信道复用与多址技术.ppt
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1、7.1 多路复用和多址技术,7.1.1 信道定义及分类,7.1.2 多路复用和多址技术定义,7.3 码分多址方式,7.2 多址通信方式,7.1.3 频分复用FDM,7.2.2 时分多址(TDMA)方式,7.1.4 时分复用TDM,7.2.3 码分多址(CDMA)方式,7.2.4 混合多址方式,7.3.1 码分多址特点和技术,7.3.2 直接扩频码分多址,7.3.3 跳频码分多址,第7章 信道复用与多址技术,7.2.1 频分多址(FDMA)方式,7.5.2 PCM24路基群复接系统,7.4.1 数字复接的基本概念,7.4.2 数字信号的同步复接,7.4.3 数字信号的异步复接,本章小结,7.4
2、数字复接原理,7.5.1 PCM30/32路基群复接系统,第7章 信道复用与多址技术,7.5 CCITT基群复接系统,实验1:时分复用实验,实验2:信道模拟实验,实验3:直接扩频与码分多址实验,本章难点,本章要点,信道定义及分类 多路复用与多址技术 直接扩频码分多址和跳频码分多址 数字复接原理 CCITT基群复接系统,多路复用与多址技术,数字复接原理,第7章 信道复用与多址技术,第7章 信道复用与多址技术,在通信过程中,为了提高通信系统信道利用率,信道中往往允许多路信号同时传输,在一个信道上同时传输多路话音信号的技术,这就是信道复用(也简称为复用技术)的问题。,7.1 多路复用与多址技术,7.
3、1.1 信道定义及分类,1.信道定义,信道是通信系统必不可少的组成部分,是信号的传输媒质:通俗地说,信道是指以传输媒介为基础的信号通道;具体地说,信道是指由有线或无线线路提供的信号通道;抽象地说,信道是指定的一段频带,信号在该频带内通过,但同时信道也对信号产生干扰和损坏作用。总体来说,信道的作用主要是传输信号,通常,我们将仅指信号传输媒介的信道称为狭义信道。而在通信原理的分析中,通常采用的是广义信道。,第7章 信道复用与多址技术,2.信道的分类,(1)按信道传输媒质性质不同,可分为有线信道和无线信道。,(2)按信道的组成可分为狭义信道与广义信道。信道分类的模型图如图7-1所示。,(3)按照信道
4、输入输出端信号的类型将其分为连续信道(模拟信道)和离散信道(数字信道)。,图7-1 信道分类的模型图,第7章 信道复用与多址技术,7.1.2 多路复用与多址技术定义,1.多路复用,多路复用是指为了提高信道利用率,使多个信号沿同一信道传输而互相不干扰的一种技术。,多路复用主要有频分多路复用、时分多路复用、码分多路复用等几种复用方式。多路复用技术应用最多的主要有两大类:频分多路复用(FDM)和时分多路复用(TDM)。频分多路复用用于模拟通信,时分多路复用用于数字通信。,2.多址技术,多点通信系统中的多路复用也被称为多址技术。,目前常用的多址方式主要有:频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码
5、分多址(CDMA)以及混合多址方式等其它几种组合方式。,第7章 信道复用与多址技术,7.1.3 频分复用FDM,频分复用(FDM,Frequency Division Multiplexing)又称载波通信,是将多路信号按频率的不同进行复接并传输的方法。将传输频带分成N个小区间,每一个小区间均能顺利通过一路信号,可作为一个独立的传输信道使用。如图7-2所示。,图7-2 频分复用示意图,如图7-3所示为频分复用电话通信系统的原理图,采用SSB调制搬移频谱,以节省频带。,频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作,每一路信号传输时可不考虑传输时延,因而频分复用技术取得了非常广泛的应用
6、。频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外,还有一种是正交频分复用(OFDM)。,频分复用的主要缺点:要求系统的非线性失真很小,否则将因非线性失真而产生各路信号间的互相干扰;用硬件实现时,设备的生产技术较为复杂,特别是滤波器的制作和调试较繁难;而且成本较高。,第7章 信道复用与多址技术,图7-3 频分复用电话通信系统的原理图(a)发送端多路信号的复接;(b)接收端多路信号的分接,第7章 信道复用与多址技术,7.1.4 时分复用TDM,时分复用(TDM,Time Division Multiplexing)就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片(简称时隙),并将这些时隙分配给每
7、一个信号源使用,每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。,时分复用通信也称时间分割通信,是利用各路信号在信道上占有不同的时间间隔的特征来分开各路信号的。它是数字电话多路通信的主要方法,因而PCM通信常称为时分多路通信。如图7-4所示,就是把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路信息的示意图。,时分复用的实现我们一般采用电子旋转开关来实现,原理图如图7-5所示。,图7-4 时分复用示意图,图7-5 时分多路复用原理图,第7章 信道复用与多址技术,7.2 多址通信方式,多址通信现在已经在卫星通信中广泛应用,可以说多址通信就是卫星通信的一个显著的特点,如图7-6所示为卫星多址通信的示意图,,图
8、7-6 卫星多址通信的示意图,在卫星天线波束覆盖区内的任意两点都可以进行双边或者多边通信。也就是都能够实现多址通信技术。任何一个信号都可以有主要的几个参数决定,最主要的是信号的频率、信号出现的时间和信号所处的空间等参数,信号的差别可以通过以上几个参数的差别来反映。,目前常用的多址方式主要有:频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)以及混合多址方式等其它几种组合方式。在信道分配技术中,信道一词在不同技术中含义是不同的。在FDMA中,指传输信号的不同载波频段;在TDMA中,是指传输信号存在的不同时间间隔;在CDMA中,是指传输信号的不同正交码组。,第7章 信道复用与多址技术
9、,7.2.1 频分多址(FDMA)方式,1.工作原理,FDMA频分多址技术是采用调频的一种多址技术,是将可以使用的总频段划分为若干占用较小带宽的频道,这些频道在时域上互不重叠,每一个频道就是一个通信信道,可以分配给一个用户使用。一个典型的FDMA频道划分如图7-7所示。,图7-7 FDMA频道划分示意图,主要优点:设备较简单,价格较低,不需要精确的时钟同步;,2.FDMA的优点和缺点,主要缺点:要求传输信道的非线性失真要小。,第7章 信道复用与多址技术,7.2.2 时分多址(TDMA)方式,1.工作原理,时分多址TDMA(Time Division Multiple Access)是把时间分割
10、成周期性的帧,每一帧再分割成若干个时隙,一个时隙就是一个TDMA信道,按需要动态分配给用户使用。其原理图如图7-8所示,图7-8 TDMA频道划分示意图,时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame)每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号,在满足定时和同步的条件下,基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时,基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输,各移动终端只要在指定的时隙内接收,就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。,第7章 信道复用与多址技术,2.TDMA系统的特点及应用,(1)TDMA系统只用一部发射机,只需用一个载波,不会发生FDMA的交叉
11、调制。可以避免FDMA系统多部不同频率发射机同时工作而产生的互调干扰。(2)TDMA系统不存在频率分配问题,当需要和大量对象通信时,对于时隙的管理和分配比对频率的管理和分配简单,而且成本低。(3)TDMA系统的终端设备只在指定的时隙中接收信息,有利于通信网络的控制与管理,可以保证用户在网络中能够高质量的通信。(4)同时提供多种通信业务,使系统的通信容量和通信速率飞速增长,同时,TDMA系统具有精确的定时和同步系统,可保证正常的通信。,TDMA较之FDMA具有频谱利用率高,适合支持多个突发性或低速率数据用户的接入,通信口号质量高,保密较好,系统容量较大等优点,但它必须有精确的定时和同步以保证移动
12、终端和基站间正常通信,技术上比较复杂。,第7章 信道复用与多址技术,7.2.3 码分多址(CDMA)方式,1.工作原理,CDMA是采用数字技术的分支扩频通信技术发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术,它是在FDM和TDM的基础上发展起来的,是一种常用的多址方式。一个典型的CDMA频道划分如图7-9所示。,图7-9 CDMA频道划分示意图,2.CDMA多址方式的发展和应用,码分多址已经成功地应用于卫星通信和蜂窝移动通信领域,和FDMA模拟蜂窝移动通信系统、TDMA数字蜂窝移动通信系统想比较,有更大的系统容量、更高的语音质量、更好的抗干扰和保密的性能等等优点。,近年来,OCDMA已经成为一项备受瞩
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