通信原理时分复用
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c ( i 1) ci m g
显然，邻路间隔防护带fg越大，在邻路信号干扰相同的条件下，对边带 滤波器 SBF 的技术指标要求就允许放宽一些，但是频带要增宽，信道复 用率将下降，按CCITT标准，选防护间隔为900Hz，这样可使邻路干扰电 平低于－40dB以下 经过边带调制后的各路信号，在频率位臵上就被分开了，可以通过相加 器将它门合并成适合信道内传输的复用信号，其频谱结构如下所示：
实际上这是一个频分复用系统，f1i是为频分设臵的第一次调制的载
波频率，而f2则是第二次调制的载频。图中，对每一路来说，第一次采用 SSB调制方式，第二次也采用SSB,记为SSB/SSB.在实际的通信系统中，常
见的多级调制方式还有SSB/FM，FM/FM等。
第一路 SSB 调制器 f11
带通
第i路 f1i
在时分多路复用中，如果各路消息在每帧中所占时隙的位 臵是预先指定的（且固定不变），则称为同步时分多路复用 （STDM）.这种方式中，不传输消息的时隙出现空闲. 统计时分多路复用（ATDM） 为了提高信道利用率，通过动态的分配时隙来进行数据传 输方式－－称为统计时分多路复用（ATDM）（也叫异步时分 多路复用或智能时分多路复用） 实际的TDM系统为了提高信道利用率，通常先把一定路数 的信息复合成一个标准的数据流－－称为基群。 然后再把基群数据流采用同步或准同步数字复接技术，汇 合成更高速的数据信号
8.2.2 数字复接技术
概述：
数字通信网中，把若干低速数字信号合并成一个高速数字信号 进行传输的技术叫做数字复接.
数字复接系统包括 数字复接器 和 数字分配器，框图如下：
外时钟
定时 码速 调整 同步 定时
复接
支路
合路
分接
恢复 支路
复接器
分接器
数字复接器是把两个或两个以上的低速信号按照时分复用的方式 合并成一个高速数字信号的设备. 数字分接器是把一个合路信号分解成相应低速数字信号的设备.
B1 f m f g 是一路占用的带宽
合并后的复用信号原则上可以在信道中传输，但有时为了更好的利用信 道的传输特性，也可以再进行一次调制。 在系统接收端，先利用相应的带通滤波器BPF，取出各路信号的频谱， 然后通过各自的相干解调，便可恢复各路调制信号。
FDM的优点： 信道复用率高，容许复用的路数多，同时分路也很简便。 缺点： 设备较为复杂，另外，因滤波器特性不够理想和信道存在非 线性而产生路间干扰。 复合调制及多级调制的概念： 在模拟调制系统中，除单独采用各种幅度、频率和相位调制 外，还会遇到复合调制和多级调制 所谓复合调制：就是对同一载波进行两种或更多种的调制， 例如，对一个调频波再进行一次振幅调制，就得到调频调幅 波，这里的调制信号（例如基带信号）可以不止一个。 所谓多级调制：是将同一基带信号实施两次或更多次的调制 过程，这里的调制方式可以是相同的，可以是不同的，下图 是一个多级调制的例子：
例：
在电话系统中，传输的语音信号频谱在300～3400Hz之间，为了使 若干路信号能在同一信道上传输，可以将他们的频谱调制到不同 的频段，合并在一起而不致互相影响，并在接收端彼此分离开来。
多路信息在同一信道中传输的复用技术，通常有三种形式： 频分复用、时分复用和码分复用。
频分复用
S1(t)
LPF S2(t) LPF
数字复接的分类
1、同步复接：参与复接的输入支路信号与本机定时信号 同步，则称为同步复接（当各输入支路信号与复接定时出 于同一频率源时即是同步复接） 2、异步复接：如果参与复接输入支路信号与本机定时信 号异步，称为异步复接（这里各支路定时信号时钟不是出 于同一频率源，也无统一的标称频率） 3、准同步复接：如果参与复接的输入信号各支路信号的 生效瞬时相对于本机对应的定时信号是以同一标称频率出 现且速率的任何变化都限制在规定的容差范围内，就称为 准同步复接 近年来把后两种复接称为异步复接
1 80 k Hz 108kHz 4 8 kHz (c) Sup er Gro up 1(LSB )
1 48 k Hz
5
4
3
2
1
超群 (上下边带)
Sup er Gro up 2(USB ) 1 2 3 4 5
12 1 12 3 12 k Hz
1 12
1 12
1 12
1 5 52 k Hz (d )
1 12 1 6 0 kHz
TDM和FDM的差别：
TDM在时域上是各路信号分割开来的，但在频域上是各路信号混叠在一起的
FDM在频域上是各路信号分割开来的，但在时域上是各路信号混叠在一起的
TDM的两个优点：
1、多路信号的汇合和分路都是数字电路，比FDM的模拟滤波器分路简单、 可靠. 2、信道的非线性会在FDM系统中产生交调失真与高次谐波，引起路间干扰， 因此对信道的非线性要求很高，而TDM系统的非线性失真要求可降低.
信息工程学院
Tel-60436767
B408/A-102 周二7-8/周四1-2
频分复用原理 时分复用原理 PCM基群帧结构 数字复接原理 正码速调整技术 帧同步技术
8.1 频分复用 FDM
― 复用”是一种将若干个彼此独立的信号合并为一个可 以在同一个信道上传输的复合信号的方法。（复用技术 也是现代通信系统中的关键技术）
╳
SBF1 fc1 SBF2
BPF1 BPF2
╳
LPF1 fc1 LPF2 fc2
S1(t) S2(t)
╳
信道
╳
fc2
Sn(t) LPF
╳
SBFn fcn
BPF2
╳
LPFn fcn
Sn(t)
图8-1 频分复用电话系统框图
复用信号共有n路，每路信号首先通过低通滤波器LPF，以便限 制各路信号的最高频率fm , 然后，各路信号通过各自的调制器，调 制方式可以任意选择，常用是单边带调制，因为它节约频带，因此， 图中的调制器由相乘器和边带滤波器构成。选择载频fci 时，应考虑 频谱的宽度，同时为防止各相邻信号间的互相干扰，还应有一定的 防护频带fg ，即 f f ( f f ) , i 1,2,...n - 1
图 8-4 北美多 路载波电话系 统的典型组成
由10个超群组成
(a )
1路电话频谱
0 (b ) 4 k Hz f
Basic Gro up A(LSB )
…
2 3
12 11 10 9 6 0 kHz
8
7
6
5
4
3
2
1
基群 (上下边带)
Basic Gro up B(USB )
1
4
5
6
7
8
9 10 11 12 1 96 k Hz
图 8-5 主群频谱配臵图
2340
564
804
2348
1796
312
552
804
调频立体声广播(FM Stereo Broadcasting)
调频立体声广播系统占用频段为88~108 MHz，采用FDM方 式。在调频之前，首先采用抑制载波双边带调制将左右两个声道信
号之差(L-R)与左右两个声道信号之和 (L+R)实行频分复用。立体声
模拟电话多路复用系统
一个基本主群(Basic Mastergroup)由10个超群复用组成， 共600路电话。
Mastergro up L6 00
1060 1308 1556 564 812 60
主群(下边频600)
1804 2412 2044 2172 2548 2788
60 300
1052
1300
×2 (b )
图8-7 调频立体声广播系统发送与接收原理图
(a) 发送端; (b) 接收端
8.2 时分复用（TDM）
原理：时分复用的主要特点是利用不同的 时隙 来传送各路不同 信号，以三路信号PAM时分复用为例，抽样信号如下：
Tc （相邻路抽样值时间间隔TC）
t
TS (TS为每路信号抽样周期) PAM 时分复用
S(w) fm fg
图8-2
-fc3 -fc2 -fc1 fc1 fc2 fc3 f
各路信号具有相同的 fm ，但他们的频谱结构可能不同， n 路单边带信号 的总频带宽度最小应等于
Bn nfm (n 1) f g (n 1)( f m f g ) f m (n 1)B1 f m
左声道 L 右声道 R
＋
＋ －
L－R
0
× ＋ ＋ ∑ ＋ 去调频发射机
3 8 kHz 振荡器 ＋ L＋R ＋ ＋
÷2
衰减
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(a ) LPF 0 ~ 15 kHz
1 (L＋R) 2 ＋
＋ ＋
L
来自鉴频器
BPF 2 3 ~ 5 3 k Hz 导频滤波 1 9 kHz
×
＋ R － LPF ＋ 0 ~ 15 kHz 1 (L－R) 2 立体声指示
Vo ice Ch ann el 1 2 Firstlev el MUX Basic Gro up
基群12路
1个基群由12路电话组成
…
12
1 2
超群60路
Secon d lev el MUX Sup er Gro up
由5个基群组成
…
5
主群600路
1 2 10 Thirdlev el MUX Master Gro up
左右两个声道信号之差(L-R)与左右两个声道信号之和(L+R)
DSB-SC 导频 L＋R 0 15 19 23 L－R 下边 带 38 载频 L－R 上边 带 53 59 辅助 通信 通道 75 f / k Hz
图8–6 立体声广播信号频谱结构
DSB-SC 导频 L＋R 载频 L－R 下边 带 15 19 23 38 L－R 上边 带 53 59 辅助 通信 通道 75 f / k Hz
12 1
12 1
12 1
12 3 00 k Hz
240kHz
模拟电话多路复用系统
一个基群(Basic Group)由12路电话复用组成， 其频谱配臵如图 8- 4(c)所示。每路电话占4kHz带宽，采用单边带下边带调制 (LSB)， 12路电话共48kHz带宽，频带范围为 60～108 kHz。或采用单边带 上边带调制(USB)，频带范围为148 ～196 kHz。 一个基本超群 (Basic Supergroup) 由 5个基群复用组成，共 60 路 电话，其频谱配臵如图8-4(d)所示。5个基群采用单边带下边带合成， 频率范围为 312～ 552kHz ，共 240kHz 带宽。 或采用单边带上边带 合成，频率范围为60～300kHz。 一个基本主群 (Basic Mastergroup) 由 10 个超群复用组成， 共 600路电话。主群频率配臵方式共有两种标准：L600和U600，其频 谱配臵如图8-5所示。L600的频率范围为60~2788kHz，U600的频率 范围为564~3084kHz。
为了能正确识别出各路序号，需要在各帧内加入同步信号__称为帧同步
帧结构的概念：
每个抽样间隔Ts内，各路信号依次抽样一次，连通同步信号和控制 信令按照某种固定方式排列起来的一组脉冲序列，叫做一帧 一帧中相邻两路信息之间的时间间隔叫时隙，未被信息占用的时隙 部分叫作防护时间
同步时分多路复用（STDM）
1548
(a ) 2788-60=2728KHz Mastergro up U6 00
1060 1308 1556 1804 2100 564 812
主群(上边频600)
2596 2588 2844 2836 3084
1052
1300
1548
1796
2044
(b ) 3084-564=2520KHz
SSB 调制器 f2
带通
SSB 调制器
图8-3
模拟电话多路复用系统
目前，多路载波电话系统是按照CCITT建议，采用单边
带调制频分复用方式。 北美 多路载波电话系统的典型组成
如图8-4所示。图8-4(a)是其分层结构，由12路电话复用为一 个 基 群 (Basic Group) ； 5 个 基 群 复 用 为 一 个 超 群 (Super Group)，共60路电话；由 10 个超群复用为一个主群(Master Group)，共600路电话。如果需要传输更多路电话，可以将 多个主群进行复用，组成超主群。每路电话信号的频带限 制在 300～3400Hz，为了在各路已调信号间留有保护间隔， 每路电话信号取4000 Hz作为标准带宽，即 fm=3400Hz，fg=600Hz ，B1= fm+fg=4000Hz
广播信号频谱结构如图8-6所示。 图中，0~15 kHz用于传送(L+R)信 号，23~53 kHz用于传送(L-R)信号， 59~75 kHz用作辅助通道。
在19 kHz处发送一个单频信号，用于接收端提取相干载波(窄带调频)
和立体声指示。调频立体声广播系统发送与接收原理图如图 10 -6 所示。
8.2 时分复用（TDM）
Tc
1 2 … n 1 2 …n
1 2 …n
≈
1路 2路 3路 (Ts_抽样间隔) N路 1路
PCM 时分复用
上图中，假定每路信号采用 n 比特编码，各路时间上互不 重叠，每一路的抽样频率必须符合抽样定理要求！每一路 占用的时间间隔宽度 TC 没有具体限制，显然， TC 越小， 则能传输的路数越多.
显然，邻路间隔防护带fg越大，在邻路信号干扰相同的条件下，对边带 滤波器 SBF 的技术指标要求就允许放宽一些，但是频带要增宽，信道复 用率将下降，按CCITT标准，选防护间隔为900Hz，这样可使邻路干扰电 平低于－40dB以下 经过边带调制后的各路信号，在频率位臵上就被分开了，可以通过相加 器将它门合并成适合信道内传输的复用信号，其频谱结构如下所示：
实际上这是一个频分复用系统，f1i是为频分设臵的第一次调制的载
波频率，而f2则是第二次调制的载频。图中，对每一路来说，第一次采用 SSB调制方式，第二次也采用SSB,记为SSB/SSB.在实际的通信系统中，常
见的多级调制方式还有SSB/FM，FM/FM等。
第一路 SSB 调制器 f11
带通
第i路 f1i
在时分多路复用中，如果各路消息在每帧中所占时隙的位 臵是预先指定的（且固定不变），则称为同步时分多路复用 （STDM）.这种方式中，不传输消息的时隙出现空闲. 统计时分多路复用（ATDM） 为了提高信道利用率，通过动态的分配时隙来进行数据传 输方式－－称为统计时分多路复用（ATDM）（也叫异步时分 多路复用或智能时分多路复用） 实际的TDM系统为了提高信道利用率，通常先把一定路数 的信息复合成一个标准的数据流－－称为基群。 然后再把基群数据流采用同步或准同步数字复接技术，汇 合成更高速的数据信号
8.2.2 数字复接技术
概述：
数字通信网中，把若干低速数字信号合并成一个高速数字信号 进行传输的技术叫做数字复接.
数字复接系统包括 数字复接器 和 数字分配器，框图如下：
外时钟
定时 码速 调整 同步 定时
复接
支路
合路
分接
恢复 支路
复接器
分接器
数字复接器是把两个或两个以上的低速信号按照时分复用的方式 合并成一个高速数字信号的设备. 数字分接器是把一个合路信号分解成相应低速数字信号的设备.
B1 f m f g 是一路占用的带宽
合并后的复用信号原则上可以在信道中传输，但有时为了更好的利用信 道的传输特性，也可以再进行一次调制。 在系统接收端，先利用相应的带通滤波器BPF，取出各路信号的频谱， 然后通过各自的相干解调，便可恢复各路调制信号。
FDM的优点： 信道复用率高，容许复用的路数多，同时分路也很简便。 缺点： 设备较为复杂，另外，因滤波器特性不够理想和信道存在非 线性而产生路间干扰。 复合调制及多级调制的概念： 在模拟调制系统中，除单独采用各种幅度、频率和相位调制 外，还会遇到复合调制和多级调制 所谓复合调制：就是对同一载波进行两种或更多种的调制， 例如，对一个调频波再进行一次振幅调制，就得到调频调幅 波，这里的调制信号（例如基带信号）可以不止一个。 所谓多级调制：是将同一基带信号实施两次或更多次的调制 过程，这里的调制方式可以是相同的，可以是不同的，下图 是一个多级调制的例子：
例：
在电话系统中，传输的语音信号频谱在300～3400Hz之间，为了使 若干路信号能在同一信道上传输，可以将他们的频谱调制到不同 的频段，合并在一起而不致互相影响，并在接收端彼此分离开来。
多路信息在同一信道中传输的复用技术，通常有三种形式： 频分复用、时分复用和码分复用。
频分复用
S1(t)
LPF S2(t) LPF
数字复接的分类
1、同步复接：参与复接的输入支路信号与本机定时信号 同步，则称为同步复接（当各输入支路信号与复接定时出 于同一频率源时即是同步复接） 2、异步复接：如果参与复接输入支路信号与本机定时信 号异步，称为异步复接（这里各支路定时信号时钟不是出 于同一频率源，也无统一的标称频率） 3、准同步复接：如果参与复接的输入信号各支路信号的 生效瞬时相对于本机对应的定时信号是以同一标称频率出 现且速率的任何变化都限制在规定的容差范围内，就称为 准同步复接 近年来把后两种复接称为异步复接
1 80 k Hz 108kHz 4 8 kHz (c) Sup er Gro up 1(LSB )
1 48 k Hz
5
4
3
2
1
超群 (上下边带)
Sup er Gro up 2(USB ) 1 2 3 4 5
12 1 12 3 12 k Hz
1 12
1 12
1 12
1 5 52 k Hz (d )
1 12 1 6 0 kHz
TDM和FDM的差别：
TDM在时域上是各路信号分割开来的，但在频域上是各路信号混叠在一起的
FDM在频域上是各路信号分割开来的，但在时域上是各路信号混叠在一起的
TDM的两个优点：
1、多路信号的汇合和分路都是数字电路，比FDM的模拟滤波器分路简单、 可靠. 2、信道的非线性会在FDM系统中产生交调失真与高次谐波，引起路间干扰， 因此对信道的非线性要求很高，而TDM系统的非线性失真要求可降低.
信息工程学院
Tel-60436767
B408/A-102 周二7-8/周四1-2
频分复用原理 时分复用原理 PCM基群帧结构 数字复接原理 正码速调整技术 帧同步技术
8.1 频分复用 FDM
― 复用”是一种将若干个彼此独立的信号合并为一个可 以在同一个信道上传输的复合信号的方法。（复用技术 也是现代通信系统中的关键技术）
╳
SBF1 fc1 SBF2
BPF1 BPF2
╳
LPF1 fc1 LPF2 fc2
S1(t) S2(t)
╳
信道
╳
fc2
Sn(t) LPF
╳
SBFn fcn
BPF2
╳
LPFn fcn
Sn(t)
图8-1 频分复用电话系统框图
复用信号共有n路，每路信号首先通过低通滤波器LPF，以便限 制各路信号的最高频率fm , 然后，各路信号通过各自的调制器，调 制方式可以任意选择，常用是单边带调制，因为它节约频带，因此， 图中的调制器由相乘器和边带滤波器构成。选择载频fci 时，应考虑 频谱的宽度，同时为防止各相邻信号间的互相干扰，还应有一定的 防护频带fg ，即 f f ( f f ) , i 1,2,...n - 1
图 8-4 北美多 路载波电话系 统的典型组成
由10个超群组成
(a )
1路电话频谱
0 (b ) 4 k Hz f
Basic Gro up A(LSB )
…
2 3
12 11 10 9 6 0 kHz
8
7
6
5
4
3
2
1
基群 (上下边带)
Basic Gro up B(USB )
1
4
5
6
7
8
9 10 11 12 1 96 k Hz
图 8-5 主群频谱配臵图
2340
564
804
2348
1796
312
552
804
调频立体声广播(FM Stereo Broadcasting)
调频立体声广播系统占用频段为88~108 MHz，采用FDM方 式。在调频之前，首先采用抑制载波双边带调制将左右两个声道信
号之差(L-R)与左右两个声道信号之和 (L+R)实行频分复用。立体声
模拟电话多路复用系统
一个基本主群(Basic Mastergroup)由10个超群复用组成， 共600路电话。
Mastergro up L6 00
1060 1308 1556 564 812 60
主群(下边频600)
1804 2412 2044 2172 2548 2788
60 300
1052
1300
×2 (b )
图8-7 调频立体声广播系统发送与接收原理图
(a) 发送端; (b) 接收端
8.2 时分复用（TDM）
原理：时分复用的主要特点是利用不同的 时隙 来传送各路不同 信号，以三路信号PAM时分复用为例，抽样信号如下：
Tc （相邻路抽样值时间间隔TC）
t
TS (TS为每路信号抽样周期) PAM 时分复用
S(w) fm fg
图8-2
-fc3 -fc2 -fc1 fc1 fc2 fc3 f
各路信号具有相同的 fm ，但他们的频谱结构可能不同， n 路单边带信号 的总频带宽度最小应等于
Bn nfm (n 1) f g (n 1)( f m f g ) f m (n 1)B1 f m
左声道 L 右声道 R
＋
＋ －
L－R
0
× ＋ ＋ ∑ ＋ 去调频发射机
3 8 kHz 振荡器 ＋ L＋R ＋ ＋
÷2
衰减
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(a ) LPF 0 ~ 15 kHz
1 (L＋R) 2 ＋
＋ ＋
L
来自鉴频器
BPF 2 3 ~ 5 3 k Hz 导频滤波 1 9 kHz
×
＋ R － LPF ＋ 0 ~ 15 kHz 1 (L－R) 2 立体声指示
Vo ice Ch ann el 1 2 Firstlev el MUX Basic Gro up
基群12路
1个基群由12路电话组成
…
12
1 2
超群60路
Secon d lev el MUX Sup er Gro up
由5个基群组成
…
5
主群600路
1 2 10 Thirdlev el MUX Master Gro up
左右两个声道信号之差(L-R)与左右两个声道信号之和(L+R)
DSB-SC 导频 L＋R 0 15 19 23 L－R 下边 带 38 载频 L－R 上边 带 53 59 辅助 通信 通道 75 f / k Hz
图8–6 立体声广播信号频谱结构
DSB-SC 导频 L＋R 载频 L－R 下边 带 15 19 23 38 L－R 上边 带 53 59 辅助 通信 通道 75 f / k Hz
12 1
12 1
12 1
12 3 00 k Hz
240kHz
模拟电话多路复用系统
一个基群(Basic Group)由12路电话复用组成， 其频谱配臵如图 8- 4(c)所示。每路电话占4kHz带宽，采用单边带下边带调制 (LSB)， 12路电话共48kHz带宽，频带范围为 60～108 kHz。或采用单边带 上边带调制(USB)，频带范围为148 ～196 kHz。 一个基本超群 (Basic Supergroup) 由 5个基群复用组成，共 60 路 电话，其频谱配臵如图8-4(d)所示。5个基群采用单边带下边带合成， 频率范围为 312～ 552kHz ，共 240kHz 带宽。 或采用单边带上边带 合成，频率范围为60～300kHz。 一个基本主群 (Basic Mastergroup) 由 10 个超群复用组成， 共 600路电话。主群频率配臵方式共有两种标准：L600和U600，其频 谱配臵如图8-5所示。L600的频率范围为60~2788kHz，U600的频率 范围为564~3084kHz。
为了能正确识别出各路序号，需要在各帧内加入同步信号__称为帧同步
帧结构的概念：
每个抽样间隔Ts内，各路信号依次抽样一次，连通同步信号和控制 信令按照某种固定方式排列起来的一组脉冲序列，叫做一帧 一帧中相邻两路信息之间的时间间隔叫时隙，未被信息占用的时隙 部分叫作防护时间
同步时分多路复用（STDM）
1548
(a ) 2788-60=2728KHz Mastergro up U6 00
1060 1308 1556 1804 2100 564 812
主群(上边频600)
2596 2588 2844 2836 3084
1052
1300
1548
1796
2044
(b ) 3084-564=2520KHz
SSB 调制器 f2
带通
SSB 调制器
图8-3
模拟电话多路复用系统
目前，多路载波电话系统是按照CCITT建议，采用单边
带调制频分复用方式。 北美 多路载波电话系统的典型组成
如图8-4所示。图8-4(a)是其分层结构，由12路电话复用为一 个 基 群 (Basic Group) ； 5 个 基 群 复 用 为 一 个 超 群 (Super Group)，共60路电话；由 10 个超群复用为一个主群(Master Group)，共600路电话。如果需要传输更多路电话，可以将 多个主群进行复用，组成超主群。每路电话信号的频带限 制在 300～3400Hz，为了在各路已调信号间留有保护间隔， 每路电话信号取4000 Hz作为标准带宽，即 fm=3400Hz，fg=600Hz ，B1= fm+fg=4000Hz
广播信号频谱结构如图8-6所示。 图中，0~15 kHz用于传送(L+R)信 号，23~53 kHz用于传送(L-R)信号， 59~75 kHz用作辅助通道。
在19 kHz处发送一个单频信号，用于接收端提取相干载波(窄带调频)
和立体声指示。调频立体声广播系统发送与接收原理图如图 10 -6 所示。
8.2 时分复用（TDM）
Tc
1 2 … n 1 2 …n
1 2 …n
≈
1路 2路 3路 (Ts_抽样间隔) N路 1路
PCM 时分复用
上图中，假定每路信号采用 n 比特编码，各路时间上互不 重叠，每一路的抽样频率必须符合抽样定理要求！每一路 占用的时间间隔宽度 TC 没有具体限制，显然， TC 越小， 则能传输的路数越多.