通信原理第71章多路復(fù)用ppt課件

1、第7章多路復(fù)用與數(shù)字復(fù)接 7.1 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用FDM原理原理7.2 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用TDM原理原理頻分多路復(fù)用是指將多路信號(hào)按頻率的不同進(jìn)展復(fù)接并傳輸?shù)姆椒?。在頻分多路復(fù)用中，信道的帶寬被分成假設(shè)干個(gè)相互不重疊的頻段，每路信號(hào)占用其中一個(gè)頻段，因此在接納端可采用適當(dāng)?shù)膸V波器將多路信號(hào)分開(kāi)，從而恢復(fù)出所需求的原始信號(hào)，這個(gè)過(guò)程就是多路信號(hào)復(fù)接和分接的過(guò)程。 7.1頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用FDM原理原理 7.2 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用TDM TDM根本原理根本原理在模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸中，抽樣定律通知我們，一個(gè)頻帶在模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸中，抽樣定律通知我們，一個(gè)頻帶限制在限制

2、在0到到fx以?xún)?nèi)的低通模擬信號(hào)以?xún)?nèi)的低通模擬信號(hào)x(t)，可以用時(shí)間上離散的抽，可以用時(shí)間上離散的抽樣值來(lái)傳輸，抽樣值中包含有樣值來(lái)傳輸，抽樣值中包含有x(t)的全部信息，當(dāng)抽樣頻率的全部信息，當(dāng)抽樣頻率fs2fx時(shí)，可以從已抽樣的輸出信號(hào)中用一個(gè)帶寬為時(shí)，可以從已抽樣的輸出信號(hào)中用一個(gè)帶寬為fxBfs-fx的理想低通濾波器不失真地恢復(fù)出原始信號(hào)。的理想低通濾波器不失真地恢復(fù)出原始信號(hào)。 由于單路抽樣信號(hào)在時(shí)間上離散的相鄰脈沖間有很大的空由于單路抽樣信號(hào)在時(shí)間上離散的相鄰脈沖間有很大的空隙，在空隙中插入假設(shè)干路其他抽樣信號(hào)，只需各路抽樣信號(hào)隙，在空隙中插入假設(shè)干路其他抽樣信號(hào)，只需各路抽樣信號(hào)

3、在時(shí)間上不重疊并能區(qū)分開(kāi)，那么一個(gè)信道就有能夠同時(shí)傳輸在時(shí)間上不重疊并能區(qū)分開(kāi)，那么一個(gè)信道就有能夠同時(shí)傳輸多路信號(hào)，到達(dá)多路復(fù)用的目的。這種多路復(fù)用稱(chēng)為時(shí)分多路多路信號(hào)，到達(dá)多路復(fù)用的目的。這種多路復(fù)用稱(chēng)為時(shí)分多路復(fù)用復(fù)用TDM。 下面以PAM為例闡明TDM原理。 假設(shè)有N路PAM信號(hào)進(jìn)展時(shí)分多路復(fù)用，系統(tǒng)框圖如下圖。各路信號(hào)脈沖間隔為T(mén)s，各路復(fù)用信號(hào)脈沖的間隔為T(mén)s/N。由各個(gè)音訊構(gòu)成單一抽樣的一組脈沖叫做一幀，一幀中相鄰兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔叫做時(shí)隙，未被抽樣脈沖占用的時(shí)隙叫做維護(hù)時(shí)間。 TDM系統(tǒng)框圖及波形TDM信號(hào)的帶寬及相關(guān)問(wèn)題信號(hào)的帶寬及相關(guān)問(wèn)題1.抽樣速率抽樣速率fs、抽樣脈

4、沖寬度、抽樣脈沖寬度和復(fù)用路數(shù)和復(fù)用路數(shù)N的關(guān)系的關(guān)系按照抽樣定理，抽樣速率按照抽樣定理，抽樣速率fs2fx，以話音信號(hào)，以話音信號(hào)x(t)為例，通為例，通常取常取fs 為為8 kHz，即抽樣周期，即抽樣周期Ts=125s，抽樣脈沖的寬度，抽樣脈沖的寬度要比要比125s還小。還小。 對(duì)于對(duì)于N路時(shí)分復(fù)用信號(hào)，在抽樣周期路時(shí)分復(fù)用信號(hào)，在抽樣周期Ts內(nèi)要順序地插入內(nèi)要順序地插入N路路抽樣脈沖，而且各個(gè)脈沖間要留出一些空隙作維護(hù)時(shí)間，假設(shè)抽樣脈沖，而且各個(gè)脈沖間要留出一些空隙作維護(hù)時(shí)間，假設(shè)取維護(hù)時(shí)間取維護(hù)時(shí)間tg和抽樣脈沖寬度和抽樣脈沖寬度相等，這樣抽樣脈沖的寬度相等，這樣抽樣脈沖的寬度=Ts/

5、2N，N越大，越大，就越小，但就越小，但不能太小。因此，時(shí)分復(fù)用的不能太小。因此，時(shí)分復(fù)用的路數(shù)也不能太大。路數(shù)也不能太大。 2. 信號(hào)帶寬B與路數(shù)N的關(guān)系時(shí)分復(fù)用信號(hào)的帶寬有不同的含義。一種是信號(hào)本身具有的帶寬，從實(shí)際上講，TDM信號(hào)是一個(gè)窄脈沖序列， 它應(yīng)具有無(wú)窮大的帶寬，但其頻譜的主要能量集中在01/以?xún)?nèi)。因此， 從傳輸主要能量的觀念思索 ss4221NfNfB假設(shè)將信道表示為一個(gè)理想的低通濾波器，為了防止組合波形喪失信息， 傳輸帶寬必需滿足 xNfNfB2s上式闡明，N路信號(hào)時(shí)分復(fù)用時(shí)每秒Nfx中的信息可以在Nfs/2的帶寬內(nèi)傳輸。 總的來(lái)說(shuō)，帶寬B與Nfs成正比。對(duì)于話音信號(hào)， 抽樣

6、速率fs普通取8 kHz，因此，路數(shù)N越大，帶寬B就越大。 對(duì)于TDM信號(hào)，需求留意以下幾個(gè)問(wèn)題：(1)時(shí)分復(fù)用后得到的總和信號(hào)依然是基帶信號(hào)，只不過(guò)這個(gè)總和信號(hào)的脈沖速率是單路抽樣信號(hào)的N倍，即 sNff 這個(gè)信號(hào)可以經(jīng)過(guò)基帶傳輸系統(tǒng)直接傳輸，也可以經(jīng)過(guò)頻帶調(diào)制后在頻帶傳輸信道中進(jìn)展傳輸。(2)在TDM系統(tǒng)中，發(fā)送端的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)與接納端的分路開(kāi)關(guān)必需嚴(yán)厲同步，否那么系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)紊亂。 TDMTDM與與FDMFDM的比較的比較1. 1. 關(guān)于復(fù)用原理關(guān)于復(fù)用原理FDMFDM是用頻率來(lái)區(qū)分同一信道上同時(shí)傳輸?shù)男盘?hào)，各信號(hào)是用頻率來(lái)區(qū)分同一信道上同時(shí)傳輸?shù)男盘?hào)，各信號(hào)在頻域上是分開(kāi)的，而在時(shí)域上是混

7、疊在一同的。在頻域上是分開(kāi)的，而在時(shí)域上是混疊在一同的。 TDMTDM是在時(shí)間上區(qū)分同一信道上依次傳輸?shù)男盘?hào)，各信號(hào)是在時(shí)間上區(qū)分同一信道上依次傳輸?shù)男盘?hào)，各信號(hào)在時(shí)域上是分開(kāi)的，而在頻域上是混疊在一同的。在時(shí)域上是分開(kāi)的，而在頻域上是混疊在一同的。 FDMFDM與與TDMTDM各路信號(hào)在頻譜和時(shí)間上的特性比較如下圖。各路信號(hào)在頻譜和時(shí)間上的特性比較如下圖。 FDM與TDM各路信號(hào)在頻譜和時(shí)間上的特性比較 2. 關(guān)于設(shè)備復(fù)雜性就復(fù)用部分而言，F(xiàn)DM設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，TDM設(shè)備較為復(fù)雜； 就分路部分而言，TDM信號(hào)的復(fù)用和分路都是采用數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通用性和一致性較好，比FDM的模擬濾波器分路簡(jiǎn)單

8、、 可靠，而且TDM中的一切濾波器都是一樣的濾波器。 FDM中要用到不同的載波和不同的帶通濾波器，因此濾波設(shè)備相對(duì)復(fù)雜。 總的比較， TDM的設(shè)備要簡(jiǎn)單些。 3. 關(guān)于信號(hào)間干擾在FDM系統(tǒng)中，信道的非線性會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生交調(diào)失真和高次諧波，引起話間串?dāng)_，因此，F(xiàn)DM對(duì)線性的要求比單路通訊時(shí)要嚴(yán)厲得多；在TDM系統(tǒng)中，多路信號(hào)在時(shí)間上是分開(kāi)的，因此, 對(duì)線性的要求與單路通訊時(shí)的一樣，對(duì)信道的非線性失真要求可降低，系統(tǒng)中各路間串話比FDM的要小。 4. 關(guān)于傳輸帶寬從前面關(guān)于FDM及TDM對(duì)信道傳輸帶寬的分析可知， 兩種系統(tǒng)的帶寬是一樣的，N路復(fù)用時(shí)對(duì)信道帶寬的要求都是單路的N倍。時(shí)分復(fù)用的時(shí)分復(fù)

9、用的PCM通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng) PCM和和PAM的區(qū)別在于的區(qū)別在于PCM要在要在PAM的根底上經(jīng)過(guò)量化的根底上經(jīng)過(guò)量化和編碼，把和編碼，把PAM中的一個(gè)抽樣值量化后編為中的一個(gè)抽樣值量化后編為k位二進(jìn)制代碼。位二進(jìn)制代碼。TDMPCM方框圖 (a)發(fā)送端方框圖；(b)接納端方框圖PCM 30/32路典型終端設(shè)備引見(jiàn)路典型終端設(shè)備引見(jiàn) 1. 根本特性話路數(shù)目：30。抽樣頻率： 8 kHz。 壓擴(kuò)特性：A=87.6/13折線壓擴(kuò)律， 編碼位數(shù)k=8， 采用逐次比較型編碼器，其輸出為折疊二進(jìn)制碼。每幀時(shí)隙數(shù)：32。 總數(shù)碼率： 8328000=2048 kb/s。 幀與復(fù)幀構(gòu)造 2. 幀與復(fù)幀構(gòu)造幀與

10、復(fù)幀構(gòu)造見(jiàn)圖。 (1) 時(shí)隙分配。在PCM30/32路的制式中，抽樣周期為1/8000=125s，它被稱(chēng)為一個(gè)幀周期，即125s為一幀。 一幀內(nèi)要時(shí)分復(fù)用32路，每路占用的時(shí)隙為125/32=3.9 s，稱(chēng)為 1 個(gè)時(shí)隙。因此一幀有32個(gè)時(shí)隙，按順序編號(hào)為T(mén)S0、 TS1、TS31。時(shí)隙的運(yùn)用分配為 TS1TS15、TS17TS31為30個(gè)話路時(shí)隙。 TS0為幀同步碼，監(jiān)視碼時(shí)隙。 TS16為信令(振鈴、 占線、摘機(jī)等各種標(biāo)志信號(hào))時(shí)隙。 (2) 話路比特的安排。每個(gè)話路時(shí)隙內(nèi)要將樣值編為8位二元碼，每個(gè)碼元占3.9s/8=488 ns，稱(chēng)為1比特，編號(hào)為18。 第1比特為極性碼， 第24比特

11、為段落碼，第58比特為段內(nèi)碼。 (3) TS0時(shí)隙比特分配。為了使收發(fā)兩端嚴(yán)厲同步，每幀都要傳送一組特定標(biāo)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1比特供國(guó)際通訊譽(yù)，不運(yùn)用時(shí)發(fā)送“1碼。奇幀比特分配為第3位為幀失步告警用，以A1表示。同步時(shí)送“0碼，失步時(shí)送“1碼。為防止奇幀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(guó)內(nèi)通訊譽(yù)，目前暫定為“1。 (4) TS16時(shí)隙的比特分配。假設(shè)將TS16時(shí)隙的碼位按時(shí)間順序分配給各話路傳送信令，需求用16幀組成一個(gè)復(fù)幀，分別用F0、 F1、F15表示，復(fù)幀周期為2 ms，復(fù)幀頻率為500 Hz。 復(fù)幀中各子幀的TS16分配為： F0幀： 14碼位傳送復(fù)幀同步信號(hào)“0000； 第6碼位傳送復(fù)幀失步對(duì)局告警信號(hào)A2，同步為“0，失步為“1。 5、 7、 8碼位傳送“1碼。 F1F15各幀的TS16前4比特傳115話路信令信號(hào)，后4比特傳1731話路的信令信號(hào)。 數(shù)字復(fù)接的概念和方法數(shù)字復(fù)接的概念和方法數(shù)字復(fù)接器是把兩個(gè)以上的低速數(shù)字信