通信系统之时分复用
本博文上承接上篇博文,如下:
通信系统之信源编码
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一路基带话音信号的最高频率为3.4KHz,一般取 :
那么若对该信号进行PCM,则根据抽样定理,取抽样频率为:
所对应的抽样间隔为:
如果每个样点的持续时间为 ,
则两个样值信号之间就有 的空闲时间;
即如下:
若一个信道只传输一路这样PCM信号,则每一秒就有0.8秒被白白浪费掉了,如果进行长途传输的话,信道利用率低,传输成本就会提高很多,这是人们难以容忍的,有没有什么好的解决办法呢?
这里就要用到时分复用的概念了;
假设收发信端各有3人要通过一个实信道同时打电话,我们把他们分为甲、乙、丙三组,并配以固定的传输时隙,以一定的顺序分别传输他们的信号;
比如第一秒开关拨到1位置传输甲组通话者的信号,
第二秒开关拨在2位置传输乙组通话者的信号,
第三秒开关拨在3位置传输丙组通话者的信号,
第四秒又循环到传输甲组通话者的信号,以此周而复始,直到通话完毕;
时分复用的特点:
在上述通信过程的描述中,要注意两个原则:
即把各路信号的样值信号分别传输一次的时间,也就是完成一次循环的时间,必须满足;
但每一路信号传输所占用的时间没有严格限制。
显然,一路信号占用的时间越少,可复用的信号路数越多;
否则信号传输就会发生紊乱;
时分复用将时间划分为若干个时隙,每个时隙对应一个信道,信道是不是只能被某一个特定的用户固定使用,不管通不通话,都不能被别的用户所占用?
解答:
传统电路交换网中是这样的,不管有没有信息传送,该信道都不能被其他用户使用,但这又会有个问题,如果有一路或多路信号在该它们传输的时刻没有信号,则事先分配给它们的这段时间就会浪费;
比如我们打电话时的话音信号就是断断续续的,如果复用的路数比较多,这种时间的浪费就不可忽视,因为它们降低了信道利用率,
为此,人们提出了统计时分复用(STDM),又称异步时分多路复用,之所以称为统计或者异步,是因为它利用信道时隙的方法,与传统的时分复用方法不同,它是将信道时隙按需分配,
这样就使得所有的时隙,都能饱满的得到使用,可以使服务的终端数大于时隙的个数,提高了信道的利用率,从而起到了复用的作用,在交换章节,会讲到分组交换,实际上就是一个统计时分复用的应用。
如果对PCM信号进行FDM会怎样?
上述问题可以描述如下:
对于一路模拟话音信号,和PCM话音信号,它们在FDM时的区别是什么?
这个问题实际上是讨论PCM信号带宽的问题。
我们已经知道一路模拟话音信号的带宽为4KHz,一路PCM话音信号的带宽是多少呢?
在A律量化中,一个样值用8位二进制数编码,按抽样定理,每 抽样一次,则一秒内共传输二进制码元的个数是8*8000=64000,
也就是说信息传输速率为64Kbps,而传输64Kbps的数字信号理论上,所需带宽至少为32KHz,
由此可见,一路PCM语音信号的带宽至少是一路模拟语音信号的带宽的8倍,因此用频分复用传输PCM信号不是很合适,同时大家也可以看到PCM编码占用的带宽大,不利于移动通信提高系统容量,所以移动通信中,无论是GSM还是CDMA都有自己的语音编码技术,也就回到了我们前面所讲的语音编码的种类的知识点,他们都采用了混合编码技术,追求的目标就是尽量降低编码速率和保证良好的语音质量。