语音信号数字化和时分多路复用

在抽样周期Ti=125μs，即帧周期内，可以安排32路 32路 在抽样周期Ti=125μs，即帧周期内，可以安排32 Ti=125μs 时分复用信号。 时分复用信号。 中国和欧洲各国使用 使用。 中国和欧洲各国使用。
一种是对应µ律的 一种是对应 律的PCM24路时分复用系统 律的 路时分复用系统
在一个抽样周期内，可安排24路时分复用信号。 在一个抽样周期内，可安排24路时分复用信号。 24路时分复用信号 北美和日本使用 使用。 北美和日本使用。
2.1时分多路复用概述 时分多路复用概述
1、复用的概念 、
复用：为了提高信道利用率， 复用：为了提高信道利用率，使多路信号互不 干扰地在同一信道上传输的方式称为多路复用。 干扰地在同一信道上传输的方式称为多路复用。 频分复用（ 频分复用（ FDM ）多用于模拟信号的复用 时分复用（ TDM ）多用于数字信号的复用 时分复用（ 波分复用（ 波分复用（ WDM ）多用于光纤通信系统
2.1时分多路复用概述 时分多路复用概述
源1 组成子信道A的时隙 源2 源3
可 用 频 段
频率
目标1
A BCD A BCD A BCD A BCD
源4 源5
多 路 复 用 器 MUX
1 23 4 56 12 3 4 5 6
多 路 复 用 器 MUX
目标2 目标3 目标4 目标5 目标6
时分复用帧
源6 时间
第二章 语音信号数字化和时分多路复用
本章学习要点： 理解话音信号的数字化过程； 了解各种量化方法对语音质量产生的不同 影响 掌握多种编码方式以及应用范围 了解TDM和FDM的区别 掌握时分多路复用的基本原理 掌握PCM30/32路帧结构 理解PCM高次群的意义
第二章 语音信号数字化和时分多路复用
2.1 时分多路复用概述 2.2 PCM30/32路系统 路系统 2.3 数字复接技术
时隙（路时隙） 合路的每个样值（ 时隙（路时隙）：合路的每个样值（PAM）信号所允许占的时 ）
间间隔（ τ C=T/n）。 间间隔（ ）。
位时隙： 位码元的时间。（τ 位码元的时间。（ 位时隙：1位码元的时间。（τn= τ c/λ) λ
例，一帧内共划分为32个相等的时隙，用以传送一路信号的一个抽样 一帧内共划分为32个相等的时隙， 32个相等的时隙 值对应8位码。 值对应8位码。 时隙（路时隙） 时隙（路时隙）=125 μs/32=3.9us 位时隙=1/8* 位时隙=1/8* 3.9us=0.488us
2.1时分多路复用概述 时分多路复用概述
80年代后期， 80 年代后期，国际上开始设想利用一根光纤同时传输多 年代后期 个光载波，各受数字信号的调制。称“波分复用” Multiplexing） （WDM,Wavelength Division Multiplexing） 如果这些光载波的波长相互间有足够的间隔， 如果这些光载波的波长相互间有足够的间隔，则每路 的数字信号同在一根光纤上传输，不会发生相互干扰。 的数字信号同在一根光纤上传输，不会发生相互干扰。 这就是光纤通信使用的复用技术。 这就是光纤通信使用的复用技术。 1995年开始 WDM技术的发展进入了快车道 特别是基 年开始， 1995年开始，WDM技术的发展进入了快车道 ，特别是基 于掺饵光纤放大器EDFA 1550nm窗口密集波分复用 EDFA的 于掺饵光纤放大器EDFA的1550nm窗口密集波分复用 DWDM）系统。 （DWDM）系统。 2001年OFC会议上 NEC和Alcatel报道他们的WDM系统 会议上， 报道他们的WDM 在2001年OFC会议上，NEC和Alcatel报道他们的WDM系统 的传输容量分别达到10.92Tb/s 一根光纤1.7 10.92Tb/s（ 1.7亿路 的传输容量分别达到10.92Tb/s（一根光纤1.7亿路 64Kb/s的数字电话 的数字电话） 10.02Tb/s。 64Kb/s的数字电话）和10.02Tb/s。
TDM子信道示意图 子信道示意图
2.1时分多路复用概述 时分多路复用概述
6、标准PCM时分复用系统 、标准 时分复用系统
PCM编码有两种标准 ： 律和μ PCM 编码有两种标准： A 律和 μ 律 ， 因此国际 编码有两种标准 上对应有两种互不兼容的PCM时分复用系统： PCM时分复用系统 上对应有两种互不兼容的PCM时分复用系统： 一种是对应A律的 律的PCM30／32路时分复用系统 一种是对应 律的 ／ 路时分复用系统
2.1时分多路复用概述 时分多路复用概述
5、时隙和帧的概念： 、时隙和帧的概念： 抽样时各路每轮一次的总时间（即开关旋转一周的时间）， 帧：抽样时各路每轮一次的总时间（即开关旋转一周的时间），
也就是一个抽样周期称为1帧 ），即每秒 也就是一个抽样周期称为 帧 （125μs），即每秒 μ ），即每秒8000帧。 帧
2.1时分多路复用概述 时分多路复用概述
总结： 总结：
TDM是将传输时间划分为许多个短的互不重叠的时隙， TDM是将传输时间划分为许多个短的互不重叠的时隙， 是将传输时间划分为许多个短的互不重叠的时隙 而将若干个时隙组成时分复用帧， 而将若干个时隙组成时分复用帧，用帧中某一固定 序号的时隙组成一个子信道。 序号的时隙组成一个子信道。 每个子信道所占用的带宽相同， 每个子信道所占用的带宽相同，每个时分复用帧所 占的时间也是相同的（125μs） 如下图（a)所示 所示。 占的时间也是相同的（125μs）,如下图（a)所示。 即在同步TDM TDM中 即在同步TDM中，各路时隙的分配是预先确定的时间 且各信号源的传输定时是同步的。 且各信号源的传输定时是同步的。 对于TDM 时隙长度越短， TDM， 对于TDM，时隙长度越短，则每个时分复用帧中所包 含的时隙数就越多，所容纳的用户数也就越多， 含的时隙数就越多，所容纳的用户数也就越多，其 原理如下图（b)所示 所示。 原理如下图（b)所示。
2.1时分多路复用概述 时分多ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ复用概述
2、时分复用的概念 、
各路信号在同一信道上轮流占用不同时间间隔进行通信。 各路信号在同一信道上轮流占用不同时间间隔进行通信。
3、PCM时分多路通信的原理： 、 时分多路通信的原理： 时分多路通信的原理
时分多路通信的理论根据： 时分多路通信的理论根据：抽样定理
光纤通信兴起。 光纤通信兴起。
用TDM技术，数字传输速率可以从2Mb/s升高到 TDM技术，数字传输速率可以从2Mb/s升高到 技术 2Mb/s 8Mb/s、34Mb/s、140Mb/s， 8Mb/s、34Mb/s、140Mb/s，相当于电话话路数从 30路增到120路 480路 1920路 路增到120 30路增到120路、480路、1920路，一根光纤在一 个方向可以同时传输这么多的路数。 个方向可以同时传输这么多的路数。 传输方法是利用这么多路由TDM TDM组成的数字电话群 传输方法是利用这么多路由TDM组成的数字电话群 直接向光载波调制，送上光纤传输。 直接向光载波调制，送上光纤传输。
2.1时分多路复用概述 时分多路复用概述
使多个话路的抽样时间错开， 使多个话路的抽样时间错开，也就是在不同时间分别对 多个话路取样，而后把它们都送到一对线路上去传送， 多个话路取样，而后把它们都送到一对线路上去传送， 这就构成了多个话路在一对线路上传送的时分多路信号。 这就构成了多个话路在一对线路上传送的时分多路信号。 在收信端，再设法按照接收的先后次序， 在收信端，再设法按照接收的先后次序，将多个话路抽 样序列分开，便能恢复各个话路的话音信号， 样序列分开，便能恢复各个话路的话音信号，从而完成 通信。 通信。
抽样定理告诉我们，一路连续的模拟话音信号S(t)的相邻样 抽样定理告诉我们，一路连续的模拟话音信号S(t)的相邻样 S(t) 值之间有125μs的时间空隙，这是时分复用的关键。 125μs的时间空隙 值之间有125μs的时间空隙，这是时分复用的关键。 如果信道仅用来传送一路话音，则有92%的时间是空闲着的。 92%的时间是空闲着的 如果信道仅用来传送一路话音，则有92%的时间是空闲着的。 为了充分利用传输信道的带宽能力和提高通信系统的有效性 带宽能力和提高通信系统的有效性. 为了充分利用传输信道的带宽能力和提高通信系统的有效性. 在125μs的抽样空闲时间内插入其它路的信号（样值信号）， μ 的抽样空闲时间内插入其它路的信号（样值信号）， 空闲时间内插入其它路的信号 即利用一路信号采样的空隙，进行其余用户信号的采样。 即利用一路信号采样的空隙，进行其余用户信号的采样。 只要各路信号在时间上能区分开（不重叠） 只要各路信号在时间上能区分开（不重叠），那么同一信道 就能传送多路信号，达到了多路复用的目的。 就能传送多路信号，达到了多路复用的目的。
2.1时分多路复用概述 时分多路复用概述
2.1时分多路复用概述 时分多路复用概述
4、PCM时分多路复用的实现（抽样脉冲错开） 、 时分多路复用的实现（ 时分多路复用的实现 抽样脉冲错开）
时分多路复用通信原理示意图
2.1时分多路复用概述 时分多路复用概述
同步含义: 同步含义 保持双方旋转速度要完全相同。 一:保持双方旋转速度要完全相同。 保持双方旋转速度要完全相同 K1和K2均以抽样频率 均以抽样频率Fi=8000次/s的速度周 和 均以抽样频率 次 的速度周 期性地、同步地旋转。 期性地、同步地旋转。 保证旋转开关起止位置一致。 二. 保证旋转开关起止位置一致。 发端的旋转开关K1从接点 开始，按顺序、 从接点1开始 发端的旋转开关 从接点 开始，按顺序、周 期性地接入接点1， 期性地接入接点 ，2…N时，则K2也必须按发 时 也必须按发 端相同的顺序从接点1开始 开始， 端相同的顺序从接点 开始，周期性地接入接点 1，2…N。以保证收发两端各路信号的轮流排 ， 。 队次序一致。否则收端将收不到本路信号， 队次序一致。否则收端将收不到本路信号，
2.1时分多路复用概述 时分多路复用概述
为此在发端和收端都设有时钟电路来稳定抽样开关时间 为此在发端和收端都设有时钟电路来稳定抽样开关时间 时钟电路 和速度