【教学课件】第6章多路复用技术.ppt
教学提示：本章在介绍多路复用技术概念的基础上，分别介绍了频分多路复用技术，时分多路技术，统计时分复用技术的原理和特点。介绍了频分多路复用和时分多路复用以及统计时分复用技术的比较。简单介绍了码分多路复用、波分多路复用、数字复接与分接等技术。教学要求：通过本章的学习，读者应掌握常用的频分多路复用、同步时分多路复用和统计时分多路复用的作用与原理以及在实际中的应用。了解码分多路复用、波分多路复用、数字复接与分接技术。,多路复用（Multiplexing）：将多条线路的信号集合在一起，并用一条线路来传送，如下图所示。,6.1 概述,6.2 频分多路复用,频分多路复用：是将多路信号按频率的不同进行复用并传输的方法。复接和分接：在频分多路复用中，信道的带宽被分成若干个相互不重叠的频段，每路信号占用其中一个频段，因而在接收端可采用适当的带宽滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的原始信号。,6.2.1 频分多路复用原理 下图给出了频分多路复用的原理图。以n路为例，模拟信号经过FDM复用过程到达同一传输介质上。,6.2 频分多路复用,6.2.2 正交频分多路复用（OFDM）1.正交频分复用概念 正交频分多路复用是将高速率的信息数据流经串/并变换，分割为若干路低速率并行数据流。然后每路低速率数据采用一个独立的载波调制并叠加在一起构成发送信号，这种系统也称为多载波传输系统。2.正交频分复用的特点 抗脉冲干扰 多径传播与衰落 频谱利用率,6.2 频分多路复用,6.2 频分多路复用,3.正交频分复用的调制与解调（1）正交频分复用的调制 OFDM信号的产生是基于快速离散傅立叶变换实现的，正交频分复用的调制原理框图如下图所示。,6.2 频分多路复用,2.正交频分复用的调制与解调(续)（2）正交频分复用的解调 接收端输入OFDM信号首先经过下变频变换到基带、A/D转换、串/并变换后的信号去除循环前缀，再进行2N点快速离散傅立叶变换（FFT）得到一帧数据。为了对信道失真进行校正，需要对数据进行时域均衡。最后经过译码判决和并/串变换，恢复出发送的二进制数据序列。,6.2 频分多路复用,6.2.3 FDM应用系统 1.电话系统 FDM最典型的应用是话音信号频分多路复用载波通信系统。通话用户发出的声音频率结构不完全相同，但频谱能量主要集中在3003400Hz之间，滤波器将每个话音信号的带宽限制在3100Hz左右，当多个通道被复用在一起时，每个通道分配4kHz的带宽，以使彼此频带间隔足够远，防止出现串音。,6.2 频分多路复用,6.2.3 FDM应用系统（续）2.有线电视 FDM的另一个常见的应用是有线电视传输系统。目前，有线电视系统的传输介质使用宽带同轴电缆，其特性阻抗75，传输带宽大约500MHz。一个电视频道大约只需要6MHz的传输带宽。因此理论上讲，一条同轴电缆可以同时承载83个电视频道。由于需要保护频带，实际应用中要小于83这个理论值。,6.3 同步时分多路复用,6.3.1 同步时分多路复用原理 1.时分多路复用定义 时分多路复用是以时间作为信号分隔的参量，既信号在时间位置上分开，但它们所占用的频带是重叠的。当传输介质所能达到的数据传输速率超过了传输信号所需的数据传输速率时，利用每个信号在时间上交叉，可以在一个传输通道上传输多路信号，实现信号的时分多路复用。,6.3 同步时分多路复用,2.基本原理 由于单路抽样信号在时间上离散的相邻脉冲间有很大的空隙，在空隙中插入若干路其它抽样信号，只要各路抽样信号在时间上不重叠并能区分开，那么一个信道就有可能同时传输多路信号，达到多路复用的目的。原理如下图所示。,6.3 同步时分多路复用,3.TDM数据复用格式 比特交错法在每一个时间片内仅含有一个比特。字符交错法字符交错法以一个字符为单位进行复用。码组交错法 码组交错法按某一码元长度为单位进行复用，即在每个时间片取出某支路的一个码字。,6.3 同步时分多路复用,6.3.2 PCM基群帧结构 1.PCM30/32帧与复帧结构 如下图所示为PCM30/32帧与复帧结构。,6.3 同步时分多路复用,2.PCM24帧格式 PCM24路制式以12帧构成一个复帧，周期为1.5ms。12帧的奇数帧的第193比特构成010110帧同步码组，而偶数帧的第193比特构成复帧同步码0000111。,6.3.3 PCM高次群 如下图所示，PCM30/32路与PCM24路时分多路复用电话系统称为PCM基群或PCM一次群。如果需要传输更多的数字信号，则需要将若干个一次群数字信号通过数字复接设备复合成二次群，二次群再复合成三次群等等。我国和欧洲各国采用PCM30/32路制式为基础的高次群复合方式，北美和日本采用PCM24路制式为基础的高次群复合方式。,6.3 同步时分多路复用,6.3 同步时分多路复用,6.3.4 时分复用技术和频分复用技术的比较 时分复用技术和频分复用技术的比较主要从以下三个方面进行：复用原理比较 设备复杂性 性能比较,6.4 统计时分多路复用,6.4.1 统计时分复用原理 1.基本原理 在统计时分复用系统中，复用器一侧接低速输入线路，每一条低速线路都有一个与之相联系的缓冲区，另一侧是高速复用线路。复用器扫描各个输入信号，输入设备有数据传送就分配时间片，没有数据传送则继续扫描下一条线路而不分配时间片。循环往复直到扫描完所有的输入线路。将输入数据组成STDM帧，由于每条输入线路并非一直有数据输入，STDM帧的时隙数k，通常总小于各条低速线路的总和n。STDM利用同样速率的数据链路，比TDM可复接更多的低速线路。,6.4 统计时分多路复用,2.STDM帧结构 如下图所示，在整体的帧格式中，统计复用子帧中有两种格式，每帧一源的格式和每帧多源的格式。,6.5 码分多路复用,1.码分多路复用系统原理 码分多路复用（CDMA）的技术基础是直接序列扩频技术。使用CDMA技术，用户可获得整个系统带宽，系统带宽比需要传送信息的带宽宽很多倍，解扩后可得到几个不同时延的信号。RAKE接收机可恢复多个时延信号组成一个信号，可以对低频深衰落起到固有时间分集的作用，这对于移动通信是非常有效的；另一优势他解决了频率再利用的干扰；第三是它对移动用户的数目无硬的限制。,6.5 码分多路复用,2.CDMA系统的特点 CDMA系统的许多用户共享同一频率通信容量大 容量的软件性 由于信号被扩展在一较宽频谱上，从而可以减少多径衰落 码片（chip）时长很短，通常比信道的时延扩展小得多 低信号功率谱密度,6.6 密集波分复用,密集波分复用（DWDM）将不同波长的激光用不同的数据流调制，再将调制后的光波叠加在一起，由一条光纤进行传输。在光纤的另一端，进行相反的过程以恢复所有的数据流。只能在一根光纤上复用两路光载波信号，这种复用方式为波分复用。现在已经能做到在一根光纤上复用80路或更多路的光载波信号。于是便使用了密集波分复用这一名词。这样，波分复用器在同一个光纤内部创建了不同的信道，每一个信道的速度可达2.5Gb/s（OC-48）。,在数字通信系统中，为了扩大传输容量，通常将若干个低等级的支路比特流汇集成一个高等级的比特流在信道中传输。1.数字复接的概念 将若干个低等级的支路比特流汇集成一个高等级的比特流的过程称为数字复接。完成复接功能的设备称为数字复接器。在接收端，需要将复合数字信号分离成各支路信号，该过程称为数字分接，完成分接功能的设备称为数字分接器。,6.7 数字复接技术,2.数字复接原理 数字复接实质上是对数字信号的时分多路复用。数字复接系统组成原理如下图所示。,6.7 数字复接技术,end,返回,
