多路通信

多路通信是指用一條公共信道建立兩條或多條獨立傳輸信道的通信方式。使各路信號具有不同的頻率和時間參量的多路通信系統，分別稱為頻分和時分多路通信系統，而將各路信號變成由不同的碼型結構序列所組成的多路通信系統，則稱為碼分多路通信系統。

多路通信

正文

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

多路通信

頻分多路通信　把公共信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信道的通信方式。其基本原理是：在發信端將各路信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信號，然後進行合併以綜合成多路信號，再通過發射機對載頻進行調製，形成已調載頻信號；而在收信端則通過接收機對已調載頻信號解調，恢復成多路信號，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信號分離出來，再經相應的頻移單元（副載頻解調器）解調便得到各路信號，並從不同的連線埠輸出（圖1）。圖1為 n路頻分多路通信系統。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信號S1(t),…,Sn(t),它們輸出的已調副載頻信號分別是f1(t),…,fn(t),其頻譜分別是各副載頻和信號頻譜的差或和。這些信號匯總後輸入信道。在收信端多路信號經一組帶通濾波器分路後得到的已調副載頻信號分別為，…，，再經各頻移單元還原則得各路信號,…,。在理想情況下,,=(κ=1,…，n)。當路數增多時，常將各路信號分群，每群中的各路信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信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，並且能減少設備中濾波器的種類。
時分多路通信　各路信號輪流使用公共信道而構成多個周期性的傳輸信道的通信方式。其基本原理是利用發信端的多路電子開關循環地輸出每路這一時刻的採樣信號，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門電路，使它們的輸出總是分別對應發信端相應路的採樣信號。雖然通過每路選通門電路得到的信號只是該路發信端的採樣離散信號（而非連續信號），但是只要發信端信號的頻帶有限，而採樣的頻率又足夠高（是發信端信號最高頻率的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信號（見信源編碼技術）。

多路通信

從圖2可以看出,在發信端各路模擬信號S1(t)，…,Sn(t)經各自的採樣器採樣後成為離散信號f1(t),…,fn(t),各路的採樣時間由定時信號控制，每路順序時移一個時段。各路離散信號經過由定時信號控制的多路電子開關，依次循環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信道。在收信端經解碼器解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,則得到各路的離散信號,…,,再經低通濾波器還原為各路模擬信號，…,。各選通門由收信端定時信號控制輪流開啟，而此定時信號是由時鐘信號提取電路所取得的，它與發信端定時信號同步。在理想情況下,、。
碼分多路通信　利用各路信號碼型結構正交性而實現多路復用的通信方式。這種通信方式是以信號的正交性和多路通信的正交性原理為基礎的。若甲、乙兩路信號如M1sin(ωt)和M2sin(ωt+90°)可由彼此垂直（正交）的兩個矢量A、B表示(圖3a)，則稱甲、乙兩路信號是正交的,它們的合成信號由矢量C表示。將矢量C還原成矢量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信號。顯然不論A矢量的幅度如何變化,合成矢量還原得到的B矢量均無變化(這是因為在B矢量方向上的投影值恆為零，即A矢量在B矢量方向上的投影與B矢量不重疊的緣故),反之亦然。這就是利用正交信號完成多路通信的正交性原理。在碼分多路通信中，上述各正交信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信，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。

多路通信

圖3b是碼分多路通信系統的框圖，輸入信號可為模擬的或數字的（模擬信號可先變為數位訊號）。在發信端，每路輸入信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，然後相加起來得到信號f(t)（相當於圖3a中的合成信號），並進入信道。在收信端，將此信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：當待判決的信號值為一正數（即碼序列所含碼元數）時，判發信端已發碼；而當信號值為零時，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信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。有一個三路通信系統, 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。
碼分通信是利用各路信號碼型結構的正交性來完成多路通信的。廣義而言,頻分和時分多路通信也是利用信號的正交性，即採用適當的措施使各路信號不重疊（相當於各正交信號矢量與相互的投影值不重疊）來完成多路通信。前者利用了信號在頻率上的相互不重疊，而後者則利用了信號在時間上的相互不重疊。
各類多路通信方式的特點是：頻分多路通信系統不需要嚴格同步，設備比較簡單，但對信道的線性要求高，否則會產生較嚴重的非線性互調干擾；時分多路通信系統對信道的線性要求較低，但需要有精度高的同步系統；碼分多路通信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。
多路通信除根據需要適當擴充各類制式的通信路數以外，主要是將通信設備進一步小型化、集成化，並將各種多路通信技術有效地用於綜合業務通信網中。
參考書目
　北京郵電學院多路通信教研室編：《載波通信原理》，人民郵電出版社，北京，1979。
　貝爾電話研究所編，通信傳輸系統翻譯組譯：《通信傳輸系統》（上、下冊），人民郵電出版社,北京,1977。(Bell Telephone　Laboratories, Transmission Sys-TEMS　for Communication,4th　ed. , Bell System Press,New York,1971.)

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