第7章 信道复用课件

第7章

信道复用和多址方式

多路复用与多址技术频分复用(FDM)时分复用(TDM）

码分复用(CDM)多址通信方式1信源信源编码加密扩频信道噪声、干扰实际数字通信系统模型信道编码多路复用脉冲调制频带调制多址接入发送端自它路信号收信者信源译码解密解扩信道译码多路分离检测频带解调多址接入接收端同步到它路信号2

7.1多路复用与多址技术一、概述2．多址方式：多个地球站通过共同的卫星同时建立各自的信道，从而实现各地球站间通信的一种方式。分类：频分多址、时分多址和码分多址1．信道复用：就是利用一条信道同时传输多路信号的一种技术,目的是为了提高通信系统的有效性。分类：频分复用、时分复用和码分复用3*相同：目的；过程（信号的复合、传输、信号的分离）3．信道复用与多址方式的比较动态站址射频多址方式固定话路基带信道复用网络资源分配信号来源频段*不同：

应用

广播、电视移动、卫星4

7.2频分复用(FDM)

1.FDM：用不同频率来传送多路信号，以实现多路复用的技术。一、频分多路复用2.依据：调制定理3.分离：滤波器频分复用器解复用器‥信号1信号2信号N‥信道1信道2信道N‥信号1信号2信号N5fF1(f)fmfF2(f)fm二、原理fFSSB1(f)f1fFSSB2(f)f21.复用6fFSSB2(f)f1f2fFSSB1(f)f1FSSB2(f)f2fFSSB1(f)7多路信号频谱结构

频率复用的频谱组成fF1(f)fF2(f)82.框图129在接收端，可利用相应的带通滤波器来分离出各路信号，并通过各自的解调器和低通滤波器恢复出各路的调制信号。频分复用的优点:信道利用率高，复用路数多，技术成熟，成本低。应用:模拟通信系统，如：无线电广播、电视广播、有线、微波通信。频分复用的缺点:抗干扰能力差，无检错和纠错功能，不适合传输数字信号。10fFSSB2(f)fFSSB1(f)f1f2fFSSB1(f)f1FSSB2(f)f2fF1(f)fF2(f)fmfm2.解复用11

三、带宽的计算

为了防止邻路信号之间相互干扰，相邻信道之间需加防护频带fg，因此，总的复用信号的带宽为

思考：若采用AM调制方式，其总带宽是多少?BSSB

1210路话音信号采用FDM（调制方式SSB）复用方式，话音信号的最高频率为4KHz，防护频带为0.5KHz，总带宽是多少?解：

若采用AM调制方式，总带宽是多少?例113

四、复合(二次)调制在复用系统中采用两种或两种以上的调制方式的系统为复合调制系统。复合调制通常分为两类，一类用于频分复用，属于连续波－连续波复合调制系统，例如SSB/FM。另一类用于时分复用，属于脉冲－连续波调制，例如PAM/AM，PCM/FM等等。

总带宽按逐级调制进行计算1410路话音信号采用SSB/FM复合调制，话音信号的最高频率为4KHz，防护频带为0.5KHz，调频指数FM=5，其复合调制的总带宽是多少?解：

若采用AM/FM复合调制，其调制的总带宽是多少?例2157.3时分复用（TDM）

一、时分多路复用1.TDM：按照一定的时序依次循环传输各路消息，以实现信道复用的方法2.依据：抽样定理3.分离：选通门16PAM信号17二、时分复用原理TsTs/N

1.

框图同步k1k2解码量化编码18*时隙：一帧的相邻两脉冲间的间隔T*帧：各个消息构成的单一抽样的一组脉冲Ts*T=Ts/N=抽样脉冲宽度τ＋防护时隙

τg

2.

几个概念112212Ts19量化编码解码t8位8位20…1：1101110032：11000100位时隙帧

*一帧(125us)包含32个时隙（路信号,即N=32）,每时隙(T)：125/32=3.9us

*一路语音信号的抽样速率8KHz,间隔TS=125us,即帧长125us

*每时隙编8位（bit）PCM信号，一帧32路共32*8=256bit

每位的时间：0.49us

3.

30/32路PCM系统的帧结构21

*数码率为：256*8K=2.048Mbit/s（bps）,一路64kbpsTS1TS2TS15

…TS16TS17TS31

…TS032时隙，256bit，125us话路话路同步信令时隙：TS30/32路PCM系统的帧结构集中插入话路:传送信息码同步：帧同步码，分辨出1路的8位PCM编码信令：话音之外的信号22二、时分复用所需的信道带宽

一路基带信号:频率范围为0

fm，抽样值2fm个;N路时分复用PAM信号:2Nfm个脉冲组成,频带范围为0

Nfm传输N路时分复用PAM信号所需要的信道带宽B

23一、码分复用1.

CDM：是靠不同的编码(地址码)来区分各路原始信号的一种复用方式7.4码分复用(CDM)2.依据：香农公式3.分离：相关器24正交：任意两个码组的互相关系均为零二、地址码:相互正交111111-1-11-1-111-11-1S1S2S3S425三、框图26

四、伪随机码

1.概念：CDM（码分复用）是基于扩频通信的一种应用，在扩频通信系统中需要采用高码率的正交码序列作为扩频码，目前用的最多的是伪随机码。2.特点：伪随机信号必须具有尖锐的自相关函数，而互相关函数应接近于零有足够长的码周期，以确保具有抗侦破，抗干扰的能力有足够多的独立地址数，以实现码分多址的要求工程上易于产生、加工、复制和控制27定义分离依据频分复用频率滤波器调制定理时分复用时间抽样门抽样定理码分复用地址码相关器香农公式三种复用方式的比较28

*

多址技术：多个MS同时通过BS建立各自的无线信道实现双向通信的联接方式一、频分多址（FDMA）1.概念：各用户被分配不同的无线信道，在接收端通过滤波器来识别2.特点：每载波单路；连续传送；带宽较窄；符号持续时间长；MS简单；传输费用少；共同设备成本高；需双工器；切换复杂3.应用：模拟移动网7.5多址通信方式29二、时分多址（TDMA）1.概念：各MS被分配不同的时隙，在接收端通过选通门识别（须同步）3.应用：数字GSM移动网2.特点：每载波多路；突发脉冲序列传送；频谱利用率提高；符号持续时间短；需均衡；

MS复杂；开销大；共同设备成本低；不需双工器；切换更有效；易采用新技术30三、码分多址（CDMA）1.概念：各用户被分配不同的伪随机码，在接收端通过相关器识别2.特点：每载波更多路；很宽的带宽；需均衡器；MS较简单；无开销；

共同设备成本低3.应用：数字CDMA移动网317.5多址通信方式

一、频分多址(FDMA)

频分多址(FDMA)是以传输信号的载波频率不同来区分信道建立多址接入。它的基本原理是：将给定的频谱资源按频率划分，把传输频带划分为若干个较窄的且互不重叠的子频带，每个用户分配到一个固定的子频带，按频带区分用户。将信号调制到该子频带内，各用户信号同时传送。接收时分别按频带提取，从而实现多址通信。

32二、时分多址(TDMA)

TDMA方式是指以传输信号存在的时间不同来区分信号建立多址接入。它在给定传输频带的条件下,把传送时间划分为若干时间时隙。用户的收发各使用一个指定的时隙，经过数字化的用户信号被安插到指定的时隙中，多个用户依次分别占用各自的时隙，经过传输，各用户接收并解调后分别提取相应时隙的信息，按时间区分用户，从而实现多址通信。图7.11TDMA示意图3334在TDMA系统中，每帧中的时隙结构的设计通常要考虑三个主要问题：一是控制和信令信息的传输；二是信道多径的影响；三是系统的同步。为了解决上述问题，采取如下措施：（1）在每个时隙中，专门划出部分比特用于控制和信令信息的传输。（2）为了方便接收端利用均衡器来克服多径等原因引起的码间串扰，在时隙中要插入自适应均衡器所需的训练序列。训练序列对均衡器来说是确知的，接收端根据训练序列的解调结果就可以估计出信道的冲激响应，根据该响应就可以预置均衡器的抽头系数。（3）各时隙间应留有保护时隙，以减少码间串扰的影响。(4)整个系统要有精确的同步，由基准站统一系统内各站的时钟，才能保证各用户准确的按时隙提取各自所需的信号。为了便于接收端达到同步的要求，在每个时隙中还要传输同步序列。同步序列和训练序列可以分开传输，也可以合二为一。

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TDMA系统具有如下特性：

(1)每个载频可传多路信息。

(2)突发脉冲序列传输。

(3)容易采用新技术。(4)设备共享成本低。(5)传输速率高，需采用自适应均衡。(6)传输开销大。(7)移动台较复杂。36三、码分多址(CDMA)

CDMA是一种以扩频信号为基础利用扩频技术形成的实现不同码序列的多址方式。近年来，有限的频谱资源与移动用户电话日益增长的矛盾变得越来越严重，用缩小信道带宽和把服务小区分裂成微小区、微微小区的办法不能有效的解决这个矛盾，而利用频率扩展技术进行码分多址以及利用扩频信号的低功率谱密度实现多系统共享频谱资源是解决频谱资源不足的一个好办法。373839码分多址收、发系统示意图，设发送端有Ｎ个用户，它们发送的信息数据和其对应的地址码相乘(即模2加)后，对载波进行调制(调幅、调频、或调相)；然后经过功率放大后进行传输。接收端首先将频带调制的信号解调，恢复出地址码加信息的基带数字信号。当本地产生的地址码与该用户的地址码相同时，将此地址码与解调出的数字基带信号相乘，而后送入积分电路，再经过抽样判决即可得到发送的信息数据.40定义分离依据频分复用频率滤波器调制定理时分复用时间抽样门抽样定理码分复用地址码相关器香农公式作业：1.三种复用方式的比较2.P1547-13.P1557-341习

题7.1将N路频率范围为0.3kHz~4kHz的话音信号用FDM方法传输。试求采用下列调制方式时的最小传输带宽：（1）调幅（AM）（2）双边带调制(DSB）（3）单边带调制(SSB)7.2设有一个频分多路复用系统，副载波用DSB/SC调制，主载波用FM调制。如果有60路等幅的音频输入通路，每路频带限制在3.3kHz以下，防护频带为0.7kHz