第九章多路复用和多址技术 91概述 >多路复用 ■目的:在一条链路上传输多路独立信号 基本原理:正交划分方法 3种多路复用基本方法: 频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、码分复用(CDM 频分制 (b)时分制
1 第九章 多路复用和多址技术 9.1 概述 ➢ 多路复用 ◼ 目的：在一条链路上传输多路独立信号 ◼ 基本原理：正交划分方法 ◼ 3种多路复用基本方法： 频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、码分复用（CDM） (a) 频分制 (b) 时分制 (c) 码分制 f N f 1 f 2 t 2 t N t 1 t N t 1 t 2
■3种多路复用新方法 空分复用(SDW)、极化复用(PDW)、波分复用wWDM) 复接 目的:解决来自若干条链路的多路信号的合并和区分。 关键技术问题一多路TDM信号时钟的统一和定时问题。 >多址接入 ■目的:多个用户共享信道、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
2 ◼ 3种多路复用新方法： 空分复用(SDW)、极化复用(PDW)、波分复用(WDM) ➢ 复接 ◼ 目的：解决来自若干条链路的多路信号的合并和区分。 ◼ 关键技术问题－ 多路TDM信号时钟的统一和定时问题。 ➢ 多址接入 ◼ 目的：多个用户共享信道、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
92频分复用(FDM) 方法:采用SSB调制搬移频谱,以节省频带。 3路频分复用电话通信系统原理 300~3400HZ 4.3~74kHz 话音输入1 低通 相乘 带通 4 kHz 300~3,400Hz 8.3~114kHz 多路信号输出 话音输入2低通 相乘 带通 8 kHZ 300~3,400HZ 话音输入3 低通 相乘 带通 12 kHz (a)发送端原理方框图 基带语音 4 kHZ 额0 8 kH 12 kHz 4.3-7.4
3 9.2 频分复用(FDM) ➢ 方法：采用SSB调制搬移频谱，以节省频带。 ➢ 3路频分复用电话通信系统原理 (a) 发送端原理方框图 4.3 ~ 7.4 kHz 8.3 ~ 11.4 kHz 4 kHz 12 kHz 8 kHz 多路信号输出 话音输入1 低通 相乘 带通 f1 话音输入2 低通 相乘 带通 f2 话音输入3 低通 相乘 带通 f3 300 ~ 3400 Hz 300 ~ 3,400 Hz 300 ~ 3,400 Hz 4 kHz 8 kHz 12 kHz 基带语音 信号 300 – 3,400 Hz 4.3 – 7.4 kHz 8.3 – 11.4 kHz 12.3 – 15.4 kHz f 0
4.3~74kHz 3400Hz 带通 相乘 低通 话音输出1 4 kHz 8.3~114kIz 3400Hz 多路信号输入 带通 相乘低通 话音输出2 8 kHZ 12.3~154kHz 3400Iz 带通 相乘 低通 本话音输出3 12 kHz (b接收端原理方框图
4 多路信号输入 (b)接收端原理方框图 话音输出1 话音输出2 话音输出3 带通 相乘 低通 f1 带通 相乘 低通 f1 带通 相乘 低通 f1 4.3 ~ 7.4 kHz 8.3 ~ 11.4 kHz 12.3 ~ 15.4 kHz 3400 Hz 3400 Hz 3400 Hz 8 kHz 12 kHz 4 kHz
>国际电信联盟(IU建议: 基群一12路,占用48kHz带宽,位于12~60kHz之间 12 kHz 16kHZ 20 KHZ 56kHZ 144nz3 12 kHz 12路群的频谱图 ■超群一60路,由5个基群组成,占用240kHz的带宽; ■主群一600路,由10个超群组成 >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。 5
5 ➢ 国际电信联盟(ITU)建议： ◼ 基群 － 12路，占用48 kHz带宽，位于12 ～ 60kHz之间； ◼ 超群 － 60路，由5个基群组成，占用240 kHz的带宽； ◼ 主群 － 600路，由10个超群组成。 ➢ 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。 12路群的频谱图 1 42kHz 3 12 f (kHz) 12 kHz 16 kHz 20 kHz 56 kHz
93时分复用(TDM)-低通山 低通1 S1( 基本原理:见右图0低通 低通2S2( 信道 S:(0) S(4叫低通N 低通N」→ 同步旋转开关 (a)时分多路复用原理 S1( (Q(b)信号,的颗 T+T/M 2T+T/N 37+T/M 信号s()的采样 时隙 N 1帧 (d)旋转开关采集到的信号
6 N N si (t) 低通N 低通N 低通1 低通2 信道 低通1 低通2 s1 (t) s2 (t) 1帧 T/N T+T/N 2T+T/N 3T+T/N 同步旋转开关 s1 (t) s2 s2 (t) (t) s1 (t) sN sN(t) (t) 时隙1 信号s 1 (t)的采样 信号s 2 (t)的采样 时分多路复用原理 旋转开关采集到的信号 9.3 时分复用(TDM) ➢ 基本原理：见右图
基本条件: 各路信号必须组成为帧 帧应分为若干时隙。 在帧结构中必须有帧同步码。 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,更适合采用集成电路实现。 生产成本较低,具有价格优势。 国际电信联盟(ITU建议 准同步数字体系PDH 同步数字体系SDH
7 ➢ 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，更适合采用集成电路实现。 ◼ 生产成本较低，具有价格优势。 ➢ 国际电信联盟(ITU)建议： ◼ 准同步数字体系PDH ◼ 同步数字体系SDH
93准同步数字体系PDH) 层次 比特率(Mbs) 路数(路×64kb/s) E体系: E-1 2.048 30 我国大陆 E E-2 8.448 120 欧洲采用。 体系 E-3 34.368 480 E-4 139264 1920 E-5 565.148 7680 T体系: T-1 1.544 24 美国、日本 T-2 6.312 96 T-3 32064(日本) 480 等地采用。 44736(北美) 672 体系 T-4 97728(日本) 1440 274.176(北美) 4032 T-5 397200(日本) 5760 560.160(北美) 8064
8 9.3.1 准同步数字体系(PDH) E体系： 我国大陆、 欧洲采用。 T体系： 美国、日本 等地采用。 层次 比特率（Mb/s） 路数（路 64kb/s） E 体 系 E - 1 2.048 30 E - 2 8.448 120 E - 3 34.368 480 E - 4 139.264 1920 E - 5 565.148 7680 T 体 系 T - 1 1.544 24 T - 2 6.312 96 T - 3 32.064（日本） 480 44.736（北美） 672 T – 4 97.728（日本） 1440 274.176（北美） 4032 T－5 397.200（日本） 5760 560.160（北美） 8064
E体系结构图 五次复用 路 复用 四次复用 设备」五次群 565.148 Mb/s 4路×34368Mbs 复用 4 设备四次群 三次复用 139264Mb/s 4路x8.448Mb/s 复用 设备 二次复用 三次群 4路×2.048Mbs 复用 设备三次群 8.448 Mb/s PCM 镊县 次群 (30路×64kbs) 图932E体系结构图
9 ➢ E体系结构图 1 30 (30路 64 kb/s) 一次群 2.048 Mb/s PCM 复用设备 1 4路 2.048 Mb/s 二次群 8.448 Mb/s 二次复用 4 复用 设备 三次群 34.368Mb/s 三次复用 复用 设备 1 4 4路 8.448 Mb/s 五次复用 复用 设备 五次群 565.148 Mb/s 4路 139.264Mb/s 四次群 139.264Mb/s 复用 设备 1 4 4路 34.368Mb/s 四次复用 图9.3.2 E体系结构图
PCM一次群的帧结构: 1复帧=16帧 1帧 125us FO F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 32个时隙 ,偶帧TS0_,话路CH-CH5)宿 话路(CH6 *001101 CH30) CH30 帧同步码 FT bit=488.) 奇帧TS0 1A11111 保留 10
10 ➢ PCM 一次群的帧结构： TS16 信令 32个时隙 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 1帧 125s 偶帧TS0 * 1 A 1 1 1 1 1 帧同步码 奇帧TS0 * 0 0 1 1 0 1 1 话路(CH1 ~ CH15) 话 路 (CH16 ~ CH30) CH30 8 bit TS19 TS20 TS21 TS22 TS23 TS24 TS25 TS26 TS27 TS28 TS29 TS30 TS31 (1 bit = 488.3ns) 8 bit (1 bit = 488.3ns) 1复帧＝16帧 保留 TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 TS8 TS9 TS10 TS11 TS12 TS13 TS14 TS15 TS16 TS17 TS18