第10章 复用和数字复接技术

10.1频分复用(FDM)10.2时分复用(TDM)10.3数字复接技术10.4SDH复用原理第10章复用和数字复接技术返回主目录第10章复用和数字复接技术10.1频分复用(FDM---FrequencydivisionMultiplexing)10.1.1频分复用原理图10–1频分复用系统组成原理图图10–2复用信号的频谱结构示意图O123n频分复用是利用各路信号在频率域不相互重叠来区分的。若相邻信号之间产生相互干扰，将会使输出信号产生失真。为了防止相邻信号之间产生相互干扰，应合理选择载波频率fc1,fc2,…,fcn，并使各路已调信号频谱之间留有一定的保护间隔。若基带信号是模拟信号，则调制方式可以是DSB-SC、AM、SSB、VSB或FM等，其中SSB方式频带利用率最高。若基带信号是数字信号，则调制方式可以是ASK、FSK、PSK等各种数字调制。图10–3(a)北美多路载波电话系统的分层结构10.1.2模拟电话多路复用系统目前，多路载波电话系统是按照CCITT建议，采用单边带调制频分复用方式。每路电话信号的频带限制在300～3400Hz，为了在各路已调信号间留有保护间隔，每路电话信号取4000Hz作为标准带宽。图10–3(b,c,d)北美多路载波电话系统的典型组成图10–4主群频谱配置图60564603003125521052130015481796204421722788804812106013081556180424122548MastergroupL600(a)56480410521300154817962044234025882836308456481210601308155618042100234825962844MastergroupU600(b)10.1.3调频立体声广播(FMStereoBroadcasting)调频立体声广播系统占用频段为88~108MHz，采用FDM方式。在调频之前，首先采用抑制载波双边带调制将左右两个声道信号之差(L-R)与左右两个声道信号之和(L+R)实行频分复用。立体声广播信号频谱结构如图10-5所示。图中，0~15kHz用于传送(L+R)信号，23~53kHz用于传送(L-R)信号，59~75kHz用作辅助通道。在19kHz处发送一个单频信号，用于接收端提取相干载波和立体声指示。调频立体声广播系统发送与接收原理图如图10-6所示。图10–5L＋RL－R下边带L－R上边带辅助通信通道导频载频DSB-SC019152338535975f/kHz10.1.3调频立体声广播(FMStereoBroadcasting)调频立体声广播系统占用频段为88~108MHz，采用FDM方式。在调频之前，首先采用抑制载波双边带调制将左右两个声道信号之差(L-R)与左右两个声道信号之和(L+R)实行频分复用。图10-6调频立体声广播系统发送与接收原理图(a)发送端;(b)接收端＋＋×38kHz振荡器÷2衰减∑＋－＋＋L－RL＋R＋＋＋左声道L右声道R去调频发射机(a)LPF0~15kHzBPF23~53kHz＋＋LPF0~15kHz×导频滤波19kHz×2LR＋＋＋－来自鉴频器立体声指示(b)12(L＋R)12(L－R)时分复用是利用各信号的抽样值在时间上不相互重叠来达到在同一信道中传输多路信号的一种方法。在FDM系统中，各信号在频域上是分开的而在时域上是混叠在一起的；在TDM系统中，各信号在时域上是分开的，而在频域上是混叠在一起的。图10-7给出了两个基带信号进行时分复用的原理图。图中，对m1(t)和m2(t)按相同的时间周期进行采样，只要采样脉冲宽度足够窄，在两个采样值之间就会留有一定的时间空隙。10.2时分复用(TDM---TimedivisionMultiplexing)10.2.1时分复用原理图10-7两个基带信号时分复用原理m1(t)m2(t)如果另外一路信号的采样时刻在时间空隙，则两路信号的采样值在时间上将不发生重叠。在接收端只要在时间上与发送端同步，则两个信号就能分别正确恢复。上述概念也可以推广到n个信号进行时分复用。图10–8三路模拟信号的TDM-PCM系统原理图QuantizerandencoderChannelDecoderLPFLPFLPFAnaloginputsignalsChannel1(fromsource1)Channel2(fromsource2)Channel3(fromsource3)TransmitterSamplerTDMPAMsignalTsTstTDMPCMsignalSynchronizationSamplerTDMPAMReceiverReceivedTDMPCMplusnoiseChannel1Channel2Channel3OutputanalogsignalsfsfsssafTT313nTnTTsab3在时分复用系统中，除了采用PCM方式编码外，还可以采用增量调制方式编码，从而构成TDM-ΔM系统。与FDM方式相比，TDM方式主要有以下两个突出优点：(1)多路信号的复接和分路都是采用数字处理方式实现的，通用性和一致性好，比FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。(2)信道的非线性会在FDM系统中产生交调失真和高次谐波，引起路间串话，因此，要求信道的线性特性要好,而TDM系统对信道的非线性失真要求可降低。10.3在数字通信系统中，为了扩大传输容量，通常将若干个低等级的支路比特流汇集成一个高等级的比特流在信道中传输，这种过程称为数字复接。在接收端，需要将复合数字信号分离成各支路信号，该过程称为数字分接。数字复接实质上是对数字信号的时分多路复用。图10-13数字复接系统组成原理定时码速调整复接定时恢复分接同步12341234支路外钟复接器合路分接器支路图10–17SDH的复接结构STM-NAUGAU-4VC-4TUG-3×3TUG-2TU-12TU-2TU-3VC-3VC-2VC-12VC-11C-3C-4C-12C-11139264kb/s34368kb/s2048kb/s1544kb/s×1×7×1×3复用定位校准映射指针处理×N×110.4SDH(SynchronousDigitalHierarchy)复用原理SDH复用的基本原则是将多个低等级信号适配进高等级通道，并将1个或多个高等级通道层信号适配进线路复用层。