第3章 数据传输

1、第第3章章 数据传输数据传输 1 n3.1 数据通信模型数据通信模型 n3.2 时域和频域概念时域和频域概念 n3.3 数据调制与编码数据调制与编码 n3.4 数字数据传输方式数字数据传输方式 n3.5 数字数据传输接口数字数据传输接口 n3.6 传输介质传输介质 n3.7 多路复用多路复用 n3.8 铜环接入技术铜环接入技术 3.1 数据通信模型数据通信模型 2 l信息信息：人对现实世界事物存在方式或运动状态：人对现实世界事物存在方式或运动状态 的某种认识。的某种认识。 l信号信号：数据的具体的物理表现。：数据的具体的物理表现。 信息的度量信息的度量 3 n信息量信息量：消息中信息的不确定性

2、的度量。：消息中信息的不确定性的度量。 可以通过消息发生的概率来测量。可以通过消息发生的概率来测量。 vI：信息量，单位为比特：信息量，单位为比特bit vP：消息发生的概率：消息发生的概率 平均熵平均熵 4 n在由在由M个独立符号个独立符号x1, , xM所构成的消息中，每所构成的消息中，每 个符号出现的概率为个符号出现的概率为Pj ，则统计平均信息量为：，则统计平均信息量为： H：信源的熵（：信源的熵（Entropy） n当独立符号等概率当独立符号等概率(Pj = 1/M)出现时，出现时，H最大： 3.1 数据通信模型数据通信模型 5 n信源信源：产生数据的设备或人。：产生数据的设备或人。

3、 n发送器发送器：对信号进行变换以产生特定的信号以便在信道：对信号进行变换以产生特定的信号以便在信道 中传输。中传输。 n信道信道：连接信源与信宿的传输线路。：连接信源与信宿的传输线路。 n接收器接收器：将接收信号变换成信宿可以接收的信号。：将接收信号变换成信宿可以接收的信号。 n信宿信宿：接收数据的设备或人。：接收数据的设备或人。 信息信息信息信息信号信号信号信号 3.1.1 模拟通信系统模型模拟通信系统模型 6 优点优点：使用较窄的带宽，信道利用率较高。：使用较窄的带宽，信道利用率较高。 缺点缺点：易受噪声干扰，难以保证安全性，难以：易受噪声干扰，难以保证安全性，难以 集成化。集成化。 3

4、.1.2 数字通信系统模型数字通信系统模型 7 优点：优点：抗干扰，可靠性高，长距离传输，可集成抗干扰，可靠性高，长距离传输，可集成 为大规模系统，安全性高。为大规模系统，安全性高。 缺点：缺点：需要较大带宽传输。需要较大带宽传输。 发送设备发送设备接收设备接收设备 3.2 时域和频域概念时域和频域概念 3.2.1 时域概念时域概念 8 周期方波周期方波周期正弦波周期正弦波 离散信号离散信号连续信号连续信号 3.2.2 频域概念频域概念 9 f1为基为基 本频率本频率 3.2.3 数据率和频带的关系数据率和频带的关系 10 方波包含无穷多个频率成分，因此具有无限方波包含无穷多个频率成分，因此具

5、有无限 带宽，但方波的能量集中在少数低频分量所在的带宽，但方波的能量集中在少数低频分量所在的 频带内，这个频带称为频带内，这个频带称为有效频带有效频带或或频带频带。 频宽频宽 = 频带上限频带上限 频带下限频带下限 频宽频宽 = 3f1 f1 = 2f1 3.2.3 数据率和频带的关系数据率和频带的关系 11 假设假设 f1 = 1MHz，则该信号的频宽是，则该信号的频宽是4MHz， 而信号周期而信号周期 T = 1/ f1 = 1s，每一位占，每一位占0.5s，则数，则数 据速率为据速率为1/0.5s = 2Mbps。可见，数据率和频带。可见，数据率和频带 具有确定的关系。具有确定的关系。

6、频宽频宽 = 5f1 f1 = 4f1 3.2.3 数据率和频带的关系数据率和频带的关系 12 任何数字传输媒介都只有有限的任何数字传输媒介都只有有限的 带宽，在媒介上传输数字波形，会使带宽，在媒介上传输数字波形，会使 信号发生畸变，使得接收器产生差错。信号发生畸变，使得接收器产生差错。 若想提高数据数率，也就是增大若想提高数据数率，也就是增大 f1。而。而 f1越越 大，则相应的频宽也会越大大，则相应的频宽也会越大(n f1 f1)，所需传输，所需传输 媒介的传输带宽就越宽。媒介的传输带宽就越宽。 传输媒介的带宽越大，数字波形的畸变就越传输媒介的带宽越大，数字波形的畸变就越 小，传输质量也就

7、越好，而开销也就越大。小，传输质量也就越好，而开销也就越大。 3.2.4 数据率的限制数据率的限制 13 Can we send signal as fast as we can? 3.2.4 数据率的限制数据率的限制 14 cp(t) RBmax 2f (baud) Nyquist定律定律 (无噪声信道无噪声信道) 在无噪声信道中，假在无噪声信道中，假 设设 f 是传输媒介的最高频是传输媒介的最高频 率，若接收方每秒采样率，若接收方每秒采样2f 次，则可以完全重构原始次，则可以完全重构原始 信号。信号。 3.2.4 数据率的限制数据率的限制 15 香农定律香农定律(Shannon theor

8、em)噪声信道噪声信道 受到高斯白噪声干扰的连续信道的容量为：受到高斯白噪声干扰的连续信道的容量为： vB：信道带宽（：信道带宽（Hz） vS/N：信噪比（功率表示，非：信噪比（功率表示，非dB） vn0：噪声单边功率谱密度（：噪声单边功率谱密度（W/Hz） 3.3 数据调制与编码数据调制与编码 16 几个概念：几个概念： n数据数据：有意义的实体：有意义的实体 n信号信号：数据的具体的物理表现，：数据的具体的物理表现， 为电磁或电子编码为电磁或电子编码 n传输传输：传播和处理信号的过程：传播和处理信号的过程 3.3 数据调制与编码数据调制与编码 17 为什么要调制？为什么要调制？ n早期的通

9、信系统都只能支持模拟信号传输，当前的一些早期的通信系统都只能支持模拟信号传输，当前的一些 通信系统，如电话线路、卫星通信和微波通信，也无法通信系统，如电话线路、卫星通信和微波通信，也无法 传输数字信号；传输数字信号； n对于只能传输模拟信号的无线通信系统，需要利用天线对于只能传输模拟信号的无线通信系统，需要利用天线 将无线电波辐射到空间。为了有效传输电磁波，天线的将无线电波辐射到空间。为了有效传输电磁波，天线的 尺寸必须与所辐射的信号波长的尺寸大致相当；尺寸必须与所辐射的信号波长的尺寸大致相当； n对于低频信号，例如对于低频信号，例如1000Hz，其波长约为，其波长约为300km，则需，则需

10、要要300km的天线才能发射，这显然是不可能的；的天线才能发射，这显然是不可能的； n为了传输低频信号，必须采用调制技术将信号变为高频为了传输低频信号，必须采用调制技术将信号变为高频 模拟信号进行传输。模拟信号进行传输。调制后的信号都为模拟信号。调制后的信号都为模拟信号。 解决天线尺寸问题解决天线尺寸问题 3.3 数据调制与编码数据调制与编码 18 为什么要编码？为什么要编码？ n模拟信号在传输一定距离后都会衰减，为了实现长距模拟信号在传输一定距离后都会衰减，为了实现长距 离传输，可以在传输线路中加入放大器来放大信号；离传输，可以在传输线路中加入放大器来放大信号； n但是放大器在放大信号的同时

11、也放大了噪声，如果串但是放大器在放大信号的同时也放大了噪声，如果串 联多个放大器，则噪声会使原始信号发生严重的畸变；联多个放大器，则噪声会使原始信号发生严重的畸变； n采用数字信号和数字传输技术可以克服以上问题，数采用数字信号和数字传输技术可以克服以上问题，数 字化使得信号的抗干扰能力大大加强。字化使得信号的抗干扰能力大大加强。 n利用编码可以将模拟信号变成数字信号。利用编码可以将模拟信号变成数字信号。 解决抗干扰问题解决抗干扰问题 3.3 数据调制与编码数据调制与编码 19 传输数据的方法：传输数据的方法： n模拟数据，模拟信号模拟数据，模拟信号：直接传输，或者调制后：直接传输，或者调制后

12、传输；传输； n数字数据，模拟信号数字数据，模拟信号：调制后传输；：调制后传输； n数字数据，数字信号数字数据，数字信号：直接传输，或者编码后：直接传输，或者编码后 传输；传输； n模拟数据，数字信号模拟数据，数字信号：编码后传输。：编码后传输。 3.3.1 模拟数据的模拟信号调制模拟数据的模拟信号调制 20 n模拟数据经由模拟信号传输时不需要进行变换；模拟数据经由模拟信号传输时不需要进行变换； n但考虑到天线尺寸问题，低频模拟信号需要调制成但考虑到天线尺寸问题，低频模拟信号需要调制成 高频信号才能发射；高频信号才能发射； n调制技术分为调制技术分为调幅调幅 (AM) 和和调频调频 (FM)。

13、 3.3.2 数字数据的模拟信号调制数字数据的模拟信号调制 21 Digital signal Amplitude modulation Frequency modulation Phase shift modulation 3.3.3 数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码 22 编码的原则编码的原则: n编码能提高信道带宽的利用率；编码能提高信道带宽的利用率； n传输媒介上没有直流分量流过；甚低频和甚高传输媒介上没有直流分量流过；甚低频和甚高 频分量尽可能小；频分量尽可能小； n时钟频率能嵌入到码字中；时钟频率能嵌入到码字中； n码字具有差错检测的功能；码字具有差错检测的功能； n编

14、码设备必须容易实现；编码设备必须容易实现； 3.3.3 数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码 23 n脉冲宽度脉冲宽度 = 码元宽度码元宽度Ts ； n用脉冲的有无来表示用脉冲的有无来表示“1”或或“0”； n占空比为占空比为100%； n只适用于极短矩离的传输只适用于极短矩离的传输: v有直流，一般信道难以传输零频率附近的频有直流，一般信道难以传输零频率附近的频 率分量；率分量； v不能提取同步信号不能提取同步信号,且要求传输线有一个接地。且要求传输线有一个接地。 单极性非归零码单极性非归零码NRZ（Non Return Zero） 3.3.3 数字数据的数字信号编码数字数据的数字信

15、号编码 24 n = 2fH)对其进对其进 行等间隔采样，则行等间隔采样，则x(t)将被其采样信号将被其采样信号xs(nTs)完全确定，完全确定， 或者说，可以从采样信号或者说，可以从采样信号xs(nTs)中无失真地恢复出原中无失真地恢复出原 始信号始信号x(t)。 显然有显然有Ts = 1/ fs , 其中其中1/ 2fH称为奈奎斯特间隔，称为奈奎斯特间隔， 记为记为TN；2fH称为奈奎斯特速率，记为称为奈奎斯特速率，记为fN。 2. 量化量化 36 n定义定义 将时间上离散但幅度上连续的采样信号转换将时间上离散但幅度上连续的采样信号转换 成时间和幅度上都离散的信号的过程。成时间和幅度上都离

16、散的信号的过程。 量化的实质是用有限个离散电平值来表示量化的实质是用有限个离散电平值来表示 模拟采样值的过程。模拟采样值的过程。 量化的处理过程量化的处理过程 37 确定量化范围； 确定量化级数； 确定量化电平； 确定量化间隔。 原始信号原始信号 带量化误差带量化误差 的的PCM 脉冲脉冲 3 4 33 4 PAM脉冲脉冲 3.2 3.9 2.8 3.4 1.2 4.2 量化误差量化误差 38 n有两种方法获得量化值：有两种方法获得量化值：“四舍五入法四舍五入法”和和“舍舍 去法去法”； n量化误差是随机的量化误差是随机的，它，它不能不能在量化过程中被消除，在量化过程中被消除， 也不能也不能从

17、量化值中去掉误差从而恢复原始值；从量化值中去掉误差从而恢复原始值； n量化误差只能被减少量化误差只能被减少，例如减小量化间隔。但是，例如减小量化间隔。但是 这种方法增加了量化级数，这就意味着编码时需这种方法增加了量化级数，这就意味着编码时需 要更多的比特，因此传输的数据量会增加。要更多的比特，因此传输的数据量会增加。 39 n定义定义 用用k比特的二进制码元来表示用比特的二进制码元来表示用N个电压值个电压值 代表的时间和幅度上都离散的信号的过程。代表的时间和幅度上都离散的信号的过程。 3. 编码编码 PCM输出：输出：011100011011001100 011100011011001100

18、3 4 3 3 4 40 脉冲代码波形脉冲代码波形 DigitBinary equivalentPCM waveform 00000 10001 20010 30011 40100 50101 60110 70111 81000 91001 101010 111011 121100 131101 141110 151111 3.4 数字数据传输方式数字数据传输方式 3.4.1 串行传输与并行传输串行传输与并行传输 41 串行传输的三种方式串行传输的三种方式 42 信道信道发端发端收端收端 收收 端端 收收 端端 发发 端端 发发 端端 信信 道道 全双工全双工 收收 端端发发 端端 收收 端端

19、发发 端端 信信 道道 信信 道道 A地地B地地 3.4.2 异步传输和同步传输异步传输和同步传输 43 异步传输异步传输 起始位起始位 信息位信息位 停止位停止位 同步传输同步传输 SYN字符字符SYN字符字符SOH字符字符信息字符信息字符EOT字符字符 (a)字符同步字符同步 (b)帧同步帧同步/比特同步比特同步 FLAGFLAG帧内容帧内容 3.5 数字数据传输接口数字数据传输接口 3.5.1 DTE-DCE接口接口 44 nDTE: Data Terminal Equipment 数据终端设数据终端设 备，如键盘，打印机，电话机等；备，如键盘，打印机，电话机等； nDCE: Data

20、Circuit terminal Equipment 数据数据 电路端接设备，如调制解调器。电路端接设备，如调制解调器。 DTEDTEDCEDCE 3.5.2 DTE与与DCE的接口特性的接口特性 也叫物理特性，指明硬件接口的形状、也叫物理特性，指明硬件接口的形状、 尺寸、引线数目及制作规范。尺寸、引线数目及制作规范。 规定了导线的电气连接及电路的特性，规定了导线的电气连接及电路的特性， 如高、低电平的电压值、如高、低电平的电压值、0/1的电平值、最大传输速的电平值、最大传输速 率、输入输出阻抗等。率、输入输出阻抗等。 各个端口的名称和功能，如地、输入、各个端口的名称和功能，如地、输入、 输出

21、口等。输出口等。 指明利用接口传输比特流的全过程及传指明利用接口传输比特流的全过程及传 输事件发生的合法顺序。输事件发生的合法顺序。 45 n机械特性机械特性： n电气特性电气特性： n功能特性功能特性： n规程特性规程特性： 3.5.3 RS232C接口特性接口特性 1. 机械特性：机械特性：9针和针和25针两种针两种 EIA制定的制定的RS232C接口规范是接口规范是DTE和和DCE之间之间 连接的最流行最基本的标准接口，几乎所有的连接的最流行最基本的标准接口，几乎所有的DTE 和和DCE都支持都支持RS232C标准。标准。 46 3.5.3 RS232C接口特性接口特性 2. 电气特性：

22、电气特性： “1”: 5V 15V, “0”: 5V 15V 数据速率数据速率: 20kb/s, 传输距离传输距离: 3.6.2 光纤光纤 55 光信号穿越光纤光信号穿越光纤 3.6.2 光纤光纤 56 单根纤芯单根纤芯 nKevlar纤维使光缆更纤维使光缆更 加坚韧以防止折断；加坚韧以防止折断； n外绝缘覆盖层由外绝缘覆盖层由Teflon 或者或者PVC材料制成。材料制成。 n中心（核心）是由玻中心（核心）是由玻 璃或塑料制成的纤维；璃或塑料制成的纤维； n塑料保护层用来包裹塑料保护层用来包裹 光缆的内部纤芯；光缆的内部纤芯； 3.6.2 光纤光纤 优点优点 57 n既不引起也不受到电的干扰

23、；既不引起也不受到电的干扰； n可以通过内部反射光信号，以比金属导体快得多可以通过内部反射光信号，以比金属导体快得多 的速度传输光脉冲；的速度传输光脉冲； n可以通过对光信号的编码，单位时间内传输比电可以通过对光信号的编码，单位时间内传输比电 信号更多的信息。信号更多的信息。 3.6.3 电磁波电磁波卫星卫星 58 satellite downlink uplink receivertransmitter n地球同步轨道卫地球同步轨道卫 星星 n低地球轨道卫星低地球轨道卫星 n低地球轨道卫星低地球轨道卫星 阵列阵列 3.6.3 电磁波电磁波其他其他 59 nRadio nMicrowave n

24、Infrared nLaser n 总结总结电磁波谱电磁波谱 60 RadioInfrared U V X-rays f(Hz)100 10210410610810101012101410161018102010221024 rays Visible light 104 1051061071081091010101110121013101410151016 Twisted wire Coaxial Cable Satellite Low Frequency AM radio FM radio TV Ground microwave Optical fiber LFMFHFVHFUHFSHFEH

25、FTHF f(Hz) Mircrowaves 3.7 多路复用多路复用 61 n多路复用多路复用Multiplex (MUX) 技术技术可以将来自多个输可以将来自多个输 入源的低速独立信号在一条高速链路上传输。入源的低速独立信号在一条高速链路上传输。 n复用的目的复用的目的是最大限度地使用昂贵的通信链路以为是最大限度地使用昂贵的通信链路以为 尽可能多的用户传输信息。尽可能多的用户传输信息。 3.7 多路复用多路复用 62 在多路复用中，链路在多路复用中，链路 (link) 指的是物理路径；指的是物理路径； 而信道而信道 (channel) 指的是逻辑连接，能在指定的指的是逻辑连接，能在指定的

26、传输线对之间进行信号传输，可以是某条链路或传输线对之间进行信号传输，可以是某条链路或 该链路的分割。该链路的分割。 一个链路可以包含很多一个链路可以包含很多 (n) 个信道个信道 。 链路链路Link vs. 信道信道 Channel 63 4 4条链路条链路 Multiplexing vs. No Multiplexing 3.7.1 频分复用频分复用FDM 64 传输传输信道的信道的频带频带被分成若干个相互不重叠的频段，被分成若干个相互不重叠的频段，每个每个 频频段段构成一个子信道，构成一个子信道，每路信号占用其中一个频段；在接收每路信号占用其中一个频段；在接收 端采用适当的带通滤波器将多

27、路信号分开，从而恢复信号。端采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复信号。 1. 原理原理 2. FDM的特点的特点 65 nFDM使信道在同一时刻能同时独立传送多路使信道在同一时刻能同时独立传送多路模模 拟拟信号，每路信号占用不同的频带；信号，每路信号占用不同的频带； n在线路上传输的是各路信号经过调制后的叠加在在线路上传输的是各路信号经过调制后的叠加在 一起的复合信号。一起的复合信号。 nFDM技术适用于宽带网络，需满足：技术适用于宽带网络，需满足： n优点：原理简单、技术成熟、系统效率高、信道优点：原理简单、技术成熟、系统效率高、信道 的频带利用率高。的频带利用率高。 n缺点：要求信

28、道的非线性失真小。缺点：要求信道的非线性失真小。 3. Example 66 复用器复用器 时域中观察时域中观察 3. Example 67 频域中观察频域中观察 3.7.2 时分复用时分复用TDM TDM技术可以将多条低速技术可以将多条低速数字数字信道合并成一条信道合并成一条 高速高速数字数字信道。信道。 TDM将传输时间划分成许多时隙将传输时间划分成许多时隙TS (Time Slots)， 每个信道的信号轮流占用某一个时隙。每个信道的信号轮流占用某一个时隙。 所有信道总的传输速率不能大于传输媒介的最大所有信道总的传输速率不能大于传输媒介的最大 容量。容量。 1. TDM技术介绍技术介绍 6

29、8 2. TDM原理原理 语音的最高频率是语音的最高频率是3400Hz，设计标准电话每条，设计标准电话每条 话路占用话路占用4000Hz，因此每路语音信号采样频率为，因此每路语音信号采样频率为 8000Hz，取样值用，取样值用8位二进制表示，容量为：位二进制表示，容量为：88K 64Kbit/s 因此每秒可取样因此每秒可取样1,000,000/8k125路话音，其总路话音，其总 容量为：容量为：64K125 8Mbit/s 若用双绞线传输，其带宽为若用双绞线传输，其带宽为10M，为了不浪费，为了不浪费 带宽，可以在单路话音取样点间的间隔时间内传送带宽，可以在单路话音取样点间的间隔时间内传送 其

30、他话路信息。若取样时间为其他话路信息。若取样时间为1s，则每秒可取样，则每秒可取样 1,000,000次。次。 69 TDM的理论基础的理论基础 n两路信号按相同的频率进行采样，采样脉冲宽度两路信号按相同的频率进行采样，采样脉冲宽度 越窄，在两个采样值之间留有时间空隙就越大。越窄，在两个采样值之间留有时间空隙就越大。 n若两路信号的采样值在时间上不发生重叠，就可若两路信号的采样值在时间上不发生重叠，就可 以同时在一条物理信道上传输。以同时在一条物理信道上传输。 n在接收端只要在时间上与发送端同步，则两个信在接收端只要在时间上与发送端同步，则两个信 号就能分别正确恢复。号就能分别正确恢复。 70

31、 TDM复用的步骤复用的步骤 71 Time(1s) 特点特点：多个低速信号：多个低速信号轮流轮流使用一条高速媒介。使用一条高速媒介。 应用应用：各种数字信号传输，电话主干线。：各种数字信号传输，电话主干线。 12 12 12 12 11112222 只能用于数字信号只能用于数字信号 3. TDM分类分类 n同步同步TDM: 每个时隙固定分配给每一个数据源，哪怕时隙空每个时隙固定分配给每一个数据源，哪怕时隙空 闲也不能被其他数据源的数据占用。闲也不能被其他数据源的数据占用。 n异步异步TDM: 时隙是动态分配的。空闲时隙可以根据需要分时隙是动态分配的。空闲时隙可以根据需要分 配给任意的数据源。

32、也称为统计时分复用配给任意的数据源。也称为统计时分复用Statistical TDM (STDM) 。 72 3.7.3 同步同步TDM 73 n每隔每隔T秒从某个线路上获取一次数据。秒从某个线路上获取一次数据。 n每帧有每帧有3个时隙，每个时隙持续时间为个时隙，每个时隙持续时间为T/3 秒秒. Example 只有开始的只有开始的3帧被填满，总共帧被填满，总共24个时隙里面有个时隙里面有6 个时隙是空的，这意味着个时隙是空的，这意味着1/4的传输能力被浪费了。的传输能力被浪费了。 复用过程复用过程 74 数字载波体系数字载波体系DS 75 DS 和群和群 T线路线路和和E线路是电话公司用于实

33、现线路是电话公司用于实现DS服务的数服务的数 字电话线路，二者概念相同，容量不同。字电话线路，二者概念相同，容量不同。 系统类型系统类型一次群一次群二次群二次群三次群三次群四次群四次群五次群五次群 欧洲体制欧洲体制 (含中国含中国) 符号符号E1E2E3E4E5 话路数话路数3012048019207680 数据速率数据速率kb/s2048844834368139264565148 北美体制北美体制 符号符号T1T2T3T4 话路数话路数24966724032 数据速率数据速率kb/s1544631244736274176 76 3.7.4 统计统计TDM (STDM) 77 n同步同步TDM

34、中，一帧中可能会有许多时隙被浪费。中，一帧中可能会有许多时隙被浪费。 n使用使用STDM时，时隙并未预先分配给特定的数据源，而时，时隙并未预先分配给特定的数据源，而 是按需进行动态分配。用户数据先进入缓存，然后被尽是按需进行动态分配。用户数据先进入缓存，然后被尽 快地放入可用时隙传送出去。快地放入可用时隙传送出去。 n对统计复用器而言，对统计复用器而言，TDM帧中有帧中有 k 个可用时隙，但可个可用时隙，但可 能存在能存在n (n k)条输入线路。所以复用线路上的数据率条输入线路。所以复用线路上的数据率 小于各输入线路数据率的总和。小于各输入线路数据率的总和。 n在输入端，复用器扫描输入缓存区

35、，搜集数据，若一个在输入端，复用器扫描输入缓存区，搜集数据，若一个 帧被填满，则发送这个帧。在输出端，复用器接收一个帧被填满，则发送这个帧。在输出端，复用器接收一个 帧，然后将各时隙中的数据分发给相应的输出缓存区。帧，然后将各时隙中的数据分发给相应的输出缓存区。 Why STDM? 1. STDM原理原理 帧和地址：帧和地址： n在同步在同步TDM中，在某一时隙中的数据属于哪个设备由中，在某一时隙中的数据属于哪个设备由 时隙在帧中的位置指明。但是在时隙在帧中的位置指明。但是在STDM中，从同一个中，从同一个 设备发出的数据在一帧中可能位于第一个时隙，而在设备发出的数据在一帧中可能位于第一个时隙

36、，而在 另一帧中却可能位于第三个时隙。另一帧中却可能位于第三个时隙。 nSTDM中数据由于缺乏固定的位置关系，每个时隙必中数据由于缺乏固定的位置关系，每个时隙必 须携带一个地址来告诉解复用器如何为其中的数据定须携带一个地址来告诉解复用器如何为其中的数据定 向。这个地址只用于局部，由复用器添加其中，而由向。这个地址只用于局部，由复用器添加其中，而由 解复用器去除。解复用器去除。 n由于地址是一种额外开销，所以由于地址是一种额外开销，所以STDM只有在传输保只有在传输保 持较大时隙的时候才有较高的效率。持较大时隙的时候才有较高的效率。 78 2. Example 只有三条输入线路发送数据只有三条输

37、入线路发送数据 79 3.7.5 码分多路复用码分多路复用CDMA 80 1. 简介简介 业务信道在不同时业务信道在不同时 间分配给不同用户间分配给不同用户 如：如：GSM 用户用户1 用户用户2 用户用户3 时间时间 频率频率 TDMA 码码 所有用户在同一时所有用户在同一时 间、同一频段上、间、同一频段上、 根据编码获得业务根据编码获得业务 信道信道 时间时间 频率频率 CDMA 用户用户3 用户用户2 用户用户1 用用 户户 1 用用 户户 2 用用 户户 3 时间时间 频率频率 FDMA 业务信道在不同频段分配给不同用户业务信道在不同频段分配给不同用户 如：如：TACS系统、系统、AM

38、PS系统系统 3.7.5 码分多路复用码分多路复用CDMA nCDMA:码分多路复用码分多路复用(Code Division Multiple Access)是靠不同的编码来区分各路原始信号的是靠不同的编码来区分各路原始信号的 一种复用方式。一种复用方式。 n所有用户在同一时间、同一频段上，根据编码获所有用户在同一时间、同一频段上，根据编码获 得业务信道。此时各路信号利用一组得业务信道。此时各路信号利用一组正交码序列正交码序列 来区分，它们占用的频带和时间都可重叠。来区分，它们占用的频带和时间都可重叠。 n实现码分复用的实现码分复用的关键关键就是选取正交的码字。就是选取正交的码字。 1. 简介

39、简介 81 2. CDMA原理原理 n设设 x 和和 y 表示两个长度为表示两个长度为 N 的二进制码组：的二进制码组： n互相关系数定义为互相关系数定义为 N i ii yx N yx 1 1 ),( ),( 21Ni xxxxx ),( 21Ni yyyyy Niyx ii ,.,2, 1,)1, 1(, 其中：其中： n互相关系数为互相关系数为 0 的两个码字则称为的两个码字则称为正交码字正交码字。 82 2. CDMA原理原理 n例如例如 如果用正交编码用于码分如果用正交编码用于码分 复用中作为复用中作为“载波载波”，则合成，则合成 多路信号很容易用计算互相关多路信号很容易用计算互相关 系数的方法分开。系数的方法分开。 83 3. CDMA实现实现 mi si s1 m1 s2 m2 s3 m3 s4 m4 积分积分 4m1 4m2 4m3 4m4 s4 s2 s1 s3 积分积分 积分积分 积