的多种信号
将上述处理巧妙组合,就可以构成各种适于信道传输的信号。如对于频分复用(FDM)多采用调频调制方式,构成FDM调频信号。
当今得到广泛应用的是一种称为正交频分复用(OFDM)的调制信号,这是因为它具有抗脉冲干扰、抗多径和衰落的性能,同时使得频谱利用率得到了提高。
3)、扩频信号
扩频信号也是一种独特的信号形式。它包括跳频、跳时、直接序列扩频和混合扩频信号。
跳频信号的调制载波频率不是一个常数,而是随扩频码的变化而变化。即在某个时间单元内其频率不变,而到了下一个时间单元,载波频率就会发生变化,直到一个扩频码周期结束。然后重复上述变化。
直接序列扩频信号是将一个高速率的伪随机序列与基带脉冲数据相乘,然后再对载波进行调制的信号。跳时信号是指信号在一个时间单元内按伪随机码占用某一时隙进行发射。此外,还有直接序列与跳频或跳时混合的信号形式。
4)、复杂的卫星通信信号
如果把一个转发器的整个信号看成一个通信信号,那么最复杂的通信信号形式要属卫星通信信号。其中下行信号更为复杂,以其为例,它至少包括以下几个层次。
(1)不同多址方式的多种信号:频分多址(含FM/FDM/FDMA, FM/SCPC/FDMA,PCM/SCPC/FDMA,PCMATDM/FDMA)、时分多址(含TDMATDMA,TDM/SS/TDMA)、码分多址(含DS/CDMA,FH/CDMA,TH/CDMA)、时间随机多址(含P-ALOHA,S-ALOHA,R-ALOHA,SREJ-ALOHA)以及空分多址。
(2)不同复用方式的复用信号:频分(含OFDM)和时分复用。
复用信号对载波的不同调制方式:模拟调频,以及数字的PSK、QAM、FSK、MFSK、MSK、OQPSK 等。
(3)不同的基带信号:模拟的和数字的信号。
(4)对基带信号的不同数字化方式:脉冲调制加编码、子带编码、参量编码及矢量量化编码。