为了提高信道利用率,使多路信号沿同一信道传输而互不干扰的技术.ppt

1、为了提高信道利用率，使多路信号沿同一信道传输而互不干扰的技术。,多路复用,多路复用(multiplexing),为什么多路复用？,数据速率越高传输设施的成本就越有效； 大多数个人数据通信设备要求相对低的数据率；,信号之间的差别,实现多路复用的关键,把多路信号汇合到一条信道上之后，在接收端必须能正确地分割出各种信号。,分割信号的依据,多路复用技术,频分多路复用 时分多路复用(同步TDM) 统计TDM(异步TDM或智能TDM),频率上的不同 信号出现时间上的不同 信号码型结构上的不同,多路复用,多路复用(multiplexing),频分多路复用,Time,Frequency,channel 1,c

2、hannel 2,channel 3,channel 4,宽带模拟传输技术,每个数据信号被调制到具有不同频率的载波上，所有的信号在一个信道上同时传送。,多路复用,(Frequency Division Multiplexing),Transmiter fc,发送器,一般描述,多路复用,频分多路复用,|Mc(f)|,0,组成信号的频谱,F,多路复用,频分多路复用,接收器,多路复用,频分多路复用,例1：在一个媒体上同时传送三路语音信号,|Mi(f)|,f(Hz),0,300,3400 4000,64,60,68,f(kHz),f(kHz),Upper sideband,Lower sideband

3、,60,64,68,72,Lower sideband,Ssc1(t),Lower sideband,Ssc3(t),(a)Mi(f)的频谱,(b)fsc1=64kHz的频谱,(c)使用子载波64,68, 72的合成信号频谱,12 48kHz 60-108kHz 基群 基群 60 240kHz 312-552kHz 超群 超群 (5*12) (5*48) 300 1.232MHz 812-2044kHz 主群 (5*60) (5*240+4*8) 600 2.52MHz 564-3084kHz 主群,北美及国际FDM载波标准,语音信道数 带宽 频谱 AT 每条I/O线路有一缓冲区; 对于n条I

4、/O线路在TDM帧中只有k个时间槽可用; 输入时多路复用器的功能是扫描输入缓冲区收集数据直到一帧为满，就发送出去; 输出时，多路复用器接收一帧，将各时间槽的数据分发到相应的输出缓冲区。,统计时分多路复用,动态地按照需要来分配时隙的多路复用方式。,工作原理,输出线路容量 输入线路容量 即低速线路数n 高速线路的时隙数k,多路复用,统计TDM与同步TDM比较,多路复用,每个时隙不但要传送数据，同时还要传送相应的地址信息，每个时隙会有一定的开销。,统计TDM的帧,统计TDM的关键,多路复用,波分多路复用,频分多路复用在光纤信道的使用。,电子FDM,衍射光栅是完全无源的，因而可靠性高。,多路复用,(W

5、avelength division multiplexing),关于码分多路复用CDMA, 扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度 远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立 的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息 数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及 恢复所传信息数据”。 信息论中关于信息容量的仙农(Shannon)公式为： C WLog2(1十S/N),数据的每一位分别在不同的并行信道上同时传输。 即一组二进制位同时在一根电缆的一束线路上并行传输。,优点：传输速率高 缺点：采用多条线路成本高,并行传输和串行传输,并行传输方式,

6、1001,同步技术,构成数据代码的若干位串行排列成数据流，在一条信道上传输。,同步问题,串行传输方式,优点：成本低，长距离传输时比并行传输更可靠。 缺点：要解决同步问题，速率低,接收方如何在到达的数据流中正确地区分出发送端所发出的一个个代码。,1001,同步技术,并行传输和串行传输,接收端必须知道每一位的起止时刻并正确地识别出每一个位。,同步技术,载波同步,接收端需要一个与发送端载波同频同相的相干载波参与解调工作。,位同步,区分每个完整的信号块或帧(报文)的开始和结束位。,帧同步,要求通信网内各交换转接点的时钟频率和相位统一协调。,网同步,同步技术,位同步,在接收端设法产生一个与发送端发送来的

7、位速率相同且在时间上对准最佳判决点的定时脉冲序列。,外同步法,它要求在发送端发送数据的同时也发送位定时信息。,开辟专门的传输位定时信息的信道,在发送的数据中叠加上位定时信息。使得不包含位定时信号的位序列中也有定时信息的成份,同步技术,把接收解调后的基带信号从不归零波形变换成归零形式的二进制信号，使得信号的频谱中出现位定时信号的频谱分量。,整形 (限幅),微分,整流 (全波),整形 (展宽),(a)变换的工作过程,窄带滤波,移相,脉冲形成,(b)用滤波方法获得位定时脉冲,要求接收端直接从接收的数字信号中提取出位定时信号。,自同步法,同步技术,位同步,t,t,t,t,t,e1(t),e2(t),e

8、3(t),e4(t),e5(t),(c)波形变换过程,同步技术,位同步,帧,帧同步,同步字符法及标志法,对所接收的位序列进行检测，正确找出帧的开始与结束。,帧同步,通常把专门格式的数据块称为“帧”。,帧同步的主要方法,同步传输,异步传输,起止同步法,同步技术,同步通信与异步通信的区别,取决于发送和接收设备的时钟是独立的（异步），还是同步的。,异步传输,每个字符独立传输，收方在收到每一个新字符的开始位后重新同步。,工作方式,不发送长的无间断的位流以避免时钟问题； 一次只发送一个字符，每个字符5至8位长。 通过起始和结束码在每个字符内维持时钟和同步；,接收端有机会在下个字符的开始时重新同步。,同步

9、技术,每位中心抽样,5-8 数据位,起始位,奇、偶或没用,1-2位时间,停止,1 0,(a)字符格式,线路空闲状态,同步技术,异步传输,例如：假设停止位长度为1位时间，要发送ASCII字符串ABC。,发送原则： 从最低有效位开始 A：10000010 B：01000010 C：11000011,发送模式(增加起始位和停止位)：,同步技术,异步传输,接收端的同步是利用起始位的从1到0的固定跃变，启动内部的时钟电路，然后对各个位依次抽样判决而取得同步的。,字符之间的不确定方式,起 始 位,停 止 位,停 止 位,停 止 位,起 始 位,起 始 位,同步原理,实现简单，无需预先建立系统的同步；,缺点

10、,优点,传输效率低,同步技术,异步传输,1,2,3,4,5,6,7,8,Stop,Start,0 100 200 300 400 500 600 700 800,93 186 279 372 465 558 651 744,异步传输适用于传输速率不高， 特别是交互会话式的通信系统。,发送端时钟,接收端时钟,最后一个样值出错,同步技术,异步传输,防止发送器和接收器之间时间漂移方式,同步传输,大量的位以稳定流发送，没有起始位也没有停止位。 发送器和接收器必须同步它们的时钟才能使接收器知道新字节的开始。,在发送器和接收器之间提供单独的时钟线 将时钟信息嵌入到数据信号中,同步传输中的另一级同步,使接收

11、器确定一块数据的开始和结束。,同步传输以固定的时钟节拍来发送数据信号，字符间无间隙。每个比特与时钟信号严格一一对应。,同步技术,同步通信的分类,面向字节协议,面向比特协议,数据块(帧)： 数据前后同步码控制信息,首先，接收端要从接收到的数据流中正确区分每个比特，即位同步。然后，在位同步的基础上实现帧同步。,采用ASCII字符(如SYN，SOH及ETX)来控制数据块的传输。,以一个稳定的位流来传输数据。采用一个特殊的标志01111110来定界帧。,同步技术,同步传输,发送器在每个字符块之前插入两个或多个控制字符,面向字节协议,数据块以字符方式(通常为ASCII)出现；帧中的所有附加信息也为字符形

12、式。每一块用一起始标志来达到同步。,用来同步字符块,接收器通过检测SYN来识别一帧的开始,同步空闲或SYN字符,同步技术,同步传输,ETX或DLE也可能出现在数据部分，需要字节填充技术来区分。,例4：BISYNC（Binary Synchronous Protocol）,由IBM在开发。被用作DEC的DDCMP和ARPNET的IMP-IMP上。,同步技术,同步传输,面向字节协议,采用多个同步符作为帧的起始标志。,开始时可能出现误同步。传输时低位在前，高位在后。,1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

13、 ,帧开始,随机比特,同步技术,同步传输,面向字节协议,附： ASCII传输控制字符,SOH：标题开始。指示标题的开始。 标题信息包括地址、序号，类型等。 STX： 正文开始。指示数据正文由此开始 ETX： 正文结束，指示数据正文到此结束 DLE： 数据链转义，通常在DLE后跟一两个非控 制字符共同组成“转义序列”，可作新的功 能符使用，以扩充控制字符的功能。 SYN： 同步。 在同步传输时，用此字符填充数据间歇。,同步技术,同步传输,面向字节协议,将每个帧看作是一组比特(位)。数据块的长度不作规定，也可以不是8比特的整数倍。数据块被当作比特序列看待。它用一特殊的比特模式标志一帧的开始与结束。,目前广泛采用 “01111110” 序列。,开放标志(前同步码)：标志一帧开始的比特模式 关闭标志(后同步码)：标志一帧结束的比特模式,面向比特协议,同步技术,同步传输,例5：SDLC(Synchronous Data Link Control Protocol),01111110可出现在数据部分。 任何时候发出5个连续的1后，插入一个0。,由IBM在开发，后被ISO标准化为HDLC (High-Level Data Link Control Protocol)。,同步技术,同步传输,面向比特协议,对于