計算機網(wǎng)絡(luò)通信原理多路復(fù)用技術(shù)課件

第八章多路復(fù)用技術(shù)龔小紅福建工程學(xué)院1第八章多路復(fù)用技術(shù)龔小紅1多路復(fù)用的概念多路復(fù)用技術(shù)是將多個信源的彼此無關(guān)的信號，組合在一條物理信道上進(jìn)行傳送的技術(shù)。多路復(fù)用的目的是充分利用昂貴的通信線路，盡可能地容納較多的用戶傳輸較多的信息。常用的多路復(fù)用技術(shù)有：頻分多路復(fù)用(FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexing）、時分多路復(fù)用（TDM，TimeDivisionMultiplexing）、波分多路復(fù)用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）和碼分多址（CDMA，CodeDivisionMultipleAccess）2多路復(fù)用的概念多路復(fù)用技術(shù)是將多個信源的彼此無關(guān)的信號，組合第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用時分多路復(fù)用數(shù)字復(fù)接技術(shù)其它復(fù)用技術(shù)3第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用3頻分多路復(fù)用技術(shù)所謂頻分復(fù)用(FrequencydivisionMultiplexing，F(xiàn)DM)是指按照頻率的不同來區(qū)分多路信號的方法。ft頻帶1頻帶2頻帶3頻帶4頻帶5在頻分復(fù)用中，傳輸信道的頻帶被分成若干個相互不重疊的頻段，每個頻段構(gòu)成一個子信道，每路信號占用其中一個頻段，因而在接收端可以采用適當(dāng)?shù)膸V波器將多路信號分開，從而恢復(fù)出所需要的信號。按頻域分割信道4頻分多路復(fù)用技術(shù)所謂頻分復(fù)用(Frequencydivis頻分復(fù)用系統(tǒng)的工作原理在發(fā)送端，各路基帶信號首先通過低通濾波器(LPF)限制基帶信號的帶寬，避免它們的頻譜出現(xiàn)相互混疊。然后，各路信號分別對各自的載波進(jìn)行調(diào)制、合成后送入信道傳輸。在接收端，分別采用不同中心頻率的帶通濾波器(BPF)分離出各路已調(diào)信號，解調(diào)后恢復(fù)出基帶信號。LPF1CH1調(diào)制器1BPF1LPF2CH2調(diào)制器2BPF1LPFnCHn調(diào)制器nBPF1……相加器信

道BPF1BPF2BPFn解調(diào)器1解調(diào)器2解調(diào)器n……LPF1LPF2LPFn5頻分復(fù)用系統(tǒng)的工作原理在發(fā)送端，各路基帶信號首先通過低通濾波注意

頻分復(fù)用是利用各路信號在頻率域不相互重疊來區(qū)分的。若相鄰信號之間產(chǎn)生相互干擾，將會使輸出信號產(chǎn)生失真。為了防止相鄰信號之間產(chǎn)生相互干擾，應(yīng)合理選擇載波頻率f1,f2,…,fn，并使各路已調(diào)信號頻譜之間留有一定的保護(hù)帶。S1S2S3頻分復(fù)用器頻分復(fù)用器f2f1f3保護(hù)帶6注意頻分復(fù)用是利用各路信號在頻率域不相互重疊來區(qū)分的。若頻分多路復(fù)用技術(shù)示例

三路音頻模擬信號復(fù)用一個帶寬為12KHz的物理信道：30034007頻分多路復(fù)用技術(shù)示例三路音頻模擬信號復(fù)用一個帶寬為12KH頻分多路復(fù)用技術(shù)的特點頻分多路復(fù)用使信道在同一時刻能同時獨立傳送多路信號，每路信號占用不同的頻帶；在線路上傳輸?shù)氖歉髀沸盘柦?jīng)過調(diào)制后的疊加在一起的復(fù)合信號。頻分多路復(fù)用技術(shù)適用于寬帶網(wǎng)絡(luò)。要求傳輸介質(zhì)的可用帶寬超過各路信源所需帶寬的總和：B＞∑fi優(yōu)點：原理簡單、技術(shù)成熟、系統(tǒng)效率高、信道的頻帶利用率高。缺點：要求信道的非線性失真小。

8頻分多路復(fù)用技術(shù)的特點頻分多路復(fù)用使信道在同一時刻能同時獨立第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用時分多路復(fù)用數(shù)字復(fù)接技術(shù)其它復(fù)用技術(shù)9第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用9時分多路復(fù)用技術(shù)

時分復(fù)用(TimedivisionMultiplexing-TDM)是利用各信號的抽樣值在時間上不相互重疊來達(dá)到在同一信道中傳輸多路信號的一種方法。時分復(fù)用把信道用于傳輸?shù)臅r間劃分為許多時間片(TS:TimeSlot

)，各路信號依次輪流占用一個時間片進(jìn)行傳輸。時分復(fù)用器時分復(fù)用器S1S1S2S3S3S2S1S3S2S1t1t3t2t1t3t2t1按時域分割信道10時分多路復(fù)用技術(shù)時分復(fù)用(TimedivisionMu時分多路復(fù)用技術(shù)的特點當(dāng)物理信道可支持的位傳輸速率足夠快時，可以將信道的傳輸時間劃分成若干時隙，并將各時隙輪流地分配給各路信號，使若干路信號合用單一的通信媒體，時間域上互不重疊。時分多路復(fù)用技術(shù)要求傳輸介質(zhì)支持的最大數(shù)據(jù)傳輸速率超過各路信源所要求的數(shù)據(jù)傳輸速率的總和。任一瞬間只有一路信號占用線路，但每個信號都占用整個頻帶。多路信號分時地在信道內(nèi)傳送。時分多路復(fù)用技術(shù)既可用于基帶局域網(wǎng)，也可用于寬帶網(wǎng)絡(luò)。11時分多路復(fù)用技術(shù)的特點當(dāng)物理信道可支持的位傳輸速率足夠快時，TDM與FDM的比較1.關(guān)于復(fù)用原理在FDM系統(tǒng)中，各信號在頻域上是分開的，而在時域上是混疊在一起的；在TDM系統(tǒng)中，各信號在時域上是分開的，而在頻域上是混疊在一起的。12TDM與FDM的比較1.關(guān)于復(fù)用原理12TDM與FDM的比較2.關(guān)于設(shè)備復(fù)雜性就復(fù)用部分而言，F(xiàn)DM設(shè)備相對簡單，TDM設(shè)備較為復(fù)雜；就分路部分而言，TDM的濾波器比FDM的模擬濾波器分路簡單、可靠，而且TDM中的所有濾波器都是相同的濾波器。

FDM中要用到不同的載波和不同的帶通濾波器，因而濾波設(shè)備相對復(fù)雜。總的比較，TDM的設(shè)備要簡單些。13TDM與FDM的比較2.關(guān)于設(shè)備復(fù)雜性13TDM與FDM的比較3.關(guān)于信號間干擾在FDM系統(tǒng)中，信道的非線性會在系統(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對線性的要求比單路通信時要嚴(yán)格得多。在TDM系統(tǒng)中，多路信號在時間上是分開的，因此,對線性的要求與單路通信時的一樣，對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。14TDM與FDM的比較3.關(guān)于信號間干擾14時分多路復(fù)用技術(shù)的分類同步時分多路復(fù)用：

分配給每個數(shù)據(jù)源的時間片是固定的，各個數(shù)據(jù)源的時間片不可互相轉(zhuǎn)讓。異步時分多路復(fù)用：

允許動態(tài)地分配時間片，各個數(shù)據(jù)源的時間片空閑時可以轉(zhuǎn)讓。也稱為統(tǒng)計時分多路復(fù)用。15時分多路復(fù)用技術(shù)的分類同步時分多路復(fù)用：

分配給每個數(shù)據(jù)源的同步TDM(SynchronousTDM)16同步TDM(SynchronousTDM)16TDM,復(fù)用(Multiplexing)17TDM,復(fù)用(Multiplexing)17TDM,分用(Demultiplexing)18TDM,分用(Demultiplexing)18異步TDM(AsynchronousTDM)19異步TDM(AsynchronousTDM)19時分復(fù)用的PCM系統(tǒng)20時分復(fù)用的PCM系統(tǒng)20PCM基群幀結(jié)構(gòu)目前國際上推薦的PCM基群有兩種標(biāo)準(zhǔn)：PCM30/32路(A律壓擴(kuò)特性)制式和PCM24路(μ律壓擴(kuò)特性)制式。國際通信時，規(guī)定以A律壓擴(kuò)特性為標(biāo)準(zhǔn)。我國規(guī)定采用PCM30/32路制式。PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)共由32路組成，其中30路用來傳輸用戶話語，2路用作勤務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)電話的最高頻率是3.4kHz，每條話路占用4kHz。根據(jù)奈奎斯定理，每路話音信號采樣速率fs=8000Hz，故對應(yīng)的每幀時間間隔為T=1/fs=125μs。21PCM基群幀結(jié)構(gòu)目前國際上推薦的PCM基群有兩種標(biāo)準(zhǔn)：PCMPCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)22PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)22PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)在PCM30/32路的制式中，一幀有32個時隙，每個時隙為125/32=3.9μs，各個時隙從0到31順序編號，分別記作TS0，TSl，TS2，…，TS31。①TS1~TS15、TS17~TS31為30個話路時隙。②TS0為幀同步碼，監(jiān)視碼時隙。③TS16為信令(振鈴、占線、摘機……等各種標(biāo)志信號)時隙。每個話路時隙包含8位碼，一幀共包含256個比特。信息傳輸速率為：fb=8000［(30+2)×8］=2.048Mb/s23PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)在PCM30/32路的制式幀與復(fù)幀結(jié)構(gòu)幀同步碼組為X0011011，它插入在偶數(shù)幀的TS0時隙，其中第一位碼“X”保留作國際電話間通信用。接收端識別出幀同步碼組后，即可建立正確的路序。TS16為信令時隙，插入各話路的信令。在傳送話路信令時，若將TS16所包含的總比特率集中起來使用，則稱為共路信令傳送；若將TS16按規(guī)定的時間順序分配給各個話路，直接傳送各話路所需的信令，則稱為隨路信令傳送。當(dāng)采用共路信令傳送方式時，必須將16個幀構(gòu)成一個更大的幀，稱為復(fù)幀。復(fù)幀的重復(fù)頻率為500Hz，周期為2ms，復(fù)幀中各幀順次編號為F0，F(xiàn)1，…，F(xiàn)15。24幀與復(fù)幀結(jié)構(gòu)幀同步碼組為X0011011，它插入在偶數(shù)幀的TPCM24路制式基群幀結(jié)構(gòu)PCM24路制式基群幀結(jié)構(gòu)由24路組成。每路話音信號抽樣速率fs=8000Hz，每幀時間間隔為125μs。一幀共有24個時隙。各個時隙從0到23順序編號，分別記作TS0，TS1，TS2，…，TS23，這24個路時隙用來傳送24路電話信號的8位編碼碼組。為了提供幀同步，在TS23路時隙后插入1比特幀同步位(第193比特)。這樣，每幀時間間隔125μs，共包含193個比特。信息傳輸速率為：fb=8000(24×8+1)=1.544Mb/s25PCM24路制式基群幀結(jié)構(gòu)PCM24路制式基群幀結(jié)構(gòu)由24路PCM24路制式幀結(jié)構(gòu)PCM24路制式與PCM30/32路制式的幀結(jié)構(gòu)不同，12幀構(gòu)成一個復(fù)幀，復(fù)幀周期為1.5ms。12幀中奇數(shù)幀的第193比特構(gòu)成101010幀同步碼組。而偶數(shù)幀的第193比特構(gòu)成復(fù)幀同步碼000111。這種幀結(jié)構(gòu)同步建立時間要比PCM30/32幀結(jié)構(gòu)長。26PCM24路制式幀結(jié)構(gòu)PCM24路制式與PCM30/32路第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用時分多路復(fù)用數(shù)字復(fù)接技術(shù)其它復(fù)用技術(shù)27第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用27數(shù)字復(fù)接技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了擴(kuò)大傳輸容量，通常將若干個低等級的支路比特流匯集成一個高等級的比特流在信道中傳輸。這種將若干個低等級的支路比特流合成為高等級比特流的過程稱為數(shù)字復(fù)接。完成復(fù)接功能的設(shè)備稱為數(shù)字復(fù)接器。在接收端，需要將復(fù)合數(shù)字信號分離成各支路信號，該過程稱為數(shù)字分接，完成分接功能的設(shè)備稱為數(shù)字分接器。由于在時分多路數(shù)字電話系統(tǒng)中每幀長度為125μs，因此，傳輸?shù)穆窋?shù)越多，每比特占用的時間就越少，實現(xiàn)的技術(shù)難度也就越高。28數(shù)字復(fù)接技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了擴(kuò)大傳輸容量，通常將若干個數(shù)字復(fù)接原理數(shù)字復(fù)接實質(zhì)上是對數(shù)字信號的時分多路復(fù)用。數(shù)字復(fù)接設(shè)備由數(shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器組成。數(shù)字復(fù)接器將若干個低等級的支路信號按時分復(fù)用的方式合并為一個高等級的合路信號。數(shù)字分接器將一個高等級的合路信號分解為原來的低等級支路信號。在數(shù)字復(fù)接中，如果復(fù)接器輸入端的各支路信號與本機定時信號是同步的，則稱為同步復(fù)接器；如果不是同步的，則稱為異步復(fù)接器。如果輸入各支路數(shù)字信號與本機定時信號標(biāo)稱速率相同，但實際上有一個很小的容差，這種復(fù)接器稱為準(zhǔn)同步復(fù)接器。29數(shù)字復(fù)接原理數(shù)字復(fù)接實質(zhì)上是對數(shù)字信號的時分多路復(fù)用。29數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)原理圖30數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)原理圖30數(shù)字復(fù)接原理在數(shù)字復(fù)接器中，碼速調(diào)整單元對輸入各支路信號的速率和相位進(jìn)行必要的調(diào)整，形成與本機定時信號完全同步的數(shù)字信號，使輸入到復(fù)接單元的各支路信號同步。定時單元受內(nèi)部時鐘或外部時鐘控制，產(chǎn)生復(fù)接需要的各種定時控制信號。調(diào)整單元及復(fù)接單元受定時單元控制。在分接器中，合路數(shù)字信號和相應(yīng)的時鐘同時送給分接器。分接器的定時單元受合路時鐘控制，因此它的工作節(jié)拍與復(fù)接器定時單元同步。同步單元從合路信號中提出幀同步信號，用它再去控制分接器定時單元?；謴?fù)單元把分解出的數(shù)字信號恢復(fù)出來。31數(shù)字復(fù)接原理在數(shù)字復(fù)接器中，碼速調(diào)整單元對輸入各支路信號的速PCM高次群PCM30/32路與PCM24路時分多路數(shù)字電話系統(tǒng)，稱為數(shù)字基群或一次群。如果要傳輸更多路的數(shù)字電話，則需要將若干個一次群數(shù)字信號通過數(shù)字復(fù)接設(shè)備復(fù)合成二次群，二次群復(fù)合成三次群等。我國和歐洲各國采用以PCM30/32路制式為基礎(chǔ)的高次群復(fù)合方式，北美和日本采用以PCM24路制式為基礎(chǔ)的高次群復(fù)合方式。32PCM高次群PCM30/32路與PCM24路時分多路數(shù)字電話數(shù)字復(fù)接產(chǎn)生高次群系統(tǒng)類型一次群二次群三次群四次群五次群歐洲體制(含中國)符號E1E2E3E4E5話路數(shù)3012048019207680數(shù)據(jù)速率kb/s2048844834368139264565148北美體制符號T1T2T3T4話路數(shù)24966724032數(shù)據(jù)速率kb/s154463124473627417633數(shù)字復(fù)接產(chǎn)生高次群系統(tǒng)類型一次群二次群三次群四次群五次群歐洲第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用時分多路復(fù)用數(shù)字復(fù)接技術(shù)其它復(fù)用技術(shù)34第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用34波分多路復(fù)用技術(shù)

波分多路復(fù)用（WDM-WaveDivisionMultiplexing）實質(zhì)上就是光的頻分復(fù)用，它利用了光具有不同的波長的特征。原理：利用波分復(fù)用設(shè)備（如衍射光柵）將不同信道的信號調(diào)制成不同波長的光，并復(fù)用到光纖信道上。在接收方，采用相同設(shè)備分離不同波長的光。35波分多路復(fù)用技術(shù)波分多路復(fù)用（WDM-WaveDivis波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用在光纖通信中，為了實現(xiàn)長距離范圍的高速傳輸，通常采用波分復(fù)用技術(shù)和光纖放大器。目前的摻鉺光纖放大器EDFA(ErbiumDopedFiberAmplifier)不需要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，可直接對光信號進(jìn)行放大，并且在1550nm波長附近有35nm(即4.2THz)頻帶范圍可提供均勻的、最高可達(dá)40～50dB的增益。兩個光纖放大器之間的線路長度可達(dá)120km，而光復(fù)用器和分用器之間的無光電轉(zhuǎn)換的距離可達(dá)600km(只需放入4個光纖放大器)。36波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用在光纖通信中，為了實現(xiàn)長距離范圍的高速傳輸波分多路復(fù)用之例設(shè)：一根單模光纖傳輸一路信號的數(shù)據(jù)傳輸速率為2.5Gb/s。8路傳輸速率為2.5Gb/s的光載波的總速率=8×2.5Gb/s=20Gb/s。摻鉺光纖放大器EDFA(ErbiumDopedFiberAmplifier)37波分多路復(fù)用之例設(shè)：一根單模光纖傳輸一路信號的數(shù)據(jù)傳輸速率為密集波分復(fù)用在一根光纖上復(fù)用80路或更多路的光載波信號稱為密集波分復(fù)用(

DWDM-DenseWavelengthDivisionMultiplexing)；對于具有100根速率為2.5Gb/s光纖的光纜，采用16倍的密集波分復(fù)用技術(shù)，可以實現(xiàn)的總數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)4Tb/s。（1T=1012）38密集波分復(fù)用在一根光纖上復(fù)用80路或更多路的光載波信號稱為密碼分多路復(fù)用技術(shù)碼分多路復(fù)用(CDMA，CodeDivisionMultiplexingAccess)是按照碼型結(jié)構(gòu)的不同來區(qū)分各路用戶信號，也稱為碼分多址。每一個用戶可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信。各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)?？商岣咄ㄐ诺脑捯糍|(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑴p少干擾對通信的影響，增大通信系統(tǒng)的容量(是使用GSM的4～5倍)，降低手機的平均發(fā)射功率等等。39碼分多路復(fù)用技術(shù)碼分多路復(fù)用(CDMA，CodeDivis碼片序列(chipsequence)每一個比特時間劃分為m個短的間隔，稱為碼片(chip)。每個站被指派一個惟一的mbit碼片序列。如發(fā)送比特1，則發(fā)送自己的mbit碼片序列。如發(fā)送比特0，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。例如，S站的8bit碼片序列是00011011。發(fā)送比特1時，就發(fā)送序列00011011，發(fā)送比特0時，就發(fā)送序列11100100。40碼片序列(chipsequence)每一個比特時間劃分為CDMA的重要特點每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交(orthogonal)。令向量S表示S站的碼片向量，令T表示其他任何站的碼片向量，S’和T’分別表示各自碼片序列的反碼，則S和T應(yīng)滿足下列關(guān)系：S

·T=0，S

·T’=0，S

·S’=-1，S

·S=1在實用的系統(tǒng)中是使用偽隨機碼序列，例如：S站的碼片序列：(-1-1-1+1+1-1+1+1)，T站的碼片序列：(-1-1+1-1+1+1+1-1)。41CDMA的重要特點每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并碼片序列的正交關(guān)系兩個不同站的碼片序列正交，則向量S和T的規(guī)格化內(nèi)積(innerproduct)都是0：任何一個碼片向量和它自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1。一個碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是–1。42碼片序列的正交關(guān)系兩個不同站的碼片序列正交，則向量S和第八章多路復(fù)用技術(shù)龔小紅福建工程學(xué)院43第八章多路復(fù)用技術(shù)龔小紅1多路復(fù)用的概念多路復(fù)用技術(shù)是將多個信源的彼此無關(guān)的信號，組合在一條物理信道上進(jìn)行傳送的技術(shù)。多路復(fù)用的目的是充分利用昂貴的通信線路，盡可能地容納較多的用戶傳輸較多的信息。常用的多路復(fù)用技術(shù)有：頻分多路復(fù)用(FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexing）、時分多路復(fù)用（TDM，TimeDivisionMultiplexing）、波分多路復(fù)用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）和碼分多址（CDMA，CodeDivisionMultipleAccess）44多路復(fù)用的概念多路復(fù)用技術(shù)是將多個信源的彼此無關(guān)的信號，組合第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用時分多路復(fù)用數(shù)字復(fù)接技術(shù)其它復(fù)用技術(shù)45第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用3頻分多路復(fù)用技術(shù)所謂頻分復(fù)用(FrequencydivisionMultiplexing，F(xiàn)DM)是指按照頻率的不同來區(qū)分多路信號的方法。ft頻帶1頻帶2頻帶3頻帶4頻帶5在頻分復(fù)用中，傳輸信道的頻帶被分成若干個相互不重疊的頻段，每個頻段構(gòu)成一個子信道，每路信號占用其中一個頻段，因而在接收端可以采用適當(dāng)?shù)膸V波器將多路信號分開，從而恢復(fù)出所需要的信號。按頻域分割信道46頻分多路復(fù)用技術(shù)所謂頻分復(fù)用(Frequencydivis頻分復(fù)用系統(tǒng)的工作原理在發(fā)送端，各路基帶信號首先通過低通濾波器(LPF)限制基帶信號的帶寬，避免它們的頻譜出現(xiàn)相互混疊。然后，各路信號分別對各自的載波進(jìn)行調(diào)制、合成后送入信道傳輸。在接收端，分別采用不同中心頻率的帶通濾波器(BPF)分離出各路已調(diào)信號，解調(diào)后恢復(fù)出基帶信號。LPF1CH1調(diào)制器1BPF1LPF2CH2調(diào)制器2BPF1LPFnCHn調(diào)制器nBPF1……相加器信

道BPF1BPF2BPFn解調(diào)器1解調(diào)器2解調(diào)器n……LPF1LPF2LPFn47頻分復(fù)用系統(tǒng)的工作原理在發(fā)送端，各路基帶信號首先通過低通濾波注意

頻分復(fù)用是利用各路信號在頻率域不相互重疊來區(qū)分的。若相鄰信號之間產(chǎn)生相互干擾，將會使輸出信號產(chǎn)生失真。為了防止相鄰信號之間產(chǎn)生相互干擾，應(yīng)合理選擇載波頻率f1,f2,…,fn，并使各路已調(diào)信號頻譜之間留有一定的保護(hù)帶。S1S2S3頻分復(fù)用器頻分復(fù)用器f2f1f3保護(hù)帶48注意頻分復(fù)用是利用各路信號在頻率域不相互重疊來區(qū)分的。若頻分多路復(fù)用技術(shù)示例

三路音頻模擬信號復(fù)用一個帶寬為12KHz的物理信道：300340049頻分多路復(fù)用技術(shù)示例三路音頻模擬信號復(fù)用一個帶寬為12KH頻分多路復(fù)用技術(shù)的特點頻分多路復(fù)用使信道在同一時刻能同時獨立傳送多路信號，每路信號占用不同的頻帶；在線路上傳輸?shù)氖歉髀沸盘柦?jīng)過調(diào)制后的疊加在一起的復(fù)合信號。頻分多路復(fù)用技術(shù)適用于寬帶網(wǎng)絡(luò)。要求傳輸介質(zhì)的可用帶寬超過各路信源所需帶寬的總和：B＞∑fi優(yōu)點：原理簡單、技術(shù)成熟、系統(tǒng)效率高、信道的頻帶利用率高。缺點：要求信道的非線性失真小。

50頻分多路復(fù)用技術(shù)的特點頻分多路復(fù)用使信道在同一時刻能同時獨立第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用時分多路復(fù)用數(shù)字復(fù)接技術(shù)其它復(fù)用技術(shù)51第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用9時分多路復(fù)用技術(shù)

時分復(fù)用(TimedivisionMultiplexing-TDM)是利用各信號的抽樣值在時間上不相互重疊來達(dá)到在同一信道中傳輸多路信號的一種方法。時分復(fù)用把信道用于傳輸?shù)臅r間劃分為許多時間片(TS:TimeSlot

)，各路信號依次輪流占用一個時間片進(jìn)行傳輸。時分復(fù)用器時分復(fù)用器S1S1S2S3S3S2S1S3S2S1t1t3t2t1t3t2t1按時域分割信道52時分多路復(fù)用技術(shù)時分復(fù)用(TimedivisionMu時分多路復(fù)用技術(shù)的特點當(dāng)物理信道可支持的位傳輸速率足夠快時，可以將信道的傳輸時間劃分成若干時隙，并將各時隙輪流地分配給各路信號，使若干路信號合用單一的通信媒體，時間域上互不重疊。時分多路復(fù)用技術(shù)要求傳輸介質(zhì)支持的最大數(shù)據(jù)傳輸速率超過各路信源所要求的數(shù)據(jù)傳輸速率的總和。任一瞬間只有一路信號占用線路，但每個信號都占用整個頻帶。多路信號分時地在信道內(nèi)傳送。時分多路復(fù)用技術(shù)既可用于基帶局域網(wǎng)，也可用于寬帶網(wǎng)絡(luò)。53時分多路復(fù)用技術(shù)的特點當(dāng)物理信道可支持的位傳輸速率足夠快時，TDM與FDM的比較1.關(guān)于復(fù)用原理在FDM系統(tǒng)中，各信號在頻域上是分開的，而在時域上是混疊在一起的；在TDM系統(tǒng)中，各信號在時域上是分開的，而在頻域上是混疊在一起的。54TDM與FDM的比較1.關(guān)于復(fù)用原理12TDM與FDM的比較2.關(guān)于設(shè)備復(fù)雜性就復(fù)用部分而言，F(xiàn)DM設(shè)備相對簡單，TDM設(shè)備較為復(fù)雜；就分路部分而言，TDM的濾波器比FDM的模擬濾波器分路簡單、可靠，而且TDM中的所有濾波器都是相同的濾波器。

FDM中要用到不同的載波和不同的帶通濾波器，因而濾波設(shè)備相對復(fù)雜?？偟谋容^，TDM的設(shè)備要簡單些。55TDM與FDM的比較2.關(guān)于設(shè)備復(fù)雜性13TDM與FDM的比較3.關(guān)于信號間干擾在FDM系統(tǒng)中，信道的非線性會在系統(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對線性的要求比單路通信時要嚴(yán)格得多。在TDM系統(tǒng)中，多路信號在時間上是分開的，因此,對線性的要求與單路通信時的一樣，對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。56TDM與FDM的比較3.關(guān)于信號間干擾14時分多路復(fù)用技術(shù)的分類同步時分多路復(fù)用：

分配給每個數(shù)據(jù)源的時間片是固定的，各個數(shù)據(jù)源的時間片不可互相轉(zhuǎn)讓。異步時分多路復(fù)用：

允許動態(tài)地分配時間片，各個數(shù)據(jù)源的時間片空閑時可以轉(zhuǎn)讓。也稱為統(tǒng)計時分多路復(fù)用。57時分多路復(fù)用技術(shù)的分類同步時分多路復(fù)用：

分配給每個數(shù)據(jù)源的同步TDM(SynchronousTDM)58同步TDM(SynchronousTDM)16TDM,復(fù)用(Multiplexing)59TDM,復(fù)用(Multiplexing)17TDM,分用(Demultiplexing)60TDM,分用(Demultiplexing)18異步TDM(AsynchronousTDM)61異步TDM(AsynchronousTDM)19時分復(fù)用的PCM系統(tǒng)62時分復(fù)用的PCM系統(tǒng)20PCM基群幀結(jié)構(gòu)目前國際上推薦的PCM基群有兩種標(biāo)準(zhǔn)：PCM30/32路(A律壓擴(kuò)特性)制式和PCM24路(μ律壓擴(kuò)特性)制式。國際通信時，規(guī)定以A律壓擴(kuò)特性為標(biāo)準(zhǔn)。我國規(guī)定采用PCM30/32路制式。PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)共由32路組成，其中30路用來傳輸用戶話語，2路用作勤務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)電話的最高頻率是3.4kHz，每條話路占用4kHz。根據(jù)奈奎斯定理，每路話音信號采樣速率fs=8000Hz，故對應(yīng)的每幀時間間隔為T=1/fs=125μs。63PCM基群幀結(jié)構(gòu)目前國際上推薦的PCM基群有兩種標(biāo)準(zhǔn)：PCMPCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)64PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)22PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)在PCM30/32路的制式中，一幀有32個時隙，每個時隙為125/32=3.9μs，各個時隙從0到31順序編號，分別記作TS0，TSl，TS2，…，TS31。①TS1~TS15、TS17~TS31為30個話路時隙。②TS0為幀同步碼，監(jiān)視碼時隙。③TS16為信令(振鈴、占線、摘機……等各種標(biāo)志信號)時隙。每個話路時隙包含8位碼，一幀共包含256個比特。信息傳輸速率為：fb=8000［(30+2)×8］=2.048Mb/s65PCM30/32路制式基群幀結(jié)構(gòu)在PCM30/32路的制式幀與復(fù)幀結(jié)構(gòu)幀同步碼組為X0011011，它插入在偶數(shù)幀的TS0時隙，其中第一位碼“X”保留作國際電話間通信用。接收端識別出幀同步碼組后，即可建立正確的路序。TS16為信令時隙，插入各話路的信令。在傳送話路信令時，若將TS16所包含的總比特率集中起來使用，則稱為共路信令傳送；若將TS16按規(guī)定的時間順序分配給各個話路，直接傳送各話路所需的信令，則稱為隨路信令傳送。當(dāng)采用共路信令傳送方式時，必須將16個幀構(gòu)成一個更大的幀，稱為復(fù)幀。復(fù)幀的重復(fù)頻率為500Hz，周期為2ms，復(fù)幀中各幀順次編號為F0，F(xiàn)1，…，F(xiàn)15。66幀與復(fù)幀結(jié)構(gòu)幀同步碼組為X0011011，它插入在偶數(shù)幀的TPCM24路制式基群幀結(jié)構(gòu)PCM24路制式基群幀結(jié)構(gòu)由24路組成。每路話音信號抽樣速率fs=8000Hz，每幀時間間隔為125μs。一幀共有24個時隙。各個時隙從0到23順序編號，分別記作TS0，TS1，TS2，…，TS23，這24個路時隙用來傳送24路電話信號的8位編碼碼組。為了提供幀同步，在TS23路時隙后插入1比特幀同步位(第193比特)。這樣，每幀時間間隔125μs，共包含193個比特。信息傳輸速率為：fb=8000(24×8+1)=1.544Mb/s67PCM24路制式基群幀結(jié)構(gòu)PCM24路制式基群幀結(jié)構(gòu)由24路PCM24路制式幀結(jié)構(gòu)PCM24路制式與PCM30/32路制式的幀結(jié)構(gòu)不同，12幀構(gòu)成一個復(fù)幀，復(fù)幀周期為1.5ms。12幀中奇數(shù)幀的第193比特構(gòu)成101010幀同步碼組。而偶數(shù)幀的第193比特構(gòu)成復(fù)幀同步碼000111。這種幀結(jié)構(gòu)同步建立時間要比PCM30/32幀結(jié)構(gòu)長。68PCM24路制式幀結(jié)構(gòu)PCM24路制式與PCM30/32路第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用時分多路復(fù)用數(shù)字復(fù)接技術(shù)其它復(fù)用技術(shù)69第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用27數(shù)字復(fù)接技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了擴(kuò)大傳輸容量，通常將若干個低等級的支路比特流匯集成一個高等級的比特流在信道中傳輸。這種將若干個低等級的支路比特流合成為高等級比特流的過程稱為數(shù)字復(fù)接。完成復(fù)接功能的設(shè)備稱為數(shù)字復(fù)接器。在接收端，需要將復(fù)合數(shù)字信號分離成各支路信號，該過程稱為數(shù)字分接，完成分接功能的設(shè)備稱為數(shù)字分接器。由于在時分多路數(shù)字電話系統(tǒng)中每幀長度為125μs，因此，傳輸?shù)穆窋?shù)越多，每比特占用的時間就越少，實現(xiàn)的技術(shù)難度也就越高。70數(shù)字復(fù)接技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了擴(kuò)大傳輸容量，通常將若干個數(shù)字復(fù)接原理數(shù)字復(fù)接實質(zhì)上是對數(shù)字信號的時分多路復(fù)用。數(shù)字復(fù)接設(shè)備由數(shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器組成。數(shù)字復(fù)接器將若干個低等級的支路信號按時分復(fù)用的方式合并為一個高等級的合路信號。數(shù)字分接器將一個高等級的合路信號分解為原來的低等級支路信號。在數(shù)字復(fù)接中，如果復(fù)接器輸入端的各支路信號與本機定時信號是同步的，則稱為同步復(fù)接器；如果不是同步的，則稱為異步復(fù)接器。如果輸入各支路數(shù)字信號與本機定時信號標(biāo)稱速率相同，但實際上有一個很小的容差，這種復(fù)接器稱為準(zhǔn)同步復(fù)接器。71數(shù)字復(fù)接原理數(shù)字復(fù)接實質(zhì)上是對數(shù)字信號的時分多路復(fù)用。29數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)原理圖72數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)原理圖30數(shù)字復(fù)接原理在數(shù)字復(fù)接器中，碼速調(diào)整單元對輸入各支路信號的速率和相位進(jìn)行必要的調(diào)整，形成與本機定時信號完全同步的數(shù)字信號，使輸入到復(fù)接單元的各支路信號同步。定時單元受內(nèi)部時鐘或外部時鐘控制，產(chǎn)生復(fù)接需要的各種定時控制信號。調(diào)整單元及復(fù)接單元受定時單元控制。在分接器中，合路數(shù)字信號和相應(yīng)的時鐘同時送給分接器。分接器的定時單元受合路時鐘控制，因此它的工作節(jié)拍與復(fù)接器定時單元同步。同步單元從合路信號中提出幀同步信號，用它再去控制分接器定時單元?；謴?fù)單元把分解出的數(shù)字信號恢復(fù)出來。73數(shù)字復(fù)接原理在數(shù)字復(fù)接器中，碼速調(diào)整單元對輸入各支路信號的速PCM高次群PCM30/32路與PCM24路時分多路數(shù)字電話系統(tǒng)，稱為數(shù)字基群或一次群。如果要傳輸更多路的數(shù)字電話，則需要將若干個一次群數(shù)字信號通過數(shù)字復(fù)接設(shè)備復(fù)合成二次群，二次群復(fù)合成三次群等。我國和歐洲各國采用以PCM30/32路制式為基礎(chǔ)的高次群復(fù)合方式，北美和日本采用以PCM24路制式為基礎(chǔ)的高次群復(fù)合方式。74PCM高次群PCM30/32路與PCM24路時分多路數(shù)字電話數(shù)字復(fù)接產(chǎn)生高次群系統(tǒng)類型一次群二次群三次群四次群五次群歐洲體制(含中國)符號E1E2E3E4E5話路數(shù)3012048019207680數(shù)據(jù)速率kb/s2048844834368139264565148北美體制符號T1T2T3T4話路數(shù)24966724032數(shù)據(jù)速率kb/s154463124473627417675數(shù)字復(fù)接產(chǎn)生高次群系統(tǒng)類型一次群二次群三次群四次群五次群歐洲第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用時分多路復(fù)用數(shù)字復(fù)接技術(shù)其它復(fù)用技術(shù)76第八章多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用34波分多路復(fù)用技術(shù)

波分多路復(fù)用（WDM-WaveDivisionMultiplexing）實質(zhì)上就是光的頻分復(fù)用，它利用了光具有不同的波長的特征。原理：利用波分復(fù)用設(shè)備（如衍射光柵）將不同信道的信號調(diào)制成不同波長的光，并復(fù)用到光纖信道上。在接收方，采用相同設(shè)備分離不同波長的光。77波分多路復(fù)用技術(shù)波分多路復(fù)用（WDM-WaveDivis波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用在光纖通信中，為了實現(xiàn)長距離范圍的高速傳輸，通常采用波分復(fù)用技術(shù)和光纖放大器。目前的摻鉺光纖放大器EDFA(ErbiumDopedFiberAmplifier)不需要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，可直接對光信號進(jìn)行放大，并且在1550nm波長附近有35nm(即4.2THz)頻帶