通信产品分析与应用 第三章

第三章复接器在提高通信容量中的应用,什么是信道复用？信道复用的意义？信道复用后的接收端如何正确分离各路信号？信道复用的常用技术有哪些？,在一个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。信道复用的关键是多路信号在接收端能正确地分离。信道复用有频分复用、时分复用、码分复用和空分复用。,第三章复接器在提高通信容量中的应用,3.1频分多路复用复接器FDM3.2时分多路复用复接器TDM3.3码分多路复用复接器CDM3.4多址通信技术,3.1频分复用FDM,什么是频分复用？用什么器件实现频分复用？,3.1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，接收端则按照不同的频率分离各路信号。模拟通信系统主要采用频分复用原理实现信道通信。,3.2时分多路复用TDM,什么是时分复用？什么是同步时分复用？有何特点？什么是帧结构？有什么作用？PCM30/32路基群帧结构如何？帧同步码和复帧同步码的作用？什么是信令？有几种信令方式？各自特点如何？国际标准基群有哪几种？我国采用哪种基群？时分复用和数字复接有什么关系？什么是同步数字复接和准同步数字复接？世界上准同步数字复接系列有哪些？我国的准同步数字系列是什么？同步复接有什么优点？同步复接速率系列？同步时分复用实现的关键技术是什么？什么是统计时分复用？有何特点？,3.2时分多路复用TDM,3.2.1同步时分复用原理TDMPCM30/32路基群帧结构数字复接技术3.2.2统计时分多路复用3.2.3同步时分复用与统计时分多路复用的比较,3.2时分多路复用TDM,3.2.1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。,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。,1、PCM30/32路基群帧结构,同步码,继续,TS0,TS1,TS31,TS15,TS16,.,.,TS17,同步时隙,话路时隙CH1-CH15,话路时隙CH16-CH30,1帧=32时隙,=256bit,=125s,x0011011,偶帧TS0,信令时隙,CH1信令,CH15信令,复帧同步码,CH17信令,CH2信令,CH30信令,CH16信令,F1,F2,。,F15,F0,xA2xx,F0,F1,F2,F7,F15,1复帧=16子帧,=2ms,信令语音信号以外用于控制系统正常工作的非语音信号。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,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。,第13话路的话音信息在_位置中传输第13话路的信令信息在_位置中传输第23话路的话音信息在_位置中传输第23话路的信令信息在_帧的TS_的_位置中传输.,TS13,F13帧TS16的前4bit,TS24,F8,16,后4bit,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（律）。,2、传输速率的计算,单话路传输速率（按定义算）Rb=nfs=88000=64Kbit/s基群传输速率：Rb=TSnfs=3288000=2048Kbit/s思考：帧同步码的传输速率如何计算？,二数字复接技术,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。思考：为什么不采用一次性复用-通信网的节点汇聚下级端站的话务量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）。,CCITT推荐的PDH复接系列,E1,T1,话路数30路120路480路1920路7680路,1、PDH复接系列,PDH复接原理,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。,2047.9kb/s,2048kb/s,2048.1kb/s,2047.95kb/s,8448kb/s,基群复接形成的二次群,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。,PDH高次群参数,2、数字同步体系(SDH),、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。,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。,、SDH标准速率等级,5,.。,STM-1帧结构,净负荷,管理单元指针,传输顺序：从左到右，从上到下,帧周期：125s,9N,261N,共2430字节,、SDH的帧结构,STM-N帧结构,帧周期：125s帧结构组成：段开销(9N8字节)管理单元指针AU_PTR(9N字节)净负荷(261N9字节),、ITU_T规定的复用结构,ITU_T国际电信联盟组织。,、我国规定的复用结构,指针处理,映射,复用,定位,MSTP-基于SDH的多业务（主要是数据业务和电路交换业务）传送平台实现技术ATM异步传送模块(48字节载荷+5字节信元头=53字节组成一信元的固定格式)RPR-弹性分组环，一种类似与以太网技术而优于以太网的技术。MPLS-多业务标记交换，是一种用于快速数据包交换和路由的体系，它为网络数据流量提供了目标、路由、转发和交换等能力。也是一种帧结构GFP通用成帧规程。一种将数据业务封装进入SDH传送的技术。,多业务传送平台MSTP,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。,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。,3.2.2统计时分多路复用,一统计时分复用的基本原理STDM动态分配所需时隙技术，称为统计时分复用技术STDM（或异步时分复用ATDM或智能时分复用ITDM）。ATM技术中的传输就是这种方式。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STDM帧,STDM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；STDM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STDM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STDM帧结构,三STDM的应用,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,3.2.3同步时分复用与统计时分多路复用的比较,一时间片的比较M个支路复用，同步复用帧有M个时间片；统计时分复用帧可以少于M个时间片。同步复用的各路占用的时间片位置是固定的；统计时分复用的各路占用的时间片位置是随机的。二效率的比较同步复用效率低，异步复用效率高，但每个时间片要增加开销（如地址）,3.3码分复用(CDM),什么是码分复用？码分复用的条件是什么？,3.3码分复用(CDM),码组正交：设x和y表示两个码组：x=(x1,x2,xixN);y=(y1,y2,yiyN)xi,yi（+1，-1）互相关系数定义：两码组正交的必要和充分条件:(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，Ax和y中对应码元相同的个数；Dx和y中对应码元不同的个数。上例中,思考：互为正交的码组如何携带并传输信息？自相关系数为多少？接收端如何接收互为正交的信号？,码分复用信号的接收,对于相互正交的各个码组，其自相关系数均为1，即接收端用一个和发送地址码（波形）相匹配的匹配滤波器（相关器）来实现信号分离，在相关器后直接解调判决。通信的接收端在正确接收数据之前，首先要得到发送端的正交码组，然后与接收到的各路信号进行相关计算，只有相关系数得1的那组信号留下，而把其他话路信号滤除掉。,3.4多址通信技术,什么是多址通信？多址通信和多路复用有何区别？多址通信的联接方式有哪些？码分多址通信的条件是什么？多址通信一般应用在什么场合？,3.4多址通信技术,多址通信是多个用户使用一个公共信道实现各用户间通信的方式。在多址通信的联接方式下，一个地点（地址）的通信设备可以同时与另外多个地点（地址）的通信设备相联接；参与多址通信的各个地点的通信设备实际上构成了一个通信网。（如移动通信、卫星通信）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。,多址通信是信道复用技术的一种应用。多址与多路复用的含义不同：多址是指不同地点的通信站之间的联接关系；多路复用是指同一通信站内不同用户信号之间共用信道的关系。,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）。又称智能天线,频分多址FDMA,频分多址以频率来区分信道。频分多址方式将移动台发出的信息调制到移动通信频带内的不同载频位置上，这些载频在频率轴上分别排开，互不重叠。基站可以根据载波频率的不同来识别发射地址，从而完成多址联接。,时分多址TDMA,在时分多址方式中，分配给各移动台的是一个特定的时隙，各移动台只在规定时隙内周期地向基站发射信号（突发信号），基站则利用时间正交性接收各移动台的信号。各移动台发射的信号在分配的时隙内到达基站，不会产生相互干扰。,码分多址CDMA,码分多址是发送端用各不相同的、相互正交的地址码调制发送信号，接收端利用码型的正交性，通过地址识别（相关检测），从混合信号中选出对应的信号。相关检测-利用自相关性很强而互相关性很小的周期性码序列作为地址码，与用户信息数据相乘（或模2加），经过相应的信道传输后，在接收端以本地产生的已知地址码为参考，根据相关性的差异对收到的所有信号进行鉴别，从中将地址码与本地地址码一致的信号选出，把不一致的信号除掉，这称之为相关检测。,码分多址必须的三个条件,要有数量足够多、相关性能足够好的地址码。必须用地址码对发信号进行扩频调制（完成多址联接），并使发送的已调波频谱极大地展宽（100倍以上）（提高信号抗干扰能力）。在码分多址系统的接收端，必须具有与发送端完全一致的本地地址码，以对接收的全部信号进行相关检测。码分多址又称为扩频多址。,