第四章信道复用

4.1 频分复用FDM
• 什么是频分复用？ • 用什么器件实现频分复用？
4.1 频分复用FDM
• 频分复用是把各路信号的频谱通过调制的方 法搬移到不同的频段上，使它们的频率互不 重叠，然后将它们送到同一信道上传输，接 收端利用带通滤波器分离各路信号。 • 模拟通信系统主要采用频分复用原理实现信 道通信。
E
D
C
A
E
D
C
A
E
D
C
A
DDD
4 EEE 5 (c )
ATDM帧长度可以是固定的也可以是不 固定的；时间片位置也可以是不固定 的； ATDM每帧不仅包含数据，还有地址信 息（每个时间片所对应数据都带地 址）。在接收端，解复用器根据ATDM 帧结构将时隙数据分发给合适的输出 缓冲区，直到输出设备。
二 ATDM的应用
传输方向 STM —N 净负荷
图5-5-7 STM—N帧结构
• 帧周期：125μs • 帧结构组成：段开销(9N×8字节) 管理单元指针AU_PTR(9N字节) 净负荷(261N×9字节)
④、ITU_T规定的复用结构
ITU_T—国际电信联盟组织。
STM—N ×N AUG ×1 AU—4 VC—4 ×3 TUG—3 ×1 ×7 AU—3 VC—3 ×7 ×1 TUG—2 ×3 ×4 指针处理 复用 定位 映射 TU—12 VC—12 C—12 2048Kbit/s TU—2 VC—2 C—2 6312Kbit/s C—3 44736Kbit/s 34368Kbit/s TU—3 VC—3 C—4 139264Kbit/s ×3
用户1 用户2 2 1 1
SA
信道
SA′
2
用户1 用户2
„
用户N N N 用户N 甲地 乙地
图5-4-1 时分多路复用示意图
一 PCM30/32路基群帧结构
• 时分复用后，各路数字信息按一定规律 周而复始地组合成数字码流。
• 为了使接收端能够在无头无尾的数字流 中正确识别各路信息，要求时分复用的 数字流以“帧结构”的形式传输。 • 帧结构就是各路信息按规律排列并加上 特殊的标记符（称帧同步码）组成的时 间周期。
AAAAA 1 2 CCC 3 AA A 4 5 (a ) A CC A A A C CA A AC A 统 计 时 分 复 用 器
AAAAA 1 2 CCCC 3 A 4 EEE 5 (b ) AAAAA 1 2 CCCC 3 A C A 统 计 时 分 复 用 器 C A E C A E C A E C A 统 计 时 分 复 用 器
0 cos mx cos nxdx 0ຫໍສະໝຸດ Baidu sin mx sin nxdx

mn mn mn mn
•两码组正交的必要和充分条件:ρ(x,y)=0
用“1”和“0”表示二进制码元方法： “1”→“-1” “0”→“+1”������ 互相关系数定义式 式中，A －x 和y 中对应码元相同的个数； D－x 和y 中对应码元不同的个数。 上例中
②、SDH标准速率等级
等级 STM—1 STM—4 STM—16 STM—64 速 率 （Mbit/s） 155．520 155M 622．080 622M 2488．320 2.5G 9953．280 10G
9 ×270 ×N字节
1 3 4 AU_PTR 5 SOH 9 9 ×N 261 ×N 270 ×N SOH
2047.9kb/s
2048kb/s
2048.1kb/s 2047.95kb/s
2112kb/s
2112kb/s
2047.9kb/s
恢 2048kb/s
2048.1kb/s
调
2112kb/s 2112kb/s
复
8448kb/s
分
2112kb/s 2112kb/s
整
2112kb/s
接
接
2112kb/s
复
2047.95kb/s
数字复接的分类
• 按位复接---依次复接每个支路的一位 码称为按位复接。
•按路复接，又称按字节复接。 •按帧复接
同步时分复用的实现
• 位同步（比特同步）：外同步法和自同 步法 • 帧同步（群同步） 收发同步实现复杂。
140Mb/s 解 复 34Mb/s 用
解 复 8Mb/s 用
a b c d a b c d ×：暂时用1 A 1 和A2 ：同步时为0 失步时为1 a b c d a b c d 第15 路 第30 路 第2 路 第17 路
F2
F15
图5-4-2 PCM 30/32路基群帧和复帧结构
信令—设备间相互协作所采用的一种“通信语 言”。如：摘机、挂机、拔号音、回铃音、忙 音等。 信令的传送方式：随路信令方式（CAS)和公共 信道信令方式(CCS)。 随路信令方式（CAS)—信令信道的位置是相对 固定的。如PCM30/32帧结构中Ch2的话音在 TS2 中传送， Ch2的信令在F2帧的TS16的前四 比特中传送。 公共信道信令方式(CCS)—信令信道的位置没有 相对固定的关系。如N0.7信令
• 主要应用于高速远程通信过程----如异 步传输模式ATM 。
• 提高了设备利用率，但是技术复杂性也 高。
码组正交 设x 和y 表示两个码组： x=(x1,x2,…xi…xN); y=( y1,y2,…yi…yN) xi,yi∈（+1，-1） 互相关系数定义：
4. 3码分复用(CDM)
cos mx sin nxdx 0
继续
F1 f1 F2 f2 F3 f3 移动台
基站
移动通信中的实际情况： • 一个基站要和多个移动台同时通信，基站是多 路的，而移动台是单路的，基站要能够区分各 个移动用户的信号，各移动台要从基站发出的 众多信号中识别发给自己的信号--------如何 实现？ • 给移动台分配不同的频率—频分多址 • 给移动台分配不同的时间—时分多址 • 给移动台分配不同的码组—码分多址 -----统称为多址联接技术。
TS13 位置中传输 • 第13话路的话音信息在____ F13帧 TS16时隙 前4bit 位 • 第13话路的信令信息在___________ 置中传输 TS24 • 第23话路的话音信息在____位置中传输 F8 帧的TS__ 16 的 • 第23话路的信令信息在__ 后 4bit 位置中传输. ___
国际上存在着两种标准的基群系列： PCM30/32路系列（A律） ； PCM24路 系列（μ律） 。
2、传输速率的计算
• 单话路传输速率（按定义算） Rb=n×fs=8×8000=64Kbit/s • 基群传输速率： Rb=TS×n×fs=32×8×8000=2048Kbit/s
二 数字复接技术
一．异步时分复用的基本原理ATDM 动态分配所需时隙技术，称为异步时分复用技术 (ATDM )，或统计时分复用(STDM)，或智能时分复 用(ITDM)。 ATM技术中采用这种传输方式。 原理----复用器扫描各个输入信号，输入设备有数据 传送就分配时间片，没有数据传送则继续扫描下一 条线路而不分配时间片，循环往复直到扫描完成所 有的输入线路，将输入数据组成ATDM帧 。
× 0 0 1 1 0 1 1 偶帧TS 0 0 0 0 0 1 A 2 1 1 帧同步码 复帧同步 复帧对告
F0
×1 ×2 ×3 ×4×5 ×6 ×7 ×8
极性码
幅度码
× 1 A 1 × × × × × 奇帧TS 0 a b c d a b c d 帧监视 帧对告 第1 路 第16 路
F1
1 时隙=8bit=3.91 μ s
6.3Mbit/s
×5
32Mbit/s
×3
98Mbit/s
397Mbit/s
（日本）
E1
2Mbit/s ×4 8Mbit/s ×4 34Mbit/s ×4 140Mbit/s 四次群 ×4 565Mbit/s （欧洲、中国）
话路数
30路
基群
120路
二次群
480路
三次群
1920路
7680路
五次群
图5-5-1 数字复接等级
4.4 多址通信技术
• 当一点通信设备需要与另外多点的通信设备相 联接进行通信时（如移动通信、卫星通信、局 域网），称为多址通信。
• 多址通信是多个用户使用一个（大容量）公共 信道实现各用户间通信的方式 。 • 多址通信也称为点对多点通信。
• 点对点通信（一个地点的通信设备只与另外一 个指定地点的通信设备相联接）是多址通信的 简单特例。
4.2 时分多路复用TDM
4.2.1 同步时分复用原理 TDM 一 PCM30/32路基群帧结构 二 数字复接技术 4.2.2 统计时分多路复用 4.2.3 同步时分复用与统计时分多路复用的比较
4.2 时分多路复用TDM
4.2.1 同步时分复用原理 TDM 用时间分割各路信息。各路信息在时间上 按一定的规律排列后在一条信道上传输， 接收端根据时间排列规律分离各路信号。
多址通信的联接方式
• 频分多址FDMA----给不同的地址分配不同的 频率 • 时分多址TDMA---给不同的地址分配不同的 时隙位置 • 码分多址CDMA---给不同地址分配不同的码 型 • 空分多址SDMA---给不同地址分配不同的传 输方位（空间）。
1、PCM30/32路基群帧结构
1 复帧=16 帧=2ms
F0
F1
F2 F3
F4 F5
F6
F7
F8
F9
F10
F11
F12
F13
F14
F15
1 帧=32 路时隙=256bit=125 μ s TS 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 话路时隙 CH1 ～CH15 话路时隙 CH16 ～CH29 同步时隙 信令时隙 话路时隙 CH30
TU—11
VC—11
C—11
1544Kbit/s
图 5-5-8
一 般 复 用 结 构
⑤、我国规定的复用结构
指针处理 映射 定位 复用
同步时分复用缺点
• 各时隙固定分配，不能按业务要求随机 分配，不能最大程度提高信道利用率。 • 若按需分配时隙（即动态分配时隙）则 可提高时隙利用率。
4.2.2 异步时分多路复用
第四章 信道复用与多址技术
4.1频分多路复用FDM 4.2时分多路复用TDM 4.3码分多路复用CDM 4.4多址通信技术
• 在一条信道上同时传输多路信号，称为 信道复用。 • 信道复用的目的是提高信道的利用率， 即提高通信系统的有效性。
• 信道复用的关键技术是如何将多路信号 在接收端正确地分离。 • 信道复用有频分复用、时分复用、码分 复用和空分复用。
PDH复接原理
时钟 定时 支路 调 整 复 接 信道 分 接 恢 复 同 步 定时 支路
图5-5-2
数字复接设备组成
原理——各低速支路信号速率在同一时钟源控制 下调整到统一的数值上再进行时分复用（按位 复用）。 关键电路：复接侧是调整电路，分接侧是恢复电 路。
基群复接形成的二次群
时钟 定 时 同 步 定 时
• 数字复接——在基群的基础上进一步时分 复用以提高信道利用率。 目前存在的复接技术： 准同步复接PDH—被复接的支路时钟各自 产生（仅标称值相等）。 同步复接SDH—被复接的支路时钟来自同 一时钟源（各支路时钟绝对相等）。
1、PDH复接系列
ITU-T推荐的PDH复接系列
T1
1.54Mbit/s ×4 6.3Mbit/s ×4 ×7 45Mbit/s ×6 274Mbit/s ×4 （美国）
交换机 A 交换网络
话路
交换机 B 交换网络
交换机 A 交换网络
话路
交换机 B 交换网络
公共 控制
信令 设备
信令 设备
公共 控制
处理 机
信令 设备
数据链路
信令 设备
处理 机
(a)
(b)
两种信令系统的组成结构 (a) 随路信令系统示意图；(b) 公共信道信令系统示意
• 帧同步码的作用： 保证收端正确接收各路话音信号。 • 复帧同步码作用： 保证收端正确接收各路信令信号。
解 复 用
复 8Mb/s 用
复 34Mb/s 用
复 用
140Mb/s
2Mb/s
从高速信号插/分低速信号要一级一级进行， 层层的复用/解复用增加了信号的损伤，不利于大 容量传输。
2、 数字同步体系(SDH)
①、SDH的优点 • 统一的基本速率----STM_1帧结构可容纳PDH的 两种基本速率 • 标准的光接口---NRZ+扰码 • 同步复用----按字节复接 • 强大的网管能力----开销多 注意：SDH系统要求有线传输线路必须是光纤。