第4章信道复用与数字复接.ppt

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1、第第 4 章章 信道复用与数字复接信道复用与数字复接 4.0 概述概述4.1 频分多路复用（频分多路复用（FDM）4.2 时分多路复用（时分多路复用（TDM）4.3 波分、码分多路复用（波分、码分多路复用（WDM、CDM）4.4 多址技术（多址技术（FDMA、TDMA、CDMA）4.5 数字复接技术数字复接技术4.0 概述概述 1.基本概念基本概念多路复用多路复用：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。多址技术多址技术：区分与识别动

2、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用户之间相互通信的一种方式（FDMA、TDMA、CDMA）。第 4 章 数字信号的频带传输 多路复用和多址技术的区别：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。第 4 章 数字信号的频带传输

3、 本章内容在数字通信系统中所处的位置本章内容在数字通信系统中所处的位置2.2.多路复用分类多路复用分类频分多路复用：频分多路复用：主要运用于传统的传统的模拟通信模拟通信时分多路复用：时分多路复用：主要运用于数字通信数字通信波分多路复用：波分多路复用：光纤通信光纤通信码分多路复用：码分多路复用：主要运用于数字通信数字通信多路复用多路复用1）频分复用（）频分复用（FDM，frequency-division multiplexing）：发端：将具有一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

4、信号分开。频率时间频率 1频率 2频率 3频率 4频率 58.1 频分多路复用（频分多路复用（FDM）ft.子信道n fn子信道3 f3子信道2 f2子信道1 f1警戒频带信道带宽图 FDM概念示意图频分多路复用频分多路复用直接法直接法间接法间接法4.1.1 直接法直接法FDM（复用路数不大的情况）（复用路数不大的情况）LPFMODBPFLPFMODBPFLPFMODBPFf1(t)f2(t)fn(t)wc1wc2wcnMOD信道图图 直接法直接法FDM系统原理框图（发送端）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BPF

5、DEMLPFBPFDEMLPFBPFDEMLPFf1(t)f2(t)fn(t)wc1wc2wcnDEM图图 直接法直接法FDM系统原理框图（接收端）系统原理框图（接收端）wa4.1.2 复级法复级法FDM（复用路数很大的情况）（复用路数很大的情况）LPFMODBPFLPFMODBPFLPFMODBPFf1(t)fn(t)fm+n(t)wc1wcnwcnMOD图图 复级法复级法FDM系统原理框图（发送端）系统原理框图（发送端）fs(t)LPFMODBPFf(m+1)(t)wc1MODBPFBPFwa1wam仍采用SSB调制第 4 章 数字信号的频带传输 以2组，每组12路信号为例：1、信号是单边

6、带调制（这里是下边带）12111098765432112111098765432112121211wc1wc2wa1wa2直接法和复级法的比较直接法和复级法的比较直接法直接法复级法复级法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（正交频分复用（OFDM）（自学）（自学）第 4 章 数字信号的频带传输 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，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

7、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：总结：时分复用（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 时分时分多路复用（多路复用（DM）tCh3Ch2Ch1f

8、0(a)t(b)0fCh1Ch2Ch3 传输系统旋转开关112233低 通x2(t)低 通x1(t)x3(t)低 通低 通x2(t)低 通x1(t)x3(t)低 通TDMPAM系统：系统：第 4 章 数字信号的频带传输 相当于各路相当于各路PAM信号叠加信号叠加ttt第一路信号第一路信号第二路信号第二路信号复用信号复用信号 Ts Ts TC TC Ts Ts 帧周期：抽样周期帧周期：抽样周期 Ts 。时隙：时隙：一帧中相邻两个脉冲之间的时间间隔叫做时一帧中相邻两个脉冲之间的时间间隔叫做时隙隙TC 。帧：帧：由各个消息构成单一抽样的一组脉冲叫做一帧由各个消息构成单一抽样的一组脉冲叫做一帧。保护时

9、间：未被抽样脉冲占用的时隙叫做保护时间保护时间：未被抽样脉冲占用的时隙叫做保护时间一帧时隙第 4 章 数字信号的频带传输 TDMTDMPCMPCM系统：系统：数字信号时分复用数字信号时分复用A路路B路路合路合路第 4 章 数字信号的频带传输 4.3.4.3.PAMPAM信号的带宽及相关问题信号的带宽及相关问题1、TDMPAM信号的码元速率TDMPCMBsRn fll信号的码元数率：其中 为每个抽样值的编码位数思考：思考：TDMPCM的码元数率？的码元数率？4.时分复用系统必须严格同步时分复用系统必须严格同步 2()STN考虑保护间隔假设保护时间和抽样脉冲宽度相等，则2、抽样速率、抽样速率fs，

10、抽样脉冲宽度和复用路数，抽样脉冲宽度和复用路数N的关系的关系3、信号带宽、信号带宽B与路数与路数N的关系的关系122 4ssBNfNf从传输主要能量的观点考虑2sxNfBNf从不丢失信息的观点考虑第 4 章 数字信号的频带传输 4.3.4 4.3.4 时分复用的时分复用的PCMPCM通信系统通信系统 为了有效地利用传输线路，可将多个话路的为了有效地利用传输线路，可将多个话路的PCM 信号信号用用时分复用时分复用 方法装成时分复用帧，然后发送到线路上。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，以中国采用欧洲体制，以 E1 为一次群（也称为一次群（也称PCM30/32路基群）。路基群

11、）。美国和日本等国采用北美体制，以美国和日本等国采用北美体制，以 T1 为一次群。为一次群。第 4 章 数字信号的频带传输 2.048 Mb/s传输线路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1时分复用帧T CH0 CH1 CH2 CH15 CH16 CH17 CH30 CH31 CH08 bitt时分复用帧时分复用帧T=125 ms15 个话路15 个话路E1 的时分复用帧 125 s (F )TS0TS1TS2.TS16TS17 .TS30TS31TS0、TS16 为为信令信令TS0 .TS31 称为称为路时隙路时隙TS1 TS15、TS17

12、TS31 为为用户信号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：E1E1帧的特点：帧的特点：路时隙的时间路时隙的时间s91.332125TC 位时隙的时间位时隙的时间s488.08132125TB 80003282.048BsMbffn ls 帧长度帧长度bit256832复帧结构复帧结构16 个基本帧组成个基本帧组成 1 个复帧个复帧F0F1.F14F15第 4 章 数字信号的频带传输 2.帧与复帧结构帧与复帧结构 图 3 42 帧与复帧结构 12340TS5678910 11

13、12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F1516帧、2ms32时隙256bit、125s1 0 0 1 1 0 1 10 0 0 0 11 11 101011 1 1 1 1帧定位时隙复帧定位码组保留给国际用(目前固定为1)保留给国内用奇帧识别码帧对告码奇帧TS0偶帧TS0第115话路话音信息时隙标志信号时隙第1629话路话音信息时隙x1x2x3x4x5x6x7x8第30话路话音信息时隙段内码极性码复帧定位码组复帧对告和备用比特a b cd a

14、b c d第1路第16路a b cd a b c d第2路第17路a b cd a b c d第15路第30路F15F2F1F0段落码a b c d的组合描述的组合描述各话路的空闲、各话路的空闲、忙、主叫、被叫、忙、主叫、被叫、摘机、挂机等信摘机、挂机等信息息对告码为对告码为0表示同步；表示同步；1表表示失步示失步帧同步码第 4 章 数字信号的频带传输 4.3.6 统计时分多路复用（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第 4 章 数字信号的频带传输 4.

15、4 波分复用技术（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。合波器单根光纤分波器光源2光源1光源N检测器2检测器1检测器N图 波分复用示意图具体详见光纤通信第 4 章 数字信号的频带传输 4.5 码分复用码分复用(CDM)码分复用(CDM)：是用一组相互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。码字正交的概念码字正交的概念P119公式4-8第 4 章 数字信号的频带传输 例：4个码字：（1 1 1 1）、（1-1 1-1）、

16、（1 1-1-1）、（1-1-1 1）两两正交，即为正交码。第 4 章 数字信号的频带传输 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。11KKkkkkkead w1100111(,)NNKknjnkknjnjnnke we wd w wdNN 第 4 章 数字信号的频带传输 第 4 章 数字信号的频带传输 4.6 多址技术多址技术 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信系统。12()()0sf sf df120()()0s t s t dt120()()0sTs t s t dt 第 4 章 数字信号的频带传输 FDMA、TDMA、CDMA工作方式 具体见移动通信系统具体见移动通信系统第 4 章 数字信号的频带传输 4.7 数字复接技术数字复接技术 数字复接数字复接：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