通信原理复用方法

12
9.3 时分复用
master group
时分复用原理 将时间分为若干个互不重叠的小时段（时隙）， 各路信号占用各自的时隙，合路成一个复用信号。 基本特点 TDM 在时域上各路信号是分割开的，但在频域 上各路信号是混叠在一起的。这一点正好与 FDM 相反。 TDM 容易用数字电路实现，因而也容易集成。 而 FDM 要使用调制解调器和滤波器，所以集成 比较困难。
19
32.064（日本） 44.736（北美） 97.728（日本） 274.176（北美） 397.200（日本） 560.160（北美）
9.3 时分复用
E体系结构 体系结构
一次群 2.048 Mbit/s 1 ×30 30 2 3 4 二次群 8.448 Mbit/s 1 ×4 三次群 34.368 Mbit/s 1 ×4
21
9.3 时分复用
PCM一次群帧结构图示 一次群帧结构图示
16 帧，2.0 ms F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 32 路时隙，256 bit，125 s
TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS 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
n Tc 1 2 T 帧周期 时隙长度
n
1
2
16
9.3 时分复用
International Telecommunications Union (ITU)
话路时分复用技术标准（国际电信联盟） 话路时分复用技术标准（国际电信联盟） 准同步数字体系（PDH） E体系 T体系 同步数字体系（SDH）
17
9.3 时分复用
帧同步时隙 偶帧 奇帧
×0 0 1 1 0 1 1 × 1 A1 1 1 1 1 1
信令时隙
话路时隙
22
9.3 时分复用
随路信令
TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS TS 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
24
9.3 时分复用
码速调整 低次群合成高次群时，需要将低次群信号的时 钟调整一致，再作合并。 码速调整的代价 例如，一次群的速率是2.048Mb/s，4路一次 群的总速率应该是8.192Mb/s，但是实际上二次 群的速率是8.448 Mb/s，这额外的256kb/s中就包 括码速调整所需的开销。 码速调整的方法 正码速调整、负码速调整、正/负码速调整等
6
9.2 频分复用
频分复用的合路
信号 LPF CH1 调制器 f1
space division multiplexing (SDM)
BPF
LPF CH2
调制器 f2
BPF
信道
LPF CHn 调制器 fn BPF
7
9.2 频分复用
频分复用的频谱构成
CH1
polarization division multiplexing (PDM)
11
9.2 频分复用
super group
频分复用实例： 频分复用实例：国际电信联盟建议 基群 一基群由12路话路构成，占用 48 kHz 带宽， 位于 60 ~ 108 kHz 之间； 超群 一超群由 5 个基群 60 路话路组成， 占用 240 kHz 的带宽，位于 312 ~ 552 kHz； 主群 一主群由 10 个超群 600 路话路组成，占用 2.4 GHz 的带宽。
plesiochronous digital hierarchy (PDH)
准同步数字系列 —— E体系 体系
层次 E1 E2 E3 E4 E5 比特率 （Mb/s） ） 2.048 8.448 34.368 139.264 565.148 路数 （路× 64 kb/s） ） 30 120 480 1920 7680
通信原理
第九章 多路复用和多址技术
9.1 概述
多路复用 目的：多路信号同时在同一信道中传输 3种多路复用基本方法： 频分复用（FDM） 时分复用（TDM） 码分复用（CDM） CDM 3种多路复用新方法： 空分复用(SDW) 极化复用(PDW) 波分复用(WDM)
multiplexing
2
9.1 概述
30
9.3 时分复用
SDH的体系结构 的体系结构
STM-N ×N ×1 AUG AU-4 VC-4 ×3 TUG-3 ×3 AU-3 指针处理 复用 定位调整 映射 VC-3 ×7 ×7 TUG-2 TU-2 ×3 ×1 TU-3
path overhead (POH)
C-4 VC-3 C-3 VC-2 VC-12 VC-11 C-2 C-12 C-11
13
9.3 时分复用
时分复用实现框图
CH1 CH1
time slot
LPF 多路 选择 多路 选择
LPF
CH2 LPF CHn LPF
CH2 LPF
信道
同步
LPF
CHn
14
9.3 时分复用
时分复用原理图示
commutator
t
t
t
t
15
9.3 时分复用
时分复用时隙分配和帧结构
1 2
frame
multiple connection
84 60 96 108
108Baidu Nhomakorabea
10
9.2 频分复用
basic group
多级调制和单级调制的比较 实例： 12 路语音信号采用频分复用。每路信号 的频率范围均为 300 Hz — 3400 Hz。 单级调制 LPF 1种 12 个，载波12 种 12 个，调制器 12 1 12 种 12 个，BPF 12 种 12 个。共计 37 种 48 个。 BPF 两级调制 LPF 1 种12 个，一级载波 3 种 12 个，一级调 制器3 种 12 个，一级 BPF 3 种 12 个，二级载波 4 种 4 个，二级调制器 4 种 4 个，二级 BPF 4 种 4 个。共计 22 种 60 个。
TU-12 ×4 TU-11
31
9.3 时分复用
SDH的帧结构 的帧结构
9×N 270×N 列（bytes） 261×N
1 3 4 5
段开销 （SOH） 管理单元指针
STM-N 有效负荷
9行
段开销 （SOH） 9
32
9.3 时分复用
SDH的体系结构 的体系结构 STM-1 是SDH最基本、最重要的结构； STM-N 按同步复用、字节间插形成； STM-1 的帧容量为 270 × 9 = 2430 byte； STM-1 的帧容量为 2430 × 8 = 19440 bit； STM-1 的帧速率为 8000帧/s； STM-1 的比特速率为 155.520 Mbit/s； STM-N 的比特速率为 155.520 × N Mbit/s。
28
9.3 时分复用
container
SDH的结构： 的结构： 的结构 容器（C-n）：存放信息，有高阶和低阶之分。 路径开销（POH）：终端站路径信息。 虚容器（VC-n）：加了POH的容器。
低阶 比特率 (Mb/s) 1.544 2.048 高阶
6.312 34.468 44.736 139.264 C-3 VC-3 C-3 VC-3 C-4 VC-4
信令时隙 F0 F1
0 0 0 0 1 A2 1 1 a b c d a b c d
同步 信令
CH1 F15
CH16 信令
a b c d a b c d
CH15
CH30
23
9.3 时分复用
复接技术 复接技术是解决来自不同链路的多路信号的合 并和区分。 将低次群合并成高次群的过程称为复接。 将高次群分解为低次群的过程称为分接。 复接技术的关键是：多路TDM信号时钟的统一 和定时问题。
f CH2
CHn 合路 Bs B Bg
f
f f
8
9.2 频分复用
频分复用的分路
BPF
wave division multiplexing (WDM)
解调器 f1
LPF
输出 CH1
信道
BPF
解调器 f2
LPF CH2
BPF 解调器 fn LPF CHn
9
9.2 频分复用
12 路群的多级调制
信号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 三路 复用 三路 复用 三路 复用 三路 复用 12 24 调制器 84k 调制器 96k 调制器 108k 调制器 120k BPF 60 BPF 72 BPF 84 BPF 96 72
t
t
t
5
9.1 概述
code division multiplexing (CDM)
复接 目的：解决来自若干条链路的多路信号的合并和 区分。 关键技术问题：多路TDM信号时钟的统一和定 时问题。 多址接入 目的：多个用户共享信道、动态分配网络资源。 方法：频分多址、时分多址、码分多址、空分多 址、极化多址以及其他利用信号统计特性复用的 多址技术等。
hierarchy
1 30
四次群 139.264 Mbit/s ×4 1
五次群 565.148 Mbit/s ×4
2 3 4
2 3 4
2 3 4
20
9.3 时分复用
frame configuration
PCM一次群帧结构 一次群帧结构 一帧有 32 个路时隙，TS0，TS1，… ，TS31。 TS0 用于帧同步，TS16 用于话路信令。 每个路时隙包含 8 个码元，一帧为 256 个码元。 每路信号的抽样频率为 fs = 8 kHz，每帧的时间 长度为 Ts = 125 s 。 每 16 帧组成一个复帧，F0，F1， … ，F15。 复帧的频率为 8 kHz/16 = 500 Hz 复帧的周期为 125 s ×16 = 2 ms 每帧的 TS16 可传输两个话路的信令。 每帧 32 个路时隙中 30 个用于传输话路信号，故 称 30/32系统。
同步数字体系体系结构 信息是以 “同步传送模块STM” 传送的。 同步传送模块(STM)由信息有效负荷和段开销 SOH 组成块状帧结构，其重复周期为125s。 SDH的速率等级
等级 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64 比特率(Mb/s) 155.52 622.08 2,488.32 9,953.28
29
C-11 C-12 C-2 容器 虚容器 VC-11 VC-12 VC-2
9.3 时分复用
virtual container
SDH的结构： 的结构： 的结构 支路单元（TU-n）：也是一种信息结构，它为 低阶路径层和高阶路径层之间进行适配。 支路单元指针（TUprt）：指向支路单元。 支路单元群（TUG）：由若干个支路单元组成。 管理单元（AU-n）：是一种信息结构，起信息 管理作用。 管理单元指针（GUprt）：指向管理单元。 管理单元群（GUP）：由若干个管理单元组成。 段开销（SOH）：有关段的信息。
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9.3 时分复用
正码速调整法原理 复接设备对各路输入信号抽样时，抽样速率比 各路码元速率略高。出现重复抽样的情况时，需减 少一次抽样，或将所抽样值舍去。
码元 波形 无误差 的抽样 正码速 的抽样 t t t
26
9.3 时分复用
synchronous transfer module (STM)
18
9.3 时分复用
层次 T1 T2 T3 T4 T5 比特率 （Mb/s） ） 1.544 6.312
synchronous digital hierarchy (SDH)
准同步数字系列 —— T体系 体系
路数 （路× 64 kb/s） ） 24 96 480 672 1440 4032 5760 8064
频分复用原理
multiple access
1 O 2 O N O
f
f
f
3
9.1 概述
时分复用原理
frequency division multiplexing (FDM)
1 O 2 O N O
t
t
t
4
9.1 概述
码分复用原理
time division multiplexing (TDM)
1 O 2 O N O
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9.3 时分复用
overhead
SDH和PDH的关系 和 的关系 将若干路PDH接入STM-1内，即在155.52Mb/s处 接口。这时，PDH信号的速率都必须低于 155.52Mb/s，并将速率调整到155.52上。 例如，可以将63路E-1，或3路E-3，或1路E-4， 接入STM-1中。