時(shí)分復(fù)用
關(guān)注創(chuàng)建者：320科技工作室 創(chuàng)建時(shí)間：2021-11-27
時(shí)分復(fù)用的實(shí)例教程
案例目的：為了增加光通信系統(tǒng)通信容量，本案例設(shè)計(jì)了四路波分復(fù)用乘以四路時(shí)分復(fù)用混合光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過OptiSystem軟件進(jìn)行仿真分析，研究信號(hào)傳輸效果。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
該系統(tǒng)主要包括信源模塊，時(shí)分復(fù)用模塊，波分復(fù)用模塊，光纖傳輸鏈路模塊，解復(fù)用模塊和信號(hào)接收模塊六個(gè)主要部分。
1. 信源模塊
調(diào)用Transmitters Library中光輸入源庫中的CW Laser（連續(xù)激光器）、Transmitters Library中的二進(jìn)制序列發(fā)生器庫中的Pseudo-Random Bit Sequence Generator（偽隨機(jī)序列發(fā)生器）、還有Pulse Generators中的電發(fā)生器中的NRZ Pulse Generator（非歸零脈沖發(fā)生器）和Optical Modulators中的MZ Modulator（馬赫曾德調(diào)制器）。
圖1. 信源模塊
2. 時(shí)分復(fù)用模塊
調(diào)用Passives Library中的Time Delay（時(shí)延器）和Power Combiners庫中的Power Combiners 4×1（功率耦合器），按圖所示連接。
圖2. 時(shí)分復(fù)用模塊
3. 波分復(fù)用模塊
調(diào)用WDM Multiplexer Library中多路復(fù)用庫中的WDM Mux 4×1(合波器)。
圖3. 波分復(fù)用模塊
4. 光纖傳輸鏈路模塊
設(shè)置不同長度的光纖測試光傳輸效果，利用EDFA實(shí)現(xiàn)光信號(hào)放大。
圖4. 光纖傳輸鏈路模塊
5. 解復(fù)用模塊
包括波分解復(fù)用和時(shí)分解復(fù)用。
展開 光時(shí)分多路復(fù)用（OTDM）的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得較高速率帶寬比，可以有效減少傳輸過程中信號(hào)所占用的資源，提高效率。
本案例演示了OTDM中通過將初始的比特序列壓縮來減小比特之間的間隔，也就是把離散的時(shí)域信號(hào)壓縮到較窄的時(shí)域內(nèi)，以此來提高傳輸效率。
1. 原理
光路分為兩大部分，第一部分是初始信號(hào)生成部分，用10110100的初始序列號(hào)來調(diào)制光信號(hào)；第二部分為壓縮部分，共有三次壓縮過程。每一次壓縮的過程，就是將光信號(hào)拆分為兩路信號(hào)，對(duì)其中一路信號(hào)延時(shí)處理，最后再把兩路信號(hào)耦合到一起。
2. 仿真過程
2.1設(shè)置全局參數(shù)：序列長度設(shè)置為8
設(shè)定脈沖寬度Pulse Time和每個(gè)數(shù)據(jù)包位數(shù)PulsePacket的全局變量，后續(xù)元件參數(shù)設(shè)置時(shí)通過腳本的方式相關(guān)聯(lián)
2.2搭建光路
整體光路
子系統(tǒng)（壓縮區(qū)域）
3. 設(shè)置元件參數(shù)
3.1 生成一個(gè)10110100的比特序列
3.2 設(shè)置脈沖寬度
3.3 設(shè)置每個(gè)壓縮部分的局域變量，局域變量用以調(diào)整不同的延遲系數(shù)。
3.4 在壓縮部分中，通過偽隨機(jī)信號(hào)將所要調(diào)制的信號(hào)分成兩部分。設(shè)置偽隨機(jī)信號(hào)的比特速率
3.5 設(shè)置延時(shí)器的腳本函數(shù)
4. 運(yùn)行結(jié)果
展開 光時(shí)分多路復(fù)用（OTDM）的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得較高速率帶寬比，可以有效減少傳輸過程中信號(hào)所占用的資源，提高效率。
本案例演示了OTDM中通過將初始的比特序列壓縮來減小比特之間的間隔，也就是把離散的時(shí)域信號(hào)壓縮到較窄的時(shí)域內(nèi)，以此來提高傳輸效率。
1.原理
光路分為兩大部分，第一部分是初始信號(hào)生成部分，用10110100的初始序列號(hào)來調(diào)制光信號(hào)；第二部分為壓縮部分，共有三次壓縮過程。每一次壓縮的過程，就是將光信號(hào)拆分為兩路信號(hào)，對(duì)其中一路信號(hào)延時(shí)處理，最后再把兩路信號(hào)耦合到一起。
2.仿真過程
2.1設(shè)置全局參數(shù)：序列長度設(shè)置為8
設(shè)定脈沖寬度Pulse Time和每個(gè)數(shù)據(jù)包位數(shù)PulsePacket的全局變量，后續(xù)元件參數(shù)設(shè)置時(shí)通過腳本的方式相關(guān)聯(lián)
2.2搭建光路
整體光路
子系統(tǒng)（壓縮區(qū)域）
3.設(shè)置元件參數(shù)
3.1生成一個(gè)10110100的比特序列
3.2 設(shè)置脈沖寬度
3.3 設(shè)置每個(gè)壓縮部分的局域變量，局域變量用以調(diào)整不同的延遲系數(shù)。
3.4 在壓縮部分中，通過偽隨機(jī)信號(hào)將所要調(diào)制的信號(hào)分成兩部分。設(shè)置偽隨機(jī)信號(hào)的比特速率
3.5 設(shè)置延時(shí)器的腳本函數(shù)
4.運(yùn)行結(jié)果
a）初始比特序列 b）第一次壓縮
c）第二次壓縮 d）第三次壓縮
展開 許可和拍賣的頻譜塊也是成對(duì)的，因?yàn)檫@非常適合頻分復(fù)用（FDD）協(xié)議，當(dāng)語音是主要應(yīng)用時(shí)這種方案能夠很好地滿足運(yùn)營商和用戶要求。
然而，隨著寬帶數(shù)據(jù)服務(wù)的快速發(fā)展，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求已經(jīng)變成了不對(duì)稱。換句話說，網(wǎng)絡(luò)上的下行鏈路和上行鏈路負(fù)載不再平衡，因?yàn)橛脩舻南螺d內(nèi)容量通常要比上載的量多得多。當(dāng)使用對(duì)稱配置的數(shù)據(jù)服務(wù)時(shí)，這種不對(duì)稱的數(shù)據(jù)要求將很快導(dǎo)致下行鏈路達(dá)到滿負(fù)荷，而上行鏈路利用率嚴(yán)重不足。
在這種情況下時(shí)分復(fù)用（TD）協(xié)議就有很大的優(yōu)勢，因?yàn)樗梢酝ㄟ^調(diào)整上行鏈路和下行鏈路傳輸?shù)臅r(shí)隙安排調(diào)整上行鏈路和下行鏈路之間的相對(duì)帶寬分配。通過高效的時(shí)隙調(diào)度，運(yùn)營商能以比對(duì)稱模型更高的利用率運(yùn)作他們的網(wǎng)絡(luò)。TD-LTE允許根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特定需求動(dòng)態(tài)修改帶寬分配，更新單個(gè)通道內(nèi)的上行鏈路和下行鏈路傳輸時(shí)隙安排，從而幫助運(yùn)營商以更高的利用率運(yùn)營LTE網(wǎng)絡(luò)。
一種極具魯棒性和可靠性的TD-LTE測試方法的關(guān)鍵是要確保測試設(shè)備支持多個(gè)關(guān)鍵要求。在現(xiàn)實(shí)世界中，上行鏈路和下行鏈路共存于相同的頻譜中，因此設(shè)計(jì)支持成功部署TD-LTE的有效測試設(shè)備也必須提供這些同樣的特性。特別是測試設(shè)備必須支持雙向測試工作，并具有相位和幅度平衡的上行鏈路和下行信道。
諸如信道模擬器等先進(jìn)的無線測試設(shè)備可以提供TD-LTE測試所必需的現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境。在支持設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施測試的測試解決方案中集成信道模擬器后產(chǎn)生的測試結(jié)果能夠更好地反映現(xiàn)實(shí)世界所發(fā)生的事實(shí)。隨著對(duì)MIMO協(xié)議的帶寬和發(fā)展要求的不斷提高，能夠同時(shí)支持TD-LTE測試所需的各種射頻要求以及實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中典型活動(dòng)的相關(guān)模型的信道模擬器將成為高效測試的關(guān)鍵。
展開 而在空間維度資源中，基于軌道角動(dòng)量（Orbital Angular Momentum，OAM）的模分復(fù)用技術(shù)由于攜帶不同拓樸荷數(shù)的相互正交的軌道角動(dòng)量模式成為擴(kuò)大通信容量的一種非常有潛力的方案。軌道角動(dòng)量具有全新的電磁波自由度特性，具有軌道角動(dòng)量特性的電磁波可以在常用的信息傳輸方式，如波分復(fù)用（Wave Division Multiplexing，WDM）、偏振復(fù)用（Polarization Multiplexin，PM）、時(shí)分復(fù)用（Time Division Multiplexing，TDM）等信息傳輸方式上成倍的提高信息傳輸容量。
近日，中國計(jì)量大學(xué)嚴(yán)德賢課題組提出了基于太赫茲波段的負(fù)曲率軌道角動(dòng)量光纖。該光纖以重慶摩方精密科技有限公司提供的HTL聚合物材料（耐高溫樹脂）為基底，采用兩層傾斜橢圓管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過引入環(huán)芯區(qū)域在0.4-0.8THz波段成功產(chǎn)生50-52個(gè)OAM模式，且在所研究的波段內(nèi)獲得了高模式純度、低限制損耗和低波導(dǎo)色散等傳輸特性，相關(guān)研究成果以“Design of negative curvature fiber carrying multiorbital angular momentum modes forterahertz wave transmission”為題發(fā)表在《Results in Physics》。
圖1.3D打印負(fù)曲率軌道角動(dòng)量光纖結(jié)構(gòu)圖
圖1展示了基于摩方精密nanoArch S140打印技術(shù)的3D打印光纖樣品圖。光纖整體尺寸為6.57mm，靠近纖芯區(qū)域的第二層傾斜橢圓管結(jié)構(gòu)最小尺寸為0.051mm。光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，在Comsol Multiphysics有限元仿真軟件中選取光纖結(jié)構(gòu)的任一截面進(jìn)行仿真研究。
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光時(shí)分多路復(fù)用（OTDM）的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得較高速率帶寬比，可以有效減少傳輸過程中信號(hào)所占用的資源，提高效率。
本案例演示了OTDM中通過將初始的比特序列壓縮來減小比特之間的間隔，也就是把離散的時(shí)域信號(hào)壓縮到較窄的時(shí)域內(nèi)，以此來提高傳輸效率。
1. 原理
光路分為兩大部分，第一部分是初始信號(hào)生成部分，用10110100的初始序列號(hào)來調(diào)制光信號(hào)；第二部分為壓縮部分，共有三次壓縮過程。
光時(shí)分多路復(fù)用（OTDM）的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得較高速率帶寬比，可以有效減少傳輸過程中信號(hào)所占用的資源，提高效率。
本案例演示了OTDM中通過將初始的比特序列壓縮來減小比特之間的間隔，也就是把離散的時(shí)域信號(hào)壓縮到較窄的時(shí)域內(nèi)，以此來提高傳輸效率。
1.原理
光路分為兩大部分，第一部分是初始信號(hào)生成部分，用10110100的初始序列號(hào)來調(diào)制光信號(hào)；第二部分為壓縮部分，共有三次壓縮過程。
? 數(shù)據(jù)傳輸 ：它使用數(shù)字信號(hào)所需的工具，通過使用時(shí)分復(fù)用技術(shù)和一條通信路徑在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送大量數(shù)據(jù)，以便傳輸更多數(shù)據(jù)。
18 數(shù)字信號(hào)處理的缺點(diǎn)
數(shù)字信號(hào)處理器有一些缺點(diǎn)，下面提到的是：
? 復(fù)雜性 ：DSP 系統(tǒng)具有一些復(fù)雜性，由于使用附加組件而導(dǎo)致增加。
? 功率 ： 數(shù)字信號(hào)處理器利用各種晶體管，與模擬信號(hào)處理器相比，這些晶體管需要巨大的功率。
通過結(jié)合光路交換機(jī)、波分復(fù)用/解復(fù)用器、波長選擇開關(guān)等設(shè)備或器件,可以實(shí)現(xiàn)QKD設(shè)備的時(shí)分復(fù)用和波分復(fù)用,以及與光通信網(wǎng)絡(luò)的融合組網(wǎng)[6]。但這些技術(shù)都會(huì)引入額外的損耗或干擾,其使用將受限于QKD點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)支持的光纖距離和密鑰成碼率。
軌道角動(dòng)量具有全新的電磁波自由度特性，具有軌道角動(dòng)量特性的電磁波可以在常用的信息傳輸方式，如波分復(fù)用（Wave Division Multiplexing，WDM）、偏振復(fù)用（Polarization Multiplexin，PM）、時(shí)分復(fù)用（Time Division Multiplexing，TDM）等信息傳輸方式上成倍的提高信息傳輸容量。
案例目的：為了增加光通信系統(tǒng)通信容量，本案例設(shè)計(jì)了四路波分復(fù)用乘以四路時(shí)分復(fù)用混合光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過OptiSystem軟件進(jìn)行仿真分析，研究信號(hào)傳輸效果。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
該系統(tǒng)主要包括信源模塊，時(shí)分復(fù)用模塊，波分復(fù)用模塊，光纖傳輸鏈路模塊，解復(fù)用模塊和信號(hào)接收模塊六個(gè)主要部分。
1.
這個(gè)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是使用專用和請(qǐng)求式時(shí)隙的多個(gè)服務(wù)質(zhì)量等級(jí)的應(yīng)用，而這一關(guān)鍵技術(shù)被應(yīng)用于采用時(shí)分復(fù)用(TDD)技術(shù)的通用多信道航空通信系統(tǒng)(AMACS)和由歐洲空域航行安全組織(EUROCONTROL)提出的基于L波段的1型數(shù)字航空系統(tǒng)(L-DACS1)。
1 時(shí)分多路復(fù)用(TDMA)
時(shí)分復(fù)用是將信道按時(shí)間加以分割成多個(gè)時(shí)間段，不同來源的信號(hào)會(huì)要求在不同的時(shí)間段內(nèi)得到響應(yīng)，彼此信號(hào)的傳輸時(shí)間在時(shí)間坐標(biāo)軸上是不會(huì)重疊。
在這種情況下時(shí)分復(fù)用（TD）協(xié)議就有很大的優(yōu)勢，因?yàn)樗梢酝ㄟ^調(diào)整上行鏈路和下行鏈路傳輸?shù)臅r(shí)隙安排調(diào)整上行鏈路和下行鏈路之間的相對(duì)帶寬分配。通過高效的時(shí)隙調(diào)度，運(yùn)營商能以比對(duì)稱模型更高的利用率運(yùn)作他們的網(wǎng)絡(luò)。TD-LTE允許根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特定需求動(dòng)態(tài)修改帶寬分配，更新單個(gè)通道內(nèi)的上行鏈路和下行鏈路傳輸時(shí)隙安排，從而幫助運(yùn)營商以更高的利用率運(yùn)營LTE網(wǎng)絡(luò)。
