时分多路复用系统中的位同步
第三章 数字复接技术
外钟
定 时
同 步 复 接 分 接
定 时
1 2 3 4
码速 调整 复接器
合路
恢 复 分接器 支路
29
同步：位同步、帧同步等 帮助使分接器的基准时间信号与复接器的基准时间信号保持 正确的相位关系
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2、数字复接系列 数字复接是按照一定的规定从低速到高速分级进行的。 一次群（基群）、二次群、三次群…… 现在使用的两类准同步数字复接系列：P76表3.1.1 北美、日本：以1544kbit/s为基群（24路PCM语音信号时分 复用，构成一次群 ） 8000*8*24=1536k 四个一次群合并为一个二次群，…… 欧洲、我国：以2048kbit/s为基群（30路PCM语音信号时分 复用，构成一次群 ） 8000*8*30=1920k 四个一次群合并为一个二次群，四个二次群合 并为一个三次群，四个三次群合并为一个四次群 ……
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准同步信号的复接： 参与复接的各支路码流时钟的标称值相同，而码流时钟 实际值是在一定的容差范围内变化。 同步复接与异步复接的区别： 同步复接只需要相位的调整（甚至不需任何调整） 异步复接需要对各个支路进行频率、相位的调整
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3.1.1数字信号的复接方式 3.1.1数字信号的复接方式
1、按位复接 每次复接一比特，顺次取第一路的第一个比特、第二路的第 一个比特……第一路的第二比特……P77图3.1.2 若四路信号复接，复接后每位码的宽度只有原来的1/4 在复接中需要用缓冲存储器，以便在其他路信号复接期间 将本路到来的信号储存起来
串无头无尾的码元序列，无法分辨出哪八位码是一个抽样值所编的码字和每一
个八位码字是哪一路话音信号——（采用帧同步方法）。为了建立帧同步，需 要一种特征信号，在每一帧(或几帧)的固定位置插入具有特定码型的帧同步码
第3章时分多路复用及PCM3032路系统
图3-16 帧同步系统工作流程图
图中A表示帧同步状态；B表示前方 保护状态；C表示捕捉状态；D表示后方 保护状态。
图中PS 为帧同步码标志；PC 为收端产 生的比较标志。
4．帧同步码型与长度
在选择帧同步码组结构时，要考虑 由于信息码而产生伪同步码的概率越小 越好。
如果增加帧同步码组的码位数，可
3.2.1 PCM30/32路系统帧结构
PCM30/32系统的帧周期是125 s，
每一帧由32个时隙组成，每个时隙对应1 个样值，1个样值编8位码。
图3-10 PCM30/32路系统帧结构
1．30个话路时隙：TS1∽ TS15 ，TS17∽TS 31
TS1∽ TS15 分别传送第1∽15路（ CH1 ∽ CH15 ）话音信号，TS ∽ 17 TS 31 分别传送 第16∽30路（ CH16 ∽CH 30）话音信号。
为了提高通信信道的利用率，使信 号沿同一信道传输而不互相干扰，这种 通信方式称为多路复用。
目前多路复用方法中用得最多的有 两大类：频分多路复用（FDM）和时分 多路复用（TDM）。
频分多路复用方式用于模拟通信； 时分多路通信方式用于数字通信，例如 PCM通信。
2．时分多路复用的概念
所谓时分多路复用（即时分制）是 利用各路信号在信道上占有不同的时间 间隔的特征来分开各路信号的。
因此用户的话音信号需要经过2/4线 变换的差动变量器，经1 2端送入PCM 系统的发送端。
差动变量器1 2端与4 1端的传输 衰减要求越小越好，但4 2端的衰减要 求越大越好，以防止通路振鸣。
话音信号再经过放大（调节话音电
平）、低通滤波（限制话音频带，防止 折叠噪声的产生）、抽样和路及编码。
其抽样周期为 1 125s 16 16T (T 125s)， 而且信令信号抽50样0 后只编4位码。
现代通信技术复习题 (1)
现代通信技术复习题填空题1、三网融合指的是电信网、计算机网络、广播电视网。
2、电信系统在三大硬件分别是终端设备、传输设备、交换设备。
3、信号可以分为两大类模拟信号和数字信号。
4、在数字通信技术中，复接方式有：按位复接、按字节复接、按路复接三种方式。
5、在PCM30/32系统中，有30个路时隙用来传送30路语音信号，一个路时隙用来传帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码。
6、信令按使用的信道划分可以分为随路信令和公共信道信令。
7、信令网由信令点、信令转接点以及连接它们的信令链路组成。
8、数字调制的三种方法，幅移键控法、频移键控法、相移键控法。
9、通信协议的三要素，语法、语义、时序。
10、分组交换采用两种路由方式，分别是数据报和虚电路。
11、在光纤通信中，短波波段是指波长为μm，长波波段是指波长为μm和μm。
12、光纤通信中用到的光源有半导体激光器和发光二极管。
13、数据交换的三种方式是：电路交换，报文交换和分组交换。
14、数字通信过程中发送端的模/数变换包括抽样、量化和编码。
15、多路复用主要包括频分多路复用、时分多路复用和波分多路复用。
16、接入网技术可分为铜线接入网技术、光接入网技术、无线接入网技术等。
17、数字用户线技术是基于普通电话线的宽带接入技术，是在同一铜线分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备。
18、数据传输按调制方式分为基带传输、频带传输。
19、电信系统的功能是把发信者的信息进行转换、处理、交换、传输，最后送给收信者。
20、数字传输中常用的位同步技术有两种：外同步法和自同步法。
21、数据交换基本过程包括呼叫建立、信息传递和电路拆除三个阶段。
22、SDH的帧有9行270列构成，整个帧分成段开销、STM-N净负荷区和管理单元指针3个区域。
23、数据通信系统的主要质量指标包括：传输速率，误码率，信道容量和带宽。
24、移动通信系统中，主要采取的工作方式为准双工方式。
25、GSM移动通信系统中采用的多址通信方式为时分多址。
数字通信基本原理
均匀量化的特点是：在量化区内， 大、小信号的量化间隔相同，最大量 化误差也就相同，所以小信号的量化 信噪比小，大信号的量化信噪比大。 N（或l) 大小适当时，均匀量 化小信号的量化信噪比太小，不满足 要求（数字通信系统中要求量化信噪 比≥26dB），而大信号的量化信噪比 较大，远远满足要求。
（ 2）
① 模拟压扩法方框图如图0-13
压缩器和扩张器特性如图0-14所 示（以5折线为例）。
· 上述为了分析问题方便，图0-14的压
缩特性采用5折线（正、负合起来有5段折 线）。实际压缩特性常采用μ律压缩特性、 A律压缩特性及A律13
· 对压缩特性的要求是：当输入u=0时，
输出v=0；当输入u=U（过载电压）时，输
预备知识—— 数字通信基本原理
一、 数字通信的基本概念
1.数字通信系统的基本概念
（1） 模拟信号和数字信号
信号波形的特征可用两个物理量（时
①
模拟信号随波形模拟信息的变化而变 化，其特点是幅度连续。
②
图0-2所示的是数字信号的波形，其特
点是：幅值被限制在有限个数值之内，它
不是连续的，而是离散的。
信源编码的功能是把模拟信号变换成
数字信号，即完成模数变换的任务。 信道是指传输信号的通道。
接收端的解调、信道解码、信源解码
等几个方框的功能与发送端几个对应的方
框正好相反，是一一对应的反变换关系。
信源解码后的电信号，由受信者接收，通
常称之为信宿。信宿可以是人，也可以是 各种终端设备。
① 若信源是数字信息时，则信源 编码或信源解码不太大时，信道一般采用市话电缆， 即采用基带传输方式，这样就不需要
1.时分多路复用通信 （1） 时分多路复用的概念
4.时分多路复用PCM_标准实验报告
实验十三时分多路复用PCM实验【实验内容】1．脉冲编码调制（PCM）及系统实验2．PCM编码时分多路复用时序分析实验【实验目的】1．加深对PCM编码过程的理解。
2．掌握时分多路复用的工作过程。
3．了解PCM系统的工作过程。
【实验环境】1．分组实验：两人一组或单人2．设备：通信实验箱，数字存储示波器【实验原理】1.PCM基本工作原理脉冲编码调制（PCM）是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。
脉冲编码调制包括三个步骤，对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。
抽样：要使模拟信号数字化并实现时分多路复用，首先要在时间上对模拟信号进行离散化处理，这一过程叫抽样。
所谓抽样就是每隔一定的时间间隔T，抽取话音信号的一个瞬时幅度值(抽样值)，抽样后所得出的一系列在时间上离散的抽样值称为样值序列。
抽样后的样值序列在时间上是离散的，可进行时分多路复用，也可将各个抽样值经过量化、编码变换成二进制数字信号。
量化：抽样把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，但脉冲的幅度仍然是模拟的，还必须进行离散化处理，才能最终用数码来表示。
这就要对幅值进行舍零取整的处理，这个过程称为量化。
量化有均匀量化和非均匀量化。
采用均匀间隔量化级进行量化的方法称为均匀量化或线性量化，这种量化方式会造成大信号时信噪比有余而小信号时信噪比不足的缺点。
如果使小信号时量化级间宽度小些，而大信号时量化级间宽度大些，就可以使小信号时和大信号时的信噪比趋于一致。
这种非均匀量化级的安排称为非均匀量化或非线性量化。
目前国际上普遍采用容易实现的A律13折线压扩特性和μ律15折线的压扩特性。
我国规定采用A律13折线压扩特性。
采用13折线压扩特性后小信号时量化信噪比的改善量可达24dB，而这是靠牺牲大信号量化信噪比(亏损12dB)换来的。
A律和μ律的压扩特性如下图所示:编码：抽样、量化后的信号还不是数字信号，需要把它转换成数字编码脉冲，这一过程称为编码。
《数字通信》-第4章-时分多路复用及PCM30-32路系统-2
《数字通信》第4章时分多路复用及PCM30/32路系统(2)复习时分多路复用利用各路信号在信道上占有不同的时间间隔的特征来分开各路信号 发端和收端的高速开关k1和k2必须严格同频同相位同步位同步就是码元同步，需要做到每位码对齐相当于k1,k2同频帧同步帧同步就是为了保证收端与发端相应的话路在时间上对准相当于k1,k2同相复习 PCM30/32路系统帧结构复习 PCM30/32路定时系统内容1.PCM30/32路帧同步系统2.PCM30/32路系统的构成1.PCM30/32路帧同步系统位同步已解决的问题：解决收端时钟与接收信码之间的同频问题，得到了一连串无头无尾的信码流。
帧同步系统需要解决的问题：从收到的信码流中分辨出哪8位码是属于同一个抽样值的码字 分辨出每一个码字（8位码）属于哪一路，以便正确分路。
帧同步实现方法：集中插入帧同步码帧同步码选择为：0011011将帧同步码集中插入在偶帧TS0的第2位-第8位收段接收并识别出帧同步码后，即可判断出后续的8位码为一个码字，且为第一个话路信码，以此类推，便可正确接收每一路信号，从而实现帧同步。
前方保护：目的：防止假失步过程：当连续m次检测不到帧同步码后，才判断为系统真正失步，并立即进入捕捉状态，开始捕捉同步码。
ITU-T规定：m=3或4前方保护时间：从第一个帧同步码丢失起，到帧同步系统进入捕捉状态位置的这段时间，叫做前方保护时间。
(-1)sT m T =前后方保护：目的：防止伪失步 同步捕捉方式：逐步移位捕捉方式 过程：只有当连续捕捉到n次帧同步码后，才判断为系统真正恢复到了同步状态。
ITU-T规定：n=2 后方保护时间：从捕捉到第一个真正的同步码到系统进入同步状态的这段时间。
(-1)sT n T =后前后保护时间记忆：我不会轻易放你走，会经过三番四次的挽留。
一旦你最终选择离开，如果将来还想回来，我将需要再（二）次考虑你的请求。
后方保护：伪同步可能带来的影响：需要经过前方保护才能重新开始捕捉，因而使同步恢复时间拉长在捕捉过程中，如果捕捉到的帧同步码组具有以下规律，则判断帧同步系统进入帧同步状态：第N 帧（偶帧）有帧同步码{0011011}；第N+1帧（奇帧）无帧同步码，而有奇帧标志码{1A111111}；第N+2帧（偶帧）有帧同步码{0011011}如果在第N+1帧或第N+2帧检测失败，则需要重新进行捕捉。
第3章-时分多路复用及PCM3032路系统
从捕捉到第一个真正的同步码到系 统进入同步状态这段时间称为后方保护 时间，可表示为：
T后 (n 1)TS
（3-2）
CCITT的G.732建议规定 n=2。即 帧同步系统进入捕捉状态后在捕捉过程 中，如果捕捉到的帧同步码组具有以下 规律：
① 第N帧（偶帧）有帧同步码； ② 第N+1帧（奇帧）无帧同步码，而有对端 告警码； ③ 第N+2帧（偶帧）有帧同步码。 则判为帧同步系统进入帧同步状态， 这时帧同步系统已完成同步恢复。
在接收端首先将接收到的信号进行 整形再生，然后经过码型反变换电路恢 复成原始的编码码型，由分离电路将话 音信息码、信令码等进行分路。
分离出的话音信码经解码，分路门 恢复出每一路的PAM信号，然后经低通 滤波器重建恢复出每一路的模拟话音信 号。最后经过放大，差动变量器4 1端 送到用户。
图3-22 单片集成编码器构成的PCM30/32路系统方框图
抽样时，各路抽样脉冲出现的时刻 依次错后，抽样后各路话音信号的抽样 值在时间上是分开的，从而达到了多个 话路和路的目的。
抽样之后要进行编码，由于编码需 要一定的时间，为了保证编码的精度， 要求将各路抽样值进行展宽并占满整个 时隙。
为此要将和路后的PAM信号送到保持 电路，该保持电路将每一个样值记忆一个 路时隙的时间，进行展宽，然后经过量化 编码变成PCM信码，每一路的码字依次占 用一个路时隙。
l
3.1.3 时分多路复用系统中的位同步
所谓时钟同步是使收端的时钟频率 与发端的时钟频率相同。 时钟同步可证收端正确识别每一位 码元（所以时钟同步也叫位同步）。 这相当于图3-4中收、发两端的高速 旋转开关 K1 和 K 2速度相同。
3.1.4 时分多路复用系统中的帧同步
时分复用及帧同步
时分复用及帧同步2.1.1 时分复用/解复用（TDM ）实验一、实验目的 1. 掌握时分多路复用的概念 2. 了解本实验中时分复用的组成结构二、实验仪器1. RZ9681实验平台2. 实验模块： ∙ 主控模块∙ 基带数据产生与码型变换-A2 ∙ 信源编码与时分复用模块-A3 ∙ 信源译码与时分解复用模块-A6 3. 100M 双通道示波器 4. 信号连接线5. PC 机（二次开发）三、实验原理 时分复用是将整个信道传输信息的时间划分成不同时隙，利用不同的时隙来传输不同信号，以扩大传输容量和提高传输效率。
3.1 数字复接 数字复接技术是把两个或两个以上的低速信号按照时分复用的方式合并成一个高速信号。
按帧复接是指将每一路并行数据的每一帧按照信道的顺序循环逐一排列，得到一路的串行数据。
按照按帧复接的方式，每次复接一路信号的一帧数据，因此复接时不会破坏原来各个帧的自身内部的顺序，有利于交换。
准同步复接指各并行信道使用各自的时钟，但各支路的时钟被限制在一定的容差范围内。
这种复接方式在复接前必须将各支路的码速都调整到统一的规定值后才能复接。
在这种复接方式中需要进行码速调整。
本实验中数字复接系统方框图，如下图所示：图1 时分复用解复用方框图本实验中同步复接的帧结构如下图所示：发定时调 整复 接收定时分 接恢复同 步PCM 8bit CVSDPCM 8bit CVSD帧头PCM 8bit CVSD一帧4路数据图2 时分复用帧结构在本实验中，一帧分为四个时隙，第一个时隙传输一个8bit 的帧头，用于同步以及确定每一帧的起始点；第二个时隙传输PCM 的8bit 的量化信号，第四个时隙传输CVSD 的量化信号，但由于采样值不是固定的，因此每一帧传送的PCM 和CVSD 的信号都是不同的；第三个时隙传输一个8bit 的自定的数据，可以通过解复用模块A6的8个LED 的亮灭来观察。
一帧高速串行数据的传输速率为256Kb s ⁄，由于在一帧中有4个时隙，因此每一路低速并行数据的传输速率为256Kb s ⁄÷4=64Kb s ⁄。