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COFDM（coded orthogonal frequency division multiplexing），即编码正交频分复用的简称，是目前世界最先进和最具发展潜力的调制技术。
& &COFDM（coded orthogonal frequency division multiplexing），即编码正交频分复用的简称，是目前世界最先进和最具发展潜力的调制技术。它的实用价值就在于支持突破视距限制的应用，是一种在无线电频谱资源方面充分利用的技术, 可以对噪声和干扰有着很好的免疫力。其基本原理就是将高速数据流通过串并转换，分配到传输速率较低的若干子信道中进行传输。
& & 编码（C）是指信道编码采用编码率可变的卷积编码方式，以适应不同重要性数据的保护要求；正交频分（OFD）指使用大量的载波（副载波），它们有相等的频率间隔，都是一个基本震荡频率的整数倍；复用（M）指多路数据源相互交织地分布在上述大量载波上，形成一个频道。
& &波形图如下：
COFDM正交频分复用技术波形图
& & COFDM（编码正交频分多路复用）是ETSI欧洲电信标准协会关于DVB-T数字视频地面广播及DAB数字音频广播的标准。 早期是用于军事无线电传输安全性之目的。近年来，基于COFDM技术的廉价的数字信号处理芯片已成为众多公司发展产品之首选。
& & 上个世纪中期，人们提出了频带混叠的多载波通信方案，选择相互之间正交的载波频率作子载波，也就是我们所说的OFDM。这种&正交&表示的是载波频率间精确的数学关系。按照这种设想，OFDM既能充分利用信道带宽，也可以避免使用高速均衡和抗突发噪声差错。OFDM是一种特殊的多载波通信方案，单个用户的信息流被串/并变换为多个低速率码流，每个码流都用一个子载波发送。OFDM不用带通滤波器来分隔子载波，而是通过快速傅立叶变换（FFT）来选用那些即便混叠也能够保持正交的波形。
& & OFDM技术属于多载波调制（Multi－Car?rierModulation，MCM）技术。有些文献上将OFDM和MCM混用，实际上不够严密。MCM与OFDM常用于无线信道，它们的区别在于：OFDM技术特指将信道划分成正交的子信道，频道利用率高；而MCM，可以是更多种信道划分方法。
& & OFDM技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制，它的特点是各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而减小了子载波间的相互干扰。OFDM每个载波所使用的调制方法可以不同。各个载波能够根据信道状况的不同选择不同的调制方式，比如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等等，以频谱利用率和误码率之间的最佳平衡为原则。OFDM技术使用了自适应调制，根据信道条件的好坏来选择不同的调制方式。OFDM还采用了功率控制和自适应调制相协调工作方式。信道好的时候，发射功率不变，可以增强调制方式（如64QAM），或者在低调制方式（如QPSK）时降低发射功率。
& & OFDM技术是HPA联盟（HomePlug Powerline Alliance）工业规范的基础，它采用一种不连续的多音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。
1、单载波系统
& & 在FDM传统的频分复用和TDM时分复用系统中，一个单一的无线电频率可以采用振幅、频率、相位调制或采用复合调制方式以传送数据流。为防止对临近信道产生的干扰需要拿出一段频谱空间作为保护频段 ，但增加保护频段会减少整个系统的吞吐量。
& & 射频系统的设计必须考虑到最小的信号噪声比，以保证接收信号在背景噪声下所需要的性能。在强的干扰环境下（在同频本地多发信机工作的情况下）或在强的衰落环境下（在暴雨期间或金属物内），信号通常是不能被良好的接收的。
& & 更为重要的是在同频工作下会有多径干扰产生的影响，它会使信号在建筑物之间、人群、移动的车辆、飞机或其它的方面产生多种反射而使信号传输中断，那么如何使接收机能够正确地接收这些信号？ 假设这些多径射频信号的特性可以迅速地从一个瞬间到另一个瞬间进行变化，在设计上采用复杂的算法以及昂贵的电路技术能够处理这些问题，使得在上述环境下信号也能够得以良好的接收。
2、多载波系统 & COFDM
& & COFDM技术不使用单载波系统而是多载波系统，在同样的调制方式下，比如采用 QPSK、16-QAM 或 64QAM ，可以使之应用于单载波系统。但无论如何，数据的传输仍然是采用时分和频分方式 ，并工作在各自的子载波上，每个子载波都在特定的正交频率上，以增加潜在的数据吞吐量。尽管这时每个子载波的数据率低于单载波系统，但各个子载波的总的数据率要高于整个系统的数据率。DVB-T 标准已被广泛应用于欧洲和世界各国, 其中&2K& 版本 (1704 载波信号)应用于较强的干扰环境，&8K& 版本 (6816 载波信号) 应用于较低些的干扰环境。DAB 标准 应用于CD品质的音频和数据在移动环境下的规划和设计。其中有4个不同的工作方式, 在整个1.5MHz的信道上具有高达 1536 个载波的间隔, 其目的是为了提高对多普勒相移和多径干扰的免疫。
& & COFDM技术是关于前向纠错方法和数据信号处理过程的。它对干扰具有强的抵抗力。包括抗多径干扰。这些信号相对原始信号因传播距离而被延迟，相对于最大的期望延迟，保护间隔的配置就更长。这样就可以保证接收机从反射信号中区别有用的信号以正确地接收。 &&
& & 值得注意的是，实际上多径信号会给COFDM系统中带来好处， 如果原始信号被封锁，仅有多径信号被接收的话，这些信号会被用于接收机去获得想得到的数据。此外，即使个别的子载波不能完全地被接收, 数据纠错方式也能够使接收机从其它的子载波中获得足够的信息去重建缺少的数据。
3、移动性和双向数据
& & COFDM 技术是移动环境下应用的最佳选择。例如：UBS系统的COFDM 调制器在新加坡已被广泛应用于公交车的电视信号的传送，这项技术也被用于拉斯维加斯战时流动医院的实时移动视频图象的单向传送，以诊断病人。同时该项技术也能被应用于双向广播无线接入业务。包括数据、互联网接入、话音和传真等。
& & COFDM 技术标准为增强频谱资源的利用率提供了一种有效的解决途径，特别是在强的干扰环境下。它可应用于单向或双向的固定或移动的数据网络环境 。&
& & 以前采用固定无线接入方式访问互联网的用户都知道一个道理：如果他们屋顶上的天线不在几公里/几十公里外的基站天线视线范围内的话，他们就接收不到信号。 但是现在WXKD新一代的固定无线双向系统可以突破这一限制，包括树丛、饰墙、甚至是金属片都不能阻挡它与基站天线的通信。这对于使用固定无线接入技术向用户提供高速互联网接入服务的人们来说无疑是一件好事。另外，这种新系统的安装也更加方便，用户可以自行安装天线，而不是象以前那样需要工程技术人员来调整它的角度以对准远端的天线。
无线电波的传播特性
& & 无线电波通过多种传输方式从发射天线到接收天线。主要有自由空间波，对流层反射波，电离层波和地波
& & 表面波传播，就是电波沿着地球表面到达接收点的传播方式，如下图中1所示。
& & 电波在地球表面上传播，以绕射方式可以到达视线范围以外。地面对表面波有吸收作用，吸收的强弱与带电波的频率，地面的性质等因素有关。
& & 天波传播，就是自发射天线发出的电磁波，在高空被电离层反射回来到达接收点的传播方式。如下图中2所示。电离层对电磁波除了具有反射作用以外，还有吸收能量与引起信号畸变等作用。其作用强弱与电磁波的频率和电离层的变化有关。
& & 散射传播，就是利用大气层对流层和电离层的不均匀性来散射电波，使电波到达视线以外的地方。如下图中4所示。对流层在地球上方约10英里处，是异类介质，反射指数随着高度的增加而减小。
& & 外层空间传播，就是无线电在对流层，电离层以外的外层空间中的传播方式。如下图中的5所示。这种传播方式主要用于卫星或以星际为对象的通信中，以及用于空间飞行器的搜索，定位，更踪等。自由空间波又称为直达波，沿直线传播，用于卫星和外部空间的通信，以及陆地上的视距传播。视线距离通常为50km左右。
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& 2017 深圳市安视源电子科技有限公司& 版权所有第7章 多路复用 7.1本章知识点 本章介绍多路复用的相关理论知识。 7.1.1多路复用的概念 为了提高通信系统信道的利用率，通常多路信号共享同一信道进行信号的传输。为此，引入信道多路复用的概念。多路复用是指在同一信道上传输多路信号而互不干扰的一种技术。最常用的多路复用方式有频分复用（FDM）、时分复用（TDM）和码分复用（CDM）。按频带区分信号的方法是频分复用；按时隙区分信号的方法是时分复用；按相互正交的码字区分信号的方法是码分复用。 7.1.2 频分复用 频分复用就是在发送端利用不同频率的载波将多路信号的频谱调制到不同的频段，以实现多路复用。频分复用的多路信号在频谱上不会重叠，合并在一起通过一条信道传输。到达接收端后，通过中心频率不同的带通滤波器彼此分离开来。图7-1所示为一个频分复用系统的组成框图。
图7-1 频分复用系统组成框图 在选择载频时，既应考虑到每一路已调信号的频谱宽度fm'，还应留有一定的防护频带fg。为了各路信号频谱不重叠，要求载频间隔 fs?fc?i?1??fci?fm'?fgi?1,2,?,n
（7-1） 式中，fci和fc?i?1?分别为第i路和第?i?1?路的载波频率。 n路频分复用信号的总频带宽度为 Bn?nfm'??n?1?fg??n?1?fs?fm'
（7-2） 频分复用信号原则上可以直接在信道中传输，但在某些应用中，还需要对合并后的复用信号再进行一次调制。 7.1.3 时分复用和多路数字电话系统 时分复用是利用各路信号的抽样值在时间上占据不同的时隙，以在同一信道中传输多路信号而互不干扰的一种多路复用技术。3路话音信号PCM复用的原理方框图如图7-2所示。
3路PCM信号时分复用原理图 1、时分复用的PCM系统的码元速率和带宽 抽样时各路每轮一次的时间称为一帧，长度记为Ts，它就是旋转开关旋转一周的时间，即一个抽样周期。它与抽样频率fs呈倒数关系，即 Ts?1fs
（7-3） 一帧中相邻两个抽样脉冲之间的时间间隔叫做路时隙（简称为时隙），即每路PAM信号每个样值允许占用的时间间隔，记为Ta。假设复用路数为n，则 Ta?Ts/n
（7-4） 一位二进制码元占用的时间称为位时隙，长度记为Tb。如果对每个抽样值进行量化编码得到的二进制码元位数为l，则 Tb?Tsn?l?Tal
（7-5） 可见，TDM-PCM系统的二进制代码的码元速率为 RB?n?l?fs（波特）
（7-6） 对应的信息速率Rb?n?l?fs（bit/s）。其中n表示复用路数，l表示每个抽样值编码的二进制码元位数，fs表示一路信号的抽样频率。 采用矩形脉冲传输的TDM-PCM的第一零点带宽可以参照第4章的计算方法求得，即 B?1?
（7-7） 其中?为二进制码元的脉冲宽度。 如果考虑无码间干扰，结合第5章无码间干扰的基带传输特性的理论，传输PCM信号的带宽通常分两步求得： ① 利用式（7-6）得到码元速率； ② 利用频带利用率?2?RB??，得到PCM信号的带宽。 ?B1????max2、多路数字电话系统 对于多路数字电话系统，国际上有两种标准化制式，即PCM 30/32路制式（E体系）和PCM 24路制式（T体系）。我国规定采用的是PCM30/32路制式，一帧共有32个时隙，可以传送30路电话，即复用的路数n=32路，其中话路数为30。PCM 30/32路系统的帧结构如图7-3所示。
PCM 30/32路系统的帧结构 可见，一个复帧由16帧组成，一帧由32个时隙组成，一个时隙有8个比特。PCM 30/32路系统中，每路语音信号的抽样频率为8000Hz，帧周期为1/μs，每路占用的时隙为125/32?3.91μs，位时隙占488ns。从传输速率来讲，每秒钟能传送8000帧，而每帧包含32×8＝256bit，因此，PCM 30/32路系统的码元速率为256?M波特，信息速率为2.048Mbit/s。 7.1.4 码分复用 码分复用是用一组相互正交的码字区分信号的多路复用方法。在码分复用中，各路信号在频谱上和时间上都是混叠的，但是代表每路信号的码字是正交的，也可以是准正交或超正交的。 用x??x1,x2,?,xN?和y??y1,y2,?,yN?表示两个码长为N的码字（也称为码组），二进制码元xi,yi???1,?1?，i?1,2,?,N。定义两个码字的互相关系数为 ρ?x,y???xNi?11Niyi
（7-8） 可见，互相关系数?1?ρ?x,y??1。 如果互相关系数 ??x,y??0
（7-9） 则称码字x和y相互正交。 如果互相关系数 ??x,y??0
（7-10） 则称码字x和y准正交。 如果互相关系数 ??x,y??0
（7-11） 则称码字x和y超正交。
87 沃尔什（Walsh）码是一种应用较为广泛的正交码，它可以由下面的递推式来生成： ?H?n-1?H?n????H?n-1?H?n-1???
（7-12） -H?n-1??其中H?n?为哈德玛矩阵，它是2n?2n阶方阵。H?n?矩阵中的2n个行向量就是Walsh码的2n个码字，码字之间两两正交。 如果将正交码字用于码分复用中作为“载波”，则合成的多路信号经信道传输后，在接收端可以采用计算互相关系数的方法将各路信号分开。图7-4中画出了4路信号进行码分复用的原理图。
码分复用原理图 信道中的多路复用信号为 KKke??ak?1??dk?1kWk
（7-13） 接收机可以通过计算 ρ?e,Wk???1NNKk1NN?en?1nWk,n
（7-14） ??dn?1k?1Wk,nWk,n?dk?k?1,2,?,K?恢复出第k个用户的原始数据。其中，Wk表示第k个用户的正交码字，dk表示第k个用户发送的数据，K表示用户数，N表示正交码字的码长。 7.2教学目标 1、理解多路复用的概念及其分类；理解多址技术的概念及其分类； 2、理解频分复用的基本原理，会计算频分复用系统的带宽； 3、理解时分复用的基本原理；会计算时分复用系统的码元速率和带宽；熟悉PCM30/32路系统的帧结构。
88 7.3教学重点/难点 重点：频分复用系统的带宽；时分复用系统的码元速率和带宽；PCM30/32路系统的帧结构。 难点：将第4、5、6、7章的相关内容融合在一起来分析通信系统的性能。 7.4教学过程要点设计 1、注意引导学生对频分复用、时分复用和码分复用基本概念的理解和掌握，以及它们在实际通信系统中的应用情况。 2、教学中注重应用启发式和研究式教学方法，通过典型例题和习题联系将第4、5、6、7章的相关内容融合在一起来分析通信系统的性能，培养学生系统级分析问题和解决问题的能力。 3、通过PCM30/32路系统的帧结构的教学，指出该部分知识对后续课程（如现代交换原理）的重要性，提高学生的学习能动性。 4、典型例题 [例1] 对10路最高频率为3400Hz的话音信号进行TDM-PCM传输，抽样频率为8000Hz。抽样合路后对每个抽样值按照8级量化，并编为自然二进码，码元波形是宽度为?的矩形脉冲，且占空比为0.5。计算TDM-PCM基带信号的第一零点带宽。 解：二进制码元的速率为 RB?n?l?fs?n?log2M?fs?10?3?波特 因为二进制码元速率RB与二进制码元宽度Tb呈倒数关系，所以 Tb?1RB 因为占空比为0.5，所以??0.5Tb，则PCM基带信号第一零点带宽
下面结合第5章无码间串扰的基带传输特性来讨论传输PCM信号所需的带宽。如果采用滚降系数为?的滚降传输特性的信道来进行无码间串扰传输，因为 2?RB??波特/赫兹
（7.8） ??B1????maxB?1/??480000Hz由此可以算出传输PCM信号所需要的最小理论带宽。
[例2] 对10路最高频率为4000Hz的话音信号进行TDM-PCM传输，抽样频率为奈奎斯特抽样频率。抽样合路后对每个抽样值按照8级量化，计算传输此TDM-PCM信号所需的奈奎斯特带宽。 解：因为抽样频率为奈奎斯特抽样频率，所以 fs?2fH?8000Hz 所以二进制码元的速率为 RB?n?l?fs?n?log2M?fs?10?3?波特 由奈奎斯特准则可知
89 ?RB??2波特/赫兹 ??B??max所以奈奎斯特带宽B?120000赫兹。
[例3] 对10路最高频率为3400Hz的话音信号进行TDM-PCM传输，抽样频率为8000Hz。抽样合路后对每个抽样值按照8级量化，再编为二进制码，然后通过??1的升余弦滤波器再进行2PSK调制，计算所需的传输带宽。 解：因为二进制码元的速率为 RB?n?l?fs?n?log2M?fs?10?3?波特 由 ?RB??B?基带?2???1波特/赫兹 ?1???max得到通过升余弦滤波器后数字基带信号的带宽B基带?240000赫兹。 结合第6章的数字的频带传输，知2PSK信号带宽是基带信号带宽的两倍，所以所需的传输带宽 B?2B基带?480000赫兹 说明：通过例1、2、3，让学生能将第4、5、6、7章的相关内容融合在一起来分析通信系统的性能，培养学生系统级分析问题和解决问题的能力。 7.5作业布置 第7章：7-2，7-4，7-8 7.6课后思考题 1. 什么是多路复用? 2. 多路复用技术主要有哪些方法？ 3. 如何计算频分复用信号的传输带宽？ 4. 如何计算时分复用信号的传输带宽？ 5. PCM30/32路的帧结构中TS0和TS16的作用有哪些？ 6. PDH的优缺点有哪些？ 7. 与PDH相比，SDH具有哪些优越性？数据的串行总线可以携带多个通道同时在一个多路复用信号。
The serial bus can carry multiple channels of data at the same time in a multiplexing signal.
由未受调制更改的一个信号或一组多路复用信号所占用的频带。
A frequency band occupied by one signal, or by a set of multiplexed signals, that have not been changed by modulation.
一种多路复用器如终端复用器，能够从高速多路复用信号中分离或插入低速信号而不需要完全对信号解复用。
A multiplexer, such as a terminal multiplexer, capable of extracting and inserting lower-rate signals from a higher-rate multiplexed signal without completely demultiplexing the signal.
在网络图中添加多路复用器、 信号分离器或类似设备。
Adds a multiplexer , demultiplexer, or a similar device to your network diagram.
公开了用于非正交频分多路复用（OFDM）无线电信号的OFDM通信的方法和装置。
Methods and apparatuses for Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) communication of non-OFDM radio signals are disclosed.
本文研究了采用光纤微波副载波复用技术对多路电视信号进行长距离中继传输的基本限制和主要技术。
In this paper, fundamental limit and main technology for multichannel TV repeating transmission of microwave subcarrier-multiplexing in optical fiber are shown.
前端还包括一个12通道输入多路复用器，使多个视频信号被应用到ADV7183A。
The front end also includes a 12-channel input mux that enables multiple video signals to be applied to the ADV7183A.
本文先后介绍伪卫星应用中的远近效应问题和常用的解决方案，重点分析了采用时分多路复用技术来对伪卫星信号进行重新设计。
In the paper, firstly introduce the near-far effect of the pseudolites and traditional solutions, then mainly analyse the TDMA technology and redesign the signal of the pseudolites.
它采用一种多路复用的形式，允许很多信号只占一个传输信道，优化了可用带宽的使用。
CDMA is a form of multiplexing, which allows numerous signals to occupy a single transmission channel, optimizing the use of available bandwidth.
“通过使用多个频率来编码脸的两个不同部位-这个过程被称为多路复用-大脑可以在同一时间代码多个信号，”他说。
"By using multiple frequencies to encode two different parts of the face - a process called multiplexing - the brain can code more signals at the same time, " he said.
多路复用（Multiplexing）指的是通过一个载波来同时发送多个信号或流。
Multiplexing refers to the sending of multiple signals, or streams, simultaneously over a single carrier.
可编程补偿电路能够用来多路复用来自每一个放大器电路的不同的放大输出信号并且提供数字输出。
A programmable compensation circuit can be utilized to multiplex different amplified output signals from each of the amplifier circuits and to provide a digital output.
所 述多路复用器提供经循环旋转由所述控制所确定的量的所述第一信号作为所述第二信 号。
The multiplexers provides the first signals, circularly rotated by an amount determined by the control, as the second signals.
这些多路复用器及开关均能够同样出色地在两个方向上进行导电，并可进行轨至轨模拟信号处理。
The multiplexers and switches conduct equally well in both directions and offer rail-to-rail analog signal handling.
一种将经过（多路）复用形成的某一信号恢复成初始的各独立信号或若干组信号的过程。
A process applied to a signal formed by multiplexing, for recovering the original independent signals, or groups of these signals.
本文先后介绍伪卫星应用中的远近效应问题和常用的解决方案，重点分析了采用时分多路复用技术来对伪卫星信号进行重新设计。
In the paper, firstly introduce the near-far effect of the pseudolites and traditional solutions, then mainly analysis the TDMA technology and redesign the signal of the Pseudolites.
该多路复用器被耦合，以将商信号从上述至少两条路径之一中选择性 地传送至级输出以选择级延迟之一。
The multiplexer is coupled to selectively communicate the quotient signal from one of the at least two paths to a stage output to select one of the stage delays.
该多路复用器被耦合，以将商信号从上述至少两条路径之一中选择性 地传送至级输出以选择级延迟之一。
The multiplexer is coupled to selectively communicate the quotient signal from one of the at least two paths to a stage output to select one of the stage delays.
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