6 复用与多址

信息源信源编码信道编码信道信道译码信源译码受信者噪声源数字基带通信系统模型信息源信源编码信道编码信道信道译码信源译码受信者噪声源数字基带通信系统模型调制器解调器信息源信源编码信道编码信道信道译码信源译码受信者噪声源数字基带通信系统模型数字频带传输系统框图信息源信源编码信道编码信道信道译码信源译码受信者噪声源数字通信系统模型复用调制解调解复用同步引子点对点系统→通信网6信道复用和多址方式（2.4）理解信道的概念理解频分复用和时分复用的意义及应用场所理解几种多址通信方式课程目标6信道复用和多址方式多路复用是利用一条信道同时传输多路信号；即是解决信道共享问题的，多路复用是解决占用相同或相近带宽的多路信号的共享宽带信道的问题。一般一个通信系统的复用方式是固定的。且多指基带信号共享信道的方式。一、频分复用FDM信道复用就是利用一条信道同时传输多路信号的技术。频分复用FDM：把可用的带宽划分成若干频段，传输的各路信号分别占有各不同的频段而互不干扰。fmfm调制调制解调解调各路信号复用前经过低通滤波形成带限信号。为了互不干扰，各频段之间要有防护带。因此n路信号，每路信号调制后带宽为f，防护频带宽度为fg，频分多路复用后的信号的总带宽为B=nf+(n-1)fg一、频分复用FDM……..fmfgF()保护频带已调信号带宽FDM是目前模拟通信中采用的主要复用方式缺点：设备复杂，即使设置了防护带，但由于设备的非线性，仍会有互调干扰。复用的信号越多，所需设备（滤波器）越多。B=nf+(n-1)fg二时分复用TDM为了克服互调干扰，出现了时分复用时分复用需要转换开关，转换开关的频率为fS=2fm，按顺序依次对各路信号分别抽样一次。各路信号在抽样前要经过LPF低通滤波，形成带限信号。在一个抽样周期TS=1/fS内，由各路信号的抽样值组成的一组脉冲叫做一帧,TS即为帧周期；PAMfmfmfm同步时分复用原理4321BAdcbaCD二时分复用TDM4321BAdcbaCD432BAdcbaCD4321BAdcbaCD11Aa1Aa………..4321BAdcbaCDPCM编码的8位码：11101100321a帧1ABb帧2Cc帧3PAM系统2fm2Nfm11同步时分复用原理二时分复用TDM二、时分复用TDM对N路信息进行TDM，则T1=Ts/N一帧中两个抽样脉冲之间的时间间隔称为一个时隙，如T1T1=τ+τgτ抽样脉冲宽度，τg防护时隙•时分复用:是将传输时间划分为若干个互不重叠的时隙,互相独立的多路信号顺序地占用各自的时隙,合路成为一个复用信号,在同一信道中传输.为了提高信道利用率，数字信号在传输过程中一般采用(TDM)方式。PAMfmfmfm二、时分复用TDM若每路基带信号的频率范围为0~fm，那么N路TDM时分复用后形成的PAM信号抽样频率为多少？2fm×N=2Nfm，进行8bit编码后的PCM信号速率为16Nfm若所传的为fm=4kHz的音频信息，其最终的码速率为？2.048MbpsPAMfmfmfm三、时分复用TDM的应用PCM30/32一次群（基群=30路话音+1路同步+1路信令）每路信号fH=4kHz的音频信息，采样频率为8kHz，即帧频为8kHz，32路复用且8bit编码后的PCM速率为2.048Mbps160171819202122232425262728293031一帧（125us；256bit)帧同步业务码25103469711812131415115话路15话路信令A0A1A2A3A4EA5A6A7帧同步时隙1时隙（3.9us，8bit）一帧的传输速率：8*32*bit*8000Hz=2.048Mbit/s每话路信号的传输速率：8bit*8000Hz=64kbit/sA律PCM基群中,一帧有32个路时隙四、码分复用CDM在信号传输前进行特殊的编码，且每一个用户的编码序列是相互正交的，多个用户信号可同时在同一个载波上传输，在接收端进行正交解码恢复信号。（可以同频，同时刻，不同是码型）正交性:有长度为N的两个码组x与yx=(x1,x2,···，xN)y=(y1,y2,···，yN)xi，yi∈（+1，-1），i=1,2,···，N互相关系数ρ（对应位相乘相加除以码组长度）NiiiyxNyx11),(ρ=0，则认为两码组正交。四、码分复用CDM正交码组举例：有码组s1=(1,1,1,1),s2=(-1,1,-1,1),s3=(1,1,-1,-1),s4=(-1,1,1,-1)1111141)(11）（ss0111141)(21）（ss0)(31ss0)(41ssjijissNssNijiji,0,11)(1s2，s3，s4同s1若码组（s1,s2…sN）满足则称码组（s1,s2…sN）是正交码组。即正交码组中的任意两个不同的码组相互正交。四、码分复用CDM码分复用的应用，接收方与发送方框图码分复用应用在第三代移动通信、无线接入等例如正交分组码，沃尔什码Walsh，长度为64的正交码组相关运算d1d2d3d4s1s2s3s4d1s1+d2s2+d3s3+d4s4积分判决积分积分积分判决判决判决CDMA原理框图s1s2s3s4这就像锅里既煮红枣又煮绿豆，不互相影响，用笊篱就区分开了四、码分复用CDMd1d2d3d4为四路不同的用户信息，s1s2s3s4为长度为4的正交码组使用同一载频，同时发送d1d2d3d4四、码分复用CDM四路码分复用系统要传送的信息正交码解调输出)()(tstmii)()()()()()(4321tstststststmii1)()()(2tstmtsii基带信号的宽度=码组宽度。五、多址通信方式的应用多址：怎样为最终的多个终端（地球站、移动台）实现相互区分，一般来讲是动态的。FDMA频分多址：依据载波的不同来划分信道，不同的用户按频带区分，各频带之间留有防护带数字卫星通信中各地球站使用不同的载频来区分，即频分多址，双工通信，用不同载频来区分上下信道，即FDD频分双工在卫星通信中，可能会出现如下表述：PSK/TDM/FDMA/FDD什么意思？相移键控/时分复用/频分多址/频分双工多路复用后如何区分各路信号（终端）或站址就是多址方式的问题了。五、多址通信方式的应用TDMA时分多址：多个终端的通信由不同的时隙来区别移动通信系统中应用广泛例如GSM900MHz工作频段：905～915MHz移动台发射、基站接收上行链路950～960MHz移动台接收、基站发射下行链路FDD频分双工，间隔45MHz，工作带宽10MHz，FDM，相邻频道间隔200KHz，不同用户使用不同时隙的TDMA接入，8时隙/载频。五、多址通信方式的应用TDMA时分多址：DCS1800MHz工作频段：1710～1785MHz移动台发射、基站接收上行链路1805～1880MHz移动台接收、基站发射下行链路FDD的双工间隔95MHz，频带带宽75MHz，FDM的频道间隔200KHz。TDMA接入，8时隙/载频。五、多址通信方式的应用TDMA只用于数字通信系统中，除了它本身的同步问题，另外数字通信中还会有一些用于网络管理的控制与信令信息需要传递，还需要解决数字脉冲的时延而造成的码间干扰。因此要求TDMA要采取如下措施来解决以上问题1.需要系统同步信息；2.留有一定的时隙或比特用于控制和信令的传输；3.克服码间串扰，需要自适应均衡器，这就要求在所传送的时隙中插入一定长度的训练序列；4.克服码间串扰还需要留有保护时隙。五、多址通信方式的应用TDMA时分多址特点：1.每载频可传送多路信息；2.设备共享程度高，成本低；3.突发脉冲序列传输；4.高速传输时需要自适应均衡技术5.由于是数字传输，易采用新技术6.由于同步和管理等需要更大的开销7.移动台较复杂五、多址通信方式的应用CDMA码分多址是实现扩容的良好解决方案，因为它可以同频同时隙，只是利用不同的码型来区分信道（终端）码分多址广泛应用于移动通信、卫星通信、无线接入等网络中，它是3G中的主要多址方式PN：具有正交特性的伪随机序列，用来区分不同的基站或用户的扩频通信的频谱变换图五、多址通信方式的应用五、多址通信方式的应用第二代移动通信中的CDMA码分多址工作频段825MHz～835MHz移动台发、基站收；870MHz～880MHz基站发、移动台收。双工间隔为45MHz；频带宽度为10MHz，频道间隔为1.25MHz；系统参数：QPSK/CDMA/FDM/FDD复习复用：解决信道共享多址：共享基础上信道分配的只考虑上行链路多址类型？双工类型？FDMA,FDD