第十章信道復用和多址方式

1、第十章 信道復用和多址方式知識結構-信道復用的概念和分類-頻分復用（FDM）- 時分復用（TDM）-碼分復用（CDM）教學目的-掌握頻分復用、時分復用、碼分復用的基本原理-了解數(shù)字復接技術教學重點-FDM、TDM、CDM的原理和在移動通信等系統(tǒng)中的應 用教學難點-CDMA教學方法及課時-多媒體授課（4學時）（分2個單元）備注單元二十四（2學時） 10.1引言（信道復用的概念和分類）知識要點：信道復用的概念和分類在通信系統(tǒng)日益普及、通信需求日益增加的今天，信道（尤其是無線信道） 已經成為非常緊張的資源。那么如何在有限的信道資源中，傳輸盡可能多路的信 號呢？這就是我們今天要講的“復用”技術。所謂復

2、用，就是按照一定的規(guī)律， 在同一物理信道中實現(xiàn)傳輸多路信號的技術。如果各路信號的頻譜各不重疊，則成為頻分復用（ FDM ）;如果各路信號 的占用信道的時間段不重疊，則成為時分復用（ TDM ）;如果信號采用相互正 交的編碼進行擴頻后在同一信道中傳輸，在接收端利用各自的正交碼恢復原信 號，則這種信道復用方式稱為碼分復用（CDM ）。“多址”與“復用”在技術角度上是統(tǒng)一的，只不過當有多個用戶希望通過復用技術接入到同一網絡接入點時，稱為多址。10.2 頻分復用（ FDM ）知識要點： 復用 多路復用的方式 頻分復用（注：這一部分內容我們放在第五章來講， 因為它與第五章的知識結合較緊 密。詳細內容也在

3、第五章中）10.3 時分復用和多路數(shù)字電話系統(tǒng)知識要點： PAM 時分復用原理 時分復用的 PCM 系統(tǒng) 32路 PCM 的 幀結構PCM 的高次群頻分復用是將所給的信道帶寬分割成互不重疊的許多小區(qū)間， 每個小區(qū)間能 順利通過一路信號， 在一般情況下可以通過正弦波調制的方法實現(xiàn)頻分復用。 頻 分復用的多路信號在頻率上不會重疊，但在時間上是重疊的。時分復用是建立在抽樣定理基礎上的。抽樣定理使連續(xù) （模擬 ）的基帶信號有 可能被在時間上離散出現(xiàn)的抽樣脈沖值所代替。 這樣，當抽樣脈沖占據(jù)較短時間 時，在抽樣脈沖之間就留出了時間空隙， 利用這種空隙便可以傳輸其他信號的抽 樣值。因此，這就有可能沿一條信

4、道同時傳送若干個基帶信號。在這部分中，將在分析時分復用 （TDM） 技術的基礎上，研究并說明 PCM 時 分多路數(shù)字電話系統(tǒng)的原理和相關參數(shù)。 PAM寸分復用原理為了便于分析時分復用（TDM）技術的基本原理，這里假設有3路PAM信號進行寸分多路復用，其具體實現(xiàn)方法如圖 10-1 所示：-低通圖10-13路PAM信號時分復用原理方框圖從圖10-1可以看到，各路信號首先通過相應的低通濾波器，使輸入信號變?yōu)?帶限信號。然后再送到抽樣開關（或轉換開關），轉換開關（電子開關）每Y秒將各 路信號依次抽樣一次，這樣3個抽樣值按先后順序錯開納入抽樣間隔 Y之內。合 成的復用信號是3個抽樣消息之和，如圖10-2

5、所示。由各個消息構成單一抽樣 的一組脈沖叫做一幀，一幀中相鄰兩個抽樣脈沖之間的時間間隔叫做時隙，未能 被抽樣脈沖占用的時隙部分稱為防護時間。圖10-2 3路時分復用合成波形多路復用信號可以直接送入信道傳輸，或者加到調制器上變換成適于信道傳 輸?shù)男问胶笤偎腿胄诺纻鬏敗Ｔ诮邮斩?，合成的時分復用信號由分路開關依次送入各路相應的重建低通濾 波器，恢復出原來的連續(xù)信號。在 TDM中，發(fā)送端的轉換開關和接收端的分路 開關必須同步。所以在發(fā)端和收端都設有時鐘脈沖序列來穩(wěn)定開關時間，以保證兩個時鐘序列合拍。根據(jù)抽樣定理可知，一個頻帶限制在止范圍內的信號，最小抽樣頻率值為 2,這時就可利用帶寬為 J的理想低通濾

6、波器恢復出原始信號來。對于頻帶 都是鼻的N路復用信號，它們的獨立抽樣頻率為門 匕，如果將信道表示為一 個理想的低通形式，則為了防止組合波形丟失信息，傳輸帶寬必須滿足了 時分復用的 PCM系統(tǒng)（TDI PCMPCM和PAM的區(qū)別在于PCM要在PAM的基礎上經過量化和編碼，把PAM 中的一個抽樣值量化后編為k位二進制代碼。圖10-3表示一個只有3路PCM復 用的方框圖。圖10-33路時分復用PCM原理方框圖圖10-3 (a)表示發(fā)端原理方框圖。話音信號經過放大和低通濾波后得到 匚門、 和.:門，再經過抽樣得到3路PAM信號：乂 和I,它們在時間 上是分開的，由各路發(fā)送的定時取樣脈沖進行控制，然后將

7、3路PAM信號一起加到量化和編碼器內進行量化和編碼，每個 PAM信號的抽樣脈沖經量化后編為 k位二進制代碼。編碼后的 PCM代碼經碼型變換，變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)拇a型 (例如HDB3碼)，最后經過信道傳到接收端。圖10-3 (b)為接收端的原理方框圖。當接收端收到信碼后，首先經過碼型變 換，然后加到譯碼器進行譯碼。譯碼后得到的是3路合在一起的PAM信號，再經過分離電路把各路PAM信號區(qū)分開來，最后經過放大和低通濾波還原為話音 信號。TDM PCM的信號代碼在每一個抽樣周期內有 T廠個，這里N表示復用路 數(shù)，k表示每個抽樣值編碼的二進制碼元位數(shù)。因此，二進制碼元速率可以表示為也就是川I。但實際碼元

8、速率要比I廣L大些。因為，在 PCM數(shù)據(jù)幀當中，除了話音信號的代碼以外，還要加入同步碼元、振鈴碼元和 監(jiān)測碼元等。 32路PCM的幀結構對于多路數(shù)字電話系統(tǒng)，國際上已建議的有兩種標準化制式，即PCM 30/32路（A律壓擴特性）制式和PCM 24路（卩律壓擴特性）制式，并規(guī)定國際通信時，以 A律壓擴特性為準（即以30/32路制式為準），凡是兩種制式的轉換，其設備接口 均由采用卩律特性的國家負責解決。因此，我國規(guī)定采用PCM 30/32路制式，其幀和復幀結構如圖10-4所示。l 1氏巾rS臥站戸W 丄匸映 * iJXl sI旳旳廉巧12 3用4民H 亞時隙 2破tit, 125(15曙 1 2

9、3 45(610|u|L2|13|u|15L6 17卜卜呻103425252. 2C20 50 31用刊黑-用于整10110譏斗幀就時儲K亠屋換位碼d 一保留絡國際用（目前固定為1國內用（目前固定為1）00 0 0oMili|冷1復幀對1 告和備 用岀特*救陽標志信導時卿甩21屮卜I計附肚也|也吋龍* 段 HS碼圖10-4 PCM 30/32路幀和復幀結構從圖中可以看到，在PCM 30/32路的制式中，一個復幀由16幀組成；一幀 由32個時隙組成；一個時隙為8位碼組。時隙I15，1731共30個時隙用來 作話路，傳送話音信號，時隙 0（TS0）是 幀定位碼組”時隙16（TS16）用于傳送 各話

10、路的標志信號碼。從時間上講，由于抽樣重復頻率為8000Hz,因此，抽樣周期為 *，這也就是PCM 30/32的幀周期；一復幀由16個幀組成，這樣復幀周期為2ms；一幀內要時分復用32路，則每路占用的時隙為亠-;每時隙包含8位碼組，因此，每位碼元占 488n&從傳碼率上講，也就是每秒鐘能傳送 8000幀，而每幀包含32X8 = 256bit, 因此，總碼率為256比特/幀$000幀/秒=2048kb/s。對于每個話路來說，每秒鐘 要傳輸8000個時隙，每個時隙為8bit，所以可得每個話路數(shù)字化后信息傳輸速 率為 8X8000= 64kb/s。從時隙比特分配上講，在話路比特中，第 I比特為極性碼，

11、第24比特為 段落碼，第58比特為段內碼。對于TS0和TS16時隙比特分配將分別予以介 紹。TS0時隙比特分配。為了使收發(fā)兩端嚴格同步，每幀都要傳送一組特定標志 的幀同步碼組或監(jiān)視碼組。幀同步碼組為“0011011”占用偶幀TS0的第28碼位。第I比特供國際通信用，不使用時發(fā)送“ 1碼。在奇幀中，第3位為幀失步告警用，同步時送“C碼，失步時送“ 1碼。為避免奇TS0的第28碼位出現(xiàn) 假同步碼組，第2位碼規(guī)定為監(jiān)視碼，固定為 “ 1,第48位碼為國內通信用， 目前暫定為“ 1。TS16時隙用于傳送各話路的標志信號碼，標志信號按復幀傳輸，即每隔2ms 傳輸一次，一個復幀有16個幀，即有16個“TS

12、16寸隙”（駐碼組）。除了 F0之 外，其余FIF15用來傳送30個話路的標志信號。每幀8位碼組可以傳送2個 話路的標志信號，每路標志信號占 4個比特，以a、b、c、d表示。TS16時隙的 F0為復幀定位碼組，其中第一至第四位是復幀定位碼組本身，編碼為“000Q”第六位用于復幀失步告警指示，失步為“l(fā);”同步為“0,其余3比特為備用比特， 如不用則為“。需要說明的是標志信號碼a、b、c、d不能為全“0,否則就會和 復幀定位碼組混淆了。單元二十五（2學時） 10.4數(shù)字復接技術知識要點：復接、分接的概念和基本原理 數(shù)字復接的基本概念一、準同步數(shù)字體系（PDH）PCM各次群的話路數(shù)及數(shù)碼率 數(shù)字復接系列（準同步數(shù)字體系）一次群（基群）二次群三次群四次群歐洲30