《数字通信 第2版 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 杨文山 第3章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字通信 第2版 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 杨文山 第3章（168页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3章 时分多路复用技术,3.1 PCM30/32路基群帧结构 3.2 PCM30/32路的定时与同步系统 3.3 PCM30/32路系统构成 3.4 信号复用方式和多址联接方式,3.1 PCM30/32路基群帧结构,提高信道利用率就是在同一信道内传输多路信号，而各路信号之间互不干扰。,多路复用。 目前多路复用的方法使用较多的有两大类： 频分多路复用和时分多路复用。,频分多路复用多用于模拟通信，时分多路复用多用于数字通信。,3.1.1 时分多路复用通信的概念,时分多路通信是各路经过抽样、量化编码的信号在同一信道上占用不同的时间间隙进行传输的通信方式。,图3-1 时分多路复用的示意图,可见，K1
2、和K2的同步是实现时分多路通信并保证通信正常进行的关键。,3.1.2 PCM时分多路通信系统的构成,图3-2 3路PCM时分多路复用通信系统构成示意图,1 低通滤波器（LP）,2 抽样、合路门,3 保持,4 量化、编码,5 解码,6 分路、低通重建,图3-3 3个话路信号抽样合路示意图,3.1.3 PCM30/32路基群帧结构,1 帧结构的概念,所谓帧结构就是将各路样值的数字码和各种用途的标记码按照一定的时间顺序排列的数字码组合。,同一个话路抽样两次的时间间隔，或者所有话路都抽样一次的时间称为帧周期，TS。,每个话路在一帧中所占的时间称为路时隙，用tC。,一个样值编WTBXlWTBZ位码时，每
3、个码位所占的时间称为位时隙， tB。,对复用路数为n个话路的PCM系统， tC=TS/n，tB=tC/l。反映帧周期、时隙及码位的位置关系的时间图就是帧结构图。,2 30/32路PCM基群帧结构 PCM时分多路通信可以组成数千路的复用。我国采用30/32路制式为基群，简称基群或一次群。,图3-4 30/32路PCM基群帧结构图,30/32路PCM基群帧周期TS=125s，即抽样频率fS=1/TS=8kHz，帧长为256bit。,各时隙安排如下。 （1） TS1TS15，TS17TS31,TS1TS15分别传送CH1CH15路语声信号，TS17TS31分别传送CH16CH30路语声信号。,（2）
4、 TS0 TS0是帧同步时隙。 偶帧TS0用来传送帧同步码，奇帧TS0用来传送帧失步对告码、监视码等。,（3） TS16 TS16时隙是信令码传送时隙。,根据信令信道的位置，信令可以分为时隙内信令和时隙外信令；根据信令信道的利用方式，信令又可以分为共路信令和随路信令。,PCM30/32路系统采用的是随路信令方式。,3.1.4 数码率计算,数码率是衡量信道传输效率的重要指标。,3.2 PCM30/32路的定时 与同步系统,3.2.1 定时系统,定时系统的任务是在主时钟的控制下产生数字通信系统中所需要的各种定时脉冲，主要有：,（1） 供抽样与分路用的抽样脉冲（又称路脉冲）； （2） 供编码与解码用
5、的位脉冲； （3） 供信令信号用的复帧脉冲等。,1 发端定时系统 发端定时系统的主要任务是提供终端机发信支路所需要的各种定时脉冲。,表3-1 PCM30/32系统发端定时脉冲（方案之一）,（1） 时钟脉冲的产生 主时钟脉冲发生器的任务是提供频率高度稳定的时钟信号。,图3-5 发端定时系统的构成方框图,图3-6 石英晶体主时钟产生电路原理图,图3-7 石英晶体的等效电路和电抗频率特性,石英晶体振荡器由两级与非门级联组成两级放大器。,图3-8 产生主时钟的另一种方法,（2） 位脉冲的产生 位脉冲主要用于编码、解码和产生其他脉冲信号。,环形移位寄存器方案,图3-9 由环形移位寄存器组成的位脉冲发生器
6、及其输出波形、状态迁移图,（3） 路脉冲产生 路脉冲产生的主要任务是产生CH1CH30路脉冲序列，用于各话路信号的抽样、分离以及TS0和TS16时隙脉冲的形成。,（4） 路时隙与复帧脉冲 路时隙脉冲产生电路的任务是产生TS0、TS16时隙脉冲。,图3-10 30/32PCM基群设备发端部分定时脉冲的时间波形图,2收端定时系统 收端定时系统为从属式。,图3-11 定时钟提取电路框图,3.2.2 同步系统,1 同步的含义及实现,（1） 位同步 位同步是指收、发双方时钟频率要完全相同，,（2） 帧同步、复帧同步 帧同步是指在发端第n路抽样、量化和编码的信号一定要送到收端第n路还原，以保证语声的正确传
7、送。,帧同步和复帧同步的实现方式是相似的。,同步码组的插入方式有两种： 分散插入方式 集中插入方式,图3-12 帧同步码集中插入方式示意图,2帧同步系统的主要要求 对帧同步系统的要求如下。,（1） 同步性能稳定，具有一定的抗干扰能力 （2） 同步建立时间短,3 帧同步电路工作原理,（1） 同步识别方式 常用的同步识别方式有两种：逐位比较方式和码型检出方式。,图3-14 复位式同步方式原理图,（3） 逐步移位方式帧同步电路工作原理 接收端帧同步电路主要由同步码识别、调整和保护3部分组成。同步码识别,同步码识别电路用来识别接收的PCM信号序列中的同步标志码的位置；,调整电路的作用是当收、发两端同步
8、标志码位置不对应时，对收端进行调整；,保护电路的作用是防止电路在外界干扰下产生错误的调整。,图3-15 逐步移位方式帧同步电路原理框图,4 30/32路PCM基群帧同步系统工作原理 （1） 帧同步系统方框图及其工作原理 ,30/32路PCM基群帧同步系统采用码型检出、逐位捕捉方式，由帧同步码检出、前后方保护以及时标脉冲产生等部分组成。,图3-16 30/32路PCM基群帧同步系统, 时标脉冲产生 时标脉冲的作用是在规定的时间检出或检验该时刻的码型并辅助同步系统的建立。,图317帧同步码检出电路,读出时标Pr 比较时标Pc 监视码时标Pm, 帧同步码检出 帧同步码检出电路由8级移位寄存器和检出门
9、组成, 前方保护和后方保护 前方保护和后方保护电路是由3个D触发器和RS触发器、奇帧监视码检出电路等组成,图3-18 前方保护和后方保护电路,（2） 帧同步系统的工作流程图,图3-19 帧同步系统工作流程图,（3） 帧同步系统性能的近似分析 前方保护时间 T前=（m-1）TS, 后方保护时间 T后=（n-1）TS, 平均失步时间 m m TS 1-mp, 误失步平均时间间隔 TS T误失步 Pel）m,3.3 PCM30/32路系统构成,3.3.1 集中编码方式PCM30/32路系统,集中编解码方式是指多个话路共用一个PCM编解码器。,1 差动系统 差动系统的作用是完成二/四线转换、平衡/不平
10、衡电路转换。差动系统电路的构成通常采用差动变量器，,2 发信支路 发信支路包括抽样、量化编码、汇总和码型变换等电路。,图3-20 集中编解码方式PCM30/32路系统,图3-21 差动电路,3 收信支路 收信支路包括再生、码型反变换、分离、解码及分路等电路。,4 信令系统 这些控制交换机自动接续和复原的指令称为信令，也称为标志信号。,再将各路信号编成的二进制码合并，信令系统由信令接口和信令发逻辑、信令收逻辑组成。,3.3.2 单片集成编解码PCM30/32路系统,单路集成编解码PCM30/32路系统，不同于群路编解码PCM30/32路系统之处在于单路集成编解码系统是将各话路信号单独抽样、量化编
11、码，,合并的是数字信号，然后再和同步码、监视码、失步对告码以及信令码等汇合。,3.3.3 PCM话路特性指标及其测试,话路特性指标是指在PCM信道传输音频信号（300Hz3400Hz）时的特性指标。,1 传输电平 传输电平是在终端机话路盘二线塞孔和四线塞孔处的电平值。,表3-2 传输电平标准,图3-22 单路集成编解码PCM30/32路系统,图3-23 传输电平测试,2 净衰减频率特性 净衰减频率特性是指在有效传输频带（300Hz3400Hz）内净衰减与频率的关系,图3-24 净衰减频率特性测试,全程净衰减频率特性可以是四线发与四线收之间的净衰减频率特性，也可以是二线发与二线收之间的净衰减频率
12、特性。,图3-25 频率特性标准,3 电平特性 电平特性是指话路净衰减或净增益（二者大小相等，符号相反）与话路输入电平的关系。,图3-26 电平特性测试,图3-27 电平特性标准,4空闲信道噪声 空闲信道噪声是指在每个话路的输入输出端均终接600的标称电阻，在不通话时测得的背景噪声。,（1） 衡重噪声测试 衡重噪声是指用带有衡重网络的噪声计测量出来的噪声。,图3-28 衡重噪声测试,（2） 单频噪声测试 单频噪声测试是指在被测话路音频输入口终接600电阻，在该话路音频输出口用选频电平表选测任何单一频率的电平。,图3-29 单频噪声测试,（3） 接收设备噪声测试 接收设备噪声是指在设备接收侧的数
13、字输入口送入数字空闲码，在被测话路音频输出口用噪声计或话路特性测试仪测得的噪声电平。,图3-30 接受设备噪声测试,5 总信噪比 总信噪比又称为总失真比。电路的总噪声包括由量化失真、非线性失真、热噪声、信道误码及外来干扰等产生的噪声。,总信噪比的测量方法有两种。 （1） 正弦信号作测量源的测量,图3-31 用正弦信号测量总信噪比测试连接方框图,（2） 噪声信号作测量源的测量,图3-32 总信噪比标准,6路际可懂串音防卫度 路际串音是指同一PCM系统中，某一路或某几路的通话信号串扰到其他话路中去，产生终端机通路之间的串音。路际串音分为可懂串音和不可懂串音。,串音通常用防卫度指标来衡量，防卫度定义
14、为有用信号电平与串音电平之差。,图3-33 串音防卫度测试,3.4 信号复用方式和多址 联接方式,在现代通信系统中，提高信道的利用率的有效方法是采用多路复用技术和多址联接方式。,多路复用是指利用一条基带信道或有线信道同时传输多路信号的一种技术，它能解决在同一信道内同时传送多个信号的问题。,多址联接则是指多个用户的信号在射频信道上的复用。,3.4.1 频分多路复用,频分复用（FrequencyDivision Multiplex，FDM）是多路复用的基本方式之一。频分多路复用是使各路信号占用同一个信道的不同频带进行传输。,图3-34 频分多路复用原理方框图,频分多路复用中的主要问题是各路信号之间
15、的相互串扰，引起串扰的主要原因是系统非线性造成的各路已调信号频谱的展宽。,图3-35 频分多路复用通信空间示意图,在模拟通信中，频分多路复用是实现信道复用的主要方法。它的优点是信道频带利用率高，分路容易，设备简单。,3.4.2 时分多路复用,时分复用(TimeDivision Multiplex，TDM)也是多路复用的基本方式之一。时分多路复用是使各路信号占用同一个信道的不同时间进行传输。,图3-36- 时分多路复用通信的空间示意图,TDM有以下两个突出的优点。 （1） 在TDM系统中，多路信号的合路与分路都采用数字电路，这种方式比FDM系统采用模拟滤波器进行分路要简单、可靠。,（2） 在FDM系统中，信道的非线性容易产生交替失真和高次谐波，引起路间串扰，因此，FDM对信道的非线性失真要求高，而TDM对系统的非线性要求可以降低。,3.4.3 波分多路复用,波分多路复用(WavelengthDivision Multiplex，WDM)是使各路信号占用同一个信道的不同波长进行传输。,一般载波间隔比较小时（小于1nm）称为频分
