《通信原理教程》(第3版)-樊昌信-编著-第九章-PPT课件.ppt

1、1多路复用多路复用n目的：在一条链路上传输多路独立信号目的：在一条链路上传输多路独立信号n基本原理：正交划分方法基本原理：正交划分方法 n3种多路复用基本方法：种多路复用基本方法： 频分复用（频分复用（FDM）、时分复用（）、时分复用（TDM）、码分复用（）、码分复用（CDM）(a) 频分制频分制(b) 时分制时分制(c) 码分制码分制fNf1f2t2tNt1tNt1t22n3种多路复用新方法：种多路复用新方法： 空分复用空分复用(SDW)、极化复用、极化复用(PDW)、波分复用、波分复用(WDM)复接复接 n目的：解决来自若干条链路的多路信号的合并和区分。目的：解决来自若干条链路的多路信号的

2、合并和区分。n关键技术问题关键技术问题 多路多路TDM信号时钟的统一和定时问题。信号时钟的统一和定时问题。多址接入多址接入n目的：多个用户共享信道、动态分配网络资源。目的：多个用户共享信道、动态分配网络资源。n方法：频分多址、时分多址、码分多址、空分多址、极化方法：频分多址、时分多址、码分多址、空分多址、极化多址以及其他利用信号统计特性复用的多址技术等。多址以及其他利用信号统计特性复用的多址技术等。3方法：采用方法：采用SSB调制搬移频谱，以节省频带。调制搬移频谱，以节省频带。3路频分复用电话通信系统原理路频分复用电话通信系统原理(a) 发送端原理方框图发送端原理方框图4.3 7.4 kHz8

3、.3 11.4 kHz4 kHz12 kHz8 kHz多路信号输出多路信号输出相乘相乘带通带通低通低通话音输入话音输入1f1相乘相乘带通带通低通低通话音输入话音输入2f2相乘相乘带通带通低通低通话音输入话音输入3f3300 3400 Hz300 3,400 Hz300 3,400 Hz4 kHz8 kHz12 kHz基带语音基带语音信号信号300 3,400 Hz4.3 7.4 kHz8.3 11.4 kHz12.3 15.4 kHzf04多路信号输入多路信号输入(b)接收端原理方框图接收端原理方框图话音输出话音输出1话音输出话音输出2话音输出话音输出3相乘相乘低通低通带通带通f1相乘相乘低通

4、低通带通带通f1相乘相乘低通低通带通带通f14.3 7.4 kHz8.3 11.4 kHz12.3 15.4 kHz3400 Hz3400 Hz3400 Hz8 kHz12 kHz4 kHz5国际电信联盟国际电信联盟(ITU)建议：建议：n基群基群 12路，占用路，占用48 kHz带宽，位于带宽，位于12 60kHz之间；之间；n超群超群 60路，由路，由5个基群组成，占用个基群组成，占用240 kHz的带宽；的带宽；n主群主群 600路，由路，由10个超群组成。个超群组成。频分复用的主要缺点：频分复用的主要缺点：n要求系统的非线性失真很小，否则将因非线性失真而产生要求系统的非线性失真很小，否

5、则将因非线性失真而产生各路信号间的互相干扰；各路信号间的互相干扰；n用硬件实现时，设备的生产技术较为复杂，特别是滤波器用硬件实现时，设备的生产技术较为复杂，特别是滤波器的制作和调试较繁难；的制作和调试较繁难；n成本较高。成本较高。 12路群的频谱图路群的频谱图121234 kHzf (kHz) 12 kHz16 kHz20 kHz56 kHz6NNsi(t)低通低通N低通低通N低通低通1低通低通2信道信道低通低通1低通低通2s1(t)s2(t)1帧帧T/NT+T/N2T+T/N3T+T/N同步旋转开关同步旋转开关s1(t)s2(t)s2(t)s1(t)sN(t)sN(t)时隙时隙1信号信号s1

6、(t)的采样的采样信号信号s2(t)的采样的采样时分多路复用原理时分多路复用原理旋转开关采集到的信号旋转开关采集到的信号基本原理：见右图基本原理：见右图7基本条件：基本条件：n各路信号必须组成为帧。各路信号必须组成为帧。n一帧应分为若干时隙。一帧应分为若干时隙。n在帧结构中必须有帧同步码。在帧结构中必须有帧同步码。n当各路信号不是用同一时钟抽样时，必须容许各路输入当各路信号不是用同一时钟抽样时，必须容许各路输入信号的抽样速率（时钟）有少许误差。信号的抽样速率（时钟）有少许误差。主要优点：主要优点：n便于信号的数字化和实现数字通信。便于信号的数字化和实现数字通信。n制造调试较易，更适合采用集成电

7、路实现。制造调试较易，更适合采用集成电路实现。n生产成本较低，具有价格优势。生产成本较低，具有价格优势。国际电信联盟国际电信联盟(ITU)建议：建议：n准同步数字体系准同步数字体系PDH n 同步数字体系同步数字体系 SDH8 9.3.1 准同步数字体系准同步数字体系(PDH) E体系：体系： 我国大陆、我国大陆、 欧洲采用。欧洲采用。 T体系：体系： 美国、日本美国、日本 等地采用。等地采用。层次层次比特率（比特率（Mb/s）路数（路路数（路 64kb/s）E体体系系E - 12.04830E - 28.448120E - 334.368480E - 4139.2641920E - 5565

8、.1487680T体体系系T - 11.54424T - 26.31296T - 332.064（日本）（日本）48044.736（北美）（北美）672T 497.728（日本）（日本）1440274.176（北美）（北美）4032T5397.200（日本）（日本）5760560.160（北美）（北美）80649E体系结构图体系结构图130(30路路 64 kb/s)一次群一次群2.048 Mb/sPCM复用复用设备设备14路路 2.048 Mb/s二次群二次群 8.448 Mb/s二次复用二次复用4复用复用设备设备三次群三次群 34.368Mb/s三次复用三次复用复用复用设备设备144路路

9、8.448 Mb/s五次复用五次复用复用复用设备设备五次群五次群 565.148 Mb/s4路路 139.264 Mb/s四次群四次群139.264Mb/s复用复用设备设备144路路 34.368 Mb/s四次复用四次复用图图9.3.2 E体系结构图体系结构图10PCM 一次群的帧结构：一次群的帧结构：TS16信令信令32个时隙个时隙F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F151帧帧125 s偶帧偶帧TS0* 1A1 1 1 1 1帧同步码帧同步码奇帧奇帧TS0* 0 0 1 1 0 1 1话路话路(CH1 CH15)话 路话 路 ( C H 1 6 CH30)

10、CH308 bitTS20TS22TS28TS26TS24TS30TS19TS21TS23TS29TS27TS25TS31(1 bit = 488.3ns)8 bit(1 bit = 488.3ns)1复帧复帧16帧帧保留保留TS10TS12TS14TS16TS18TS9TS11TS13TS15TS17TS4TS6TS2TS0TS8TS5TS7TS3TS111随路信令：随路信令：帧帧比特比特12345678F00000 xyxXF1CH1CH16F2CH2CH17F3CH3CH18 F15CH15CH30129.3.2 复接与码速调整复接与码速调整复接复接 n目的：解决来自若干条链路的多路信号

11、的合并和区分。目的：解决来自若干条链路的多路信号的合并和区分。n将低次群合并成高次群的过程称为复接；反之，将高次群将低次群合并成高次群的过程称为复接；反之，将高次群分解为低次群的过程称为分接。分解为低次群的过程称为分接。n关键技术问题关键技术问题 多路多路TDM信号时钟的统一和定时问题。信号时钟的统一和定时问题。码速调整码速调整n低次群合成高次群时，需要将低次群信号的时钟调整一致，低次群合成高次群时，需要将低次群信号的时钟调整一致，再作合并。再作合并。n为此，要增加一些开销。为此，要增加一些开销。 例如，一次群的速率是例如，一次群的速率是2.048Mb/s，4路一次群的总速路一次群的总速率应该

12、是率应该是8.192Mb/s，但是实际上二次群的速率是，但是实际上二次群的速率是8.448 Mb/s，这额外的，这额外的256kb/s中就包括码速调整所需的开销。中就包括码速调整所需的开销。 n码速调整的方案：有多种码速调整的方案：有多种正码速调整、负码速调整、正正码速调整、负码速调整、正/负码速调整、负码速调整、13正码速调整法：正码速调整法：n原理：复接设备对各路输入信号抽样时，抽样速率比各路原理：复接设备对各路输入信号抽样时，抽样速率比各路码元速率略高。出现重复抽样的情况时，需减少一次抽样，码元速率略高。出现重复抽样的情况时，需减少一次抽样，或将所抽样值舍去。或将所抽样值舍去。 (a)(

13、b)(c)正码速调整时的抽样正码速调整时的抽样(a) 输入码元波形输入码元波形(b) 无误差抽样时刻无误差抽样时刻(c) 速率略高的抽样时刻速率略高的抽样时刻14注：注：Cji表示第表示第j支路的第支路的第i个码速调整控制比特。个码速调整控制比特。支路比特率支路比特率(kb/s)2048支路数支路数4帧结构帧结构比特数比特数帧同步码帧同步码 (1111010000)向远端数字复用设备送告警信号向远端数字复用设备送告警信号为国内通信保留为国内通信保留自支路来的比特自支路来的比特码速调整控制比特码速调整控制比特Cj1 (见注见注)自支路来的比特自支路来的比特码速调整控制比特码速调整控制比特Cj2

14、(见注见注)自支路来的比特自支路来的比特码速调整控制比码速调整控制比Cj3 (见注见注)用于码速调整的比特用于码速调整的比特自支路来的比特自支路来的比特第第I组组第第1至至10 b第第11 b第第12 b第第13至至212 b 第第II组组第第1至至4 b第第5至至212 b第第III组组第第1至至4 b第第5至至212 b 第第IV组组第第1至至4 b第第5至至8 b第第9至至212 b帧长帧长每支路比特数每支路比特数每支路最大码速调整速率每支路最大码速调整速率标称码速调整比标称码速调整比848 b206 b10 kb/s0.424nITU建议的建议的 8.448Mb/s二次群的复接帧结构二

15、次群的复接帧结构 15复接帧结构图复接帧结构图 第第III组组 (212 b)复接帧复接帧 (848 b)第第I组组(212 b)第第II组组(212 b)第第IV组组(212 b)14521214521214921211011 121321258Cj1Cj2Cj3支路比特支路比特支路比特支路比特支路比特支路比特支路比特支路比特复接帧复接帧同步码同步码告告警警国国内内用用支路来的或支路来的或码速调整码码速调整码16 9.3.3 同步数字体系同步数字体系(SDH)SDH的体系结构的体系结构n在在SDH中，信息是以中，信息是以 “同步传送模块同步传送模块STM” 传送的。传送的。n同步传送模块同步

16、传送模块(STM)由信息有效负荷和段开销由信息有效负荷和段开销SOH 组成块组成块状帧结构，其重复周期为状帧结构，其重复周期为125s。nSDH分为若干等级：分为若干等级：nSTM的基本模块是的基本模块是STM-1。STM-1包含一个管理单元群包含一个管理单元群AUG和段开销和段开销SOH。 等级等级比特率比特率(Mb/s)STM-1 155.52STM-4 622.08STM-162,488.32STM-649,953.2817SDH和和PDH的关系的关系n通常都是将若干路通常都是将若干路PDH接入接入STM-1内，即在内，即在155.52Mb/s处处接口。这时，接口。这时，PDH信号的速率

17、都必须低于信号的速率都必须低于155.52Mb/s，并，并将速率调整到将速率调整到155.52上。上。n例如，可以将例如，可以将63路路E-1，或，或3路路E-3，或，或1路路E-4，接入，接入STM-1中。中。 nSDH的结构以及和的结构以及和PDH连接关系图：连接关系图：指针处理指针处理映映 射射复复 用用定位调整定位调整 44.736 Mb/s 34.368 Mb/s 1VC-3C-3C-4TU-3TUG-3 3139.264 Mb/sVC-2VC-12VC-11C-12C-11C-2TU-11TU-2TU-12TUG-2 3 4 7 7 1.544 Mb/s 6.312 Mb/s 2.

18、048 Mb/sC-n 容器容器-nSTM-NVC-3VC-4AU-4AU-3AUG N 1 3SDH体系结构图体系结构图18SDH的结构：的结构：n容器（容器（C-n）：是一种信息结构，它为后接的虚容器）：是一种信息结构，它为后接的虚容器(VC-n)组成与网络同步的信息有效负荷。组成与网络同步的信息有效负荷。n虚容器（虚容器（VC-n）：也是一种信息结构，它由信息有效负荷）：也是一种信息结构，它由信息有效负荷和路径开销信息组成帧。每帧长和路径开销信息组成帧。每帧长125s或或500s。n支路单元（支路单元（TU-n）：）：也是一种信息结构，它为低阶路径层也是一种信息结构，它为低阶路径层和高阶

19、路径层之间进行适配。和高阶路径层之间进行适配。 指针处理指针处理映映 射射复复 用用定位调整定位调整 44.736 Mb/s 34.368 Mb/s 1VC-3C-3C-4TU-3TUG-3 3139.264 Mb/sVC-2VC-12VC-11C-12C-11C-2TU-11TU-2TU-12TUG-2 3 4 7 7 1.544 Mb/s 6.312 Mb/s 2.048 Mb/sC-n 容器容器-nSTM-NVC-3VC-4AU-4AU-3AUG N 1 3SDH体系结构图体系结构图19SDH的帧结构的帧结构STM-N 有效负荷有效负荷段开销段开销SOH段开销段开销SOH管理单元指针管理

20、单元指针9行行261 N9 N270 N列（列（bytes）91345 SDH的帧结构的帧结构20 9.4.1 基本原理基本原理码组正交的概念：设码组正交的概念：设 x 和和 y 表示两个码组：表示两个码组：式中，式中，i = 1, 2, , N互相关系数定义：互相关系数定义：两码组正交的必要和充分条件两码组正交的必要和充分条件:例：例：(c) 码分制),(21Nixxxxx),(21Niyyyyy)1, 1(,iiyxNiiiyxNyx11),(0),(yx0000-1+1+1+1+1-1-1-1s3s1s2s4正交码组正交码组tttt)1,1,1,1()1,1,1,1()1,1,1,1()

21、1,1,1,1(4321ssss21n用用“1”和和“0”表示二进制码元方法：表示二进制码元方法：“1” “-1”“0” “+1” p互相关系数定义式互相关系数定义式式中，式中，A x 和和 y 中对应码元相同的个数；中对应码元相同的个数； D x 和和 y 中对应码元不同的个数。中对应码元不同的个数。 上例中，上例中，p优点：优点：映射关系映射关系“ ” “ ”DADAyx),()1 ,0, 1 ,0()0, 1 , 1 ,0()1 , 1 ,0,0()0,0,0,0(4321ssss) 1, 1, 1, 1() 1, 1, 1, 1() 1, 1, 1, 1() 1, 1, 1, 1(43

22、21ssss01001110+1-1+1+1-1-1-1+122码组自相关系数定义：设码组自相关系数定义：设xi取值取值+1或或-1，式中，式中，x的下标的下标 i + j 应按模应按模N运算，即运算，即xN+i xi 。例：设例：设 x = (x1, x2, x3, x4) = (+1, -1, -1, +1) 则其自相关系数为则其自相关系数为NijiixNjxxNj1) 1(, 1, 01)(141)0(412iixx0)1111(41)(4141)1 (14433221411xxxxxxxxxxiiix1)1111(41)(4141)2(2434231412xxxxxxxxxxiiix0

23、) 1111(41)(4141)3(34231241413xxxxxxxxxxiiix23n若设若设xi取值取值“0”或或“1”，则有自相关系数，则有自相关系数式中，式中，A为为xi和和xi+j中对应码元相同的个数；中对应码元相同的个数； D为为xi和和xi+j中对应码元不同的个数。中对应码元不同的个数。 的取值范围：的取值范围：按照互相关系数按照互相关系数 值的不同，值的不同，当当 = 0时，称码组为正交编码时，称码组为正交编码当当 0时，称码组为准正交码时，称码组为准正交码当当 0时，称其为超正交码，例：时，称其为超正交码，例：正交编码和其反码还可以构成双正交码，例正交编码和其反码还可以构

24、成双正交码，例(0, 0, 0, 0)(1, 1, 1, 1)(0, 0, 1, 1)(1, 1, 0, 0)(0, 1, 1, 0)(1, 0, 0, 1)(0, 1, 0, 1)(1, 0, 1, 0)DADAxxjii),(11) 1 , 0 , 1 (),0 , 1 , 1 (),1 , 1 , 0 (321sss24四路码分复用原理方框图四路码分复用原理方框图 mi sis1m4 s2m4 s3m4 s4m4 积分积分m1m2m3m4s4 s2 s1 s3 积分积分积分积分积分积分四路码分复用波形图四路码分复用波形图TTTTTTttt(c) mi(t) si(t)(b) si(t)(

25、a) mi(t)t(d) mi si(e) ( mi si)sit(f) ( mi si)sidttttttttttttttttt25 9.4.2 正交码正交码阿达玛阿达玛(Hadamard)矩阵：是一种方阵，仅由元素矩阵：是一种方阵，仅由元素+1和和-1构成。构成。简称简称H矩阵。矩阵。n最低阶的阿达玛矩阵是最低阶的阿达玛矩阵是2阶的，如下式阶的，如下式为简单起见，将上式写为：为简单起见，将上式写为：n阶数为阶数为2的幂的阿达玛矩阵可以用下面的递推公式求出：的幂的阿达玛矩阵可以用下面的递推公式求出：式中，式中， 直积。直积。11112H2H2HHH2 / NN26n直积的算法：将矩阵直积的算

26、法：将矩阵HN/2中的每个元素都用矩阵中的每个元素都用矩阵H2代替。代替。例：例：n正规阿达玛矩阵：由上法构造出的正规阿达玛矩阵：由上法构造出的H 矩阵是对称矩阵，而矩阵是对称矩阵，而且其第一行和第一列中的元素全为且其第一行和第一列中的元素全为“+”，称为正规，称为正规H矩阵。矩阵。 2222224HHHHHHH4444248HHHHHHH27nH矩阵的性质：矩阵的性质：p若交换正规若交换正规H矩阵的任意两行或两列，或者改变任一行矩阵的任意两行或两列，或者改变任一行（或列）中的全部元素的符号，此矩阵仍为（或列）中的全部元素的符号，此矩阵仍为H矩阵。矩阵。p高于高于2阶的阶的H矩阵的阶数一定是矩

27、阵的阶数一定是4的倍数。的倍数。p目前，除目前，除N = 4 47 = 188外，所有外，所有N 200的的H矩阵都已经矩阵都已经找到。找到。 沃尔什沃尔什(Walsh)矩阵：将矩阵：将H矩阵中各行按符号改变次数由少到矩阵中各行按符号改变次数由少到多排列，得出沃尔什矩阵（简称多排列，得出沃尔什矩阵（简称W矩阵）。例：矩阵）。例：W矩阵仍保有正交性。矩阵仍保有正交性。 8W28 9.4.3 伪随机码伪随机码伪随机码伪随机码 又称伪随机序列又称伪随机序列n具有类似白噪声的随机特性但是又能重复产生。具有类似白噪声的随机特性但是又能重复产生。n具有良好的相关特性，可以用于码分复用、多址接入、测具有良好

28、的相关特性，可以用于码分复用、多址接入、测距、密码、扩展频谱通信和分离多径信号等许多用途。距、密码、扩展频谱通信和分离多径信号等许多用途。 n伪随机序列有多种，其中以伪随机序列有多种，其中以m序列最为重要。序列最为重要。m序列序列nm序列序列 由线性反馈移位寄存器产生的周期最长的序列。由线性反馈移位寄存器产生的周期最长的序列。29n m序列的产生举例：序列的产生举例：4级级m序列产生器及其状态序列产生器及其状态 4级移存器共有级移存器共有24 =16种可能状态，其周期种可能状态，其周期 p 最长等于最长等于15。 a1a0+a2a3a3a2a1a010001100111011110111101

29、1010110101101011000111001010000100001-1000初始状态初始状态 周期周期24 1 = 1530n一般的线性反馈移存器方框图一般的线性反馈移存器方框图图中，图中，ai (i = 0 n) 移存器状态。移存器状态。ai = 0或或1。 ci 反馈状态。反馈状态。ci = 0表示反馈线断开，表示反馈线断开， ci = 1表示反馈线连通。表示反馈线连通。c1c2cn-1+ak-1cn = 1ak-2输出输出c0 = 1n 级线性反馈移存器级线性反馈移存器ak-n+1ak-n31n递推方程递推方程设：此移存器的初始状态为设：此移存器的初始状态为a-1, a-2, ,

30、 a-n+1, a-n则则 经经1次移位后，状态变为次移位后，状态变为 a0, a-1, , a-n+2, a-n+1 经经k次移位后，状态变为次移位后，状态变为 ak-1, ak-2, , ak-n+1, ak-n (当前状态当前状态) 当再次移位时，移存器左端的输入当再次移位时，移存器左端的输入ak为为 称为递推方程，它给出移存器输入称为递推方程，它给出移存器输入ak与移存与移存器各级状态的关系。器各级状态的关系。c1c2cn-1+ak-1cn = 1ak-2输出输出c0 = 1n 级线性反馈移存器级线性反馈移存器ak-n+1ak-nniikinknnknkkkacacacacaca111

31、2211)2(mod32n特征方程特征方程 pci的值决定了反馈线的连接状态的值决定了反馈线的连接状态p在上式和后面的公式中都将在上式和后面的公式中都将“ ”简写为简写为“+”p式中式中xi本身并无实际意义，它仅指明其系数是本身并无实际意义，它仅指明其系数是ci的值的值p例：例：表示上式中仅表示上式中仅x0, x1,和和x4的系数的系数c0 = c1 = c4 = 1，而其余，而其余系数系数c2 = c3 = 0。 构成的方框图如右：构成的方框图如右：p特征方程特征方程f(x)决定了一个线性反馈移存器的结构，从而决定了一个线性反馈移存器的结构，从而决定了它产生的序列的构造和周期。决定了它产生的

32、序列的构造和周期。 c1c2cn-1+ak-1cn = 1ak-2输出输出c0 = 1n 级线性反馈移存器级线性反馈移存器ak-n+1ak-nniiinnxcxcxcxccxf02210)(41)(xxxfa1a0+a2a333n本原多项式本原多项式p使一个线性反馈移存器产生最长周期序列的充分必要条使一个线性反馈移存器产生最长周期序列的充分必要条件是其特征方程件是其特征方程f(x)为本原多项式。为本原多项式。p本原多项式是指满足下列条件的多项式：本原多项式是指满足下列条件的多项式： 是既约的，即不能分解因子的；是既约的，即不能分解因子的； 可以整除可以整除(xm + 1)，m = 2n 1；即

33、是；即是(xm + 1)的一个的一个 因子；因子； 除不尽除不尽(xq + 1)，q m。p例：设计一个例：设计一个4级级m序列产生器的特征方程序列产生器的特征方程 f (x)。 现在，级数现在，级数n = 4，故，故m = 2n 1 = 15。所以，按照。所以，按照上述第项要求，其特征方程上述第项要求，其特征方程 f (x)应该是应该是(x15 + 1)的一的一个因子。现将个因子。现将(x15 + 1)分解因子如下：分解因子如下：) 1)(1)(1)(1)(1() 1(223434415xxxxxxxxxxxx34因要求设计的移存器有因要求设计的移存器有4级，故其特征方程式的最高级，故其特征

34、方程式的最高次项应为次项应为x4项。上式右端前项。上式右端前3个因子都符合这一要求。但是，个因子都符合这一要求。但是，可以验证前两个因子是本原多项式，而第可以验证前两个因子是本原多项式，而第3个因子不是本原个因子不是本原多项式，因为多项式，因为因此，前两个因子和都可以作为特征多项式，用以产因此，前两个因子和都可以作为特征多项式，用以产生生m序列。序列。 p寻找本原多项式不易。将常用本原多项式列表供查用；寻找本原多项式不易。将常用本原多项式列表供查用； ) 1)(1)(1)(1)(1() 1(223434415xxxxxxxxxxxx) 1() 1)(1(5234xxxxxx35表中除了给出本原

35、多项式的代数式外，表中除了给出本原多项式的代数式外，还给出了其还给出了其8进制数字表示形式。例如，当进制数字表示形式。例如，当n = 4时，表中给出的时，表中给出的8进制数字是进制数字是“23”，它的，它的意义如下：意义如下：即即c0 = c1 = c4 = 1，c2 = c3 = c5 = 0。 由于反馈线和模由于反馈线和模2加法电路的数量决加法电路的数量决定于本原多项式的项数，为了使电路简定于本原多项式的项数，为了使电路简单，所以应当选用项数最少的那些因子。单，所以应当选用项数最少的那些因子。由表可见，许多本原多项式的项数最少由表可见，许多本原多项式的项数最少为为3项。这时仅需用一个模项。

36、这时仅需用一个模2加法电路。加法电路。 本原多项式的逆多项式也是本原多本原多项式的逆多项式也是本原多项式。例如，项式。例如， 和和所以表中每个本原多项式可以构成两种所以表中每个本原多项式可以构成两种m序列产生器。序列产生器。n本原多项式本原多项式代数式代数式8进制表示进制表示2x2 + x + 173x3 + x + 1134x4 + x + 1235x5 + x2 + 1456x6 + x + 11037x7 + x3 + 12118x8 + x4 + x3 + x2 + 14359x9 + x4 + 1102110X10 + x3 + 1201111X11 + x2 + 1400512x1

37、2 + x6 + x4 + x + 11012313x13 + x4 + x3 + x + 1200338进制数字进制数字232进制数字进制数字0 1 00 1 1抽头系数抽头系数 c5 c4 c3c2 c1 c0) 1(4 xx) 1(34 xx36nm序列的性质序列的性质p均衡性：在均衡性：在m序列的一个周期中，序列的一个周期中，“0”和和“1”的个数基的个数基本相等。准确地说，本相等。准确地说，“1”的个数比的个数比“0”的个数多一个。的个数多一个。 p游程分布：游程是指序列中取值相同的一段元素。并把游程分布：游程是指序列中取值相同的一段元素。并把这段元素的个数称为游程长度。例如，这段元

38、素的个数称为游程长度。例如， 在上面的一个周期中，共有在上面的一个周期中，共有8个游程，其中长度为个游程，其中长度为4的游程有的游程有1个，即个，即“1111”；长度为；长度为3的游程有的游程有1个，即个，即“000”；长度为；长度为2的游程有两个，即的游程有两个，即“11”和和“00”；长；长度为度为1的游程有的游程有4个，即两个个，即两个“1”和两个和两个“0”。 一般说来，在一般说来，在m序列中，长度为序列中，长度为1的游程数目占的游程数目占1/2；长度为长度为2的游程数目占的游程数目占1/4；长度为；长度为3的游程占的游程占1/8；。 或者说，长度为或者说，长度为k的游程数目占游程总数

39、的的游程数目占游程总数的2-k，1 k (n - 1)，并且长度为，并且长度为k (1 k (n - 2)的游程中，连的游程中，连“1”游程数目和连游程数目和连“0”游程数目相等。游程数目相等。m = 151 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 游程游程游程游程37p移位相加特性移位相加特性设：设：Mp是一个是一个m序列，它经过任意次延迟移位后成为序列，它经过任意次延迟移位后成为Mr，则，则 式中，式中，Ms是是Mp的某次延迟移位序列。的某次延迟移位序列。 例：例：1110010 0111001 = 1001011 上式右端是上式右端是1110010向右移位向右移位

40、5次的结果。次的结果。p自相关特性自相关特性 周期性周期性srpMMM1, 2, 1,10, 1)(mjmjj, 2, 1,),()(kkmjkmjj10 ( j )mj1 2-1-m1/m38p功率谱密度功率谱密度 功率谱密度和自相关系数构成一对傅里叶变换。功率谱密度和自相关系数构成一对傅里叶变换。求出如下：求出如下： p由于当由于当m大时，大时，m序列的均衡性、游程分布、自相关特序列的均衡性、游程分布、自相关特性和功率谱密度等都近似白噪声的特性，但是它又有规性和功率谱密度等都近似白噪声的特性，但是它又有规律，可以重复产生，所以律，可以重复产生，所以m序列属于一种伪噪声序列。序列属于一种伪噪

41、声序列。)(12)2/()2/sin(1)(2022mmTnmTmTmmPnnPm( ) 02 /T2 m/T39 9.5.1 频分多址频分多址(FDMA)每载波多路每载波多路(MCPC)体制：预先分配的体制：预先分配的FDM/FM/FDMA体制体制INTELSAT II和和III卫星系统中采用。卫星系统中采用。缺点：话路分配不灵活。缺点：话路分配不灵活。40按需分配多址按需分配多址(DAMA)体制体制nINTELSAT IV卫星中采用的卫星中采用的DAMA体制为每载波单路按需体制为每载波单路按需分配多址分配多址(SPADE)体制。体制。nSPADE体制特点：体制特点：1.载波只受单路载波只受

42、单路64 kb/s的的PCM信号调制信号调制 QPSK；2.信道间隔为信道间隔为45 kHz，一个卫星转发器的带宽可以容纳，一个卫星转发器的带宽可以容纳800路载波，其中留有路载波，其中留有6个载频位置空闲备用，故可提供个载频位置空闲备用，故可提供794路路载波使用；载波使用；3.各载波动态地按需分配；各载波动态地按需分配；4.用一个用一个160 kHz带宽的公共信令信道作动态分配用，其比带宽的公共信令信道作动态分配用，其比特率为特率为128 kb/s，采用，采用BPSK调制。调制。n工作原理：工作原理：p有公共信令信道：以固定分配的有公共信令信道：以固定分配的TDMA广播模式工作。广播模式工

43、作。p每个地球站在公共信令信道内每每个地球站在公共信令信道内每50ms中有中有1ms的时隙可以用来请的时隙可以用来请求或释放信道。求或释放信道。p信道分配是由所有地球站控制的。信道分配是由所有地球站控制的。n由于由于SPADE体制的按需分配，它的容量相当于提高到体制的按需分配，它的容量相当于提高到4倍，倍，即即800路的路的SPADE信道相当于信道相当于3200路路MCPC信道。信道。41FDMA的优缺点：的优缺点：n主要优点：设备较简单，价格较低，不需要精确的时钟同主要优点：设备较简单，价格较低，不需要精确的时钟同步；步；n主要缺点：要求传输信道的非线性失真要小。主要缺点：要求传输信道的非线

44、性失真要小。例如，在卫星通信系统中，若一个星上转发器内同时转发例如，在卫星通信系统中，若一个星上转发器内同时转发多个载波信号，则星上（行波管）放大器的非线性将在各多个载波信号，则星上（行波管）放大器的非线性将在各载波信号间产生载波信号间产生交叉调制交叉调制，使星上（行波管）放大器只能，使星上（行波管）放大器只能工作在线性好的一段功率范围。工作在线性好的一段功率范围。429.5.2 时分多址时分多址(TDMA)单路时分多址系统单路时分多址系统nALOHA系统系统p工作原理：用随机接入的方法通过一颗卫星把几个地面工作原理：用随机接入的方法通过一颗卫星把几个地面计算机连接起来，用数据分组方式传输，分

45、组的长度是计算机连接起来，用数据分组方式传输，分组的长度是一定的。一定的。 p工作模式：工作模式：n发送模式。发送模式。 用户在需要发送数据时可以随时发送。发送的分用户在需要发送数据时可以随时发送。发送的分组具有纠错能力。组具有纠错能力。n收听模式。收听模式。 在发送后，该用户收听来自接收端的在发送后，该用户收听来自接收端的“确认确认(ACK)”消息。当有几个用户同时发送信号时，由于信号间的消息。当有几个用户同时发送信号时，由于信号间的重叠会造成接收数据中出现误码。我们称这种现象为碰撞。这重叠会造成接收数据中出现误码。我们称这种现象为碰撞。这时发送端将收到接收端送回的时发送端将收到接收端送回的

46、“否认否认(NAK)”消息。消息。n重发模式。重发模式。 当发送端收到当发送端收到“NAK”后，将重发原来的数据分后，将重发原来的数据分组。当然，若碰撞对方也立即重发，将再次发生碰撞。所以，组。当然，若碰撞对方也立即重发，将再次发生碰撞。所以，要经过一段随机延迟时间后再重发。要经过一段随机延迟时间后再重发。n超时模式。超时模式。 若发送后在规定时间内既没有收到若发送后在规定时间内既没有收到ACK，也没有，也没有收到收到NAK，则重发此数据分组。，则重发此数据分组。43p基本性能分析基本性能分析设：每个数据分组的长度设：每个数据分组的长度 b比特，比特， 总业务到达率总业务到达率 每秒每秒 t个

47、分组，个分组， 成功接收率成功接收率 每秒每秒 个分组，个分组， 拒收（碰撞）率拒收（碰撞）率 每秒每秒 r个分组，个分组，则有：则有： t rn成功传输量（吞吐量）定义为：成功传输量（吞吐量）定义为：n总业务量定义为总业务量定义为 ：n归一化通过量定义为：归一化通过量定义为：式中，式中， R 系统容量（最大传输速率）系统容量（最大传输速率） (b/s) n归一化总业务量定义为：归一化总业务量定义为：n由于平均吞吐量由于平均吞吐量p 不可能大于系统的容量不可能大于系统的容量R，所以，所以归一化通过量归一化通过量p不可能大于不可能大于1，即，即 n归一化总业务量归一化总业务量P可以大于可以大于1

48、。一般说来，。一般说来，bp tbPRbp/RbPt/10 p P044n一个分组一个分组(pkt)的（最小）传输时间等于：的（最小）传输时间等于：(s/pkt) n故有故有 及及n为了避免冲突，一个分组至少需要为了避免冲突，一个分组至少需要2 的空闲时间：的空闲时间： p归一化通过量归一化通过量 p 和归一化总业务量和归一化总业务量 P 之间关系的分析之间关系的分析n泊松分布：在泊松分布：在 秒时间内有秒时间内有K个新消息到达的概率个新消息到达的概率 式中，式中， 为消息的平均到达率。为消息的平均到达率。n在在 时间间隔内没有消息到达的概率：时间间隔内没有消息到达的概率：令令 = t， K

49、= 0，得到，得到 Rb /ptP 2 前一分组前一分组后一分组后一分组t0!e)()(KKKPKtteePt! 0)()0(045n在在ALOHA系统中，一个消息成功传输的概率系统中，一个消息成功传输的概率Ps应该应该是相邻两个是相邻两个 内都没有消息到达。内都没有消息到达。故有：故有：另一方面，另一方面，由上两式联立，得出由上两式联立，得出将将及及 代入代入 ，最终得到归一化通过量：最终得到归一化通过量：2 前一分组前一分组后一分组后一分组ttePPPs2)0()0(tsP/总业务到达率平均成功接收率tet2tP ptet2PPep246的曲线：下图中的曲线：下图中“纯纯ALOHA”曲线曲

50、线由图可见：由图可见： 随着随着P增大，增大，p逐渐增大逐渐增大 p的最大值等于的最大值等于1/2e = 0.18，它发生在，它发生在P等于等于0.5时。时。 由于碰撞大量增加，由于碰撞大量增加，p开始下降。开始下降。 为了提高信道利用率，需要将为了提高信道利用率，需要将ALOHA系统改进。系统改进。 PPep2纯纯时隙时隙归一化总业务量归一化总业务量 P归一化通过归一化通过量量 p47n 时隙时隙ALOHA(S-ALOHA )系统系统 p改进之处：改进之处：n卫星向所有地球站发送一同步脉冲序列，将时间划卫星向所有地球站发送一同步脉冲序列，将时间划分为等于分组长度的时隙分为等于分组长度的时隙