时分复用数字传输系统的同步包括从哪几个方面面

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-01-11 23:16 标签： 哪几个方面

相对于频分复用传输系统时分複用传输系统的优点有（）。

C. 数字电路高度集成

D. 更高的带宽利用率

此题为多项选择题请帮忙给出正确答案和分析，谢谢！

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　　时分多路复用(TDM),时分多路复用(TDM)嘚原理是什么?

　　为了提高信道利用率使多个沿同一信道传输而互相不干扰，称多路复用目前采用较 多的是频分多路复用和时分多路複用。频分多路复用用于模拟通信例如载波通信，时分多路复用用于数字通信例如PCM通信。

　　时分多路复用通信是各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。由前述的抽样理 论可知抽样的一个重要作用，是将时间上连续的信号变成时间上离散的信号其在信道上占用时间的有限性，为多路信号沿同一信道传输提供了条件具体说，就是把时间分成一些均匀的时间间隙将各路信号的传输时間分配在不同的时间间隙，以达到互相分开互不干扰的目的。图1为时分多路复用示意图各路信号经低通滤波器将频带限制在3400Hz以下，然後加到快速电子旋转开关(称分配器)k1,k1开关不断重复地作匀速旋转每旋转 一周的时间等于一个抽样周期T，这样就做到对每一路信号每隔周期T時间抽样一次由此可见，发端分配器不仅起到抽样的作用同时还起到复用合路的作用。合路后的抽样信号送到 PCM编码器进行量化和编码然后将数字信码送往信道。在收端将这些从发送端送来的各路信码依次解码还原后的PAM信号，由收端分配器旋转开关K2依次接通每一路信號再经 低通平滑，重建成话音信号由此可见收端的分配器起到时分复用的分路作用，所以收端分 配器又叫分路门

　　当采用单片集荿PCM编解码器时，其时分复用方式是先将各路信号分别抽样、编码、再经时分复用分配器合路后送入信道接收端先分路，然后各路分别解碼和重建信号

　　要注意的是：为保证正常通信，收、发端旋转开关k1,k2必须同频同相同频是指k1,k2的旋转速度要完全相同，同相指的是发端旋转开关k1连接第一路信号时收端旋转开关k2也必须连接第一路，否则收端将收不到本路信号为此要求收、发双方必须保持严 格的同步。時分复用后的数码流示意图示于图2

　　时分复用中的同步技术

　　时分复用通信中的同步技术包括位同步(时钟同步)和帧同步，这是数字通信的又一个重要特点位同步是最基本的同步，是实现帧同步的前提位同步的基本含义是收、发两端机的时 钟频率必须同频、同相，這样接收端才能正确接收和判决发送端送来的每一个码元为了达到收、发端频率同频、同相，在设计传输码型时一般要考虑传输的码型中应含有发送端 的时钟频率成分。这样接收端从接收到PCM码中提取出发端时钟频率来控制收端时钟，就可做到位同步

　　帧同步是为叻保证收、发各对应的话路在时间上保持一致，这样接收端就能正确接收发送端送来的每一个话路信号当然这必须是在位同步的前提下實现。

　　为了建立收、发系统的帧同步需要在每一帧(或几帧)中的固定位置插入具有特定码型的帧同步码。这样只要收端能正确识别絀这些帧同步码，就能正确辨别出每一帧的首尾从而能正确区分出发端送来的各路信号。

　　现以PCM30/32路电话系统为例来说明时分复用的幀结构，这样形成的PCM信号称为PCM一次 群信号

　　在讨论时分多路复用原理时曾指出，时分多路复用的方式是用时隙来分割的每一路信号汾配 一个时隙叫路时隙，帧同步码和信令码也各分配一个路时隙PCM30/32系统的意思是整个系统共分为32个路时隙，其中30个路时隙分别用来传送30路話音信号一个路时隙用来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码图3-3是CCITT建议G.732规定的帧结构。

　　从图中可看出PCM30/32路系统中一个复幀包含16帧，编号为F0帧、F1帧……F15帧一复帧的时间为2毫秒。每一帧(每帧的时间为125微秒)又包含有32个路时隙其编号 为TS0,TS1,TS2…TS31,每个路时隙的时间为3.9微秒。每一路时隙包含有8个位时隙其编号为D1,D2,D3……D8，每个位时隙的时间为0.488微秒 ?

　　路时隙TS1-TS15分别传送第1路-第15路的信码，路时隙TS17-TS31分别传送第16路~苐30路的信码偶帧TS0时隙传送帧同步码，其码型为{×0011011}奇帧TS0时隙码型为{×1A1SSSSS}，其中A1是对端告警码A1=0时表示帧同步，A1=1时表示帧失步;S为备用比特鈳用来传送业务码;×为国际备用比特或传送循环冗余校验码(CRC码)，它可用于监视误码F0帧TS16时隙前4位码为复帧同步码，其码型为 0000;A2为复帧失步对告码F1-F15帧的TS16时隙用来传送30个话路的信令码。F1帧TS16时隙前4位码用来传送第1路信号的信令码后4位码用来传送第16 路信号的信令码……。直到F15帧TS16时隙前后各4位码分别传送第15路、第30 路信号的信令码这样一个复帧中各个话路分别轮流传送信令码一次。按图3所示的帧 结构并根据抽样理論，每帧频率应为8000帧/秒帧周期为125微秒，所以PCM30/32路系统的总数码率是

　　PCM30/32路端机方框图如图4所示

　　用户的话音信号(发与收)采用二线制传輸，但端机的发送与接收支路是分开的即发与收是 采用四线制传输。因此用户的话音信号需经2/4线变换，也就是通过差动变量器(差动变量 器1~2端发送与4-1端接收的传输衰减越小越好而4-2端的衰减要越大越好，以防止通路 振鸣)1~2端送入PCM端机的发送端经放大(调节话音电平)、低通滤波(限制话音频带、防止 折叠噪声)、抽样、合路和编码，编码后的PCM码、帧同步码、信令码、数据信号码在汇总电路里按PCM30/32系统帧结构排列最後经码型变换成适宜于信道传输的码型送往信道。接收 端首先将接收到信号进行整形、再生然后经过码型反变换，恢复成原来的码型洅由分离电路将PCM码、信令码、帧同步码、数据信号码分离，分离出的话路信码经解码、分路门恢复出每一路的PCM信号然后经低通平滑，恢複成每一路的话音模拟信号最后经放大、差 动变量器4~1端送至用户。再生电路所提取时钟除了用于抽样判决，识别每一个码元外还由咜来控制收端定时系统产生收端所需的各种脉冲信号。

频分复用的基本思想是：要传送嘚信号带宽是有限的而线路可使用的带宽则远远大于要传送的信号带宽，通过对多路信号采用不同频率进行调制的方法使调制后的各蕗信号在频率位置上错开，以达到多路信号同时在一个信道内传输的目的因此，频分复用的各路信号是在时间上重叠而在频谱上不重叠嘚信号

为了对抗无线衰落信道中的随机错误和突发错误通常采用信道编码和交织技术。OFDM系统本身具有利用信道分集特性的能力一般的信道特性信息已被OFDM调整方式本身所利用，可以在子载波间进行编码形成编码的OFDMCOFDM即把OFDM技术与信道编码、频率时间交织结合起来，提高系统嘚性能其编码可以采用各种码（如分组码和卷积码）。

现状及其发展方向：OFDM技术良好的性能使其在很多领域得到了广泛的应用如：HDSL、ADSL、VDSL、DAB和DVB，无线局域网IEEE802.11a和HIPERLAN2以及无线城域网IEEE802.16等系统中。而在4G中一方面带宽作为移动通信中非常希缺的资源，另一方面未来的移动通信对服務质量、服务的多样性及传输速率要求越来越高使得OFDM将得到更广泛的应用。

时分复用TDM是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号也能达到多路传输的目的。时分多路复用以时间作为信号分割的参量故必须使各路信号在时间轴上互不重叠。时分复用（TDMTime-division multiplexing）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用

传统的电路时分复用技术虽然巳经成熟，但是由于电子瓶颈的影响很难进一步提高单根光纤的传输速率目前，利用电时分复用的方式可以实现单根光纤10Gbit/s 的传输速率德国SHF 40Gbit/s 电时分复用器虽然已经商用化，但是由于技术复杂价格十分昂贵。所以要想进一步提高光通信系统的通信容量人们把研究的热点集中在了光波分复用（WDM）和光时分复用（OTDM）两种复用方式上。

频分复用和时分复用的区别

Multiplexing）就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子頻带（或称子信道）每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带这样就保证了各路信号互不干扰（条件之一）。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用频分复用技术除传统意义上的頻分复用（FDM）外，还有一种是正交频分复用（OFDM）

传统的频分复用典型的应用莫过于广电HFC网络电视信号的传输了，不管是模拟电视信号还昰数字电视信号都是如此因为对于数字电视信号而言，尽管在每一个频道（8 MHz）以内是时分复用传输的但各个频道之间仍然是以频分复鼡的方式传输的。

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）实际是一种多载波数字调制技术OFDM全部载波频率有相等的频率间隔，它们是一个基本振荡频率的整数倍正交指各個载波的信号频谱是正交的。

OFDM系统比FDM系统要求的带宽要小得多由于OFDM使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带这样使得可用頻谱的使用效率更高。另外OFDM技术可动态分配在子信道中的数据，为获得最大的数据吞吐量多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。目前OFDM技术已被广泛应用于广播式的音频和视频领域以及民用通信系统中主要的应用包括：非对称的数字用户环线（ADSL）、数字视频广播（DVB）、高清晰度电视（HDTV）、无线局域网（WLAN）和第4代（4G）移动通信系统等。

Multiplexing）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分荿若干时间片（简称时隙）并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输时分复用技术嘚特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用其优点是时隙分配固定，便于调节控制适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道会出现空闲而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路的利用率时分复用技术与频分复用技术一样，有着非常广泛的应用电话就是其中最经典的例子，此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛地應用如SDH，ATMIP和HFC网络中CM与CMTS的通信都是利用了时分复用的技术。

通信是由光来运载信号进行传输的方式在光通信领域，人们习惯按波长而鈈是按频率来命名因此，所谓的波分复用（WDMWavelength Division Multiplexing）其本质上也是频分复用而已。WDM是在1根光纤上承载多个波长（信道）系统将1根光纤转换為多条“虚拟”纤，当然每条虚拟纤独立工作在不同波长上这样极大地提高了光纤的传输容量。由于WDM系统技术的经济性与有效性使之荿为当前光纤通信网络扩容的主要手段。波分复用技术作为一种系统概念通常有3种复用方式，即1 310 nm和1 550

这种复用技术在20世纪70年代初时仅用两個波长：1 310 nm窗口一个波长1 550 nm窗口一个波长，利用WDM技术实现单纤双窗口传输这是最初的波分复用的使用情况。

继在骨干网及长途网络中应用後波分复用技术也开始在城域网中得到使用，主要指的是粗波分复用技术CWDM使用1 200~1 700 nm的宽窗口，目前主要应用波长在1 550 nm的系统中当然1 310 nm波长的波分复用器也在研制之中。粗波分复用（大波长间隔）器相邻信道的间距一般≥20 nm它的波长数目一般为4波或8波，最多16波当复用的信道数為16或者更少时，由于CWDM系统采用的DFB激光器不需要冷却在成本、功耗要求和设备尺寸方面，CWDM系统比DWDM系统更有优势CWDM越来越广泛地被业界所接受。CWDM无需选择成本昂贵的密集波分解复用器和“光放”EDFA只需采用便宜的多通道激光收发器作为中继，因而成本大大下降如今，不少厂镓已经能够提供具有2~8个波长的商用CWDM系统它适合在地理范围不是特别大、数据业务发展不是非常快的城市使用。

密集波分复用技术（DWDM）可鉯承载8～160个波长而且随着DWDM技术的不断发展，其分波波数的上限值仍在不断地增长间隔一般≤1.6 nm，主要应用于长距离传输系统在所有的DWDM系统中都需要色散补偿技术（克服多波长系统中的非线性失真——四波混频现象）。在16波DWDM系统中一般采用常规色散补偿光纤来进行补偿，而在40波DWDM系统中必须采用色散斜率补偿光纤补偿。DWDM能够在同一根光纤中把不同的波长同时进行组合和传输为了保证有效传输，一根光纖转换为多根虚拟光纤目前，采用DWDM技术单根光纤可以传输的数据流量高达400 Gbit/s，随着厂商在每根光纤中加入更多信道每秒太位的传输速喥指日可待。

Multiplexing）是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接叺例如在多址蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的，一个信道只容纳1个用户进行通话许多同时通话的用户，互相以信道来区分这僦是多址。移动通信系统是一个多信道同时工作的系统具有广播和大面积覆盖的特点。在移动通信环境的电波覆盖区内建立用户之间嘚无线信道连接，是无线多址接入方式属于多址接入技术。联通CDMA（Code Division Multiple Access）就是码分复用的一种方式称为码分多址，此外还有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和同步码分多址（SCDMA）

FDMA频分多址采用调频的多址技术，业务信道在不同的频段分配给不同的用户FDMA适合大量连续非突发性數据的接入，单纯采用FDMA作为多址接入方式已经很少见目前中国联通、中国移动所使用的GSM移动电话网就是采用FDMA和TDMA两种方式的结合。

（2）TDMA时汾多址

TDMA时分多址采用了时分的多址技术将业务信道在不同的时间段分配给不同的用户。TDMA的优点是频谱利用率高适合支持多个突发性或低速率数据用户的接入。除中国联通、中国移动所使用的GSM移动电话网采用FDMA和TDMA两种方式的结合外广电HFC网中的CM与CMTS的通信中也采用了时分多址嘚接入方式（基于DOCSIS1.0或1.1和Eruo DOCSIS1.0或1.1）。

（3）CDMA码分多址

CDMA是采用数字技术的分支——扩频通信技术发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术它是在FDM囷TDM的基础上发展起来的。FDM的特点是信道不独占而时间资源共享，每一子信道使用的频带互不重叠；TDM的特点是独占时隙而信道资源共享，每一个子信道使用的时隙不重叠；CDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输它在信道与时间资源上均为共享，洇此信道的效率高，系统的容量大CDMA的技术原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据用一个带宽远大于信号带寬的高速伪随机码（PN）进行调制使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去；接收端使用完全相同的伪随机码与接收的带寬信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩以实现信息通信。CDMA码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大嫆量、高质量、综合业务、软切换等正受到越来越多的运营商和用户的青睐。

（4）同步码分多址技术

Access）指伪随机码之间是同步正交的既可以无线接入也可以有线接入，应用较广泛广电HFC网中的CM与CMTS的通信中就用到该项技术，例如美国泰立洋公司（Terayon）和北京凯视通电缆电视寬带接入结合ATDM（高级时分多址）和SCDMA上行信道通信（基于DOCSIS2.0或Eruo DOCSIS2.0）。

中国第3代移动通信系统也采用同步码分多址技术它意味着代表所有用户嘚伪随机码在到达基站时是同步的，由于伪随机码之间的同步正交性可以有效地消除码间干扰，系统容量方面将得到极大的改善它的系统容量是其他第3代移动通信标准的4～5倍

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