射流元件

[拼音]:duolu tongxin

[英文]:multiplex communication

用一條公共通道建立兩條或多條獨立傳輸通道的通訊方式。採用這種公共通道的通訊系統稱為多路通訊系統。在多路通訊系統中,通道的發、收信端各加上了多路複用終端裝置。在發信終端從若干個入埠輸入互不相關的各路訊號,經適當的變換處理後再合併送入通道。在收信終端則將合成訊號還原成彼此不相干擾的各路訊號,再由不同的埠輸出。各路訊號在公共通道中傳輸之所以互不干擾,是因為發信終端裝置輸出的各路訊號的某些參量已變得有所區別。使各路訊號具有不同的頻率和時間參量的多路通訊系統,分別稱為頻分和時分多路通訊系統,而將各路訊號變成由不同的碼型結構序列所組成的多路通訊系統,則稱為碼分多路通訊系統。

頻分多路通訊

把公共通道可傳輸的頻帶分割成若干個較窄頻段,而每個頻段構成一條獨立傳輸通道的通訊方式。其基本原理是:在發信端將各路訊號經不同的頻移單元(副載頻調製器)移到不同的頻段,變成各路已調副載頻訊號,然後進行合併以綜合成多路訊號,再通過發射機對載頻進行調製,形成已調載頻訊號;而在收信端則通過接收機對已調載頻訊號解調,恢復成多路訊號,然後利用一組中心頻率不同的帶通濾波器將各路已調副載頻訊號分離出來,再經相應的頻移單元(副載頻解調器)解調便得到各路訊號,並從不同的埠輸出(圖1)。圖1為 n路頻分多路通訊系統。發信端各頻移單元的副載頻頻率各不相同。各單元的輸入分別是各路待傳訊號S1(t),…,Sn(t),它們輸出的已調副載頻訊號分別是f1(t),…,fn(t),其頻譜分別是各副載頻和訊號頻譜的差或和。這些訊號彙總後輸入通道。在收信端多路訊號經一組帶通濾波器分路後得到的已調副載頻訊號分別為

,…,

,再經各頻移單元還原則得各路訊號

,…,

。在理想情況下,

=

(κ=1,…,n)。當路數增多時,常將各路訊號分群,每群中的各路訊號用同一頻移方式搬到同一頻帶,再用不同載頻分別對各群訊號作一次或幾次頻移處理後匯合輸出,而在收信端其頻移步驟則適與發信端的相反。這樣的設計在使用時比較靈活,並且能減少裝置中濾波器的種類。

時分多路通訊

各路訊號輪流使用公共通道而構成多個週期性的傳輸通道的通訊方式。其基本原理是利用發信端的多路電子開關迴圈地輸出每路這一時刻的取樣訊號,而在收信端則利用與發信端多路開關同步開啟的一組選通閘電路,使它們的輸出總是分別對應發信端相應路的取樣訊號。雖然通過每路選通閘電路得到的訊號只是該路發信端的取樣離散訊號(而非連續訊號),但是隻要發信端訊號的頻帶有限,而取樣的頻率又足夠高(是發信端訊號最高頻率的2倍或以上),則經過其截止頻率為發信端最高頻率的低通濾波器後,就可以獲得發信端原來的連續訊號(見信源編碼技術)。

從圖2可以看出,在發信端各路模擬訊號S1(t),…,Sn(t)經各自的取樣器取樣後成為離散訊號f1(t),…,fn(t),各路的取樣時間由定時訊號控制,每路順序時移一個時段。各路離散訊號經過由定時訊號控制的多路電子開關,依次迴圈地傳輸給量化器和編碼器,將各路脈衝序列中的每個脈衝都編成二進碼再輸入通道。在收信端經譯碼器譯碼便得到各路混合脈衝序列,其中的每路脈衝序列分別通過相應的選通門,則得到各路的離散訊號

,…,

,再經低通濾波器還原為各路模擬訊號

,…,

。各選通門由收信端定時訊號控制輪流開啟,而此定時訊號是由時鐘訊號提取電路所取得的,它與發信端定時訊號同步。在理想情況下,

碼分多路通訊

利用各路訊號碼型結構正交性而實現多路複用的通訊方式。這種通訊方式是以訊號的正交性和多路通訊的正交性原理為基礎的。若甲、乙兩路訊號如M1sin(ωt)和M2sin(ωt+90°)可由彼此垂直(正交)的兩個向量

A

B

表示(圖3a),則稱甲、乙兩路訊號是正交的,它們的合成訊號由向量

C

表示。將向量

C

還原成向量

A

B

的處理是把它分別向水平和垂直方向作投影,兩方向的投影值便是各路的還原訊號。顯然不論

A

向量的幅度如何變化,合成向量還原得到的

B

向量均無變化(這是因為在

B

向量方向上的投影值恆為零,即

A

向量在

B

向量方向上的投影與

B

向量不重疊的緣故),反之亦然。這就是利用正交訊號完成多路通訊的正交性原理。在碼分多路通訊中,上述各正交訊號是正交碼組中的各碼序列。為了利用上述正交性原理來實現此類多路通訊,需要先設計出一正交碼組,組內的碼序列數至少等於通路數n,而碼序列中的碼元僅為+1或-1。正交碼組的每個碼序列本身各對應碼元值,彼此相乘再疊加起來應為一正數(即碼序列所含碼元數),而任意兩個不同碼序列的對應碼元值相乘再疊加起來,其值為零。

圖3b是碼分多路通訊系統的框圖,輸入訊號可為模擬的或數字的(模擬訊號可先變為數字訊號)。在發信端,每路輸入訊號與正交碼發生器所產生的一個碼序列波形(即一幅度為+1或-1的矩形脈衝時間波)相乘,然後相加起來得到訊號f(t)(相當於圖3a中的合成訊號),並進入通道。在收信端,將此訊號分別與本地的正交碼發生器所產生的並和發信端相應的各個碼序列相乘後再疊加起來作判決。判決的準則是:當待判決的訊號值為一正數(即碼序列所含碼元數)時,判發信端已發碼;而當訊號值為零時,則判發信端未發碼。接收到的碼序列與本地正交碼組中碼序列的各碼元對應相乘再疊加的處理,通常稱為相關處理,這相當於上述的正交性原理中將合成訊號向各方向作投影的處理。

以圖3c中的正交碼組為例可說明碼分多路的原理。這個碼組包含 8個碼序列。有一個三路通訊系統, 每路分別採用了前三種碼序列。當第1、2路發碼,第3路未發碼時,輸出的合成碼序列是22220000。在收信端第 1、2、3路中此合成碼序列分別與本地碼序列11111111、1111-1-1-1-1、11-1-1-1-111作相關處理後,顯然第1路輸出為2+2+2+2+0+0+0+0=8(表示此時發碼),第2路輸出為2+2+2+2+0+0+0+0=8(表示此時發碼),而第3路輸出則為2+2-2-2+0+0+0+0=0(表示此時未發碼),這與發信端的發碼情況相符。

碼分通訊是利用各路訊號碼型結構的正交性來完成多路通訊的。廣義而言,頻分和時分多路通訊也是利用訊號的正交性,即採用適當的措施使各路訊號不重疊(相當於各正交訊號向量與相互的投影值不重疊)來完成多路通訊。前者利用了訊號在頻率上的相互不重疊,而後者則利用了訊號在時間上的相互不重疊。

各類多路通訊方式的特點是:頻分多路通訊系統不需要嚴格同步,裝置比較簡單,但對通道的線性要求高,否則會產生較嚴重的非線性互調幹擾;時分多路通訊系統對通道的線性要求較低,但需要有精度高的同步系統;碼分多路通訊系統抗窄頻帶干擾能力強,保密性強,各路的連線、變換較靈活,但電路較複雜並且也需要有精度高的同步系統。

多路通訊除根據需要適當擴充各類制式的通訊路數以外,主要是將通訊裝置進一步小型化、整合化,並將各種多路通訊技術有效地用於綜合業務通訊網中。

參考書目

北京郵電學院多路通訊教研室編:《載波通訊原理》,人民郵電出版社,北京,1979。

貝爾電話研究所編,通訊傳輸系統翻譯組譯:《通訊傳輸系統》(上、下冊),人民郵電出版社,北京,1977。(Bell TelephoneLaboratories, Transmission Sys-temsfor Communication,4thed. , Bell System Press,New York,1971.)