第十章信道复用和多址方式brcn.docx

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1、第十章 信道复复用和多多址方式式知识结构构- 信道复用用的概念念和分类类- 频分复用用（FDDM）- 时分复用用（TDDM）- 码分复用用（CDDM）教学目的的- 掌握频分分复用、时时分复用用、码分分复用的的基本原原理- 了解数字字复接技技术教学重点点- FDM、TTDM、CCDM的的原理和和在移动动通信等等系统中中的应用用教学难点点- CDMAA教学方法法及课时时- 多媒媒体授课课（4学学时）（分分2个单单元）备注 单元元二十四四（2学学时）10.1 引引言（信信道复用用的概念念和分类类）知识要点点：信道道复用的的概念和和分类在通信系系统日益益普及、通通信需求求日益增增加的今今天，信信道（尤

2、尤其是无无线信道道）已经经成为非非常紧张张的资源源。那么么如何在在有限的的信道资资源中，传传输尽可可能多路路的信号号呢？这这就是我我们今天天要讲的的“复用”技术。所所谓复用用，就是是按照一一定的规规律，在在同一物物理信道道中实现现传输多多路信号号的技术术。如果各路路信号的的频谱各各不重叠叠，则成成为频分分复用（FFDM）；如果各各路信号号的占用用信道的的时间段段不重叠叠，则成成为时分分复用（TTDM）；如果信信号采用用相互正正交的编编码进行行扩频后后在同一一信道中中传输，在在接收端端利用各各自的正正交码恢恢复原信信号，则则这种信信道复用用方式称称为码分分复用（CCDM）。“多址”与“复用”在技

3、术术角度上上是统一一的，只只不过当当有多个个用户希希望通过过复用技技术接入入到同一一网络接接入点时时，称为为多址。10.2 频分分复用（FFDM）知识要点点： 复用 多路路复用的的方式 频分分复用（注：这这一部分分内容我我们放在在第五章章来讲，因因为它与与第五章章的知识识结合较较紧密。详详细内容容也在第第五章中中）10.3 时分分复用和和多路数数字电话话系统知识要点点： PAMM时分复复用原理理 时分分复用的的PCMM系统 32路路PCMM的帧结结构 PPCM的的高次群群频分复用用是将所所给的信信道带宽宽分割成成互不重重叠的许许多小区区间，每每个小区区间能顺顺利通过过一路信信号，在在一般情情况

4、下可可以通过过正弦波波调制的的方法实实现频分分复用。频频分复用用的多路路信号在在频率上上不会重重叠，但但在时间间上是重重叠的。时分复用用是建立立在抽样样定理基基础上的的。抽样样定理使使连续(模拟)的基带带信号有有可能被被在时间间上离散散出现的的抽样脉脉冲值所所代替。这这样，当当抽样脉脉冲占据据较短时时间时，在在抽样脉脉冲之间间就留出出了时间间空隙，利利用这种种空隙便便可以传传输其他他信号的的抽样值值。因此此，这就就有可能能沿一条条信道同同时传送送若干个个基带信信号。在这部分分中，将将在分析析时分复复用(TTDM)技术的的基础上上，研究究并说明明PCMM时分多多路数字字电话系系统的原原理和相相关

5、参数数。10.3.11 PAM时时分复用用原理为了便于于分析时时分复用用(TDDM)技技术的基基本原理理，这里里假设有有3路PPAM信信号进行行时分多多路复用用，其具具体实现现方法如如图100-1所所示：图10-1 3路路PAMM信号时时分复用用原理方方框图从图100-1可可以看到到，各路路信号首首先通过过相应的的低通滤滤波器，使使输入信信号变为为带限信信号。然然后再送送到抽样样开关(或转换换开关)，转换换开关(电子开开关)每每秒将各各路信号号依次抽抽样一次次，这样样3个抽抽样值按按先后顺顺序错开开纳入抽抽样间隔隔之内。合合成的复复用信号号是3个个抽样消消息之和和，如图图10-2所示示。由各各

6、个消息息构成单单一抽样样的一组组脉冲叫叫做一帧帧，一帧帧中相邻邻两个抽抽样脉冲冲之间的的时间间间隔叫做做时隙，未未能被抽抽样脉冲冲占用的的时隙部部分称为为防护时时间。图10-23路时时分复用用合成波波形多路复用用信号可可以直接接送入信信道传输输，或者者加到调调制器上上变换成成适于信信道传输输的形式式后再送送入信道道传输。在接收端端，合成成的时分分复用信信号由分分路开关关依次送送入各路路相应的的重建低低通滤波波器，恢恢复出原原来的连连续信号号。在TTDM中中，发送送端的转转换开关关和接收收端的分分路开关关必须同同步。所所以在发发端和收收端都设设有时钟钟脉冲序序列来稳稳定开关关时间，以以保证两两个

7、时钟钟序列合合拍。根据抽样样定理可可知，一一个频带带限制在在范围内内的信号号，最小小抽样频频率值为为2，这这时就可可利用带带宽为的的理想低低通滤波波器恢复复出原始始信号来来。对于于频带都都是的NN路复用用信号，它它们的独独立抽样样频率为为，如果果将信道道表示为为一个理理想的低低通形式式，则为为了防止止组合波波形丢失失信息，传传输带宽宽必须满满足10.3.22时分复复用的PPCM系系统（TTDMPCMM）PCM和和PAMM的区别别在于PPCM要要在PAAM的基基础上经经过量化化和编码码，把PPAM中中的一个个抽样值值量化后后编为kk位二进进制代码码。图110-33表示一一个只有有3路PPCM复复

8、用的方方框图。图10-3 3路时时分复用用PCMM原理方方框图图100-3 (a)表示示发端原原理方框框图。话话音信号号经过放放大和低低通滤波波后得到到、和，再经经过抽样样得到33路PAAM信号号、和，它们们在时间间上是分分开的，由由各路发发送的定定时取样样脉冲进进行控制制，然后后将3路路PAMM信号一一起加到到量化和和编码器器内进行行量化和和编码，每每个PAAM信号号的抽样样脉冲经经量化后后编为kk位二进进制代码码。编码码后的PPCM代代码经码码型变换换，变为为适合于于信道传传输的码码型（例例如HDDB3码码），最最后经过过信道传传到接收收端。图10-3 (b)为接接收端的的原理方方框图。当

9、当接收端端收到信信码后，首首先经过过码型变变换，然然后加到到译码器器进行译译码。译译码后得得到的是是3路合合在一起起的PAAM信号号，再经经过分离离电路把把各路PPAM信信号区分分开来，最最后经过过放大和和低通滤滤波还原原为话音音信号。TDMPCMM的信号号代码在在每一个个抽样周周期内有有个，这这里N表示复复用路数数，k表示每每个抽样样值编码码的二进进制码元元位数。因因此，二二进制码码元速率率可以表表示为，也也就是。但但实际码码元速率率要比大大些。因因为，在在PCMM数据帧帧当中，除除了话音音信号的的代码以以外，还还要加入入同步码码元、振振铃码元元和监测测码元等等。10.3.3332路路PCM

10、M的帧结结构对于多路路数字电电话系统统，国际际上已建建议的有有两种标标准化制制式，即即PCMM 300/322路(AA律压扩扩特性)制式和和PCMM 244路(律压扩扩特性)制式，并并规定国国际通信信时，以以A律压压扩特性性为准(即以330/332路制制式为准准)，凡凡是两种种制式的的转换，其其设备接接口均由由采用律特性性的国家家负责解解决。因因此，我我国规定定采用PPCM 30/32路路制式，其其帧和复复帧结构构如图110-44所示。图10-4PCMM 300/322路帧和和复帧结结构从图中可可以看到到，在PPCM 30/32路路的制式式中，一一个复帧帧由166帧组成成；一帧帧由322个时隙

11、隙组成；一个时时隙为88位码组组。时隙隙l115，11733l共330个时时隙用来来作话路路，传送送话音信信号，时时隙0(TS00)是“帧帧定位码码组”，时时隙166(TSS16) 用于于传送各各话路的的标志信信号码。从时间上上讲，由由于抽样样重复频频率为880000Hz，因因此，抽抽样周期期为，这这也就是是PCMM 300/322的帧周周期；一一复帧由由16个个帧组成成，这样样复帧周周期为22ms；一帧内内要时分分复用332路，则则每路占占用的时时隙为；每时隙隙包含88位码组组，因此此，每位位码元占占4888ns。从传码率率上讲，也也就是每每秒钟能能传送880000帧，而而每帧包包含3228

12、2566bitt，因此此，总码码率为2256比比特/帧帧80000帧帧/秒20448kbb/s。对对于每个个话路来来说，每每秒钟要要传输880000个时隙隙，每个个时隙为为8biit，所所以可得得每个话话路数字字化后信信息传输输速率为为8880000644kb/s。从时隙比比特分配配上讲，在在话路比比特中，第第l比特特为极性性码，第第244比特为为段落码码，第558比比特为段段内码。对对于TSS0和TTS166时隙比比特分配配将分别别予以介介绍。TS0时时隙比特特分配。为为了使收收发两端端严格同同步，每每帧都要要传送一一组特定定标志的的帧同步步码组或或监视码码组。帧帧同步码码组为“001101

13、1”，占用偶帧TS0的第28码位。第l比特供国际通信用，不使用时发送“1”码。在奇帧中，第3位为帧失步告警用，同步时送“0”码，失步时送“1”码。为避免奇TS0的第28码位出现假同步码组，第2位码规定为监视码，固定为“1”，第48位码为国内通信用，目前暂定为“1”。TS166时隙用用于传送送各话路路的标志志信号码码，标志志信号按按复帧传传输，即即每隔22ms传传输一次次，一个个复帧有有16个个帧，即即有166个“TTS166时隙”(8位码码组)。除除了F00之外，其其余FllF115用来来传送330个话话路的标标志信号号。每帧帧8位码码组可以以传送22个话路路的标志志信号，每每路标志志信号占占

14、4个比比特，以以a、bb、c、dd表示。TTS166时隙的的F0为为复帧定定位码组组，其中中第一至至第四位位是复帧帧定位码码组本身身，编码码为“000000”，第第六位用用于复帧帧失步告告警指示示，失步步为“ll”；同同步为“0”，其余3比特为备用比特，如不用则为“l”。需要说明的是标志信号码a、b、c、d不能为全“0”，否则就会和复帧定位码组混淆了。 单元元二十五五（2学学时）10.4 数数字复接接技术知识要点点： 复接、分分接的概概念和基基本原理理10.4.11数字复复接的基基本概念念一、 准同步数数字体系系（PDDH）PCM各各次群的的话路数数及数码码率数字复接接系列（准准同步数数字体系

15、系） 一次次群（基基群） 二次群三次群四次群欧洲中国30路2.0448Mbbits120路路 8.4448Mbbits480路路34. 3688Mbiitss19200路139.2644Mbiitss二、PCCM复用用和数字字复接形成二以以上的高高次群的的方法l PCM复复用直接将将多路信信号编码码复用。（高高次群的的形成一一般不用用原因因)l 数字复接接将几几个低次次群在时时间的空空隙上迭迭加合成成高次群群。三、数字字复接的的实现l 按位复接接优缺缺点：要要求复接接电路存存储容量量小，简简单易行行。但这这种方法法破坏了了一个字字 节的的完整性性，不利利于以字字节（即即码字）为为单位的的信号的

16、的处理和和交换。l 按字复接接优缺缺点：要要求有较较大的存存储容量量，但保保证了一一个码字字的完整整性，有有利于以以字节为为单位的的信号的的处理和和交换。PDH大大多采用用按位复复接。四、数字字复接的的同步数字复接接要解决决两个问问题：同步不同同步的后后果：几几个低次次群复接接后的数数码就会会产生重重叠和错错位。复接五、数字字复接的的方法及及系统构构成l 数字复接接的方法法同步复接接是用用一个高高稳定的的主时钟钟来控制制被复接接的几个个低次群群，使这这几个低低次群的的数码率率（简称称码速）统统一在主主时钟的的频率上上（这样样就使几几个低次次群系统统达到同同步的目目的），可可直接复复接。异步复复

17、接是各低低次群各各自使用用自己的的时钟，由由于各低低次群的的时钟频频率不一一定相等等，使得得各低次次群的数数码率不不完全相相同（这这是不同同步的），因因而先要要进行码码速调整整，使各各低次群群获得同同步，再再复接。 PDHH大多采采用异步步复接。l 数字复接接系统的的构成框框图图10-5 数数字复接接/分接接原理图图10.4.22同步复复接与异异步复接接一、同步步复接（需需要码速速变换）码速变换换的概念念为插插入附加加码留下下空位（复复接时再再插入附附加码）且且将码速速由20048kkbitts提提高到221122kbiitss。二、异步步复接（需需要码速速调整） 11、码速速调整与与恢复l

18、码速调整整方法插入入一些码码元将各各一次群群的速率率由20048kkbitts左左右统一一调整成成21122kbiitss。l 码速恢复复方法通过过去掉插插入的码码元，将将各一次次群的速速率由221122kbiitss还原成成 20048kkbitts左左右。l 码速调整整和码速速变换的的区别码速变变换是在在平均间间隔的固固定位置置先留出出空位，待待复接合合成时再再插入脉脉冲（附附加码）；码速调调整插入入脉冲要要视具体体情况，不不同支路路，不同同瞬时数数码率，不不同的帧帧，可能能插入，也也可能不不插入脉脉冲（不不插入脉脉冲时，此此位置为为原信息息码），且且插入的的脉冲不不携带信信息。2、异步步

19、复接二二次群帧帧结构l 异步复接接二次群群的帧周周期为110038sl 帧长度为为8488bitt 420558220biit（最最少）为为信息码码28biit的插插入码（最最多）表10-1 28bbit插插入码具具体安排排 插入码码个数 作 用用 10bbit 二次群群帧同步步码（11llll01000000） lbbit 告警 lbbit 备用 4bbit（最最多） 码速速调整用用的插入入码 43 122bitt 插入入标志码码l 各一次群群在内插插入码及及信息码码分配情情况各一次群群（支路路）：码速调整整之前（速速率20048kkbitts左左右）1100.38s内约约有20052206

20、个个码元 应插入入677个码元元码速调整整之后（速速率为221122kbiitss）100038s内应应有2112个码码元（bbit）第一个基基群支路路插入码码及信息息码分配配情况如如下图所示示。图10-6 基基群支路路插入码码及信息息码分配配其它基群群支路插插入码及及信息码码分配情情况类似似。l 帧结构图图图10-7 二二次群帧帧结构l 一次群码码速调整整后1000.338s内 插入码码有67个码速调整整用的插插入码有有011个（最最多1个个）插入标志志码有33个l 二次群11帧内 插入码码有244288个（最最多288个）码速调整整用的插插入码有有044个（最最多4个个）插入标志志码有11

21、2个信息码最最少为8820个个l 插入标志志码的作作用是用来来通知收收端第1161位位有无插插入，以以便收端端“消插”。l 每个支路路采用三三位插入入标志码码的目的的是为为了防止止由于信信道误码码而导致致的收端端错误判判决。“三中取取二”，即当当收到两两个以上上的“1”码时，认认为有插插入，当当收到两两个以上上的“0”码时，认认为无插插入。10.5 码码分复用用（CDDM）知识要点点： CDMM基本原原理码分复用用是用一一组相互互正交的的码字区区分信号号的多路路复用方方法。在在码分复复用中，各各路信号号在频谱谱上和时时间上都都是混叠叠的，但但是代表表每路信信号的码码字是正正交的，也也可以是是准

22、正交交或超正正交的。用和表示示两个码码长为的的码字（也也称为码码组），二二进制码码元，。定义义两个码码字的互互相关系系数为 （110-11）可见，互互相关系系数。如果互相相关系数数 （10-2）则称码字字和相互正正交。如果互相相关系数数 （100-3）则称码字字和准正交交。如果互相相关系数数 （100-4）则称码字字和超正交交。沃尔什（WWalssh）码码是一种种应用较较为广泛泛的正交交码，它它可以由由下面的的递推式式来生成成： （10-5）其中为哈哈德玛矩矩阵，它它是阶方方阵。矩矩阵中的的个行向向量就是是Wallsh码码的个码码字，码码字之间间两两正正交。如果将正正交码字字用于码码分复用用中作为为“载波”，则合合成的多多路信号号经信道道传输后后，在接接收端可可以采用用计算互互相关系系数的方方法将各各路信号号分开。图图10-8中画画出了44路信号号进行码码分复用用的原理理图。图10-8 码分分复用原原理图信道中的的多路复复用信号号为 （100-6）接收机可可以通过过计算 （10-7）恢复出第第k个用用户的原原始数据据。其中中，表示示第个用用户的正正交码字字，表示示第个用用户发送送的数据据，表示示用户数数，表示示正交码码字的码码长。