通信原理教程11-多路复用.

1、2021-7-13第26讲 多路复用1 通信系统原理教程通信系统原理教程 多路复用 主讲 杨春萍 第26讲 多路复用2 2021-7-13 本讲内容本讲内容 n概述概述 n频分复用频分复用 n时分复用时分复用 第26讲 多路复用3 2021-7-13 概述 多路复用 n目的：在一条链路上传输多路独立信号 n基本原理：正交划分方法 n3种多路复用基本方法： 频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、码分复用（CDM） (a) 频分制(b) 时分制(c) 码分制 f N f 1 f 2 t 2 t N t 1 t N t 1 t 2 第26讲 多路复用4 2021-7-13 n3种多路复用新方法：

2、空分复用(SDW)、极化复用(PDW)、波分复用(WDM) 复接 n目的：解决来自若干条链路的多路信号的合并和区分。 n关键技术问题 多路TDM信号时钟的统一和定时问题。 多址接入 n目的：多个用户共享信道、动态分配网络资源。 n方法：频分多址、时分多址、码分多址、空分多址、极化 多址以及其他利用信号统计特性复用的多址技术等。 返回返回 第26讲 多路复用5 2021-7-13 方法：采用SSB调制搬移频谱，以节省频带。 3路频分复用电话通信系统原理 (a) 发送端原理方框图 4.3 7.4 kHz 8.3 11.4 kHz 4 kHz 12 kHz 8 kHz 多路信号输出 相乘带通低通话音

3、输入1 f1 相乘带通低通话音输入2 f2 相乘带通低通话音输入3 f3 300 3400 Hz 300 3,400 Hz 300 3,400 Hz 4 kHz8 kHz12 kHz 基带语音 信号 300 3,400 Hz4.3 7.4 kHz8.3 11.4 kHz12.3 15.4 kHz f 0 频分复用（FDM） 第26讲 多路复用6 2021-7-13 多路信号输入 (b)接收端原理方框图 话音输出1 话音输出2 话音输出3 相乘低通带通 f1 相乘低通带通 f1 相乘低通带通 f1 4.3 7.4 kHz 8.3 11.4 kHz 12.3 15.4 kHz 3400 Hz 34

4、00 Hz 3400 Hz 8 kHz 12 kHz 4 kHz 第26讲 多路复用7 2021-7-13 国际电信联盟(ITU)建议： n基群 12路，占用48 kHz带宽，位于12 60kHz之间； n超群 60路，由5个基群组成，占用240 kHz的带宽； n主群 600路，由10个超群组成。 频分复用的主要缺点： n要求系统的非线性失真很小，否则将因非线性失真而产生 各路信号间的互相干扰； n用硬件实现时，设备的生产技术较为复杂，特别是滤波器 的制作和调试较繁难； n成本较高。 12路群的频谱图 12123 4 kHzf (kHz) 12 kHz16 kHz20 kHz56 kHz 返

5、回返回 第26讲 多路复用8 2021-7-13 N N si(t) 低通1 低通2 低 通 N 信道 低通1 低通2 低 通 N s1(t) s2(t) 1帧 T/N T+T/N 2T+T/N 3T+T/N 同步旋转开关 s1(t) s2(t)s2(t) s1(t) sN(t) sN(t) 时隙1 旋转开关采集到的信号 信号s1(t)的采样 信号s2(t)的采样 时分多路复用原理 基本原理： 时分复用 （TDM） 第26讲 多路复用9 2021-7-13 基本条件： n各路信号必须组成为帧。 n一帧应分为若干时隙。 n在帧结构中必须有帧同步码。 n当各路信号不是用同一时钟抽样时，必须容许各路

6、输入 信号的抽样速率（时钟）有少许误差。 主要优点： n便于信号的数字化和实现数字通信。 n制造调试较易，更适合采用集成电路实现。 n生产成本较低，具有价格优势。 国际电信联盟(ITU)建议： n准同步数字体系PDH n 同步数字体系 SDH 第26讲 多路复用10 2021-7-13 9.3.1 准同步数字 体系(PDH) E体系：我国大 陆、欧洲采 用。 T体系： 美国、 日本等地采 用。 层次比特率（Mb/s）路数（路 64kb/s） E 体体 系系 E - 12.04830 E - 28.448120 E - 334.368480 E - 4139.2641920 E - 5565.1

7、487680 T 体体 系系 T - 11.54424 T - 26.31296 T - 332.064（日本）（日本）480 44.736（北美）（北美）672 T 497.728（日本）（日本）1440 274.176（北美）（北美）4032 T5397.200（日本）（日本）5760 560.160（北美）（北美）8064 第26讲 多路复用11 2021-7-13 E体系结构图 1 30 (30路 64 kb/s) 一次群 2.048 Mb/s PCM 复用设 备 1 4路 2.048 Mb/s 二次群 8.448 Mb/s 二次复用 4 复用设 备 三次群 34.368Mb/s 三次

8、复用 复用设 备 1 4 4路 8.448 Mb/s 五次复用 复用设 备 五次群 565.148 Mb/s 4路 139.264 Mb/s 四次群 139.264Mb/s 复用设 备 1 4 4路 34.368 Mb/s 四次复用 图9.3.2 E体系结构图 第26讲 多路复用12 2021-7-13 PCM 一次群的帧结构： TS16 信令 32个时隙 F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15 1帧 125s 偶帧TS0 * 1 A1 1 1 1 1 帧同步码 奇帧TS0 * 0 0 1 1 0 1 1 话路(CH1 CH15) 话路(CH16 CH30

9、) CH30 8 bit TS20 TS22 TS28 TS26 TS24 TS30 TS19 TS21 TS23 TS29 TS27 TS25 TS31 (1 bit = 488.3ns) 8 bit (1 bit = 488.3ns) 1复帧16帧 保留 TS10 TS12 TS14 TS16 TS18 TS9 TS11 TS13 TS15 TS17 TS4 TS6 TS2 TS0 TS8 TS5 TS7 TS3 TS1 第26讲 多路复用13 2021-7-13 随路信令： 帧帧比特比特 1 2 3 4 5 6 78 F000 0 0 x y x X F1CH1CH16 F2CH2CH1

10、7 F3CH3CH18 F15CH15CH30 第26讲 多路复用14 2021-7-13 复接与码速调整 复接 n目的：解决来自若干条链路的多路信号的合并和区分。 n将低次群合并成高次群的过程称为复接；反之，将高次群 分解为低次群的过程称为分接。 n关键技术问题 多路TDM信号时钟的统一和定时问题。 码速调整 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， 再作合并。为此，要增加一些开销。 n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，但是实际上二次群的速率是8.448 Mb/s， 这额外的256kb/s中就包括码速调整所需的开销。 n码速调

11、整的方案：正码速调整、负码速调整、正/负码速调 整、 第26讲 多路复用15 2021-7-13 正码速调整法： n原理：复接设备对各路输入信号抽样时，抽样速率比各路 码元速率略高。出现重复抽样的情况时，需减少一次抽样， 或将所抽样值舍去。 (a) (b) (c) 正码速调整时的抽样 (a) 输入码元波形(b) 无误差抽样时刻 (c) 速率略高的抽样时刻 第26讲 多路复用16 2021-7-13 支路比特率支路比特率(kb/s)2048 支路数支路数4 帧结构帧结构比特数比特数 帧同步码帧同步码 (1111010000) 向远端数字复用设备送告警信号向远端数字复用设备送告警信号 为国内通信保

12、留为国内通信保留 自支路来的比特自支路来的比特 码速调整控制比特码速调整控制比特Cj1 (见注见注) 自支路来的比特自支路来的比特 码速调整控制比特码速调整控制比特Cj2 (见注见注) 自支路来的比特自支路来的比特 码速调整控制比码速调整控制比Cj3 (见注见注) 用于码速调整的比特用于码速调整的比特 自支路来的比特自支路来的比特 第第I组组 第第1至至10 b 第第11 b 第第12 b 第第13至至212 b 第第II组组 第第1至至4 b 第第5至至212 b 第第III组组 第第1至至4 b 第第5至至212 b 第第IV组组 第第1至至4 b 第第5至至8 b 第第9至至212 b

13、帧长帧长 每支路比特数每支路比特数 每支路最大码速调整速率每支路最大码速调整速率 标称码速调整比标称码速调整比 848 b 206 b 10 kb/s 0.424 ITU建议的建议的 8.448Mb/s二次群的复接帧结构二次群的复接帧结构 第26讲 多路复用17 2021-7-13 复接帧结构图 145212145212121321258 复接帧 (848 b) 第I组(212 b)第II组(212 b) 第III组 (212 b)第IV组(212 b) Cj1Cj2Cj3 支路比特支路比特 支路比特 支路比特 复接帧 同步码 告 警 国 内 用 支路来的或 码速调整

14、码 第26讲 多路复用18 2021-7-13 同步数字体系(SDH) SDH的体系结构 n在SDH中，信息是以 “同步传送模块STM” 传送的。 n同步传送模块(STM)由信息有效负荷和段开销SOH 组成块状帧结构，其重复周期为125s。 nSDH分为若干等级： nSTM的基本模块是STM-1。STM-1包含一个管理单 元群AUG和段开销SOH。 等级等级比特率比特率(Mb/s) STM-1 155.52 STM-4 622.08 STM-162,488.32 STM-649,953.28 第26讲 多路复用19 2021-7-13 SDH和PDH的关系 n通常都是将若干路PDH接入STM-

15、1内，即在155.52Mb/s处 接口。这时，PDH信号的速率都必须低于155.52Mb/s，并 将速率调整到155.52上。 n例如，可以将63路E-1，或3路E-3，或1路E-4，接入STM- 1中。 nSDH的结构以及和PDH连接关系图： 指针处理 映 射 复 用 定位调整 44.736 Mb/s 34.368 Mb/s 1 VC-3 C-3 C-4 TU-3TUG-3 3 139.264 Mb/s VC-2 VC-12 VC-11 C-12 C-11 C-2 TU-11 TU-2 TU-12 TUG-2 3 4 7 7 1.544 Mb/s 6.312 Mb/s 2.048 Mb/s

16、C-n 容器-n STM-N VC-3 VC-4AU-4 AU-3 AUG N 1 3 SDH体系结构图 第26讲 多路复用20 2021-7-13 SDH的结构： n容器（C-n）：是一种信息结构，它为后接的虚容器(VC-n)组成与网络 同步的信息有效负荷。 n虚容器（VC-n）：也是一种信息结构，它由信息有效负荷和路径开销 信息组成帧。每帧长125s或500s。 n支路单元（TU-n）：也是一种信息结构，它为低阶路径层和高阶路径 层之间进行适配。 指针处理 映 射 复 用 定位调整 44.736 Mb/s 34.368 Mb/s 1 VC-3 C-3 C-4 TU-3TUG-3 3 139.264 Mb/s VC-2 VC-12 VC-11 C-12