第9章多路复用和多址技术.ppt

2、道、动态分配网络资源。方法：频分多址、时分多址、码分多址、空分多址、极化多址以及其他利用信号统计特性复用的多址技术等。,8,多路复用和多址技术的联系与区别相同：二者都是为了通信资源共享区别：多路复用中，用户对资源共享的需求是固定的，或者至多是缓慢变化的，资源是预先分配给各用户。多址接入中，网络资源通常是动态分配的，并且可以由用户在远端提出共享要求。因此必须按照用户对网络资源的需求，随时动态地改变网络资源的分配。,9,例如卫星通信,10,9.2 频分复用（FDM）Frequency Division Multiplexing,按频率分割多路信号的方法，即将信道的可用频带分成若干互不交叠的频段，每

3、路信号占据其中的一个频段。在接收端用适当的滤波器将多路信号分开，分别进行解调和终端处理。通常采用SSB调制搬移频谱，以节省频带。,11,3路频分复用电话通信系统原理,12,13,14,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；成本较高。,15,9.3 时分复用(TDM)Time Division Multiplexing,首先考虑对一个基带信号采样，只要采样脉冲宽度足够窄，那么在两个采样值之间就会留有一定的时间空隙。然后考虑对两个基带信号m1(t)和m2(t)按相同的时间周期

4、进行采样，如果一路信号的采样时刻在另一路信号的采样时间空隙处,则两路信号的采样值在时间上将不发生重叠。,16,两个基带信号时分复用原理,时分复用是利用各信号的抽样值在时间上不相互重叠来达到在同一信道中传输多路信号的一种方法。,17,多路信号时分复用的工作过程,时分复用原理,18,19,假设信号取样频率为fs则取样时间间隔帧周期等于在复用N路时，每一路时隙宽度Tc为,T=1/fs,T=1/fs,对各路信号取样后的样值序列，合路后变成群路样值序列。每个样值编成一个n位二元数码构成的码字，此时编码器输出的二元数码序列的信息速率Rb为,20,基本条件：各路信号必须组成为帧。一帧应分为若干时隙。在帧结构

5、中必须有帧同步码。当各路信号不是用同一时钟抽样时，必须容许各路输入信号的抽样速率（时钟）有少许误差。主要优点：便于信号的数字化和实现数字通信。制造调试较易，适合用集成电路实现。生产成本较低，具有价格优势。,21,在数字通信系统中，为了使终端设备标准化和系列化，同时又能适应不同传输媒介和不同业务容量的要求，通常用各种等级的终端设备进行组合配置，把若干个低速比特流合并成高速比特流，以满足以上要求，这种过程称为数字复接，就是按照时分多路复用的基本原理完成比特流合并的技术。采用TDM的PCM数字电话系统，在国际上已逐步建立起标准，称为数字复接系列。,22,数字复接系列形成的原则是先把一定路数的数字电话

6、信号复合成一个标准的数据流，该数据流被称为基群（一次群）。然后再用数字复接技术将基群复合成更高速的复用信号，即多次复用。国际电信联盟(ITU)制定了两种建议：准同步数字体系PDH 同步数字体系 SDH,23,9.3.1 准同步数字体系(PDH),PDH有E体系和T体系两套标准。E体系以64kbit/s的A律PCM话音信号为基础，以2.048Mbit/s为基群的数字序列，我国大陆、欧洲采用，以及作为国际间连接标准。T体系是以l.544 Mbit/s为基群的数字序列，主要是美国、日本等地采用。,24,25,26,采用准同步数字系列（PDH）的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，

7、这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。这种同步体系，需要在复接中加入群同步和信令等额外开销。,27,PCM 基群(一次群)帧结构,在E体系PCM基群中，一帧共有 32个时隙。各个时隙从0到31顺序编号，分别记作 TS0,TS1,TS2,TS31。每路时隙包含8位码，一帧共328=256个码元。其中TS0用来传输帧同步码，TS16用来传输信令信息。TS1TS15和TS17TS31这30个路时隙用来传送30路电话信号的编码码组，因

8、此E体系PCM基群也称为30/32路系统。,话路时隙CH1CH15,帧同步时隙,帧同步信号,保留给国内通信用,信令时隙,复帧同步信号,备用比特,CH1,CH16,CH15,CH30,F1,F15,话路时隙CH16CH29,PCM基群帧结构,保留给国际用,奇帧识别码,失步告警码,复帧结构：16帧，2.0ms,帧结构：32时隙，256bit，125s,话路时隙CH30,3.91s,488ns,偶帧TS0,奇帧TS0,复帧失步告警码,29,TS16传送信令时有两种用法共路信令传送：可以将TS16所包含的总比特率64kbit/s集中起来使用；随路信令传送：也可以将TS16中的各个比特按规定的时间顺序分

9、配给各个话路，直接传送各路所需的信令。,30,例已知32路时分多路复用PCM数字电话系统，每个话路的取样速率是8kHz，每个样值编成8位二元数码。试求(1)路时隙宽度Tc；(2)输出码流速率Rb;(3)信道的最小传输带宽Bmin；(4)平均每路电话占用的带宽。解：n=8；N=32；fs=8000Hz(1)帧时隙宽度路时隙宽度,31,(2)输出码流数码率Rb(3)信道的最小传输带宽Bmin；(4)平均每路电话占用的带宽。,32,PCM30/32路时分多路系统,基本特性每帧时隙数：32话路数目：30抽样频率：8kHz每帧宽度：1/8000=125s压扩特性：A=87.6/13折线压扩律，每时隙按

10、8位编码总信息速率：8328000=2048kb/s平均每路信息速率：2048/32=64kbit/s,33,帧与复帧结构时隙分配:每时隙宽度：125/32=3.9 sTS1TS15和TS17TS31：30个话路时隙TS0：帧同步码TS16：信令时隙话路比特安排:比特宽度：3.9/8=488ns,34,PDH的主要缺点标准不统一，各国所采用的速率、线路码型、接口标准、结构都不相同。无法在光路上实现不同厂家设备的互通和直接联网，造成许多技术上的困难和费用的增加。复接和分接必须逐级进行，适合低速通信，在高速传输情况下上下电路就过于复杂。,35,9.3.3 同步数字体系(SDH),在SDH中，信息是

11、以“同步传送模块STM”传送的。STM由信息有效负荷和段开销SOH 组成块状帧结构，其重复周期为125s。SDH分若干等级,36,SDH采用块状的帧结构来承载信息，整个帧结构分成段开销(SOH)区、STM-N净负荷区和管理单元指针(AUPTR)三个区域。段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在STMN帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。,37,38,SDH技术与PDH技术相比，主要优点：1、统一的比特率，统一的接口标准，为不同厂家设备间互

12、联提供了可能。使信号传输、复用和交换过程得到简化，从而降低联网成本。2、上下电路灵活。可从任何N值的STM码流中直接插入/抽出低级STM码流和任一级别的PDH码流，而不需要逐级进行复接/分接操作。3、SDH是严格同步的，从而保证了整个网络稳定可靠，误码少，且便于复用和调整,39,4、强大的网管功能。因SDH帧结构中安排了信号的5开销比特，它的网管功能显得特别强大，并能统一形成网络管理系统，大大节约了维护费用的开支。5、SDH设备能容纳各种新的业务信号，如准同步数字体系、宽带综合业务数字网(B-ISDN)均可进入其帧结构。它能与现有的PDH完全兼容，SDH使1.5Mb/s和2Mb/s两大数字体系

13、在STM-1上得到统一。,40,9.4 码分复用(CDM)Code Division Multiplexing,码分复用是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式。此时各路信号利用一组正交码序列来区分，它们占用的频带和时间都可重叠。实现码分复用的关键就是选取正交的码字。,41,设 x 和 y 表示两个长度为N的二进制码组：,互相关系数定义为,其中,互相关系数为0的两个码字则称为正交码字。,42,例如,如果用正交编码用于码分复用中作为“载波”，则合成多路信号很容易用计算互相关系数的方法分开。,43,44,例 CDM系统中，用户1的地址码为-1 1-1 1,要传的数据为1-1-1 1-1-1，在发射机端,该数据每个信号比特与地址码直接相乘。-11-11 1-11-1 1-11-1-11-11 1-11-1 1-11-1 在接收机端，用同样的地址码-1 1-1 1对接收信号进行互相关运算 4-4-4 4-4-4 如果用系统分配给用户2的地址码-1-1 1 1,对用户1的信号进行互相关运算，得到 0 0 0 0 0,45,9.5 多址技术,多路复用和多址接入都是为了共享通信网的资源，这两种技术有许多相同之处。多址接入采用的技术中，许多都和多路复用采用的技术相同，只是资源采用动态分配。主要方式：频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA),

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