第十章复用和数字复接技术

❖ 定义：将一些彼此无关的低速信号按照一定 的方法和规则合成一路复用信号，并在一条 公用（高速）信道上进行数据传输，到达接 收端再进行分离的一种技术。
合成
多路信号
一路复用信号
多路信号
一路接收信号
分解
Source Destination
多路复用技术理论依据
❖ 理论依据：信道多路复用的理论基础是信
号分割原理。信号分割的依据在于信号之 间的差别，这种差别可以体现在频率、时 间或波形等参量上。
5个超群(300路电话)复用到812kHz~2044kHz的频带上，构成一个 主群(Mastergroup，1.12MHz)；
3个主群(900路电话)复用到8516kHz~12388kHz的频带上，构成一 个超主群(Supermastergroup)；
4个超主群(360路电话)复用到42612kHz~59684kHz的频带上，构成 一个巨群(Gaintgroup)。
❖ 现在PCM没有统一的标准，各个国家使用 了各种互不兼容的方法。
❖ 北美和日本的技术：T1线路（24） ❖ ITU-T推荐的TDM标准：E1线路（30）
同步TDM的传输标准
❖ 帧格式
T1载波
数据位
分 帧 位
1
2
3
4
5
6
控 7制
* 24
位 （对应24路话音）
❖ 最大传输速率 = 位数/帧 * 采样频率fs = （1+8*24）* 8000
第十章 复用和数字复接技 术
❖ 实际通信系统中经常要在异地之间同时传 送多路信号，一般采用 :
近距离多路信号传输：采用多路低速传输介 质分别传输多路信号
远距离多路信号传输： 采用一条高速传输介 质传输多路信号
多路复用技 术
第十章 多路复用技术
复
….
用
器
输入缓冲器
解 复 用 …. 器
输出缓冲器
一 多路复用技术基本概念
多路复用分类
按照频率的差别来分割信号的多路复用称为频分 多路复用(Frequency-Division Multiplex,FDM)
按照时间上的差别来分割信号的多路复用称为时 分多路复用(Time•Division Multiplex,TDM） ❖同步时分多路复用（同步） ❖统计时分多路复用（异步）
FDM基本原理
❖ 发送端：
调制合成传输（复合信号）
频分复用发送器
FDM基本原理
❖ 接收端：
滤波(BPF)解调(Demodulator)
频分复用接收器
FDM应用系统_电话系统
三个话音信号多路复用频谱图
FDM应用系统_电话系统
❖ 注意两个问题：
第一，防止串扰问题。如果相邻话路信号的频带 重叠，串话现象就可能发生。因此要在频带前后 各增加500Hz的保护带。
同步时分多路复用帧的传输
2.同步TDM中的基本概念
❖ （2）交错：如果把同步时分复用器想
象成高速旋转开关，开关的这种以固定 的速率和固定的顺序在设备间的移动过 程就称作交错；
❖交错可以按 bit/byte/Data block ❖ 交错过程：
DDD 时
帧3
CC
分D 多
A
帧2
帧1
DC A DCBA
三 时分多路复用（TDM）
❖ FDM：以频率作为分割信号的参量；采 用模拟技术，对计算机通信不太合适。
❖ TDM：以时间作为分割信号的参量；即 信号在时间位置上分开但它们能占用的 频带是重叠的。
❖ TDM：完全由数字线路实现，近几年得 到广泛应用。
❖ 时分复用又分为同步时分复用和异步时 分复用。
❖ 下图给出了频分多路复用的一般情况。
❖ 在该图中，有4个信号源输入到一个多路复用器上， 复用器用不同的频率（f1，f2，f3，f4）调制每一个信 号。每个调制后的信号都需要一个以它的载波频率 为中心的带宽，称之为通道（信道）。
❖ 为了防止信号间的相互干扰，在每一条通道间使用 保护频带进行隔离。保护频带是一些无用的频谱区。
❖ （4）比特填充：同步不同传输速率的数据源，使得
不同数据源间速率匹配（近似呈整数倍关系），主要是 通过复用器在设备的数据流中插入附加的比特。
同步TDM标准
❖ 主要采用一种脉冲编码调制的技术 PCM(Pulse Coded Modulation)
❖ PCM电话系统是时分多路PCM系统的一种 最重要的应用。
= 1.544 (Mbps)
同步时分多路复用（TDM）
同步多路电子 开关
S4 时 分
S3 多
S2 路 复
S1 用
器
432 1432 1
t2
t1
同步时分多路复用
S4 多
路 S3
解 复
S2
用 S1
器
同步TDM中的基本概念
❖ （1）帧：TDM传送信号时，以帧为单位进 行传输。每一帧又被分成若干时间片。每 路信号占用一个或多个时间片。
第二，减少噪声。尽量消除其非线性噪声，因为 非线性因素会产生新的频率成分，如果刚好在信 号频带范围内，形成同频干扰。
FDM标准化
❖ AT&T分级结构 ：（书上是CCITT的标准）
12路电话复用到60kHz~108kHz的频带上，构成一个群(Group， 48kHz)；
5个群(60路电话)复用到312kHz~552kHz的频带上，构成一个超群 (Supergroup，240kHz)；
根据码字的不同来实现信号分割的多路复用称为 码分多路复用或码分多址(Code Division•Multiplex Address,CDMA）
二 频分多路复用（FDM）
❖ FDM是根据频率参量的差别来分割信号的。
❖ FDM对各路信号的要求：
只要各路信号在频谱上不重叠，即可以在同 一信道中传输，最后用滤波器将其分开，实 现频分多路复用。
❖ 在具有N路输入系统中，每个帧至少含有N 个时间片。
❖ Synchronous TDM：时间片是预先分配给数据
源且固定不变的。
分配给某一设备的时间片在一帧中的位置是固定的
S4 时 分
S3 多 S2 路 S1 复
用 器
帧n 4321
帧2 4321
帧1 4321
4路输入信号 每帧含有4个时间片
Time
B路 复
AAA 用
4路输入信号
器每帧含有4个时间片同 Nhomakorabea时分多路复用交错过程
2.同步TDM中的基本概念
❖ （3）帧定位比特：在每帧的开始附加一个或多个同
步比特，以便于解复用器识别后同步，从而精确地分离 各时间片。比特模式：101010…
一旦建立帧同步，接收器会继续监视帧定位比特， 如果监视中断，接收器必需再次进入同步模式的搜索。