第八章 復用與多址技術

第八章復用與多址技術

多路復用技術 FDM,TDM,OFDM

多址技術FDMA、TDMA和CDMA

8.1復用的基本原理復用是指把多路信號復合在一起進行傳輸?shù)募夹g。在發(fā)送端將信號合在一起的過程叫作復接，在接收端把它們分開的過程稱作分接。要求各路信號之間滿足正交條件。信號正交的概念 我們就說在x的取值區(qū)間（x1，x2）上是正交的。對于n個信號互相正交的條件須滿足相互兩兩正交。周期為T的信號的正交：碼組正交

兩個二進制數(shù)字序列(碼組)、，若相關系數(shù)，則稱其互為正交。包含多個碼組的碼組空間，若其中任意兩碼組間均滿足互相正交關系，則稱其為正交編碼空間。 互相關系數(shù)

8.2頻分復用

多路載波傳輸系統(tǒng)組群方案

分群等級

容量（路數(shù)）

帶寬（KHz）

工作頻段（KHz）

基群

超群

主群

超主群

12MHz

60MHz

12

60=5x12

300=5x60

900=3x300

2700=3x900

10800=12x900

48

240

1200

3600

10.8MHz

43.2MHz

60-108

312-552

812-2044

8516-12388

兩級復接分接原理圖

廣播電視信號的復用

MHz0.751.256.58MHz1.254.433618750.750.75

圖像載波(a)黑白電視(b)彩色電視(c)接收機中放通道濾波器MHz波分復用

1l光源2l光源nl光源M合波器分波器1l檢測器2l檢測器nl檢測器Mch1ch2Ch2ChnChn(a)波分系統(tǒng)結(jié)構系統(tǒng)的光帶寬度強譜光自發(fā)輻射噪聲光信號波長

7654321lllllll(b)WDM系統(tǒng)的頻譜分布Ch1

8.3OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）——正交頻分復用技術

OFDM系統(tǒng)中，各子信道的載波信號滿足相互正交的條件，因此已調(diào)信號的頻譜可以相互重疊配置。

M個子載波的等效基帶信號表示為

OFDM信號頻譜圖

其正交特性滿足：

4個子載波的波形圖

OFDM系統(tǒng)發(fā)送和接收的模型圖

OFDM發(fā)送系統(tǒng)結(jié)構框圖符號生成IDFT射頻輸出插入保護間隔加窗OFDM符號并/串變換串/并變換D/A轉(zhuǎn)換插入導頻OFDM接收系統(tǒng)結(jié)構框圖A/D變換DFT同步和去保護間隔串/并變換并/串變換符號檢測射頻接收輸出IDFT變換

DFT變換OFDM技術應用

OFDM技術的應用領域主要體現(xiàn)在以下幾個方面。 一:高清晰度數(shù)字電視廣播

OFDM在數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中首先獲得應用，其中數(shù)字音頻廣播（DAB）標準是第一個正式使用OFDM的標準。 二：無線局域網(wǎng)歐洲的HiperLAN/2物理層，IEEE802.11a和IEEE802.11g標準，802.11n雙頻工作模式（包含2.4GHz和5.8GHz兩個工作頻段）均采用了OFDM。 三：寬帶無線接入在寬帶無線接入（BWA）IEEE802.16中得到應用。 四：下一代移動通信系統(tǒng)OFDM技術也將成為下一代蜂窩式移動通信網(wǎng)絡的有力支撐。如MC-CDMA技術。同時在對4G的研究中，OFDM技術同其他先進技術，如MIMO技術的聯(lián)合應用成為其中的關鍵技術內(nèi)容。8.4時分復用多路PAM信號時分復用按位復用的TDM數(shù)字信號數(shù)字復接及碼速調(diào)整

正碼速調(diào)整原理

8.5準同步數(shù)字系列（PDH）

基于數(shù)字語音PCM信號的時分多路組群方案8.6同步數(shù)字系列（SDH）

SDH的傳輸速率與幀結(jié)構

STM-1幀結(jié)構

我國SDH的基本復用結(jié)構

SDH傳輸系統(tǒng)配置圖

8.7多址技術的原理

頻分多址

FDMA幀幀幀521

TTT521

TTT521

TTT1T1T1T5T2T時隙ABC基站移動臺5T2T2Ta）由基站向移動臺傳輸幀幀521

TTT

21TT521

TTT時隙基站CBA)1(T)5(T)2(Tb）由移動臺向基站傳輸8-19TDMA移動通信系統(tǒng)工作原理圖時分多址

TDMA碼分多址CDMA

在碼分多址系統(tǒng)中，所有用戶信號均占用信道的全部帶寬和時間。在頻域和時域上，它們是互相疊加在一起的。接收機采用相關檢測器將具有特定碼型的用戶信號解調(diào)出來,而其它不相關的信號則相當于“背景噪聲”。理論基礎：香農(nóng)公式

8.8

擴頻通信技術

直接序列擴頻通信系統(tǒng)處理增益Gp

信碼DS加擴解擴變化過程

干擾容限，用表示

8.9m序列

最長線性反饋移存器序列的簡稱

1、均衡性

2、游程特性

3、移位相加特性

4、自相關特性

m序列的自相關函數(shù)

m序列的構造——反饋的線性反饋移存器

遞推方程母函數(shù)特征多項式本原多項式

1、為既約多項式；

2、為的一個因子，其中

3、當q<p時，不可能整除

當滿足這些條件時，被稱為本原多項式。按本原多項式構造的線性反饋移存器能產(chǎn)生出周期為p的m序列

例10-1

構造一個4級移存器的m序列

m序列的應用 m序列是偽隨機序列中最重要的的一種，它具有良好的偽隨機特性，并且產(chǎn)生方法簡單，因而得到了廣泛的應用。比如在CDMA移動通信系統(tǒng)IS-95中，選擇長周期的m序列專用于頻譜擴展，與Walsh正交碼組共同完成碼分多址接入的信道編碼過程。除了在CDMA中的應用以外，m序列還有其他許多實際應用，如用于誤碼率測量中的隨機信號源，仿真技術中的偽隨機序列發(fā)生器，用于無線電信號測距，如習題中所描述的那樣。此外m序列也可以用于數(shù)據(jù)加擾、保密通信等領域。

8.10群同步技術

起止式同步法 例如：

集中插入法巴克（Barker）碼