2010-第3章 时分多路复用及PCM30-32路系统
教学资源 50PCM时分多路复用信号帧结构 电子教案
PCM 时分多路复用信号帧结构一、教学目标：1 理解数字多路通信原理2 掌握PCM30/32路基群帧结构3 理解PCM 高次群 二、教学重点、难点：重点掌握PCM30/32路基群帧结构。
三、教学过程设计：1时分复用原理时分复用(Time-division multiplexing —TDM)是利用各信号的抽样值在时间上不相互重叠，达到在同一信道中传输多路信号的一种方法。
在FDM 系统中，各信号在频域上是分开的，而在时域上是混叠在一起的；在TDM 系统中，各信号在时域上是分开的，而在频域上是混叠在一起的。
图1给出了两个基带信号进行时分复用的原理图。
图中，对)(1t m 和)(2t m 按相同的时间周期进行采样，只要采样脉冲宽度足够窄，在两个采样值之间就会留有一定的时间空隙。
如果另外一路信号的采样时刻在时间空隙，则两路信号的采样值在时间上将不发生重叠。
在接收端只要在时间上与发送端同步，则两个信号就能分别正确恢复。
上述概念也可以推广到n 个信号进行时分复用。
图1 两个基带信号时分复用原理2 TDM-PCM 系统图2给出了一个具有三个模拟信源的时分复用PCM 系统原理图。
首先，抽样电子开关以适当的速率交替对输入的三路基带信号分别进行自然抽样，得到TDM-PAM 波形。
TDM-PAM 脉冲波形宽度为ss a f T T 313==式中，s T 为每路信号的抽样时间间隔，满足奈奎斯特间隔。
然后对PAM 波形进行编码，得到TDM-PCM 信号。
TDM-PCM 信号脉冲宽度为nT n T T sa b 3==式中，n 为PCM 中编码位数。
图2 三路模拟信号的TDM-PCM系统原理图在接收端，输入的TDM-PCM信号经过译码器输出TDM-PAM波形。
与发送端抽样开关相同步的接收抽样开关对输入的TDM-PAM波形同步抽样并正确分路。
于是，3路信号得到分离，各分离后的PAM信号通过低通滤波器，从而恢复出发送的三路基带信号。
2010-第8章 SDH复用与映射
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3.支路单元 支路单元(TU :Tributary Unit ） 支路单元 和支路单元组（ 和支路单元组（TUG: Tributary Group ) 概念： 支路单元( TU 概念 ： 支路单元 ( TU) 是低阶通道层和高阶通 道层之间适配的信息结构。 道层之间适配的信息结构。 构成： 由相应的低阶VC 构成：TU-n由相应的低阶VC-n和相应的支路单元 由相应的低阶VC指针TU-n PTR组成， 组成， 指针 组成 VC-n +TU-n PTR → TU-n TU指针作用 ： PTR指示 指示VC-n净荷起点在 TU 净荷起点在TU TU 指针作用： TU-n PTR 指示 指针作用 净荷起点在 帧内的起始位置。 帧内的起始位置。 种类：四种， 种类：四种，TU-n (n=11，12，2，3) ， ， ，
速率Mb/s 50.304 150.912
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SDH的容器传送过程： 的容器传送过程： 的容器传送过程 信息放入容器C； 信息放入容器 ； C+POH→VC，VC是虚容器，POH为通道附加字节， ， 是虚容器 是虚容器， 为通道附加字节， 为通道附加字节 用于容器C的管理 的管理； 用于容器 的管理； 低阶VC + TUPTR → TU， TU是支路单元，相当于低级 是支路单元， 低阶 ， 是支路单元 容器和高阶容器的一个转接容器； 容器和高阶容器的一个转接容器； TU×N → TUG，TUG是支路单元组。 是支路单元组。 ， 是支路单元组 TUG + POH高阶 高阶VC 高阶 高阶VC + AUPTR → AU， AU是管理单元组 高阶 ， 是管理单元组 AU×N → AUG：管理单元组。 ：管理单元组。 AUG + SOH → STM STM×N → STM-N
数字通信习题解答
数字通信习题解答第l章1．模拟信号与数字信号各自的主要特点是什么?模拟信号：模拟信号的特点是信号强度（如电压或电流）的取值随时间连续变化。
由于模拟信号的强度是随时间连续变化的，所以模拟信号也称为连续信号。
数字信号：与模拟信号相反，数字信号强度参量的取值是离散变化的。
数字信号又叫离散信号，离散的含义是其强度的取值是有限个数值。
2．画出时分多路复用的示意图并说明其工作原理。
时分复用的电路结构示意图如图所示。
图中SA1和SA2为电子转换开关，它们在同步系统的控制下以同起点、同速度顺序同步旋转，以保证收、发两端同步工作。
在发端，开关的旋转接点接于某路信源时，就相当于取出某路信源信号的离散时间的幅度数值。
旋转接点按顺序旋转，就相当于按顺序取出各路信源信号在离散时间的幅度数值并合成，然后经模/数变换电路变为数字信号，再与同步信号合成即可送给信道传输。
在接收端，首先分出同步信号，再进行数/模变换后即可由旋转开关分别送给相应的信息接收者。
3．试述数字通信的主要特点。
（1）抗干扰能力强，无噪声积累（2）便于加密处理（3）利于采用时分复用实现多路通信（4）设备便于集成化、小型化(5) 占用频带宽4.简单说明数字通信系统有效性指标,可靠性指标各是什么?并说明其概念。
有效性指标（1）信息传输速率：信道的传输速率是以每秒钟所传输的信息量来衡量的。
信息传输速率的单位是比特/秒，或写成bit/s ，即是每秒传输二进制码元的个数。
（2）符号传输速率：符号传输速率也叫码元速率。
它是指单位时间内所传输码元的数目，其单位为“波特”（bd ）。
（3）频带利用率：频带利用率是指单位频带内的传输速率。
可靠性指标（1）误码率：在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比。
（2）信号抖动：在数字通信系统中，信号抖动是指数字信号码元相对于标准位置的随机偏移。
第2章1、假设某模拟信号的频谱如图1所示，试画出M s f f 2=时抽样信号的频谱。
[信息与通信]30∕32路PCM机群终端机
![[信息与通信]30∕32路PCM机群终端机](https://img.taocdn.com/s3/m/76b0cc244431b90d6c85c7e5.png)
摘要PCM是目前常用的综合接入设备，该设备以大规模集成电路和可编程逻辑芯片为核心，构成话路口(FXS)、交换口(FXO)、2/4线音频、E/M、RS232、RS422、以太网、V.35等多种接口的PCM综合接入产品。
它利用标准的E1数据传输通道，采用PCM制式，直接提供语音、数据、图像等多种用户接口。
PCM设备技术成熟，优势众多，因此它能成为目前企业最常用的通信传输接入设备之一，而且在类似通信系统等重要行业中广泛应用着。
下面探讨PCM设备主要特点以及在通信系统中的应用。
一、组网灵活，容量大1. 可组成点对点、星形、链路、环型等网络，能与ATM、SDH等多种传输设备配套应用，组网方式灵活，网络适应性强。
2. 业务接入容量：每套集中式PCM复用设备系统最多可接入420个速率为64kbit/s的各种业务。
3. 中继链路容量：每套集中式PCM复用设备系统最多可以传输14个E1（14*30*64kbit/s）容量的各类业务。
4. 交叉容量：可以外置交叉设备，实现14路E1和420路时隙的全交叉连接。
二、配置方便采用支路板结构，14块独立的支路板供插各类语音、数据等业务模块，可混插、选插不同类型、不同数量的各种模块，使得业务配置和扩充极为方便。
三、接入种类丰富提供普通电话（用户环路）、热线电话、二/四线EM接口、二/四线音频接口、异步数据接口（RS232和V.24等）、同步数据接口、N*64K以太网接口等多种综合业务接入。
四、网络管理功能用户可以通过管理接口输入一些简单命令，即可快速、有效地对本设备设置参数进行测试。
PCM设备在通信系统应用PCM设备无论在电力系统，煤矿，还是雷达上，都有“用武之地”，在PCM系统设计中，采用了开放的总线结构，它利用标准的E1传输通道（G.703标准），采用PCM30/32制式，直接提供语音、数据、图像等多种用户接口。
若在雷达通信中运用PCM设备，这样将大大降低生产成本，产品的系列化、模块化、通用化会得到加强，产品维护也将更简单。
基于FPGA的PCM30or32 路系统信号同步数字复接设计
基于FPGA的PCM30/32路系统信号同步数字复接设计摘要：在现代数字通信系统中，为了扩大信道的传输容量提高信号传输效率，常采用数字复接的技术。
在分析了PCM30/32路系统基群信号帧结构的基础上，以EDA综合仿真设计软件QuartusⅡ8.0为开发平台，利用Verilog HDL硬件描述语言进行系统建模，设计了一种基于FPGA的同步数字信号复接系统。
经过对系统的功能仿真测试及综合布局布线分析，验证了输入/输出的逻辑关系，实现了系统中在发送端进行数字复接和接收端同步分解还原的设计要求，功能稳定可靠。
0 引言数字通信系统包括发送设备、接收设备和传输设备，在现代数字通信中，为了扩大信道传输容量提高传输效率，通常需要将若干低速数字码流按一定的规范复接为一个高速数据码流流，以便在高速宽带信道中传输。
目前采用较多的技术是频分多路复用和时分多路复用，频分多路复用适用于模拟通信，例如载波通信；时分多路多复用适用于数字通信，例如PCM通信。
数字复接技术就是依据时分复用的基本原理完成数据码流合并和分解还原的一种专门技术，并且是数字通信中的一项基础技术。
以往的数字复接系统大多采用模拟电路或传统的ASIC设计，电路复杂庞大且受器件局限性约束；由于近年来基于FPGA可编程器件的电路设计发展迅速，可方便反复编写和修改主程序及相关参数，灵活性和稳定性都很高。
本文以我国广泛应用的PCM30/32基群数字信号为例，介绍这种基于FPGA流程设计的同步数字信号复接和分解方案，使用EDA仿真设计工具QuartusⅡ和Verilog HDL硬件描述语言对数据复接和分解的关键步骤进行功能仿真和验证。
1 PCM30/32路系统帧结构介绍时分复用的基本原理是将时间段分割成若干路时隙，每一路信号分配一个时隙，帧同步码和其他业务信号、信令信号再分配一个或两个时隙，这种按时隙分配的重复性比特即为帧结构。
在PCM30/32路基群设备中是以帧结构为单位，将各种信息规律性地相互交插汇成2048Kb/s的高速码流。
时分多路复用与复接技术
第三章时分多路复用与复接技术1 时分多路复用为了提高信道利用率，使多个信号沿同一信道传输而互相不干扰，称多路复用。
目前采用较多的是频分多路复用和时分多路复用。
频分多路复用用于模拟通信，例如载波通信，时分多路复用用于数字通信，例如PCM通信。
时分多路复用通信，是各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。
由前述的抽样理论可知，抽样的一个重要作用，是将时间上连续的信号变成时间上离散的信号，其在信道上占用时间的有限性，为多路信号沿同一信道传输提供了条件。
具体说，就是把时间分成一些均匀的时间间隙，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隙，以达到互相分开，互不干扰的目的。
图3－1为时分多路复用示意图，各路信号经低通滤波器将频带限制在3400Hz以下，然后加到快速电子旋转开关(称分配器)开关不断重复地作匀速旋转，每旋转一周的时间等于一个抽样周期T，这样就做到对每一路信号每隔周期T时间抽样一次。
由此可见，发端分配器不仅起到抽样的作用，同时还起到复用合路的作用。
合路后的抽样信号送到 PCM编码器进行量化和编码，然后将数字信码送往信道。
在收端将这些从发送端送来的各路信码依次解码，还原后的PAM信号，由收端分配器旋转开关K2依次接通每一路信号，再经低通平滑，重建成话音信号。
由此可见收端的分配器起到时分复用的分路作用，所以收端分配器又叫分路门。
当采用单片集成PCM编解码器时，其时分复用方式是先将各路信号分别抽样、编码、再经时分复用分配器合路后送入信道，接收端先分路，然后各路分别解码和重建信号。
要注意的是：为保证正常通信，收、发端旋转开关必须同频同相。
同频是指的旋转速度要完全相同，同相指的是发端旋转开关连接第一路信号时，收端旋转开关K2也必须连接第一路，否则收端将收不到本路信号，为此要求收、发双方必须保持严格的同步。
时分复用后的数码流示意图示于图3－21.1 时分复用中的同步技术时分复用通信中的同步技术包括位同步(时钟同步)和帧同步，这是数字通信的又一个重要特点。
数字通信原理
数字通信原理第一章概述一、通信及通信系统的构成1、概念2、构成二、信息、信号及分类1、信息：用来排除不定性的东西。
2、信号：是用来携带信息的载体。
3、信号分类：模拟信号：强度的取值随时刻连续变化，取值个数无限。
数字信号：强度参量的取值是离散变化的，取值个数有限。
PAM信号是模拟信号。
（时刻上离散，但幅度取值不是有限个。
）三、模拟通信和数字通信四、数字通信的特点及性能指标1、特点：（1）抗干扰能力强，无噪声积存（2）便于加密处理（3）利于采纳时分复用实现多路通信（4）设备便于集成化、小型化（5）占用频带宽2、性能指标：信息传输速率（bit/s）：每秒钟传输的信息量。
有效性指标符号传输速率（Bd）：单位时刻内传输码元的数目。
频带利用率：单位频带内的传输速率。
误码率：在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比。
可靠性指标抖动：是指数字信号码相关于标准位置的随机偏移。
M进制信号与二进制信号码元数n的关系为：M = 2n因此，信息传输速率与符号传输速率的关系是：Rb = NB·M2log式中：Rb 为信息传输速率。
NB为符号传输速率。
M为码元（或符号）的进制数。
例如：四进制码元序列符号传输速率2000Bd，其信息传输速率为多少？Rb = NB· log2M= 2000×log24= 4000 bit/s用来衡量数字通信系统传输效率（有效性）的指标应当是单位频带内的传输速率。
误码率（平均误码率）P e = ∞→N lim Nn传输总码数发生误码个数第二章 语声信号数字化编码第一节 差不多概念A/D 变换 抽样：是将模拟信号在时刻上离散化的过程。
量化：是将信号在幅度上离散化的过程。
编码：是将每个量化后的样值用一定的二进制代码来表示。
D/A 变换：译码、滤波（低通）第二节 PCM 编码一、抽样1、抽样定义及实现的电路模型)(t f s = )(t f ×)(t S T2、抽样定理（能判定信号的类型，确定抽样频率的大小，画出频谱图）（1） 低通型信号：是指低端频率从0或某一频率0f 到某一高限频率M f 的带限信号，并有0f 〈M f －0f 的限定条件。
2013-第4章 时分多路复用及PCM30-32路系统解读
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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。
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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
时隙脉冲：TS0、TS16帧时隙脉冲用于帧码及信令码的 插入和分离。
路脉冲：CH1～ CH30路脉冲用于抽样、合路和分路； 位脉冲：D1～ D8用于编码、译码。 复帧脉冲：复帧码、线路信令码的插入和分离。
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PCM30/32路发定时系统
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3.发端时钟系统
PCM30/32路系统发端定时系统方框图：
位同步无法判别收到的信码是第几路信号的第几 位码，须采用帧同步方法解决以下问题： 分辨出哪8位是一个码字 码字属于哪一路
注意：PCM30/32系统的帧同步是指子帧同步、复 帧同步、CRC复帧同步。
课程内容
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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
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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
保 持
sT2(t) m (t) 3s sT3(t)
3路PCM时分复用系统组成
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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。
第三章 程控数字交换机的硬件系统
2. S接线器的基本组成
S接线器主要由一个连接n条输入复用线和n 条输出复用线的n×n的电子接点矩阵，控制存 贮器组以及一些相关的接口逻辑电路组成。 控制存储器共有n组，每组控制存储器的存 储单元数等于复用线的复用度。 第j组控制存储器的第I个单元用来存放在时 隙I时第j条输入（输出）复用线应接通的输出 （输入）线的线号。 设控制存储器的位元数为i，S接线器的输入 （输出）线的数目为n，则控制存储器的位元 数应满足以下关系：2i≥n。
控制存储器的内容是在呼叫建立时由计算机写入的。
（2）
输入控制方式
控制写入 顺序读出
输入控制方式也叫做控制写入，顺序读出。
在采用输入控制方式时， T接线器的输入复用线上某 个时隙的内容，应写入话音存储器的哪个单元，由控 制存储器相应单元的内容来决定。控制存储器的内容， 是在呼叫建立时由计算机控制写入的。
两种压扩律
两种压扩律――A律和μ律。欧洲和我国均采用A律， 在 PCM30/32 系统中采用； μ 律通用于北美和日本，在 PCM24系统中采用。 A律的输入电压和输出电压的关系如下式所示：
uy Au x 1 ln A 0 ux 1 (小信号 ) A
μ 律的输入电压和输出电压的关系如下式所示：
3-1-1 采用分级控制方式的交换机的硬件的基本 结构
远端用户模块
各部分的基本功能
采用分级控制的交换机的硬件由用户模块，远端用 户模块、数字中继器、模拟中继器、数字交换网络、 信令设备和控制系统组成。 1．用户模块 2．远端用户模块 3．中继模块 4．数字交换网络 5．信令设备 6．控制部分是计算机系统，由处理器、存贮器和输入/输 出设备组成，通过执行预定的程序和数据，来完成规 定的话音通路接续、维护和管理的功能逻辑。
基于FPGA的PCM30-32路系统信号同
基于FPGA的PCM30/32路系统信号同
本文以我国广泛应用的PCM30/32基群数字信号为例，介绍这种基于FPGA流程设计的同步数字信号复接和分解方案，使用EDA仿真设计工具QuartusⅡ和Verilog HDL硬件描述语言对数据复接和分解的关键步骤进行功能仿真和验证。
1 PCM30/32路系统帧结构介绍
时分复用的基本原理是将时间段分割成若干路时隙，每一路信号分配一个时隙，帧同步码和其他业务信号、信令信号再分配一个或两个时隙，这种按时隙分配的重复性比特即为帧结构。
在PCM30/32路基群设备中是以帧结构为单位，将各种信息规律性地相互交插汇成2 048 Kb/s的高速码流。
PCM30/32路系统的整个系统共分为32个路时隙，其中30个路时隙分别用来传送30路话音信号，一个路时隙用来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码。