第7章 信道复用
无线wifi的信道复用方式
无线wifi的信道复用方式无线WIFI的信道复用方式主要包括以下几种：1.频分复用（FDM）：频分复用是将无线信号分成多个子信道，每个子信道可以承载不同的数据流。
在WIFI系统中，802.11a和802.11g采用了OFDM（正交频分复用）技术，将射频信号分成52个子信道，从而实现多个数据流的复用。
2.时分复用（TDM）：时分复用是将时间分成若干个时间段，每个时间段可以分配给不同的用户使用。
在WIFI系统中，采用多路复用技术，如CDMA（码分多路复用）和OFDM（正交频分复用），在同一频段上实现多个用户的同时传输。
3.码分复用（CDM）：码分复用是利用不同的编码方式将多个数据流分开，从而实现多路复用。
在WIFI系统中，采用CCK（互补编码）和QPSK（正交相移键控）等编码方式来实现多路复用。
4.空间复用：空间复用是通过多个天线或信号传输路径来实现多路复用。
在WIFI系统中，采用MIMO（多输入多输出）技术，通过多个天线同时发送和接收多个数据流，提高系统容量和覆盖范围。
5.动态信道分配（DCA）：动态信道分配是一种自适应信道分配策略，根据无线环境的变化，动态地分配信道给各个接入点。
DCA技术可以有效避免信道干扰，提高系统性能。
6.信道捆绑（CB）：信道捆绑是将多个相邻的信道绑定在一起，提高整体传输速率。
在802.11n协议中，采用频道捆绑技术，将多个5GHz信道捆绑在一起，实现更高的数据传输速率。
综上所述，无线WIFI的信道复用方式主要包括频分复用、时分复用、码分复用、空间复用、动态信道分配和信道捆绑等技术。
这些复用技术在WIFI系统中相互配合，实现多个用户的同时传输，提高系统容量和覆盖范围，满足日益增长的无线通信需求。
信道复用技术原理与特点
信道复用技术原理与特点信道复用是指多个用户或信号共享同一个通信信道资源的技术。
其主要目的是提高通信信道的利用率，降低通信系统的成本，并能满足多用户同时通信的需求。
信道复用技术包括时分复用（TDM）、频分复用（FDM）、码分复用（CDM）和波分复用（WDM）等。
1.时分复用（TDM）：时分复用是将时间分割成若干个时隙，并按照一定的规则将不同用户或信号的信息依次放置在不同的时隙上。
时分复用可以灵活地分配时间资源，实现多用户的同时通信。
其特点包括：-灵活性高：可以根据不同用户的需求灵活分配不同的时隙。
-实时性强：时分复用能够保证用户间信息传输的实时性要求。
-设备成本低：由于时分复用只需要在时间维度上进行划分，不需要额外的设备。
-缺点是在一些时刻只能有一个用户传输数据，时间资源无法共享。
2.频分复用（FDM）：频分复用是将通信频谱分成若干个子信道，每个子信道分配给不同的用户或信号进行传输。
通过频分复用，不同用户或信号之间的通信可以同时进行，而且各自不会干扰对方。
其特点包括：-带宽高效：频分复用能够充分利用通信频谱资源，提高频谱利用率。
-抗干扰性强：不同子信道之间相互隔离，不会干扰对方。
-灵活性低：频分复用分配的子信道数量是固定的，不能根据需求灵活调整。
3.码分复用（CDM）：码分复用是利用不同的扩频码将通信信号进行扩频处理，然后在频域上进行叠加传输。
不同的扩频码使得不同用户或信号的信息彼此独立，可以通过解扩还原出原始信号。
其特点包括：-抗干扰性强：不同的扩频码使得不同用户的信号互相隔离，具有较强的抗干扰性。
-安全性高：码分复用可以通过加密扩频码来增强通信的安全性。
-复杂性高：码分复用需要进行频谱扩展和解扩处理，对系统硬件和算法要求较高。
4.波分复用（WDM）：波分复用是将不同波长的光信号通过光复用器复用在同一光纤上进行传输。
不同的波长代表不同的光信号，可以实现多个用户或信号的同时传输。
-带宽大：波分复用利用不同波长的光信号在光纤中传输，可以实现大量数据的同时传输。
第七章多路复用和多址技术
Bn nfm' n 1 f g 50 2 3.3 49 0.7 364 .3kHz
再进行 FM 调制后所需的传输带宽
B 2Δf Bn 21000 364 .3 2728 .6kHz
图7-2 三路信号的频谱
解：信道中频分复用信号的总频带宽度为
Bn nfH n 1 f g n 1 f s f H 11400 (Hz)
对 3 路信号进行调制的载波频率分别采用 ωc1,ωc2,ωc3 ，得到频分 复用信号的频谱结构如图 7-3 所示。
图7-3 频分复用信号的频谱结构
❖ 频分复用信号原则上可以直接在信道中传输，但在某些 应用中，还需要对合并后的复用信号再进行一次调制。
7.3.1 时分复用的PAM系统（TDM-PAM）
❖ 各路信号首先通过相应的低通滤波器（预滤波器）变为频带 受限的低通型信号。然后再送至旋转开关（抽样开关），每 秒将各路信号依次抽样一次，在信道中传输的合成信号就是 3路在时间域上周期地互相错开的PAM信号，即TDM-PAM信 号。
抽样时各路每轮一次的时间称为一帧，长 度记为 Ts ，它就是旋转开关旋转一周的时间， 即一个抽样周期。一帧中相邻两个抽样脉冲之 间的时间间隔叫做路时隙（简称为时隙），即 每路 PAM 信号每个样值允许占用的时间间 隔，记为 Ta Ts /n 。
❖ 多路复用信号可以直接送入信道进行基带传输，也可以 加至调制器后再送入信道进行频带传输。
❖ 在接收端，合成的时分复用信号由旋转开关（分路开关， 又称选通门）依次送入各路相应的低通滤波器，重建或 恢复出原来的模拟信号。需要指明的是，TDM中发送 端的抽样开关和接收端的分路开关必须保持同步。
通信原理主要内容
主要内容：一．通信系统概述1.通信系统的组成：基本概念、框图（1）源信息格式（Format）是信息采集后的源信息最初表示方式，如模拟电信号的限带波形，图像信号的扫描象素集合或其红绿蓝三个基本分量的PCM编码。
信源格式为信源编码作好了基本格式的准备，其中还包括信源编码前去噪、限带等的预处理。
（2）信源编码为了提高信息的有效性，在源信息中可能存在某种程度的冗余“信息”以及根据需要的质量标准，可以去除其中次要信息，因此提高有效性的措施采用去相关及压缩编码，即用更少的编码位数来表示符合一定接收质量的更多源符号。
其基本理论是仙农率失真理论，其基本技术如无失真预测编码和有损正交变换编码等。
（3）信道编码经过信源编码的码字序列，均应认为是重要信息，因此如果在传输与接收判决中发生错误或超出限定的符号误差概率，则会不满足接收者的质量要求。
如果信源码字之间互为正交或不相关，则有一定的抗干扰能力，或者基带码流的码符号选用某些合适的码型，也有一定抗干扰性。
最好的方法是根据信道环境的特性，将信源码字中按一定规则适当加入冗余码元（监督元），构成差错控制码，可以根据不同的结构和冗余位多少，提供1位或多位自动纠错或通过反馈重发纠错能力。
对于信道带宽无限制而传送信号功率受限（如卫星）的通信系统，在保持所需的误差率时，利用差错控制编码能降低所需的信号功率或信噪比。
（4）信道复用信道复用（Multiplexing）是通信系统中很为重要的组成部分。
其基本功能是使多种信息流共享同一信道，提高通信资源利用率。
如目前无线正在使用整个频段跨越105~1012Hz的频率资源，各个不同频段和频点用于各种类型的无线信号传输，必须采用频分复用（FDM）。
基于有线信道的基带传输，多采用时分复用（TDM）。
还有基于特殊媒体分离和空间分离的空分复用（SDM），现代无线扩频通信的码分复用（CDM），以及水平和垂直激化的电磁波传输提供激化复用（PDM）。
近几年的发展已大量推广利用光密集波分复用（DWDM），可以使一条光纤容纳几亿个数字电话的点对点间传输。
多信道复用技术演示课件
行排列以达到提高光纤频带的信息以及数据，在光波分复用系统中 将呈现透明传输，这样无论新加入的另一个系统的调制方式的传输 速率如何，均不受原系统的制约，使不同容量的光纤系统以及多种 信息（声音、视频、图像、数据、文字、图形等）均可兼容传输。
光端机 n发
光端机 n 收
根光纤中沿同一方向进行传输的 系统结构方式。由此可见，采用
图7－1单向结构WDM传输系统
单向传输结构的光波分复用系统，
可以很方便地扩大系统传输
容量。其总传输容量为各不同波长信道传输容量之和。如果在某
光波分复用系统中，共存在n个不同波长的信道，并且每个信道的
传输容量相同的话，则总容量为每一个光纤通信系统容量的n倍。
9
7.2.2光波分复用通信技术的特点
4.可更灵活地进行光纤通 信组网
由于使用光波分复用技 术，可以在不改变光缆设施 的条件下，调整光通信系统 的网络结构，因而在光纤通 信组网设计中极具灵活性和 自由度，便于对系统功能和 应用范围的扩展。
5.存在插入损耗和串光问 题
光波分复用方式的实 施，主要是依靠波分复用器 件来完成的。它的使用会引 入插入损耗，这样将降低系 统的可用功率。此外，一根 光纤中不同波长的光信号会 产生相互影响，造成串光的 结果，从而影响接收灵敏度。
4
7.2光波分复用技术
实际的WDM系统主要由五部分组成：光发射机、光中继放大、 光接收机、光监控信道和网络管理系统，如上图所示。
5
7.2.1光波分复系统结构
光端机 1发
光端机 1 收
光波分复用通信传输系统 有单向和双向两种结构
通信原理 第07章 多路复用
式中，B1 fm f g 为一路信号占用的带宽。
图7-4 FDM的频谱结构
合并后的复用信号，原则上可以在信 道中传输，但有时为了更好地利用信道的传 输特性，还可以再进行一次调制。 解复用过程是复用过程的逆过程。在 接收端，可利用相应的带通滤波器（BPF） 来区分开各路信号的频谱。然后，再通过各 自的相干解调器便可恢复各路调制信号。解 复用器采用滤波器将复合信号分解成各个独 立信号。然后，每个信号再被送往解调器将 它们与载波信号分离。最后将传输信号送给 接收方处理。图7-5显示了解复用过程。
TDM是按照时间片的பைடு நூலகம்转来共同 使用一个公共信道，所以在对TDM系统 进行分析的时候，通常考查如下几个基 本概念。 1.帧 TDM传送信号时，将通信时间分成 一定长度的帧。每一帧又被分成若干时 间片。即一帧由若干个时间片组成。帧 中的每个时间片是预先分配给某个数据 源的，且这种关系固定不变。不论有无 数据需要发送，所有数据源的时间片都 会被占有 .
7.2 频分多路复用
频分多路复用FDM（Frequency Division Multiplexing），指的是按照 频率参量的差别来分割信号的复用方式。 FDM的基本原理是若干通信信道共用一 条传输线路的频谱。在物理信道的可用 带宽超过单个原始信号所需带宽情况下, 可将该物理信道的总带宽分割成若干个 与传输单个信号带宽相同(或略宽)的子 信道,每个子信道传输一路信号。FDM将 传输频带分成N部分后，每一个部分均 可作为一个独立的传输信道使用。
3.码组交错法 码组交错法按某一码字长度（若干 比特）为单位进行复用，即每个时间片 包含某个数据源的一个码字（可能是一 个比特，一个字符或更多比特），每个 时间片传输一个码字/子帧，与比特交错 技术相比误码率较低。
《光纤通信》课件第7章 光纤通信系统及设计
图7.7 AM和FM系统中， 功率预算和谱呈抛物线形状， 即随着基带频率的增高， 解调噪声也越来越大。 为了 均衡整个信号带宽内的解调噪声，提高传输质量，需 要在调制器之前对视频信号加入预加重处理， 当然在 接收端解调之后要进行去加重处理。另外，用户接收 FM信号时，需要附加FM-AM转换器， 以便与用户接 口设备兼容。
7.1.2 模拟调制技术 对光纤通信系统来说，数字通信系统所采用的数
字调制方式具有较强的数字处理能力、抗干扰能力， 无噪声积累且适宜于长距离干线传输。但这种方式设 备复杂，价格昂贵。而模拟设备比较简单便宜， 调制 方式多样，使用灵活，因此在图像和数据信号的传输 中获得了较多的应用。
对于图像信号的传输， 一般采用基带电视信号直 接调制光脉冲强度， 称为基带直接强度调制； 另一种 调制方式是先用脉冲幅度调制（PAM）、脉冲频率调 制（PFM）、脉冲宽度调制（PWM）、脉冲间隔（位 置）调制（PPM）的方式把基带信号调制到一个电的 副载波上，再用这个副载波去强度调制（IM）光脉冲。 几种不同的脉冲调制波形见图7.2。
/ Req
（7.9）
7.2.2 多信道传输
前面所述的基带直接强度调制仅是单信道传输的 情况， 对于光纤巨大的带宽资源， 可以使用多路信号 的复用技术。 首先可以把基带信号用AM、 FM、 PM 等调制方式调制到频率为f1、f2、…、fN的N个载波（称 为副载波）上，然后再把这N个信号频分复用 （FDM），调制一个光源，如图7.4所示。
发送机、 光纤传输信道和光接收机。
图7.1 模拟链路的基本单元
光发送机可以是LED或LD。采用LED设备简单， 价格便宜。而用LD作光源，比用LED有较大的入纤功 率，可以延长传输距离，但引起系统非线性失真的因 素较多。
信道复用技术[图解]
![信道复用技术[图解]](https://img.taocdn.com/s3/m/487be97e67ec102de2bd8976.png)
信道复用技术[图解]信道复用技术[图解]Ø提出信道（多路）复用技术的基本原因Ø通信线路的架设费用较高，需要尽可能地充分使用每个信道的容量，尽可能不重复建设通信线路；Ø一个物理信道（传输介质）所具有的通信容量往往大于单个通信过程所需要的容量要求，如果一个物理信道仅仅为一个通信过程服务，必然会造成信道容量资源的浪费。
Ø信道（多路）复用技术实现的基本原理把一个物理信道按一定的机制划分为多个互不干扰互不影响的逻辑信道，每个逻辑信道各自为一个通信过程服务，每个逻辑信道均占用物理信道的一部分通信容量。
Ø实现信道多路复用技术的关键Ø发送端如何把多个不同通信过程的数据（信号）合成在一起送到信道上一并传输Ø接收端如何把从信道上收到的复合信号中分离出属于不同通信过程的信号（数据）Ø实现多路复用技术的核心设备Ø多路复用器（Multiplexer）：在发送端根据某种约定的规则把多个低速（低带宽）的信号合成一个高速（高带宽）的信号；Ø多路分配器（Demultiplexer）：在接收端根据同一规划把高速信号分解成多个低速信号。
多路复用器和多路分配器统称为多路器（MUX）：在半双工和全双工通信系统中，参与多路复用的通信设备通过一定的接口连接到多路器上，利用多路器中的复用器和分配器实现数据的发送和接收。
信道复用技术的类型：FDM技术：Ø频分多路复用（FDM：Frequency Division Multiplexing）技术的适用领域Ø采用频带传输技术的模拟通信系统，如：广播电视系统、有线电视系统、载波电话通信系统等；ØFDM技术的基本原理Ø把物理信道的整个带宽按一定的原则划分为多个子频带，每个子频带用作一个逻辑信道传输一路数据信号，为避免相邻子频带之间的相互串扰影响，一般在两个相邻的子频带之间流出一部分空白频带（保护频带）；每个子频带的中心频率用作载波频率，使用一定的调制技术把需要传输的信号调制到指定的子频带载波中，再把所有调制过的信号合成在一起进行传输。
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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。
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第7章 信道复用和多址方式
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。
噪声、干扰
信道
收信 信源 者译
码
解 密
信 道 译
多 路 分
检 测
码离
频解多
带 解
扩
址 接
调
入
接 收 端
到它路信号
2
第7章 信道复用和多址方式
7.1 多路复用与多址技术
一、概述
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
代码
信道 N
信道 2 信道 1
频率
时间
图7.11 TDMA示意图
33
第7章 信道复用和多址方式
34
第7章 信道复用和多址方式
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。
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第7章 信道复用和多址方式
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。
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
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第7章 信道复用和多址方式
三种复用方式的比较
频分复用 时分复用 码分复用
定义 频率 时间 地址码
分离 滤波器 抽样门 相关器
3.应用：模拟移动网
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第7章 信道复用和多址方式
代码
二、时分多址（TDMA） 信道 N
1.概念：各MS被分配不同的时隙，在接收端
信道 2
频率
信道 1
通过选通门识别（须同步）
时间
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
f (N 1) m
f g
10 4 90.5 44.5 (KHz)
若采用AM调制方式，总带宽是多少?
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第7章 信道复用和多址方式
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
每时隙(T )：125/32=3.9us
* 每时隙编8位（bit）PCM信号，一帧32路共32*8 = 256 bit 每位的时间：0.49us
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第7章 信道复用和多址方式
30/32路PCM系统的帧结构
集中
32时隙，256bit，125us
插入
时隙：TS
TS0 TS1 TS2 … TS15 TS16 TS17 … TS31
多路信号频谱结构
频率复用的频谱组成
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第7章 信道复用和多址方式
2.框图
12
9
第7章 信道复用和多址方式
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。
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。
等等。
总带宽按逐级调制进行计算 14
第7章 信道复用和多址方式
例2 10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：
B ＝ SSB N f (N 1) f
m
g
10 4 90.5 44.5 (KHz)
( x,
y)
1 N
N
x i
y i
i 1
S2 1 1 -1 -1
S3 1 -1 -1 1
S4 1 -1 1 -1
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第7章 信道复用和多址方式
三、框图
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第7章 信道复用和多址方式
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。
3.应用：数字GSM移动网
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第7章 信道复用和多址方式
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
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第7章 信道复用和多址方式
7.5 多址通信方式
(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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第7章 信道复用和多址方式
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。
依据 调制定理 抽样定理 香农公式
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第7章 信道复用和多址方式
7.5 多址通信方式
* 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
应用:模拟通信系统，如：无线电广播、电视广播、有线、 微波通信。
10
第7章 信道复用和多址方式
2.解复用
FSSB1(f) FSSB2(f)
FSSB1(f)
f1
f2
f1
FSSB2(f)
f2
f F1(f)
fm
f
f F2(f)
f
fm
f
11
第7章 信道复用和多址方式
三、带宽的计算
BSSB
为了防止邻路信号之间相互干扰，相邻信道之间需加
第7章 信道复用和多址方式
量化 编码
解码
8位 8位
t
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第7章 信道复用和多址方式
3. 30/32路PCM系统的帧结构
帧 时隙
位
…
1：11011100
32：11000100
* 一路语音信号的抽样速率8KHz,间隔TS=125us,即帧长125us
* 一帧(125us)包含32个时隙（路信号,即N=32）,
5
第7章 信道复用和多址方式
二、原理
1.复用
F1(f)
F2(f)
fm
f FSSB1(f)
fm
f
f1
FSSB2(f)
f2
f
f
6
第7章 信道复用和多址方式
FSSB1(f)
f1
FSSB2(f)
f2
FSSB1(f) FSSB2(f)
f1
f2
f f
f
7
第7章 信道复用和多址方式
F1(f)
F2(f)
f f
同步
话路
信令
话路
* 数码率为： 256* 8K=2.048Mbit/s（bps）,一路64kbps
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
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第7章 信道复用和多址方式
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
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第7章 信道复用和多址方式
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第7章 信道复用和多址方式