第十章信道复用与多址方式.docVIP

第十章 信道复用和多址方式 知识结构 信道复用的概念和分类 频分复用（FDM） 时分复用（TDM） 码分复用（CDM） 教学目的 掌握频分复用、时分复用、码分复用的基本原理 了解数字复接技术 教学重点 FDM、TDM、CDM的原理和在移动通信等系统中的应用 教学难点 CDMA 教学方法及课时 - 多媒体授课（4学时）（分2个单元） 备注 单元二十四（2学时） §10.1 引言（信道复用的概念和分类） 知识要点：信道复用的概念和分类 在通信系统日益普及、通信需求日益增加的今天，信道（尤其是无线信道）已经成为非常紧张的资源。那么如何在有限的信道资源中，传输尽可能多路的信号呢？这就是我们今天要讲的“复用”技术。所谓复用，就是按照一定的规律，在同一物理信道中实现传输多路信号的技术。 如果各路信号的频谱各不重叠，则成为频分复用（FDM）；如果各路信号的占用信道的时间段不重叠，则成为时分复用（TDM）；如果信号采用相互正交的编码进行扩频后在同一信道中传输，在接收端利用各自的正交码恢复原信号，则这种信道复用方式称为码分复用（CDM）。 “多址”与“复用”在技术角度上是统一的，只不过当有多个用户希望通过复用技术接入到同一网络接入点时，称为多址。 §10.2 频分复用（FDM）时分复用和多路数字电话系统频分复用是将所给的信道带宽分割成互不重叠的许多小区间，每个小区间能顺利通过一路信号，在一般情况下可以通过正弦波调制的方法实现频分复用。频分复用的多路信号在频率上不会重叠，但在时间上是重叠的。时分复用是建立在抽样定理基础上的。抽样定理使连续(模拟)的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙，利用这种空隙便可以传输其他信号的抽样值。因此，这就有可能沿一条信道同时传送若干个基带信号。在这部分中，将在分析时分复用(TDM)技术的基础上，研究并说明PCM时分多路数字电话系统的原理和相关参数。PAM时分复用原理为了便于分析时分复用(TDM)技术的基本原理，这里假设有3路PAM信号进行时分多路复用，其具体实现方法如图所示： 图10-1 3路PAM信号时分复用原理方框图从图可以看到，各路信号首先通过相应的低通滤波器，使输入信号变为带限信号。然后再送到抽样开关(或转换开关)，转换开关(电子开关)每秒将各路信号依次抽样一次，这样3个抽样值按先后顺序错开纳入抽样间隔之内。合成的复用信号是3个抽样消息之和，如图所示。由各个消息构成单一抽样的一组脉冲叫做一帧，一帧中相邻两个抽样脉冲之间的时间间隔叫做时隙，未能被抽样脉冲占用的时隙部分称为防护时间。 图??3路时分复用合成波形多路复用信号可以直接送入信道传输，或者加到调制器上变换成适于信道传输的形式后再送入信道传输。在接收端，合成的时分复用信号由分路开关依次送入各路相应的重建低通滤波器，恢复出原来的连续信号。在TDM中，发送端的转换开关和接收端的分路开关必须同步。所以在发端和收端都设有时钟脉冲序列来稳定开关时间，以保证两个时钟序列合拍。根据抽样定理可知，一个频带限制在范围内的信号，最小抽样频率值为2，这时就可利用带宽为的理想低通滤波器恢复出原始信号来。对于频带都是的N路复用信号，它们的独立抽样频率为，如果将信道表示为一个理想的低通形式，则为了防止组合波形丢失信息，传输带宽必须满足时分复用的PCM系统（TDM—PCM）PCM和PAM的区别在于PCM要在PAM的基础上经过量化和编码，把PAM中的一个抽样值量化后编为k位二进制代码。图表示一个只有3路PCM复用的方框图。 图??3路时分复用PCM原理方框图?图 (a)表示发端原理方框图。话音信号经过放大和低通滤波后得到、和，再经过抽样得到3路PAM信号、和，它们在时间上是分开的，由各路发送的定时取样脉冲进行控制，然后将3路PAM信号一起加到量化和编码器内进行量化和编码，每个PAM信号的抽样脉冲经量化后编为k位二进制代码。编码后的PCM代码经码型变换，变为适合于信道传输的码型（例如HDB3码），最后经过信道传到接收端。图 (b)为接收端的原理方框图。当接收端收到信码后，首先经过码型变换，然后加到译码器进行译码。译码后得到的是3路合在一起的PAM信号，再经过分离电路把各路PAM信号区分开来，最后经过放大和低通滤波还原为话音信号。TDM—PCM的信号代码在每一个抽样周期内有个，这里N表示复用路数，k表示每个抽样值编码的二进制码元位数。因此，二进制码元速率可以表示为，也就是。但实际码元速率要比大些。因为，在PCM数据帧当中，除了话音信号的代码以外，还要加入同步码元、振铃码元和监测码元等。32路PCM的帧结构对于多路数字电话系统，国际上已建议的有两种标准化制式，即PCM 30/32路(A律压扩特