第7章 信道复用

合集下载
相关主题
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
36
第7章 信道复用和多址方式
三、码分多址(CDMA)
CDMA是一种以扩频信号为基础利用扩频技术形成的实现不同码序列 的多址方式。近年来,有限的频谱资源与移动用户电话日益增长的矛 盾变得越来越严重,用缩小信道带宽和把服务小区分裂成微小区、微 微小区的办法不能有效的解决这个矛盾,而利用频率扩展技术进行码 分多址以及利用扩频信号的低功率谱密度实现多系统共享频谱资源是 解决频谱资源不足的一个好办法。
依据 调制定理 抽样定理 香农公式
28
第7章 信道复用和多址方式
7.5 多址通信方式
* 多址技术:多个MS同时通过BS建立各自的无线信道 实现双向通信的联接方式
一、频分多址(FDMA) 1. 概念:各用户被分配不同的无线信道,在接收端
通过滤波器来识别 2.特点:每载波单路;连续传送;带宽较窄;
符号持续时间长;MS简单;传输费用少; 共同设备成本高;需双工器;切换复杂
多路信号频谱结构
频率复用的频谱组成
8
第7章 信道复用和多址方式
2.框图
12
9
第7章 信道复用和多址方式
在接收端,可利用相应的带通滤波器来分离出各路信号,并 通过各自的解调器和低通滤波器恢复出各路的调制信号。
频分复用的优点:信道利用率高,复用路数多,技术成熟, 成本低。
频分复用的缺点:抗干扰能力差,无检错和纠错功能,不适 合传输数字信号。
噪声、干扰
信道
收信 信源 者译

解 密
信 道 译
多 路 分
检 测
码离
频解多
带 解

址 接


接 收 端
到它路信号
2
第7章 信道复用和多址方式
7.1 多路复用与多址技术
一、概述
1.信道复用:就是利用一条信道同时传输多路信号的一 种技术, 目的是为了提高通信系统的有效性。
分类:频分复用、时分复用和码分复用
每时隙(T ):125/32=3.9us
* 每时隙编8位(bit)PCM信号,一帧32路共32*8 = 256 bit 每位的时间:0.49us
21
第7章 信道复用和多址方式
30/32路PCM系统的帧结构
集中
32时隙,256bit,125us
插入
时隙:TS
TS0 TS1 TS2 … TS15 TS16 TS17 … TS31
防护频带fg,因此,总的复用信号的带宽为
B SSB= N
f (N 1) m
f g
思考:若采用AM调制方式,其总带宽是多少?
12
第7章 信道复用和多址方式
例1 10路话音信号采用FDM(调制方式SSB)复用方式,话音 信号的最高频率为4KHz,防护频带为0.5KHz,总带宽是多少?
解:
B = SSB N
BFM 2(FM 1)BSSB 2 6 44.5 534 (KHz) 若采用AM/FM复合调制,其调制的总带宽是多少?
15
第7章 信道复用和多址方式
7.3 时分复用(TDM)
一、时分多路复用
1. TDM:按照一定的时序依次循环传输各路消息, 以实现信道复用的方法
2.依据:抽样定理 3.分离:选通门
( x,
y)

1 N
N

x i
y i
i 1
S2 1 1 -1 -1
S3 1 -1 -1 1
S4 1 -1 1 -1
25
第7章 信道复用和多址方式
三、框图
26
第7章 信道复用和多址方式
四、伪随机码
1.概念: CDM(码分复用)是基于扩频通信的一种应用, 在扩频通信系统中需要采用高码率的正交码序列作为扩频码, 目前用的最多的是伪随机码。
2.多址方式:多个地球站通过共同的卫星同时建立各自的 信道,从而实现各地球站间通信的一种方式。
分类:频分多址、时分多址和码分多址
3
第7章 信道复用和多址方式
3.信道复用与多址方式的比较
* 相同: 目的;过程(信号的复合、传输、信号的分离)
* 不同:
信道复用 多址方式
频段 基带 射频
信号来源 网络资源分配
(4) 整个系统要有精确的同步,由基准站统一系统内各站的时钟,才 能保证各用户准确的按时隙提取各自所需的信号。为了便于接收端达到 同步的要求,在每个时隙中还要传输同步序列。同步序列和训练序列可 以分开传输,也可以合二为一。
35
第7章 信道复用和多址方式
TDMA系统具有如下特性: (1) 每个载频可传多路信息。 (2) 突发脉冲序列传输。 (3) 容易采用新技术。 (4) 设备共享成本低。 (5) 传输速率高,需采用自适应均衡。 (6) 传输开销大。 (7) 移动台较复杂。
32
第7章 信道复用和多址方式
二、时分多址(TDMA)
TDMA方式是指以传输信号存在的时间不同来区分信号建立多址接入。 它在给定传输频带的条件下,把传送时间划分为若干时间时隙。用户的 收发各使用一个指定的时隙,经过数字化的用户信号被安插到指定的时 隙中,多个用户依次分别占用各自的时隙,经过传输,各用户接收并解 调后分别提取相应时隙的信息,按时间区分用户,从而实现多址通信。
3.应用:数字GSM移动网
30
第7章 信道复用和多址方式
三、码分多址(CDMA) 1.概念:各用户被分配不同的伪随机码,在接收端
通过相关器识别 2.特点:每载波更多路;很宽的带宽;
需均衡器;MS较简单;无开销; 共同设备成本低 3.应用:数字CDMA移动网
31
第7章 信道复用和多址方式
7.5 多址通信方式
话路
固定
站址
动态
应用 广播、电视 移动、卫星
4
第7章 信道复用和多址方式
7.2 频分复用(FDM)
一、频分多路复用
1.FDM:用不同频率来传送多路信号,以实现多路
复用的技术。 2.依据:调制定理 3.分离:滤波器
信号1 频 信号2 分
复 信号N 用

信道1 信道2
信道N
Biblioteka Baidu
‥ ‥ ‥
解 信号1 复 信号2 用 器 信号N
第7章 信道复用和多址方式
第7章 信道复用和多址方式
多路复用与多址技术 频分复用(FDM) 时分复用(TDM) 码分复用(CDM) 多址通信方式
1
第7章 信道复用和多址方式
实际数字通信系统模型 自它路信号
信 源
信 源 编
加 密
信 道 编
多 路 复
脉 冲 调

码用制
频扩多
带频址




发 送 端
同步
代码
信道 N
信道 2 信道 1
频率
时间
图7.11 TDMA示意图
33
第7章 信道复用和多址方式
34
第7章 信道复用和多址方式
在TDMA系统中,每帧中的时隙结构的设计通常要考虑三个主要问题: 一是控制和信令信息的传输;二是信道多径的影响;三是系统的同步。
为了解决上述问题,采取如下措施: (1)在每个时隙中,专门划出部分比特用于控制和信令信息的传输。 (2)为了方便接收端利用均衡器来克服多径等原因引起的码间串扰, 在时隙中要插入自适应均衡器所需的训练序列。训练序列对均衡器来说 是确知的,接收端根据训练序列的解调结果就可以估计出信道的冲激响 应,根据该响应就可以预置均衡器的抽头系数。 (3)各时隙间应留有保护时隙,以减少码间串扰的影响。
2.特点:
伪随机信号必须具有尖锐的自相关函数,而互相关函数应接近于零 有足够长的码周期,以确保具有抗侦破,抗干扰的能力 有足够多的独立地址数,以实现码分多址的要求 工程上易于产生、加工、复制和控制
27
第7章 信道复用和多址方式
三种复用方式的比较
频分复用 时分复用 码分复用
定义 频率 时间 地址码
分离 滤波器 抽样门 相关器
应用:模拟通信系统,如:无线电广播、电视广播、有线、 微波通信。
10
第7章 信道复用和多址方式
2.解复用
FSSB1(f) FSSB2(f)
FSSB1(f)
f1
f2
f1
FSSB2(f)
f2
f F1(f)
fm
f
f F2(f)
f
fm
f
11
第7章 信道复用和多址方式
三、带宽的计算
BSSB
为了防止邻路信号之间相互干扰,相邻信道之间需加
同步
话路
信令
话路
* 数码率为: 256* 8K=2.048Mbit/s(bps),一路64kbps
话路:传送信息码 同步:帧同步码,分辨出1路的8位PCM编码 信令:话音之外的信号
22
第7章 信道复用和多址方式
二、 时分复用所需的信道带宽 一路基带信号:频率范围为0 fm,抽样值2fm个;
N路时分复用PAM信号:2Nfm个脉冲组成,频带范围为0 Nfm 传输N路时分复用PAM信号所需要的信道带宽B
5
第7章 信道复用和多址方式
二、原理
1.复用
F1(f)
F2(f)
fm
f FSSB1(f)
fm
f
f1
FSSB2(f)
f2
f
f
6
第7章 信道复用和多址方式
FSSB1(f)
f1
FSSB2(f)
f2
FSSB1(f) FSSB2(f)
f1
f2
f f
f
7
第7章 信道复用和多址方式
F1(f)
F2(f)
f f
16
第7章 信道复用和多址方式
PAM 信号
17
第7章 信道复用和多址方式
二、时分复用原理
1. 框图
Ts
k1
量化 编码
Ts/N
解码
k2
同步
18
第7章 信道复用和多址方式
2. 几个概念
1 12
2
2
1
Ts
* 帧:各个消息构成的单一抽样的一组脉冲Ts * 时隙:一帧的相邻两脉冲间的间隔T
* T=Ts/N= 抽样脉冲宽度τ+防护时隙 τg 19
f (N 1) m
f g
10 4 90.5 44.5 (KHz)
若采用AM调制方式,总带宽是多少?
13
第7章 信道复用和多址方式
四、复合(二次)调制
在复用系统中采用两种或两种以上的调制方式的系统为 复合调制系统。复合调制通常分为两类,一类用于频分复用, 属于连续波-连续波复合调制系统,例如SSB/FM。另一类用 于时分复用,属于脉冲-连续波调制,例如PAM/AM,PCM/FM
3.应用:模拟移动网
29
第7章 信道复用和多址方式
代码
二、时分多址(TDMA) 信道 N
1.概念:各MS被分配不同的时隙,在接收端
信道 2
频率
信道 1
通过选通门识别(须同步)
时间
2.特点:每载波多路;突发脉冲序列传送;
频谱利用率提高;符号持续时间短;需均衡;
MS复杂;开销大;共同设备成本低;
不需双工器;切换更有效;易采用新技术
37
第7章 信道复用和多址方式
38
第7章 信道复用和多址方式
39
第7章 信道复用和多址方式
码分多址收、发系统示意图,设发送端有N个用户,它们发 送的信息数据和其对应的地址码相乘(即模2加)后,对载波 进行调制(调幅、调频、或调相);然后经过功率放大后进行 传输。接收端首先将频带调制的信号解调,恢复出地址码加 信息的基带数字信号。当本地产生的地址码与该用户的地址 码相同时,将此地址码与解调出的数字基带信号相乘,而后 送入积分电路,再经过抽样判决即可得到发送的信息数据.
第7章 信道复用和多址方式
量化 编码
解码
8位 8位
t
20
第7章 信道复用和多址方式
3. 30/32路PCM系统的帧结构
帧 时隙


1:11011100
32:11000100
* 一路语音信号的抽样速率8KHz,间隔TS=125us,即帧长125us
* 一帧(125us)包含32个时隙(路信号,即N=32),
等等。
总带宽按逐级调制进行计算 14
第7章 信道复用和多址方式
例2 10路话音信号采用SSB/FM复合调制,话音信号的最高 频率为4KHz,防护频带为0.5KHz,调频指数FM = 5,其复合 调制的总带宽是多少?
解:
B = SSB N f (N 1) f
m
g
10 4 90.5 44.5 (KHz)
B N fm
23
第7章 信道复用和多址方式
7.4 码分复用(CDM)
一、码分复用
1. CDM:是靠不同的编码(地址码)来区分各路原始信号 的一种复用方式
2.依据:香农公式 3.分离:相关器
24
第7章 信道复用和多址方式
二、地址码:相互正交
正交:任意两个码组的互相关系均为零
S1 1 1 1 1
40
第7章 信道复用和多址方式
作业:
1.三种复用方式的比较
频分复用 时分复用 码分复用
定义 频率 时间 地址码
分离 滤波器 抽样门 相关器
依据 调制定理 抽样定理 香农公式
2.P154 7-1 3.P155 7-3
41
第7章 信道复用和多址方式
习题 7.1 将N路频率范围为0.3kHz~4kHz的话音信号用FDM方法传输。 试求采用下列调制方式时的最小传输带宽: (1)调幅(AM) (2)双边带调制 (DSB) (3)单边带调制 (SSB) 7.2 设有一个频分多路复用系统,副载波用DSB/SC调制,主载波 用 FM 调 制 。 如 果 有 6 0 路 等 幅 的 音 频 输 入 通 路 , 每 路 频 带 限 制 在 3.3kHz以下,防护频带为0.7kHz: (1)如果最大频偏为800kHz,试求传输信号的带宽; (2)试分析与第一路相比时第60路输入信噪比降低的程度(假定 鉴频器输入的噪声是白噪声,且解调器中无去加重电路)。 7.3 设以8kHz的速率对24个信道和一个同步信道进行抽样,并按 时分组和。各信道的频带限制到3.3kHz以下。试计算在PAM系统中传 送这个多路组合信号所需要的最小带宽。
一、 频分多址(FDMA)
频分多址(FDMA)是以传输信号的载波频率不同来区分信道建立多 址接入。它的基本原理是:将给定的频谱资源按频率划分,把传输频 带划分为若干个较窄的且互不重叠的子频带,每个用户分配到一个固 定的子频带,按频带区分用户。将信号调制到该子频带内,各用户信 号同时传送。接收时分别按频带提取,从而实现多址通信。
相关文档
最新文档