信道复用与数字复接.ppt

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1、第 4 章 信道复用与数字复接,4.0 概述4.1 频分多路复用（FDM）4.2 时分多路复用（TDM）4.3 波分、码分多路复用（WDM、CDM）4.4 多址技术（FDMA、TDMA、CDMA）4.5 数字复接技术,4.0 概述,1.基本概念多路复用：多路信号同时在同一物理信道中传输（FDM、TDM、CDM、WDM）。数字复接：把若干个小容量低速数字流合并成一个大容量的高速数字流，到收端后再分开，完成这个数字大容量传输的过程，就称为数字复接。多址技术：区分与识别动态移动用户地址，引入“多址”这个术语，多址技术是指处于不同地址的多个用户共享信道资源实现各用户之间相互通信的一种方式（FDMA、T

2、DMA、CDMA）。,多路复用和多址技术的区别：相同点：都是为了共享通信资源，技术上两者类似。不同点：多路复用：通常在中频或基带实现；通信资源是预先分配给各用户共享的。多址技术：通常在射频实现，是远程共享通信资源；通信资源是在一个系统控制器的控制下，按照用户对通信资源的需求，随时动态地改变通信资源的分配。,本章内容在数字通信系统中所处的位置,2.多路复用分类,频分多路复用：主要运用于传统的模拟通信时分多路复用：主要运用于数字通信波分多路复用：光纤通信码分多路复用：主要运用于数字通信,多路复用,1）频分复用（FDM，frequency-division multiplexing）：发端：将具有一

3、定带宽的信道分割为若干个相互不重叠的较小频带的子信道，每个子信道传送一路信号。这样在信道中就可同时传送多个信号。收端：用中心频率不同的带通滤波器将多路信号分开。,频率,时间,频率 1,频率 2,频率 3,频率 4,频率 5,8.1 频分多路复用（FDM）,直接法FDM（复用路数不大的情况）,LPF,MOD,BPF,LPF,MOD,BPF,LPF,MOD,BPF,f1(t),f2(t),fn(t),wc1,wc2,wcn,MOD,信道,图 直接法FDM系统原理框图（发送端）,fs(t),wa,得到严格带限的基带信号,得到带限的频带信号,副载波,主载波,采用SSB调制,采用FM调制,图 直接法FD

4、M系统原理框图（接收端）,wa,仍采用SSB调制,以2组，每组12路信号为例：1、信号是单边带调制（这里是下边带）,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,wc1,wc2,wa1,wa2,直接法和复级法的比较,直接法,复级法,1）容量：在信道带宽一定、且频带保护间隔相同的情况下，两种方法的最大容量相同。）所用载波数：mn m+n）所用调制器个数：mn+1 mn+m）复用路数小时采用复用路数大时采用,4.2正交频分复用（OFDM）（自学）,特点：时间共享、频道分割使用。优点：信道复用路数多、分路方便。缺点：设备庞大复杂，成本较高

5、，还会因为滤波器件特性不够理想和信道内存在非线性而出现路间干扰。应用：1、多路模拟电话通信系统，国际电信联盟（ITU）对此制定了一系列建议。一个12路频分复用系统统称为一个“基群”，将5个基群组成一个60路的“超群”。10个超群合并成一个“主群”；几个主群又可合并成一个“巨群”。2、电视广播中图像信号和声音信号的复用、立体声广播中左右声道信号的复用,总结：,时分复用（TDM，time-division multiplexing）：将一条物理信道的传输时间分成若干个时隙，把这些时隙轮流地给多个信号源使用，每个时隙被复用的一路信号占用。分为TDMPAM系统；TDMPCM系统两类。,4.2 时分多路

6、复用（DM）,TDMPAM系统：,相当于各路PAM信号叠加,第一路信号,第二路信号,复用信号,Ts,Ts,TC,TC,Ts,Ts,帧周期：抽样周期 Ts。,时隙：一帧中相邻两个脉冲之间的时间间隔叫做时隙TC。,帧：由各个消息构成单一抽样的一组脉冲叫做一帧。,保护时间：未被抽样脉冲占用的时隙叫做保护时间,TDMPCM系统：,4.3.PAM信号的带宽及相关问题,1、TDMPAM信号的码元速率,思考：TDMPCM的码元数率？,4.时分复用系统必须严格同步,2、抽样速率fs，抽样脉冲宽度和复用路数N的关系,3、信号带宽B与路数N的关系,从传输主要能量的观点考虑,从不丢失信息的观点考虑,4.3.4 时分

7、复用的PCM通信系统,为了有效地利用传输线路，可将多个话路的PCM 信号用时分复用 方法装成时分复用帧，然后发送到线路上。中国采用欧洲体制，以 E1 为一次群（也称PCM30/32路基群）。美国和日本等国采用北美体制，以 T1 为一次群。,E1 的时分复用帧,125 s(F),TS0、TS16 为信令,TS0.TS31 称为路时隙,TS1 TS15、TS17 TS31 为用户信号,每帧时隙数：32；其中话路数目：30，信令数目：2抽样频率（帧频率）：8 kHz。帧周期：1/8 000=125 s，即125 s为一帧。总数码率：,E1帧的特点：,帧长度,复帧结构,16 个基本帧组成 1 个复帧,

8、2.帧与复帧结构,图 3 42 帧与复帧结构,a b c d的组合描述各话路的空闲、忙、主叫、被叫、摘机、挂机等信息,对告码为0表示同步；1表示失步,帧同步码,4.3.6 统计时分多路复用（STDM）,动态的分配信道的时隙给要传送数据的终端。与TDM相比更能提高线路的利用率。示意图见P116 FIG 4-16类型分为：字符交织STDM比特交织STDM,4.4 波分复用技术（WDM）,波分复用（WDM）：就是光的频分复用。把具有不同波长的几个或几十个光通路信号复用到一根光纤中进行传送的方式或技术。,图 波分复用示意图,具体详见光纤通信,4.5 码分复用(CDM),码分复用(CDM)：是用一组相互

9、正交的码字区分信号的多路复用方法。在码分复用中，各路信号码元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。,码字正交的概念,P119公式4-8,例：4个码字：（1 1 1 1）、（1-1 1-1）、（1 1-1-1）、（1-1-1 1）两两正交，即为正交码。,图 码分复用原理图,将正交码字当成“载波”，在接收端采用计算相互关系数的方法将各路信号分开。,4.6 多址技术,任何一种多址技术都要求不同用户发射的信号在信号空间相互正交。FDMA在频域中是正交的；运用于第一代模拟蜂窝系统。TDMA在时域中是正交的；运用于第二代数字蜂窝系统。CDMA用户的特征波形是正交的；运用于第三代移动通

10、信系统。,FDMA、TDMA、CDMA工作方式,具体见移动通信系统,4.7 数字复接技术,数字复接：把若干个小容量低速数字流合并成一个大容量的高速数字流，到收端后再分开，完成这个数字大容量传输的过程，就称为数字复接。目的：提高传输速率运用：,PCM 高次群,将 4 个基群复接成二次群，将 4 二次群复接成三次群等。,复接方法,按位复接：每次复接 1 bit,基群 1,特点：复接后每位码元的宽度为原来的1/4,基群 2,基群 3,基群 4,二次群,1 0 0 1 0 1 1,1 1 0 1 0 0 1,0 1 1 0 1 0 0,0 0 1 0 1 1 0,1 1 0 0 0 1 1 0 0 0

11、 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0,按码字复接：每次复接 8 bit。,按帧复接：每次复接 256 bit，利于信息交换，但需大容量存储器。,复接方法分类,同步复接：（SDH系统）1、被复接的所有支路信号的时钟由总时钟源提供，2、各个支路信号是同步信号。,异步复接：（PDH系统）1、所有被复接支路信号的时钟由各自系统提供，2、各时钟标称值相同，但允许出现偏差，3、各个支路的瞬时码速可以不等。4、必须先对各个支路的信号进行码速调整（即相位调整）使之成为同步信号，再进行复接。,本章小结：1、掌握FDM、TDM原理2、掌握E1帧的特性3、了解WDM、CDM及多址技术4、了解数字复接技术,