1、第第 4 章章 信道復(fù)用與數(shù)字復(fù)接信道復(fù)用與數(shù)字復(fù)接 4.0 概述概述4.1 頻分多路復(fù)用（頻分多路復(fù)用（FDM）4.2 時分多路復(fù)用（時分多路復(fù)用（TDM）4.3 波分、碼分多路復(fù)用（波分、碼分多路復(fù)用（WDM、CDM）4.4 多址技術(shù)（多址技術(shù)（FDMA、TDMA、CDMA）4.5 數(shù)字復(fù)接技術(shù)數(shù)字復(fù)接技術(shù)4.0 概述概述 1. 基本概念基本概念多路復(fù)用多路復(fù)用：多路信號同時在同一物理信道中傳輸（FDM、TDM、CDM、WDM）。數(shù)字復(fù)接數(shù)字復(fù)接：把若干個小容量低速數(shù)字流合并成一個大容量的高速數(shù)字流，到收端后再分開，完成這個數(shù)字大容量傳輸?shù)倪^程，就稱為數(shù)字復(fù)接。多址技術(shù)多址技術(shù)：區(qū)分與識別

2、動態(tài)移動用戶地址，引入“多址”這個術(shù)語，多址技術(shù)是指處于不同地址的多個用戶共享信道資源實現(xiàn)各多址技術(shù)是指處于不同地址的多個用戶共享信道資源實現(xiàn)各用戶之間相互通信的一種方式用戶之間相互通信的一種方式（FDMA、TDMA、CDMA）。第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 多路復(fù)用和多址技術(shù)的區(qū)別：多路復(fù)用和多址技術(shù)的區(qū)別： 相同點： 都是為了共享通信資源，技術(shù)上兩者類似。 不同點： 多路復(fù)用：通常在中頻或基帶實現(xiàn)；通信資源是預(yù)先分配給各用戶共享的。 多址技術(shù)：通常在射頻實現(xiàn)，是遠程共享通信資源；通信資源是在一個系統(tǒng)控制器的控制下，按照用戶對通信資源的需求，隨時動態(tài)地改變通信資源的分配。 第 4 章 數(shù)字

3、信號的頻帶傳輸 本章內(nèi)容在數(shù)字通信系統(tǒng)中所處的位置本章內(nèi)容在數(shù)字通信系統(tǒng)中所處的位置2.2.多路復(fù)用分類多路復(fù)用分類頻分多路復(fù)用：頻分多路復(fù)用：主要運用于傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的模擬通信模擬通信時分多路復(fù)用：時分多路復(fù)用：主要運用于數(shù)字通信數(shù)字通信波分多路復(fù)用：波分多路復(fù)用：光纖通信光纖通信碼分多路復(fù)用：碼分多路復(fù)用：主要運用于數(shù)字通信數(shù)字通信多路復(fù)用多路復(fù)用1）頻分復(fù)用（）頻分復(fù)用（FDM，frequency-division multiplexing）：發(fā)端：將具有一定帶寬的信道分割為若干個相互不重疊的較小頻帶的子信道，每個子信道傳送一路信號。這樣在信道中就可同時傳送多個信號。收端：用中心頻率不同的帶

4、通濾波器將多路信號分開。頻率時間頻率 1頻率 2頻率 3頻率 4頻率 58.1 頻分多路復(fù)用（頻分多路復(fù)用（FDM）ft.子信道n fn子信道3 f3子信道2 f2子信道1 f1警戒頻帶信道帶寬圖 FDM概念示意圖頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用直接法直接法間接法間接法4.1.1 直接法直接法FDM（復(fù)用路數(shù)不大的情況）（復(fù)用路數(shù)不大的情況）LPFMODBPFLPFMODBPFLPFMODBPFf1(t)f2(t)fn(t)wc1wc2wcnMOD信道圖圖 直接法直接法FDM系統(tǒng)原理框圖（發(fā)送端）系統(tǒng)原理框圖（發(fā)送端）fs(t)wa得到嚴(yán)格帶限的基帶信號得到帶限的頻帶信號副載波主載波采用SSB調(diào)制采用

5、FM調(diào)制BPFDEMLPFBPFDEMLPFBPFDEMLPFf1(t)f2(t)fn(t)wc1wc2wcnDEM圖圖 直接法直接法FDM系統(tǒng)原理框圖（接收端）系統(tǒng)原理框圖（接收端）wa4.1.2 復(fù)級法復(fù)級法FDM（復(fù)用路數(shù)很大的情況）（復(fù)用路數(shù)很大的情況）LPFMODBPFLPFMODBPFLPFMODBPFf1(t)fn(t)fm+n(t)wc1wcnwcnMOD圖圖 復(fù)級法復(fù)級法FDM系統(tǒng)原理框圖（發(fā)送端）系統(tǒng)原理框圖（發(fā)送端）fs(t)LPFMODBPFf(m+1)(t)wc1MODBPFBPFwa1wam仍采用SSB調(diào)制第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 以2組，每組12路信號為例：

6、1、信號是單邊帶調(diào)制（這里是下邊帶）12111098765432112111098765432112121211wc1wc2wa1wa2直接法和復(fù)級法的比較直接法和復(fù)級法的比較直接法直接法復(fù)級法復(fù)級法1）容量：在信道帶寬一定、且頻帶保護間隔相同的情況下，兩種方法的最大容量相同。）所用載波數(shù)：mn m+ n）所用調(diào)制器個數(shù)：mn +1 mn+m）復(fù)用路數(shù)小時采用復(fù)用路數(shù)大時采用4.2正交頻分復(fù)用（正交頻分復(fù)用（OFDM）（自學(xué)）（自學(xué)）第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 特點：時間共享、頻道分割使用。優(yōu)點：信道復(fù)用路數(shù)多、分路方便。缺點：設(shè)備龐大復(fù)雜，成本較高，還會因為濾波器件特性不夠理想和信道內(nèi)存

7、在非線性而出現(xiàn)路間干擾。應(yīng)用：1、多路模擬電話通信系統(tǒng)，國際電信聯(lián)盟（ITU）對此制定了一系列建議。一個12路頻分復(fù)用系統(tǒng)統(tǒng)稱為一個“基群”，將5個基群組成一個60路的“超群”。10個超群合并成一個“主群”；幾個主群又可合并成一個“巨群”。2、電視廣播中圖像信號和聲音信號的復(fù)用、立體聲廣播中左右聲道信號的復(fù)用總結(jié)：總結(jié)：時分復(fù)用（時分復(fù)用（TDM，time -division multiplexing）：將一條物理信道的傳輸時間分成若干個時隙，把這些時隙輪流地給多個信號源使用，每個時隙被復(fù)用的一路信號占用。分為TDMPAM系統(tǒng)；TDMPCM系統(tǒng)兩類。4.2 時分時分多路復(fù)用（多路復(fù)用（DM）t

8、Ch3Ch2Ch1f0(a)t(b)0fCh1Ch2Ch3 傳輸系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)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系統(tǒng)：系統(tǒng)：第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 相當(dāng)于各路相當(dāng)于各路PAM信號疊加信號疊加ttt第一路信號第一路信號第二路信號第二路信號復(fù)用信號復(fù)用信號 Ts Ts TC TC Ts Ts 幀周期：抽樣周期幀周期：抽樣周期 Ts 。時隙：時隙：一幀中相鄰兩個脈沖之間的時間間隔叫做時一幀中相鄰兩個脈沖之間的時間間隔叫做時隙隙TC 。幀：幀：由各個消息構(gòu)成單一抽樣的一組脈沖叫做一幀由各個消息構(gòu)成單一抽樣的一組

9、脈沖叫做一幀 。保護時間：未被抽樣脈沖占用的時隙叫做保護時間保護時間：未被抽樣脈沖占用的時隙叫做保護時間一幀時隙第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 TDMTDMPCMPCM系統(tǒng)：系統(tǒng)：數(shù)字信號時分復(fù)用數(shù)字信號時分復(fù)用A路路B路路合路合路第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 4.3.4.3. PAMPAM信號的帶寬及相關(guān)問題信號的帶寬及相關(guān)問題1、TDMPAM信號的碼元速率TDMPCMBsRn fll信號的碼元數(shù)率：其中 為每個抽樣值的編碼位數(shù)思考：思考：TDMPCM的碼元數(shù)率？的碼元數(shù)率？4. 時分復(fù)用系統(tǒng)必須嚴(yán)格同步時分復(fù)用系統(tǒng)必須嚴(yán)格同步 2 ()STN考慮保護間隔假設(shè)保護時間和抽樣脈沖寬度相等，則

10、2、抽樣速率、抽樣速率fs，抽樣脈沖寬度和復(fù)用路數(shù)，抽樣脈沖寬度和復(fù)用路數(shù)N的關(guān)系的關(guān)系3、信號帶寬、信號帶寬B與路數(shù)與路數(shù)N的關(guān)系的關(guān)系122 4ssBNfNf從傳輸主要能量的觀點考慮2sxNfBNf從不丟失信息的觀點考慮第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 4.3.4 4.3.4 時分復(fù)用的時分復(fù)用的PCMPCM通信系統(tǒng)通信系統(tǒng) 為了有效地利用傳輸線路，可將多個話路的為了有效地利用傳輸線路，可將多個話路的PCM 信號信號用用時分復(fù)用時分復(fù)用 方法裝成時分復(fù)用幀，然后發(fā)送到線路上。方法裝成時分復(fù)用幀，然后發(fā)送到線路上。 中國采用歐洲體制，以中國采用歐洲體制，以 E1 為一次群（也稱為一次群（也稱P

11、CM30/32路基群）。路基群）。 美國和日本等國采用北美體制，以美國和日本等國采用北美體制，以 T1 為一次群。為一次群。第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 2.048 Mb/s傳輸線路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1時分復(fù)用幀T CH0 CH1 CH2 CH15 CH16 CH17 CH30 CH31 CH08 bitt時分復(fù)用幀時分復(fù)用幀T = 125 ms15 個話路15 個話路E1 的時分復(fù)用幀 125 s ( F )TS0TS1TS2.TS16TS17 .TS30TS31TS0 、 TS16 為為信令信令TS0 . TS31 稱為

12、稱為路時隙路時隙TS1 TS15 、TS17 TS31 為為用戶信號用戶信號每幀時隙數(shù)：32；其中話路數(shù)目： 30，信令數(shù)目：2抽樣頻率（幀頻率）： 8 kHz。 幀周期：1/8 000=125 s，即125 s為一幀。總數(shù)碼率：E1E1幀的特點：幀的特點：路時隙的時間路時隙的時間s91.332125TC 位時隙的時間位時隙的時間s488.08132125TB 80003282.048BsMbffn ls 幀長度幀長度bit256832復(fù)幀結(jié)構(gòu)復(fù)幀結(jié)構(gòu)16 個基本幀組成個基本幀組成 1 個復(fù)幀個復(fù)幀F(xiàn)0F1.F14F15第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 2. 幀與復(fù)幀結(jié)構(gòu)幀與復(fù)幀結(jié)構(gòu) 圖 3 4

13、2 幀與復(fù)幀結(jié)構(gòu) 12340TS5678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F1516幀、2ms32時隙256bit、125s1 0 0 1 1 0 1 10 0 0 0 11 11 101011 1 1 1 1幀定位時隙復(fù)幀定位碼組保留給國際用(目前固定為1)保留給國內(nèi)用奇幀識別碼幀對告碼奇幀TS0偶幀TS0第115話路話音信息時隙標(biāo)志信號時隙第1629話路話音信息時隙x1x2x3x4x5x6x7x8第30話路話音信息時隙段內(nèi)碼

14、極性碼復(fù)幀定位碼組復(fù)幀對告和備用比特a b cd a 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段落碼a b c d的組合描述的組合描述各話路的空閑、各話路的空閑、忙、主叫、被叫、忙、主叫、被叫、摘機、掛機等信摘機、掛機等信息息對告碼為對告碼為0表示同步；表示同步；1表表示失步示失步幀同步碼第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 4.3.6 統(tǒng)計時分多路復(fù)用（統(tǒng)計時分多路復(fù)用（STDM）動態(tài)的分配信道的時隙給要傳送數(shù)據(jù)的終端。與TDM相比更能提高線路的利用率。示意圖見P116 FIG 4-16類型分為：字符交織STD

15、M比特交織STDM第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 4.4 波分復(fù)用技術(shù)（波分復(fù)用技術(shù)（WDM） 波分復(fù)用（WDM）：就是光的頻分復(fù)用。把具有不同波長的幾個或幾十個光通路信號復(fù)用到一根光纖中進行傳送的方式或技術(shù)。合波器單根光纖分波器光源2光源1光源N檢測器2檢測器1檢測器N圖 波分復(fù)用示意圖具體詳見光纖通信第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 4.5 碼分復(fù)用碼分復(fù)用(CDM) 碼分復(fù)用(CDM)：是用一組相互正交的碼字區(qū)分信號的多路復(fù)用方法。在碼分復(fù)用中，各路信號碼元在頻譜上和時間上都是混疊的，但是代表每路信號的碼字是正交的。碼字正交的概念碼字正交的概念P119公式4-8第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳

16、輸 例：4個碼字：（1 1 1 1）、（1 -1 1 -1）、（1 1 -1 -1）、（1 -1 -1 1）兩兩正交，即為正交碼。第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 圖 碼分復(fù)用原理圖將正交碼字當(dāng)成“載波”，在接收端采用計算相互關(guān)系數(shù)的方法將各路信號分開。11KKkkkkkead w1100111( ,)NNKknjnkknjnjnnke we wd w wdNN 第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 4.6 多址技術(shù)多址技術(shù) 任何一種多址技術(shù)都要求不同用戶發(fā)射的信號在信號空間相互正交。 FDMA在頻域中是正交的； 運用于第一代模擬蜂窩系統(tǒng)。 TDMA在時域中是正交的；

17、運用于第二代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。 CDMA用戶的特征波形是正交的； 運用于第三代移動通信系統(tǒng)。12( )( )0sf sf df120( )( )0s t s t dt120( )( )0sTs t s t dt 第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 FDMA、TDMA、CDMA工作方式 具體見移動通信系統(tǒng)具體見移動通信系統(tǒng)第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 4.7 數(shù)字復(fù)接技術(shù)數(shù)字復(fù)接技術(shù) 數(shù)字復(fù)接數(shù)字復(fù)接：把若干個小容量低速數(shù)字流合并成一個大容量的高速數(shù)字流，到收端后再分開，完成這個數(shù)字大容量傳輸?shù)倪^程，就稱為數(shù)字復(fù)接。目的：目的：提高傳輸速率運用運用：PCM 高次群高次群將將 4 個基群復(fù)接成二次群，將

18、個基群復(fù)接成二次群，將 4 二次群復(fù)接成三次群等。二次群復(fù)接成三次群等。 群群基群基群二次群二次群三次群三次群四次群四次群路數(shù)路數(shù)304120448041920數(shù)碼率數(shù)碼率 Mb/s2.0488.44834.368139.264第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 復(fù)接方法復(fù)接方法按位復(fù)接：每次復(fù)接按位復(fù)接：每次復(fù)接 1 bit 基群基群 1特點：復(fù)接后每位碼元的寬度為原來的特點：復(fù)接后每位碼元的寬度為原來的1/4基群基群 2基群基群 3基群基群 4二次群二次群1 0 0 1 0 1 11 1 0 1 0 0 10 1 1 0 1 0 00 0 1 0 1 1 01 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0按碼字復(fù)接：每次復(fù)接按碼字復(fù)接：每次復(fù)接 8 bit 。按幀復(fù)接：每次復(fù)接按幀復(fù)接：每次復(fù)接 256 bit ，利于信息交換，但需大容量存儲器。，利于信息交換，但需大容量存儲器。第 4 章 數(shù)字信號的頻帶傳輸 復(fù)接方法分類復(fù)接方法分類同步復(fù)接：（同步復(fù)接：（SDH系統(tǒng)）系統(tǒng)）1、被復(fù)接的所有支路信號的時鐘由總時鐘源提供，、被復(fù)接的所有支路信號的時鐘由總時鐘源提供，2、各個支路信號是同步信號。、