2013-第4章 时分多路复用及PCM30-32路系统解读
合集下载
时分多路复用及PCM3032路系统
第4章 时分多路复用及PCM30/32路系统第一节 时分多路复用通信一、时分多路复用的概念利用各路信号在信道上占有不同时间间隔的特征来分开各路信号的。
二、PCM 时分多路复用通信系统的构成● PCM 时分多路复用通信的实现（以3路复用为例）（n 路复用原理类似） ●发端低通滤波器的作用 P67 ●保持的目的 P68 ●抽样门的作用——抽样、合路。
●分路门的作用——分路。
●接收低通滤波器的作用——重建或近似地恢复原模拟话音信号。
●几个概念：1帧、路时隙(n T t c =)、位时隙(l t t c B =)第二节 PCM30／32路系统一、PCM30／32路系统帧结构P73图3.9● 几个标准数据:帧周期s μ125 ，帧长度32×8＝256比特（l =8）路时隙s t c μ91.3=位时隙s t B μ488.0=数码率s kbit f B /2048=● 位同步的目的——保证收端正确识别每一位码元。
帧同步的目的——保证收发两端相应各话路要对准。
复帧同步的目的——保证收发两端各路信令码在时间上对准。
● 各时隙的作用 P73●帧同步码型及传输位置、复帧同步码型及传输位置、30路信令码的传输（标志信号的抽样频率、抽样周期）[标志信号抽样后，编4位码{abcd}] 信令码{abcd}不能同时编为0000码，否则就无法与复帧同步码区分开。
例1、计算PCM30/32路系统（8=l ）的路时隙、位时隙和数码率。
解：路时隙s s n T t c μμ91.332125=== 位时隙s sl t t c B μμ488.0891.3===数码率s kbit l n f f s B /20488328000=⨯⨯=⋅⋅=例2、计算PCM30/32路系统（8=l ）1路的速率。
解：基群的速率为s kbit /20481路的速率：s kbit /64322048=例3、PCM30/32路系统中，第25话路在哪一时隙中传输？第25路信令码的传输位置在什么地方？解：第25话路在帧结构中的传输位置为TS 26第25路信令码在帧结构中的传输位置为F 10帧TS 16后4位码二、PCM30/32路定时系统发端定时系统时钟CP 、位脉冲、路脉冲、复帧脉冲的频率及作用收端定时系统对收端时钟的要求——收端时钟与发端时钟频率完全相同，且与接收信码同频同相。
第5章时分多路复用及PCM30_32路系统
23
思考 为什么要求收端时钟与接收信码同频同相？
接收端为正确判决或识别每一个码元，要求再生判 决脉冲与接收信码频率相同、相位对准，而再生判 决脉冲是由时钟微分得到的，所以要求收端时钟与 接收信码同频、同相。
24
定时钟提取的方法 定时钟提取电路一般采用谐振槽路方式
收端采用定时钟提取的方式获得时钟，即可作到 收端时钟与发端时钟频率完全相同，且与接收信 码同频、同相，也就相当于已经实现了位同步。
由CP频率除以8 得到，频率为 256kHz。
19
发端定时脉冲时间波形
4.2 PCM30/32路系统
时钟脉冲： 提位供 脉高冲稳：定性的 时D路1钟脉～信冲D8号：，。用于编 频码用的率 、 于 抽为解各样码话和20路分48信路kH号以z 产同及时生 步 T隙S路码脉0、脉和冲T冲标的S1、志形6路帧信成 号等码 。等。 共32个，由位脉 由冲C频P率频除率以除3以2得8 得到到 ，，频频率率为为8kHz。 256kHz。
《数字通信原理》
PCM时分多路复用 通信系统的构成
时分多路复用的概念
多路复用： 为了提高信道利用率，使多路信号沿同
一信道传输而互不干扰。
时分多路复用： 是利用各路信号在信道上占有不同的时
间间隔的特征来区分各路信号。
PCM时分多路复用的示意
m1(t)
t
m2(t)
m3(t)
合路
3
PCM时分多路复用通信系统的构成
17
发端定时系统方框图
时钟频率= 二进制码元的重复频率
时钟标称频率 fcp=fB=2048kHz
时钟频率稳定度要求小于 50×10-6，即允许2048kHz 的偏差在±100Hz以内。
18
思考 为什么要求收端时钟与接收信码同频同相？
接收端为正确判决或识别每一个码元，要求再生判 决脉冲与接收信码频率相同、相位对准，而再生判 决脉冲是由时钟微分得到的，所以要求收端时钟与 接收信码同频、同相。
24
定时钟提取的方法 定时钟提取电路一般采用谐振槽路方式
收端采用定时钟提取的方式获得时钟，即可作到 收端时钟与发端时钟频率完全相同，且与接收信 码同频、同相，也就相当于已经实现了位同步。
由CP频率除以8 得到，频率为 256kHz。
19
发端定时脉冲时间波形
4.2 PCM30/32路系统
时钟脉冲： 提位供 脉高冲稳：定性的 时D路1钟脉～信冲D8号：，。用于编 频码用的率 、 于 抽为解各样码话和20路分48信路kH号以z 产同及时生 步 T隙S路码脉0、脉和冲T冲标的S1、志形6路帧信成 号等码 。等。 共32个，由位脉 由冲C频P率频除率以除3以2得8 得到到 ，，频频率率为为8kHz。 256kHz。
《数字通信原理》
PCM时分多路复用 通信系统的构成
时分多路复用的概念
多路复用： 为了提高信道利用率，使多路信号沿同
一信道传输而互不干扰。
时分多路复用： 是利用各路信号在信道上占有不同的时
间间隔的特征来区分各路信号。
PCM时分多路复用的示意
m1(t)
t
m2(t)
m3(t)
合路
3
PCM时分多路复用通信系统的构成
17
发端定时系统方框图
时钟频率= 二进制码元的重复频率
时钟标称频率 fcp=fB=2048kHz
时钟频率稳定度要求小于 50×10-6，即允许2048kHz 的偏差在±100Hz以内。
18
PCM30-32路定时系统
PCM30/32路定时系统
由定时系统提供给抽样、分路、编码、解码、标志信号系统以及汇总、分离等部件的准确的指令脉冲，以保证整体各部件能在规定的时间内准确、协调地工作.定时系统产生数字通信系统中所需要的各种定时脉冲，这些脉冲主要有：
a. 供抽样与分路用的抽样脉冲（也称为路脉冲）；
b. 供编码与解码用的位脉冲；
c. 供标志信号用的复帧脉冲等。
定时系统包括发端定时和收端定时两种，前者为主动式，后者为从属式。
从属式的意思是收端定时系统的时钟是从PCM信码流中提取出来的，其本身并没有时钟源。
下面分别进行介绍。
发端定时系统
PCM30/32路系统发端定时系统。
（1）时钟脉冲
（2）位脉冲
（3）路脉冲
（4）路时隙与复帧脉冲
收端定时钟提取。
时分多路复用 ppt课件
PCM基群帧结构动画
ppt课件
20
பைடு நூலகம்
2.4.3数字复接技术
数字通信的优越性，推动了数字通信网的建立和 发展。在通信网运行时，为了扩大传输容量和提 高传输效率，可以采用复用的方式。
为了进一步扩大系统容量，就需要把若干中低速 数字信号（低次群）合并成一个高速数字信号 （高次群） ，再通过高速信道传输，传到对方再 分离还原为各个中低速数字信号。数字复接就是 实现这种数字信号合并与分离的。
②帧同步时隙：TS0用于传送帧同步码以实 现帧同步
ppt课件
18
③信令与复帧同步时隙：TS16 每帧的TS16用来传信令信号。 TS16中有8位码，可分配给两个话路使用 第1～4位码传送一个话路的信令，
第5～8位码传送另一个话路的信令。
则30个话路则需15个TS16传送信令，即需 要15个帧的来传送。分别记为F1，F2， F3…F15；
二次群的速率:
4*2.048Mb/s=8.192Mb/s。（×）
4*2.048Mb/s+0.256 Mb/s=8.448 Mb/s。 这样是因为在组成二次群时需要加入额外 的填充码元。
ppt课件
33
4、 同步数字体系SDH （Synchronous Digital Hierarchy）
PDH （Plesiochronous Digital Hierarchy）： PCM技术在复接成一次群时，采用同步复 接，但在形成二、三、四群时采用异步复 接方式。为复接方便，规定了各支路比特 流之间的异步范围，对偏差的约束就是所 称的准同步工作，相应的同步系列称为准 同步系列。
ppt课件
1
2.4.1 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，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。
ppt课件
20
பைடு நூலகம்
2.4.3数字复接技术
数字通信的优越性，推动了数字通信网的建立和 发展。在通信网运行时，为了扩大传输容量和提 高传输效率，可以采用复用的方式。
为了进一步扩大系统容量，就需要把若干中低速 数字信号（低次群）合并成一个高速数字信号 （高次群） ，再通过高速信道传输，传到对方再 分离还原为各个中低速数字信号。数字复接就是 实现这种数字信号合并与分离的。
②帧同步时隙：TS0用于传送帧同步码以实 现帧同步
ppt课件
18
③信令与复帧同步时隙：TS16 每帧的TS16用来传信令信号。 TS16中有8位码，可分配给两个话路使用 第1～4位码传送一个话路的信令，
第5～8位码传送另一个话路的信令。
则30个话路则需15个TS16传送信令，即需 要15个帧的来传送。分别记为F1，F2， F3…F15；
二次群的速率:
4*2.048Mb/s=8.192Mb/s。（×）
4*2.048Mb/s+0.256 Mb/s=8.448 Mb/s。 这样是因为在组成二次群时需要加入额外 的填充码元。
ppt课件
33
4、 同步数字体系SDH （Synchronous Digital Hierarchy）
PDH （Plesiochronous Digital Hierarchy）： PCM技术在复接成一次群时，采用同步复 接，但在形成二、三、四群时采用异步复 接方式。为复接方便，规定了各支路比特 流之间的异步范围，对偏差的约束就是所 称的准同步工作，相应的同步系列称为准 同步系列。
ppt课件
1
2.4.1 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，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。
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
TDM及PCM30 32路系统
信道复用及历史
80年代后期，国际上开始设想利用一根光纤同时传 输多个光载波，各受数字信号的调制。称“波分复 用 ” （ WDM,Wavelength Division Multiplexing） 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。这就是光纤通信使用的复用技术。
时分复用概念及特点
时分复用（TDM）是建立在抽样定理基础上的。
抽样定理指明：满足一定条件下，时间连续 的模拟信号可以用时间上离散的抽样脉冲值 代替。因此，如果抽样脉冲占据较短时间， 在抽样脉冲之间就留出了时间空隙，利用这 种空隙便可以传输其它信号的抽样值。时分 复用就是利用各路信号的抽样值在时间上占 据不同的时隙，来达到在同一信道中传输多 路信号而互不干扰的一种方法。
随路信令：(7 号信令)
在物理信道上建立逻辑连接。 效率高。
时分多路复用
一个复帧由16帧组成，一帧由32个时隙组成， 一个时隙有8个比特。
对于PCM30/32路系统，由于抽样频率为8000Hz， 因 此 ， 抽 样 周 期 （ 即 PCM 30/32 路 的 帧 周 期 ） 为 1/8000=125us；一个复帧由16帧组成，这样复帧周 期为2ms；一帧内包含32路，则每路占用的时隙为 125/32=3.91us；每时隙包含8位折叠二进制，因此， 位时隙占488ns。
时分复用中的位同步、帧同步
位同步——码元同步，时钟同步
➢ 收发两端的设备在指定的时间协调一致的工作， 又称定时
➢ 时钟同步必须保证收发两端同频同相 ——同频： 保持收发两端开关（SA1和SA2） 旋 转速度要完全相同。 ——同相：SA1 和SA2的步调一致，即SA1接通 第一路信号时，收端SA2也接通第一路信号
PCM3032知识点课件.
CH1 b c d a
CH16 b c d
CH2
CH17
¡ -
¡ -
F15
a
b
c
d
a
b
¡ c d CH30
CH15
30个话路只有1个信令时隙， 如何传输信令信息？
探 讨
2．PCM30/32路设备在市话通信中的应用 PCM30/32路设备最初用于市话中继线的 扩容。一个话路要占用一对中继线，若 拿出两对中继线开通一套PCM30/32路系 统，在这两对线上就可以同时传送30个 话路，线路的利用率为原来0 0 1 1 0 1 1
话路 时隙 (CH1 ~ CH15)
信令时隙 0 0 0 0 1 A2 1 备用 比特 d a b c d 1
CH30
帧同步信号
复帧同 步信号 1 1 F1 a b c
488 ns 3.91 s
奇 帧 TS0
×
1 A1 1
1
1
保留给 帧失步告警 国内通信用 F2 a
PCM复帧结构
16帧， 2.0 ms 复 帧结 构 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
32路时 隙 ， 256 bit,125 s 帧结 构 TS 1 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 话路 时隙 (CH16 ~ CH29)
1-3-3PCM30/32
3.3 数字通信技术
3.3.1 PCM30/32系统简介
3.3.1 PCM30/32系统简介
PCM30/32的含义
第七次课：PCM3032,位同步,帧同步
11
PCM30/32终端机的帧结构 （A律）
1、帧结构：指一帧周期中时隙的安排。 每帧分为32个时隙（0 — 31号） 。 a.TS1-TS15，TS17-TS31（共30路时隙用于传话音） b.每个时隙传PCM8位编码 c.TS0传帧同步码 d.TS16传信令，即呼叫、应答等。
12
16帧，2.0 ms 复帧结构 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
32路时隙，256 bit,125 s 帧结构 TS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 0 帧同步时隙 偶帧 TS0 × 0 0 1 1 0 1 1 帧同步信号 话路 时隙 (CH1 ~ CH15) 信令时隙 0 0 0 0 1 A2 1 1 复帧同 步信号 F1 备用 比特 话路 时隙 (CH16 ~ CH29) 488 ns 3.91 s CH3 0
25
2. 帧同步电路的工作原理
PCM复用系统为了完成帧同步功能， 在接收端还需要有两种装置：一是同步 码识别装置，二是调整装置。同步码识 别装置用来识别接收的PCM信号序列中 的同步标志码位置；调整装置的作用就 是当收、发两端同步标志码位置不对应 时，对收端进行调整以使其两者位置相 对应。这些装置统称为帧同步电路。
21
21
帧周期: 帧长度：
125us 256bit
复帧周期 帧同步码周期
16*125us
250us
路时隙宽度： tc=125/32=3.9 μs 位时隙宽度 数码率 tb=3.9/8=0.488 μs fb=1/0.488=2048 kb/s
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
10/51
帧同步：是指收发两端相应的话路在时间上对准，以 便接收端能够正确分路。 说明：复用时多路信号构成一帧，并且附加帧起始
标志（帧同步码），以便接收端识别。每一帧内信 号位固定，若能识别出首尾，就可以正确区分每一
路信号，实现帧同步，相当于开关起始位置相同。
s∑(t) 路 同 步 码 路 1 路 2 路 3 同 步 码 1 2 3
…
位
t 帧 帧
11/51
2.帧同步系统的工作原理 作用：同步码识别、同步调整
PCM 入 时隙时钟 产生器
T1 T2 CH' CH1 分 CH2
时钟提取 cp
cp0
本地 帧码 Tn 产生器 脉冲形成 同步识别
T0
路 解 码
CHn
逐步移位法帧同步系统框图
PCM 入 时隙时钟 T2 产生器 本地 帧码 Tn 产生器 脉冲形成 同步识别
保 持
sT2(t) m (t) 3s sT3(t)
3路PCM时分复用系统组成
6/51
7/51
工作原理：
1．抗干扰，低通滤波，截止3.4kHz。 2．采样周期T=125µs,fs=8000Hz,ST为抽样脉冲，各路 依次错开，各路抽样信号在时间上分开，实现多路 复用。 3 ．编码需要时间，为了保证编码精度，展宽多路抽 样值到整个时隙，将和路信号PAM送保持单元。
T0 T1 CH' CH1 分 CH2
时钟提取 cp
cp0
路 解 码
CHn
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
13/51
设本地帧码比PCM码流中的帧码提前2bit出现，调整过程如下： 第一次比较：收的 PCM码：××1 0 0 1 1 0 本地帧码： 1 0 0 1 1 0 1 1 经同步识别，发现码型不相同，本地帧码扣除8位，重发8位； 第二次比较：收的 PCM码：×1 0 0 1 1 0 1 本地帧码： 1 0 0 1 1 0 1 1 经同步识别，发现码型不相同，本地帧码再扣除8位，重发8位。
4 ．经过量化成为 PCM 信号，一路 PCM 信号（码字）占 用一个路时隙。
5．解码还原和路PAM信号，有量化误差，一路码字到 齐后开始解码，有延迟。 6.分路、低通滤波重新恢复各路原始话音信号。
推广N路：PCM30/32路系统、PCM24路系统。 8/51 几个基本概念： 帧：重复出现的数字图案；帧周期就是各路信号的 抽样周期，tF=T重复出现的数字图样 路 时 隙 ： 合 路 PAM 信 号 每 个 样 值 所 允 许 的 时 间 ， tC=T/N 位时隙：一个码元占用的时间，tB=tC/l
4.4 PCM30/32路系统接口标准
3/51
4.1 时分多路复用通信概念
4.1.1时分多路复用概念
概念：利用多路信号在 信道上占用不同时间间 隔的特征来分开各路信 号，每路占用的时间间 隔称为路时隙，简称时 隙。
时分复用示意图
4/51
时分复用系统示意图
正常工作条件：两开关必须同频同相（转速、起始位置 相同）。 术语：收、发端保持同步。
调整两次，即可同步。
14/51
3. 帧同步系统的保护措施
1）帧同步系统的相关概念 假失步：由于误码引起的失步；
假同步：因信息码可能出现的与帧同步码型相同
的码组而误判的同步。
保护过程示意图
前方保护时间
同步捕捉时间
15/51 后方保护时间
同步状态
失步状态 保护过程示意图
同步状态
前方保护的目的：避免出现假失步。 后方保护目的：避免出现假同步。
5/51
4.1.2 PCM时分多路通信系统的组成
以3路复用为例，说明PCM时分多路通信系统的组成。
低通 滤波 1 2 3 LP1 LP2 LP2 抽样 合路 m1(t) m1s(t) sT1(t) m2(t) m2s(t) m3(t) sT2(t) m3s(t) sT3(t) 量 化 信道 解 编 码 码 分路 m1s(t) sT1(t) m2s(t) 低通 滤波 LP1 LP2 LP2 m'1(t) m'2(：
同步码邻接区：长度为r的帧码（同步码）码组，其
前后各长为r-1位码的区域称为同步码邻接区。
16/51
4. 帧同步系统的要求及有关问题的讨论 帧同步系统的要求： ① 同步性能稳定，具有一定的抗干扰能力； ② 同步识别效果好；（同步码组的长度要短,效果好)
③ 同步引入时间要短；
④ 构成系统的电路简单。
17/51
1）帧同步码的插入方式
分散插入：如PCM24路系统
帧码
集中插入：如PCM30/32路系统
s∑(t) 路 同 步 码 路 1 路 2 路 3 同 步 码
位
1
2
3
…
t 帧 帧
9/51
4.1.3时分多路复用系统中的位同步与帧同步
1. 帧同步的概念
数字通信的同步：也称为定时，包括位同步和 帧同步。
位同步（码元同步、时钟同步）：是指收发两 端时钟频率相等，相位一致。 说明：位同步相当于开关旋转速度相同保证收 发两端设在指定时间协调一致地工作，能正确 区分，接收每一路信号。
课程内容
1/51
第 1章 第 2章 第 3章 √ 第 4章 第 5章 第 6章 第 7章
绪论 语音信号编码--脉冲编码调制PCM 语声信号压缩编码 时分多路复用及PCM30/32路系统 数字信号复接—PDH和SDH 数字信号传输 差错控制理论
2/51
第4章 时分多路复用及PCM30/32路系统 4.1 时分多路复用通信概念 4.2 PCM30/32路系统帧结构 4.3 PCM30/32路系统的构成
18/51
19/51
PCM24路系统总的的数码率：
fb （24 8 1)bit / 帧 8000 帧 / s 1.544Mb/s
2）帧码码型的选择 帧码长度r的选择，需考虑以下几个因素。
20/51
检定概率P1：发帧码，正确收的概率，大好
漏检概率P2：发帧码，未检出的概率,小好, P1+P2=1 假同步概率P3：未发帧码,识别为帧码的概率，小好 非假同步概率P4：未发帧码，收未识别为帧码概率, 大好 P3+P4=1 出现的矛盾： r小， P2小， P3大 r大， P2大， P3小，同步码组太长，资源浪费 解决此矛盾的方法： （1）提供后方保护，提高帧同步系统的稳定性； （2）选取最佳同步码码型，如临界点为１的码组。