《通信原理》9多路复用和多址技术

频分复用的优点：
是信道复用率高，允许复用路数多，分路也很方 便。因此，频分复用已成为现代模拟通信中最主要的 一种复用方式，在模拟式遥测、有线通信、微波接力 通信和卫星通信中得到广泛应用。
缺点：设备体积及重量较大，制作复杂，成本较高。
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时分复用TDM
若媒体能达到的位传输速率超过传输数据所需的数
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时分复用TDM
同步数字体系SDH
SDH的定义 由一些网络单元组成的在光纤上进行同步信号信息传 输，复用和交叉连接的网络 SDH的特点 1.5M和2M系列在STM等级上得到统一。 采用模块化结构，方便网络的组建。 采用字节复用，适应交换技术的发展。 帧结构中安排了大约占信号的5%的维护管理比特， 增加OAM能力。 同步复用使得上下电路方便。 和现有PDH能完全兼备，同时还能容纳各种新业务信 号。
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时分复用TDM
同步复用和映射方法是SDH的特色，它使数字复
用由PDH的僵硬大大量硬件配置转变为灵活的软
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频分复用FDM
定义：
为了使若干独立信号能在一条公共通路上传输，而将 其分别配置在分立的频带上的复用。（即按照频率的 不同来复用多路信号的方法） 按频谱划分信道，多路基带信号被调制在不同的频谱 上。因此它们在频谱上不会重叠，即在频率上正交，
但在时间上是重叠的，可以同时在一个信道内传输。
准同步复接

各支路信号使用各自的时钟，但各路的时钟在一定的容 差范围内。
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时分复用TDM
我国复接方式：
在PCM高次群中（除基群外）都采用准同
步复接，故称准同步数字体系PDH。我国
PDH高次群采用准同步复接方式，按位复接
方法。
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时分复用TDM
码速调整
主要面向语音业务，有两个体系，E体系和T体系，
分别对应两种基础速率2.048Mb/s和1.544Mb/s，采用
时分复用技术实现多路语音信号的传送。
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时分复用TDM
准同步数字体系PDH——数字复接
数字复接 将两个以上的支路数字信号按TDM方式合并成单一 的合路数字信号。 将低次群合并成高次群 数字分接 将合路的数字信号分解为原来的支路数字信号。 将高次群分解为低次群 复接目的 是解决来自若干条链路的多路信号的合并和区分。
1804 2044
504
kHz
图8-5 5个基群复接成一个超群
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图8-6 5个超群复接成一个主群
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频分复用FDM
多路载波传输系统组群方案
工作频段 分群等级 容量（路数） 带宽（ KHz ）
（ KHz ）
基群 超群 主群 超主群 12MHz 60MHz
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12
48
60-108
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时分复用TDM
准同步数字体系PDH ——数字复接
PDH采用的是准同步复接，即每个复接点的时钟与复 接进入的时钟有较小的差别。 原因是复接时需要增加一些控制信息比特，从而使得
复接后的速率略高于复接前的各码流速率之和。
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时分复用TDM
准同步数字体系PDH ——数字复接
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按路复接

按帧复接

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时分复用TDM
准同步数字体系PDH——数字复接方法：
同步复接

各支路时钟都由同一个总时钟供给,各支路时钟频率完全 相等，PCM 30/32路基群构成和SDH复接用此法。
异步复接

各支路信号的时钟源无固定关系，且又无统一的标称频 率时钟频率偏差非常大，数据通信常用此复接方式。
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频分复用FDM
.......... ........
0 4k f 60 64 68
104 108
kHz
图8-3 单路话音频带
图8-4 单边带频谱组成一个基群频谱
.......... ........
312 360
408
kHz 552
.......... ........
812 1052 1292
同步数字体系SDH
SDH的传输速率
SDH 等级 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64
速率 kbit/s 155520 622080 2488320 9953280
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时分复用TDM
映射：在SDH边界处使支路信号适配进虚容器过 程。 定位：将帧偏移信息收进支路单元或管理单元过 程。 复用：使多个低阶通道层信号适配进高阶通道， 或者把多个高阶通道层信号适配进复用 段层过程。
60=5 x 12
300=5 x 60 900=3 x 300 2700=3 x 900 10800=12 x 900
240
1200 3600 10.8MHz 43.2MHz
312-552
812-2044 8516-12388
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频分复用FDM
频分复用技术的特点：
是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每 一路信号传输时可不考虑传输时延。
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时分复用TDM
多路PAM信号时分复用原理：
f1(t)
f 2 (t )
LPF LPF
LPF LPF
f1 (t )
f 2 (t )

f n (t )
时隙分配 LPF
同步 LPF

f n (t )
(a)

取样周期Ts
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t
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(b)
时分复用TDM
时分复用的基本条件：
分接器 数字复接器结构原理图
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时分复用TDM
准同步数字体系PDH——数字复接方法：
按位复接

每次复接每位支路的一位码，又称比特复接。 特点：设备简单，容易实用，但对信号交换处理不利 （交换时以8bit为单位） 每次复接每个支路的一个话路信号（8位码）。 特点：有利于信号的处理和交换，但对设备电路要求复 杂，存储容量大。 每次复接每个支路的一帧。 特点：不破坏系统支路帧结构，但存储量更大。
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频分复用FDM
原理：
在频分复用系统中，发送端的各路信号m1(t)， m2(t)，…,mn(t)经各自的低通滤波器分别对各路载波 f1(t)，f2(t)，…，fn(t)进行调制,再由各路带通滤波器 滤出相应的边带（载波电话通常采用单边带调制）， 相加后便形成频分多路信号。在接收端，各路的带通 滤波器将各路信号分开，并分别与各路的载波f1(t)， f2(t)，…，fn(t)相乘，实现相干解调,便可恢复各路信 号,实现频分多路通信。
复用：是指把多路独立信号复合在一起进行传输
的技术。
在发送端将信号合在一起的过程叫Fra Baidu bibliotek复接，在接 收端把它们分开的过程称作分接。要求各路信号 之间满足正交条件。
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多路复用
基本原理：理论上正交的多个信号，在同一信道上传
输到接收端后可利用正交性完全区分开。
信号正交的概念:

据传输速率，则可采用时分多路复用TDM技术，也即将 一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多
个信号使用。每一时间片由复用的一个信号占用，而不
像FDM那样，同一时间同时发送多路信号。这样，利用 每个信号在时间上的交叉，就可以在一条物理信道上传 输多个数字信号。这种交叉可以是位一级的，也可以是 由字节组成的块或更大的信息组进行交叉。 假设每个输入的数据比特率是9. 6kbit / s ,线路的最 大比特率为76. 8 kbit / s ,则可传输8 路信号。
397.200Mbit/s (5760CH)
我国数字 复接等级：
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时分复用TDM
准同步数字体系PDH——数字复接原理：
时钟
1 2

n
码 速 复 调 接 整 复接器
复接关键是多路TDM信号时 钟的统一和定时问题。 位 同 时钟 步
合路信 号
分 接
高次群通道
恢 复
1 2 n
低次群合成高次群时，需要将低次群信号的时钟调整 一致，再进行合并。为此，要增加一些开销。 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，但实际上二次群的速率是 8.448Mb/s，这额外的256kb/s中就包括码速调整所 需的开销。 每个参与复接的数码流都必须经过一个码速调整装置， 将瞬时数码率不同的数码流调整到相同的、较高的数 码率，然后再进行复接。
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时分复用TDM
码速调整方法
正码速调整

将被复接的低次群的码速率都调高，使其同 步到某一规定的较高的码速上，又称“脉冲 插入法”。
负码速调整 正/负码速调整。 正/零/负码速调整。
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时分复用TDM
PDH的特点：
1.5M和2M的两套复接系列由于帧结构不同，难以兼 备，造成国际互通困难。 没有世界性的标准光接口规范。 大多数采用异源复接（即利用正码速调整），难于从 高速信号中识别和提取低速支路信号。 采用按位复接方式，实现简单，不利于交换。 帧结构中不需要安排很多管理维护比特（一般只24bit)）,不利于OAM（操作管理维护 ）。 易受高速器件的限制。 网络缺乏灵活性，使数字通道设备的利用率很低。
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时分复用TDM
同步数字体系SDH
在SDH中，信息是以“同步传送模块STM”的信息结
构形式进行传送的。 一个STM主要由信息有效负荷和段开销SOH组成块状 帧结构，重复周期为125μs。 按照模块的大小和传输速率不同，将SDH分为若干等
级。
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时分复用TDM
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频分复用FDM
原理：
将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或 称子信道)，每一个子信道传输1路信号。 频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之 和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰， 应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信
号互不干扰(条件之一)。
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一次群 2.048Mbit/s (30CH) 1.544Mbit/s (24CH) 1.544Mbit/s (24CH)
四次群 139.264Mbit/s (1920CH) 274.176Mbit/s (4032CH) 97.728Mbit/s (1440CH)
五次群 564.992Mbit/s (7680CH)
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多路复用
多路复用技术
频分复用——FDM（Frequency Division Multiplexing） 时分复用——TDM（Time Division Multiplexing） 码分复用——CDM（Code Division Multiplexing） 波分复用——WDM（Wave Division Multiplexing） 空分复用 极化复用
基于数字语音PCM信号的时分多路组群方案
国家、地区 欧洲 美国 (加拿大) 日本 数字系列等级 二次群 三次群 8.448Mbit/s 34.368Mbit/s (120CH) (480CH) 6.312Mbit/s 44.736Mbit/s (96CH) (672CH) 6.312Mbit/s 32.064Mbit/s (96CH) (480CH)
多路复用和多址技术
频分复用FDM 时分复用TDM 码分复用CDM 多址技术
基本要求：
掌握频分复用、时分复用、码分复用的基本 原理和实现方法。 了解数字复接原理、正码速调整方法。 掌握阿达玛正交码和m序列的生成方法。
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多路复用
多路通信：多路独立信号在一条链路上传输。
各路信号必须组成为帧 一帧应分为若干时隙 必须有帧同步码 抽样速率可以有误差
时分复用的主要优点：
便于数字化 容易调试 成本较低
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时分复用TDM
在ITU的建议中，在155Mb/s速率以下采用
PDH体系，在155Mb/s速率以上采用SDH体系。
准同步数字体系PDH
x2
x1
f1 ( x) f 2 ( x)dx 0
就说在x的取值区间（x1，x2）上是正交的。对于n 个信号互相正交的条件须满足相互两两正交。
周期为T的信号的正交：
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x 0 T x0 f1 ( x ) f 2 ( x )dx 0
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多路复用
正交的划分体制
频分制 时分制 码分制