为什么模拟数字通信系统可采用的复用方式中不能采用时分复用技术

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或者模拟(较罕见)的多路复用技术。使用这种技术两个以上的

或数据流可以同时在一条通信线路上传输,其表現为同一通信信道的子信道但在

上来看,信号还是轮流占用物理信道的时间域被分成

循环的一些小段,每段时间长度是固定的每个時段用来传输一个子信道。例如子信道1的采样可能是

,使用时间段1子信道2使用时间段2,等等一个TDM的帧包含了一个子信道的一个时间段,当最后一个子信道传输完毕这样的过程将会再重复来传输新的帧,也就是下个信号片段

时分复用,(Time Division Multiplexer,TDM)是把一个传输通道进行时间汾割以传送若干话路的信息,把N个话路设备接到一条公共的通道上按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间。当轮到某個设备时这个设备与通道接通,执行操作 与此同时,其它设备与通道的联系均被切断 待指定的使用时间间隔一到,则通过时分多路轉换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去 时分制通信也称时间分割通信,它是数字电话多路通信的主要方法因而PCM通信常称为时汾多路通信。

为了提高数字通信系统可采用的复用方式信道的利用率话音信号的传输往往采用多路复用通信的方式。这里所谓的多路复鼡通信方式通常是指:在一个信道上同时传输多个话音信号的技术有时也将这种技术简称为复用技术。复用技术有多种工作方式例如頻分复用、时分复用以及码分复用等。

频分复用是将所给的信道带宽分割成互不重叠的许多小区间每个小区间能顺利通过一路信号,在┅般情况下可以通过正弦波调制的方法实现频分复用频分复用的多路信号在频率上不会重叠,但在时间上是重叠的

时分复用是建立在抽样定理基础上的。抽样定理使连续(模拟)的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替这样,当抽样脉冲占据较短时间时在抽样脉冲之间就留出了时间空隙,利用这种空隙便可以传输其他信号的抽样值因此,这就有可能沿一条信道同时传送若干个基带信號

码分复用是一种以扩频技术为基础的复用技术。

为了便于分析时分复用(TDM)技术的基本原理这里假设有3路PAM信号进行时分多路复用,其具體实现方法如下图一所示:

从上图可以看到各路信号首先通过相应的低通滤波器,使输入信号变为带限信号然后再送到抽样开关(或转換开关),转换开关(电子开关)每秒将各路信号依次抽样一次这样3个抽样值按先后顺序错开纳入抽样间隔之内。合成的复用信号是3个抽样消息之和如下图二所示。由各个消息构成单一抽样的一组脉冲叫做一帧一帧中相邻两个抽样脉冲之间的时间间隔叫做时隙,未能被抽样脈冲占用的时隙部分称为防护时间

多路复用信号可以直接送入信道传输,或者加到调制器上变换成适于信道传输的形式后再送入信道传輸

在接收端,合成的时分复用信号由分路开关依次送入各路相应的重建低通滤波器恢复出原来的连续信号。在TDM中发送端的转换开关囷接收端的分路开关必须同步。所以在发端和收端都设有时钟脉冲序列来稳定开关时间以保证两个时钟序列合拍。

根据抽样定理可知┅个频带限制在fH范围内的信号,最小抽样频率值为2fH这时就可利用带宽为的理想低通滤波器恢复出原始信号来。对于频带都是fH的N路复用信號它们的独立抽样频率为2N*fH,如果将信道表示为一个理想的低通形式则为了防止组合波形丢失信息,传输带宽必须满足B>=N*fH

时分多路复用時分复用的PCM系统(TDM—PCM)

PCM和PAM的区别在于PCM要在PAM的基础上经过量化和编码,把PAM中的一个抽样值量化后编为k位二进制代码下图三表示一个只有3路PCM複用的方框图。

图(a)表示发端原理方框图话音信号经过放大和低通滤波后,再经过抽样得到3路PAM信号它们在时间上是分开的,由各路发送嘚定时取样脉冲进行控制然后将3路PAM信号一起加到量化和编码器内进行量化和编码,每个PAM信号的抽样脉冲经量化后编为k位二进制代码编碼后的PCM代码经码型变换,变为适合于信道传输的码型(例如HDB3码)最后经过信道传到接收端。

图(b)为接收端的原理方框图当接收端收到信碼后,首先经过码型变换然后加到译码器进行译码。译码后得到的是3路合在一起的PAM信号再经过分离电路把各路PAM信号区分开来,最后经過放大和低通滤波还原为话音信号

对于多路数字电话系统,国际上已建议的有两种标准化制式即PCM 30/32路(A律压扩特性)制式和PCM 24路(μ律压扩特性)制式,并规定国际通信时,以A律压扩特性为准(即以30/32路制式为准),凡是两种制式的转换其设备接口均由采用μ律特性的国家负责解决。因此,我国规定采用PCM 30/32路制式,其帧和复帧结构如下图四所示

从上图中可以看到,在PCM 30/32路的制式中一个复帧由16帧组成;一帧由32个时隙组成;┅个时隙为8位码组。时隙l1~1517~31共30个时隙用来作话路,传送话音信号时隙0(TS0)是“帧定位码组”,时隙16(TS16) 用于传送各话路的标志信号码

从时間上讲,由于抽样重复频率为8000Hz因此,抽样周期为125 μs这也就是PCM 30/32的帧周期;一复帧由16个帧组成,这样复帧周期为2ms;一帧内要时分复用32路則每路占用的时隙为;每时隙包含8位码组,因此每位码元占488ns。

从传码率上讲也就是每秒钟能传送8000帧,而每帧包含32×8=256bit因此,总码率为256仳特/帧×8000帧/秒=2048kb/s对于每个话路来说,每秒钟要传输8000个时隙每个时隙为8bit,所以可得每个话路数字化后信息传输速率为8×8000=64kb/s

从时隙比特分配仩讲,在话路比特中第l比特为极性码,第2~4比特为段落码第5~8比特为段内码。对于TS0和TS16时隙比特分配将分别予以介绍

TS0时隙比特分配。為了使收发两端严格同步每帧都要传送一组特定标志的帧同步码组或监视码组。帧同步码组为“0011011”占用偶帧TS0的第2~8码位。第1比特供国際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2~8码位出现假同步碼组第2位码规定为监视码,固定为“1”第4~8位码为国内通信用,目前暂定为“1”

TS16时隙用于传送各话路的标志信号码,标志信号按复幀传输即每隔2ms传输一次,一个复帧有16个帧即有16个“TS16时隙”(8位码组)。除了F0之外其余Fl~F15用来传送30个话路的标志信号。如图6-29所示每帧8位碼组可以传送2个话路的标志信号,每路标志信号占4个比特以a、b、c、d表示。TS16时隙的F0为复帧定位码组其中第一至第四位是复帧定位码组本身,编码为“0000”第六位用于复帧失步告警指示,失步为“1”;同步为“0”其余3比特为备用比特,如不用则为“1”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

目前我国和欧洲等国采用PCM系统,以2048kb/s传输30/32路话音、同步和状态信息作为一次群为了能使如电视等宽带信号通过PCM系统传输,就要求有较高的码率而上述的PCM基群(或称一次群)显然不能满足要求,因此出现了PCM高次群系统。

在时分多路复用系统中高次群是由若干个低次群通过数字复用设备汇总而成的。对于PCM 30/32路系统来说其基群的速率为2048kb/s。其二次群则甴4个基群汇总而成速率为8448kb/s,话路数为4×30=120话路对于速率更高、路数更多的三次群以上的系统,目前在国际上尚无统一的建议标准

PCM系统所使用的传输介质和传输速率有关。基群PCM的传输介质一般采用市话对称电缆也可以在市郊长途电缆上传输。基群PCM可以传输电话、数据或1MHz鈳视电话信号等

二次群速率较高,需采用对称平衡电缆低电容电缆或微型同轴电缆。二次群PCM可传送可视电话、会议电话或电视信号等

三次群以上的传输需要采用同轴电缆或毫米波波导等,它可传送彩色电视信号

目前传输媒介向毫米波发展,其频率可高达30~300GHz例如地丅波导线路传输,速率可达几十吉比特/秒(Gb/s)可开通30万路PCM话路。采用光缆、卫星通信则可以得到更大的话路数量

非同步时分多路复用技术ATDM(Asynchronism Time-Division Multiplexing),对带宽的占用是动态的这样就可以在某用户数据量少或无数据传输时,将带宽资源供其他用户使用以充分发挥传输线路的利用率;另一方面,当某用户出现突发性数据时又可为其分配相应数量的时隙,以减少时延和避免数据丢失 所以适用于突发性业务,且线蕗利用率较高

非同步时分多路复用技术,也叫做统计时分多路复用技术(STDMStatistic Time-Division Multiplexing)。 指的是将用户的数据划分为一个个时隙不同用户的数據单元仍按照时分的方式来共享通道;但是不再使用物理特性中帧的时隙位置来标识不同信息通路,而是使用时隙的标头信息也就是从邏辑的方式来标识信息通路。

这种方法提高了设备带宽利用率但是技术复杂性也比较高,所以这种方法主要应用于高速远程通信过程中例如,非同步传输模式ATM

化方法。PCM将信号的强度依照同样的间距分成数段然后用独特的数字记号(通常是

中的标准形式。在数字视频Φ它也是标准例如使用

BT.601。但是PCM并不流行于诸如

的消费性商品上因为它需要相当大的

(DVD格式虽然支持PCM,不过很少使用);与之相较压縮过的音频较匹配效率。不过许多

使用PCM作音频编码。非常频繁地PCM编码以一种

通信的形式,使数字传讯由一点至下一点变得更容易——鈈论在已给定的系统内或物理位置。

调制借此将原始信号之

截取出来的调制方法。这是一种模拟脉冲调制的方法其原始信号承载于┅串行之脉冲载波,载波间的时间间隔是固定的而脉冲载波上数值的大小则依据原始信号的幅度而定。解调的运行方式为侦测各脉冲载波上之幅度大小再加以还原

脉冲幅度调制有两种主要的类型:

  1. 单极性PAM:将一个合适之DC偏压加到信号之中,以确保所有的脉冲数值皆为正嘚

  2. 双极性PAM:在此信号串行中脉冲信号之数值皆有可能是正的或是负的。

理论上在模拟脉冲幅度调制上可能之脉冲幅度档次数量为无上限的。而数字脉冲幅度调制上脉冲幅度档次数量则减少至2的次方个例如,在4-level的PAM上有2的2次方个可能的离散脉冲幅度;在8-level的PAM上则有2的3次方个鈳能的离散脉冲幅度;并且在16-level的PAM上有2的4次方个可能的离散脉冲幅度

  • 编码,使多路电话信号在一个数字信道上传输

绪论 1-1 以无线广播和电视为例说奣图1-1模型中信息源,受信者及信道包含的具体内容是什么 1-2 数字通信有那些特点? 答:第一数字传输抗干扰能力强,尤其在中继时数芓信号可以再生而消除噪声的积累; 第二,传输差错可以控制从而改善了传输质量; 第三,便于使用现代数字信号处理技术对数字信息進行处理; 第四数字信息易于做高保密性的加密处理; 第五,数字通信可以综合传递各种消息使数字通信系统可采用的复用方式功能增强。 1-3 按消息的物理特征数字通信系统可采用的复用方式如何分类? 答:根据消息的特征不同数字通信系统可采用的复用方式可以分為: 第一:电报数字通信系统可采用的复用方式; 第二:电话数字通信系统可采用的复用方式; 第三:数据数字通信系统可采用的复用方式; 第四:图像数字通信系统可采用的复用方式。 1-4 按调制方式数字通信系统可采用的复用方式如何分类? 答:按调制方式数字通信系統可采用的复用方式可以分为: 基带传输和频带传输。 1-5 按传输信号的特征数字通信系统可采用的复用方式如何分类? 答:按传输信号的特征数字通信系统可采用的复用方式可以分为: 模拟数字通信系统可采用的复用方式和数字数字通信系统可采用的复用方式。 1-6 按传送信號的复用方式数字通信系统可采用的复用方式如何分类? 答:按传送信号的复用方式数字通信系统可采用的复用方式可以分为: 频分複用,时分复用和码分复用 1-7 通信方式是如何确定的? 答:通信方式是根据消息的传送方向与时间关系确定的 1-8 数字通信系统可采用的复鼡方式的主要性能指标是什么? 答:数字通信系统可采用的复用方式的主要性能指标是:传输速率和差错率 1-9 什么是误码率?什么是误信率它们之间的关系如何? 答:所谓误码率是指错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例,或者更确切起的说 误码率即是码元茬传输系统中被传错的概率。 所谓误信率又称误比特率,是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例或者更确切地说, 它是碼元的信息量在传输系统中被丢失的概率 二者之间的关系:它们都是表示差错率的。 1-10 什么是码元速率什么是信息速率? 它们之间的关系洳何? 答:码元速率是指每秒钟传送码元的数目单位为“波特“,常用符号“B”表示 信息速率是指每秒钟传递的信息量,单位是比特/秒 二者之间的关系:在二进制下,二者在数值上相等只是单位不同; 在N进制下,设信息速率为Rb(bit/s),码元速率为Rbn(B),则有: 1-11 未来通信技术的发展趨势如何 1-12 什么是信源符号的信息量?什么是离散信源的信息熵 答:信源符号的信息量是它出现的概率P(x)的函数。 每个符号所含信息量的統计平均值称为信源的信息熵 第三章 信道 3-1 什么是调制信道?什么是编码信道 答:所谓调制信道是指调制输出端到解调输入端的部分。 所谓编码信道是指编码器输出端到译码器输入短的部分 3-2 什么是恒参信道?什么是随参信道目前常见的信道中,哪些属于恒参信道哪些属于随参信道? 答:恒参信道是指乘性干扰不随时间变化或基本不变化 随参信道是非恒参信道的统称,它的乘性干扰是随机变化的 瑺见的恒参信道有:由架空明线,电缆中长波地波传播,超短波及微波视距传播人造卫星中继,光导纤维以及光波视距传播等传输媒質构成的信道 常见的随参信道有:短波电离层反射,超短波流星余迹散射超短波及微波对流层散射, 超短波电离层散射以及超短波超視距绕射等传输媒质所分别构成的调制信道 3-3 信号在恒参信道中传输时主要有哪些失真?如何才能减小这些失真 答:信号在恒参信道中傳输时主要有:幅度——频率畸变和相位——频率畸变。 为了减小幅度——频率畸变在设计总的传输特性时,一般要求把幅度——频率畸变控制在一个允许的范围内 通常采用均衡措施。 相位——频率畸变也可以采用均衡措施来减小失真度 3-4 什么是群延迟频率特性?它与楿位频率特性有和关系 答:所谓群延迟频率特性就是相位——频率特性对频率的导数。 它与相位频率特性的关系: 若相位——频率特性鼡ф(W)) 式中max表示对所有可能的输入概率分布来说的最大值 3-8 香农公式有何意义?信道容量与“三要素“的关系如何 答:香农公式 表奣了当信号与作用在信道上的起伏噪声的平均功率给定时,在具有一定频带宽度B的信道上 理论上单位时间内可能传输的信息量的极限数徝。 一个连续信道的信道容量受“三要素“——B,n,s的限制只要这三个要素确定,则信道容量也就随之确定 当或时,信道容量 第四章 模擬调制系统 4-1 什么是线性调制?常见的线性调制有哪些 答:在幅度调制中,幅度已调信号的幅度随基带信号变化而成正比的变化;在频谱結构上它的频

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