22 多路复用技术

2.2多路复用技术DEMUX复用器解复用器共享信道MUX复用——多个信息源共享一个公共信道为何要复用？线路成本多路复用技术多路复用技术就是将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离开来。这样使一条物理信道资源被多路信号共享。多路复用技术包括:频分多路复用(FDM)时分多路复用(TDM)波分多路复用(WDM)码分多址(CDMA)多路复用技术频分多路复用(FDM)时分多路复用(TDM)波分多路复用(WDM)码分多址(CDMA)频分多路复用(FDM)频分多路复用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）当传输介质的可用带宽超过各路给定信号所需带宽的总和时，可以把多个信号调制在不同的载波频率上，从而在同一介质上实现同时传送多路信号，这就是频分多路复用。频分多路复用(续)频分多路复用带宽分配例fAFDM多路复用过程例FDM多适用于模拟信号传输FDM解多路复用过程例FDM中的移频与叠加（频谱）CH1CH2…CH23CH24帧125s(193bits)7位数据+1位控制信号帧同步比特FDM多路复用与解复用全过程例0)11111111()11111111(TSFDM分层多路复用群超群主群巨群多路复用技术频分多路复用(FDM)时分多路复用(TDM)波分多路复用(WDM)码分多址(CDMA)时分多路复用(TDM)时分多路复用TDM（TimeDivisionMultiplexing）：当传输介质所能达到的数据传输速率超过各路信号的数据传输速率的总和时，可以将物理信道按时间分成若干时间片轮换地分配给多路信号使用，每一路信号在自己的时间片内独占信道传输，这就是时分多路复用。时分多路复用可分为同步TDM和异步TDM。时分多路复用(续)时分多路复用TDM多用来传输数字信号，但并不局限于传输数字信号，有时也可以用来分时传输模拟信号。另外，对于模拟信号，有时可把TDM和FDM结合起来一起使用，比如第二代移动电话的GSM标准中，将一个传输系统的可用频带频分成许多子信道，每个子信道再利用时分多路复用来细分。时分多路复用(续)TDM多适用于数字信号传输时分多路复用(续)011miiiTSmTS统计(异步)TDM——STDMTDM的缺点：某用户无数据发送，其他用户也不能占用该通道，将会造成带宽浪费。改进：使用统计时分多路复用（STDM），用户不固定占用某个通道，有空时间片就将数据放入。统计TDM各数据之前要附有该路地址，以便接收方能分出各路信号TDM和STDM的比较ABCD待发数据t1t2t3A1B1C1D1C2D2A2B2周期1周期2同步TDM带宽浪费A1B1C2B2周期1周期2可用带宽统计TDM(数据之前附有该路地址)时分多路复用(续)T1信道广泛用于北美和日本的电话系统中。每秒8000次采样(帧)，一共24路信号，每路信号8位(含1比特控制),每帧还有1同步比特。数据传输率：193*8000=1.544Mbps111miiiSSmSST1信道复用24路电话T1信道传输速率1.544MbpsTDM分层多路复用(T1,T2,T3,T4)T1T2T3T4时分多路复用(续)E1信道用于北美和日本以外地区，包括中国。每秒8000次采样(帧)，一共32路信号(其中2路作信令及同步)，每路信号8位。速率为：8*32*8000=2.048Mbps0121631125s=32时隙=2.048Mbps帧同步信令信道30路话音数据信道+2路控制信道E1的时分复用帧2.048Mb/s传输线路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1…………时分复用帧TCH0CH1CH2…CH15CH16CH17CH30CH31…8bitt时分复用帧时分复用帧T=125μs15个话路15个话路多路复用技术频分多路复用(FDM)时分多路复用(TDM)波分多路复用(WDM)码分多址(CDMA)波分多路复用(WDM)目前一根单模光纤的传输速率可达到2.5Gb/s，如能采用色散补偿技术解决光纤传输中的色散问题(指光脉冲中由于不同频率分量传输速率不同导致信号失真产生误码的现象)，则一根单模光纤的传输速率可达到10Gb/s，这已是当前单个光载波信号传输的极限值。波分多路复用(续)波分多路复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）是光的频分复用。不同的信源使用不同波长的光波来传输数据，各路光波经过一个棱镜（或衍射光栅）合成一个光束在光纤干道上传输，在接收端利用相同的设备将各路光波分开。这样复用后，可以使光纤的传输能力成几倍几十倍的提高。波分多路复用(续)密集波分复用DensityWaveDivisionMultiplexing，DWDM：在1.55微米波长区同时用4、8、16或n个波长，在一对光纤（少数系统采用单光纤）构成的光通信系统。由DWDM光纤系统组成的光纤网可迅速增加网络容量，还具有透明性，可传送语音、数据、图像等多媒体信息。由于多个光信道共用光放大器而显著降低了网络成本。在用DWDM系统构成的光网络中，可采用光线路保护技术，以提高可靠性与可用性。DWDM传输（常用在干线上传输）1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm82.5Gb/s1310nm20Gb/s复用器分用器EDFA120kmDWDM传输（续）前图中，8路2.5Gb/s的光载波(波长1310nm)，经光的调制后，分别将波长变换到1550－1557nm，经光复用器后在一根光纤中传输，传输总速率可达20Gb/s，经一段距离传输后光信号衰减，使用掺铒光纤放大器EDFA放大(这种光放大器不需光电转换，能直接对光信号放大)，两放大器间距120km，复用器分用器间无光电转换距离可600km。若光缆中有几十根这样的光纤，总数据率可达Tb/s级。多路复用技术频分多路复用(FDM)时分多路复用(TDM)波分多路复用(WDM)码分多址(CDMA)码分多址(CDMA)每个比特时间分成m个码片，每个站分配一个唯一的m比特码片序列。当某个站欲发送“1”时，它就在信道中发送它的码片序列，当欲发送“0”时，就发送它的码片序列的反码。满足条件：不同的码片序列之间是相互正交的。由于原始数字信号的频率被扩展，这种通信方式又叫做扩频通信。码片序列每个站被指派一个唯一的m位码片序列。–如发送比特1，则发送自己的m位码片序列–如发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码例如，S站的8位码片序列是00011011。–发送比特1时，就发送序列00011011–发送比特0时，就发送序列11100100为数学运算方便，将S站的码片序列表示成(–1–1–1+1+1–1+1+1)设向量S表示站S的码片向量，T表示站T的码片向量。两个不同站的码片序列正交，必须向量S和T的归一化内积(innerproduct)为0：例如：设S＝(–1–1–1+1+1–1+1+1),T=(–1–1+1–1+1+1+1–1),则码片序列间要相互正交111miiiSSmSS011miiiTSmTS推论1100CCCBCACC)BACS(111miiiSSmSS由可推知：CDMA接收CDMA接收时，接收站从空中收到多站发送信号后的线性叠加码片序列的和。将其与某一发送站码片序列进行归一化内积运算，则可恢复出该站发送的数据。设接收站接收到的码片序列和为S，接收站要听码片序列为C的站发出的数据，并设站A发送1，站B发送0，站C发送1，则接收站计算C站发出的数据为：CDMA举例1S站的码片序列S110ttttm个码片tS站发送的信号SxT站发送的信号Tx总的发送信号Sx+Tx则规格化内积S(Sx+Tx)数据码元比特发送接收110若接收S站发送的数据，NoImageCDMA举例2－发送NoImageCDMA举例2－接收小结本节重点：1理解FDM,TDM,WDM,CDMA的2基本概念2掌握T1信道和E1信道的基本参数