第五讲时分多路复用课件.ppt

1、时分多路复用(1)1时分多路复用(1)2时分多路复用(1)3|时分复用原理|PCM基群帧结构|数字复接原理|正码速调整技术|帧同步技术时分多路复用(1)4基本原理基本原理时分复用（TDM，即Time-Division Multiplexing）的主要特点是利用不同时隙来传送各路不同信号。时分多路复用(1)5TDM与FDM（频分复用）原理的差别：TDM在时域上是各路信号分割开来的;但在频域上是各路信号混叠在一起的。FDM在频域上是各路信号分割开来的;但在时域上是混叠在一起的。时分多路复用(1)6TDM的方法有两个突出的优点：多路信号的汇合与分路都是数字电路，比FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。信

2、道的非线性会在FDM系统中产生交调失真与高次谐波，引起路际串话，因此，对信道的非线性失真要求很高；而TDM系统的非线性失真要求可降低。时分多路复用(1)7TDM技术存在的主要问题：TDM对信道中时钟相位抖动及接收端与发送端的时钟同步问题则提出了较高要求。所谓同步是指接收端能正确地从数据流中识别各路序号。为此，必须在每帧内加上标志信号（称为帧同步信号）。时分多路复用(1)8采用TDM制的数字通信系统，在国际上已逐步建立起标准。数字复接序列中按传输速率不同，分别称为基群、二次群、三次群、四次群等等。时分多路复用(1)9随着光纤通信的发展，四次群速率已不能满足大容量高速传输的要求。美国首先提出同步光

3、纤网（SONET）的建议，经CCITT几次讨论、修改，现已形成正式建议。CCITT蓝皮书G.707建议规定SDH的第一级比特率为155.52Mb/s，记作STM1。四个STM1按字节同步复接得到STM4，比特率为622.08Mb/s。四个STM4同步复接得到STM16，比特率为2488.32Mb/s。时分多路复用(1)10目前四次群以下已存在两套两套准同步数字复接系列(PDH)，分别用于北美、日本和欧洲、中国。而SDH则是全球统一的同步数字复接系列。时分多路复用(1)11同步复用同步复用PCM基群帧结构。时分多路复用(1)12488nsF0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9

4、F10F11F12F13F14F15001 1 0 1 1 1 1TS01 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161719202122 1 1 232425262728 1 1 2930311832路时隙，256 bit,125s16帧，2.0ms00 00 1A21 1 1 1A111 1 1 1 1 1 1a bd a bcdcF1CH1CH16a bd a bcdcF2CH2CH17a bd a bcdcF15CH15CH30帧同步时隙话路时隙(CH1-CH15)信令时隙话路时隙(CH16-CH29)CH30帧同步信号复帧同步信号备用比特3.91s保留给国内通信用复

5、帧结构帧结构偶帧TS0奇帧TS0PCM基群帧结构时分多路复用(1)13准同步复用正码速调整准同步复用正码速调整正码速调整部分主要由缓冲存储器与必要控制电路所组成。输入支路时钟频率为 ，其输出时钟即同步复接支路时钟的频率为 。在正码速调整技术中，输出频率 大于输入频率 。正码速调整的名称即来源于此。lfmflfmf时分多路复用(1)14通常在每个复接帧中规定一个指定的时隙，称为正码速调整支路比特。如果该支路码速不需要调整，这个时隙就照常传送支路信码；如果该支路要调整码速，这个时隙则空闲一次，该时隙称为塞入位置SV。时分多路复用(1)15该塞入时隙SV无论是空闲还是信码，都必须由发端传送信息到收端

6、码速恢复电路，才能正确地恢复原始码流。为此要在复接帧中留出指定的时隙来传送码速调整的指示信号。显然，这种指示信号是很重要的。它一旦出错，会导致支路码流丢失一比特或误塞入一比特，即出现滑动。为此通常采用三位以上的指示码来作为塞入标志（SZ）。时分多路复用(1)16塞入位置SV及塞入标志SZ在复接帧中安排位置如图所示。图中 是复接支路数，为每帧内每个支路含信码数，是每帧中每个支路的非信息比特数，为帧长，有mQKsL)(KQmLs时分多路复用(1)17图8-7正码速调整结构1234-535455106107159108160161162-2121F11F12F13信息S50bit第二个塞入标志SZ信

7、息S52bit第一个塞入标志SZ第三个塞入标志SZ塞入位置SV信息S52bit信息S51bit组53bit组53bit组53bit组53bit212bit时分多路复用(1)18定义标称码速调整速率（或称塞入速率）其中 是同步复接单元标称速率，是支路标称速率。最大码速调整速率定义为可能插入或删除调整数字的最大速率 ，通常规定在每一个支路复接帧中只留一个调整位置。000lhssffLQf0hf0lfmaxsf时分多路复用(1)19时分多路复用(1)20所以最大码速调整速率)(maxKQfLffmshs这里 为实际复接速率。调整比率定义为实际调整速率 与最大调整速率 之比，又称为塞入比S，表示为hf

8、sfmaxsfmaxmaxslshssffLQfffS时分多路复用(1)21这里 为实际支路速率。因此，由上述一系列名词定义与关系式，可得出正码速调整的基本公式其中支路速率 为已知量,是基本设计量。lfSKLffmshl1mffhl,SKLs,时分多路复用(1)22收到的信码扣除电路扣除脉冲校核电路一致脉冲同步 码检测电路与门01分路定时脉冲产生再生主时钟本地同步码产生器状态双稳态去各解调器图8-8 逐码移位同步时分多路复用(1)23正码速调整准同步复接/分接过程会使支路码流带来二种附加影响，即塞入抖动与塞入误码。所谓塞入抖动是指分接后恢复的支路信号的位置会发生抖动。它主要由于码速调整过程中塞

9、入调整码，在收端分接过程中减去调整码所造成的。它是衡量正码速调整系统的一项重要技术指标。时分多路复用(1)24合理优化设计正码速调整的参数及其电路，可以减小塞入抖动量。CCITT推荐的正码速设计参数，如8-8所示。时分多路复用(1)25传输过程中的信道误码会引起码速调整指示信号发生错误，从而导致码速恢复操作发生错误，即引起塞入误码。如把塞入比特误当作信码，或者信码误为塞入比特，都会导致分接器产生附加误码。为此，CCITT规定高次群误比特率小于106，这样对支路误码影响比较小。时分多路复用(1)26时分多路复用(1)27 基带传输的基本问题基带传输的基本问题 码型的设计标准码型的设计标准时分多路

10、复用(1)28数字信号数字信号 的的 基带传输基带传输 信号的传输方式：信号的传输方式：(1)基带传输基带传输 (2)载波传输载波传输(调制传输调制传输)通信的任务：通信的任务：传递信息传递信息 时分多路复用(1)29基带传输：基带传输：应用于传输距离较近的情况应用于传输距离较近的情况(计算计算 机机-打印机打印机)载波传输：载波传输：应用于传输距离应用于传输距离 较远的情况较远的情况(如微波通信移动通信如微波通信移动通信)时分多路复用(1)30基带传输理论重要性：基带传输理论重要性：如果把载波传输中的调制与解如果把载波传输中的调制与解调部分看作通信信道的一部分调部分看作通信信道的一部分(广义

11、广义信道信道)，此任何数字传输系统，此任何数字传输系统 都都 可可等效为基带传输系统。等效为基带传输系统。时分多路复用(1)31调制信道解调信窗信源广义信道载波传输框架信源信道信窗基带传输时分多路复用(1)32基带传输的基本问题：基带传输的基本问题：(1)什么样的数字信号可传？什么样的数字信号可传？(2)数字信号的传输波形是什么？数字信号的传输波形是什么？通常数字信号的设计以码通常数字信号的设计以码(数字代码数字代码)的的形式给出形式给出。时分多路复用(1)33码型的设计标准码型的设计标准 用户的角度用户的角度 公司的设备公司的设备 信号信号 质量质量时分多路复用(1)34码型的设计标准：码型

12、的设计标准：1.用户的角度来讲应满足用户的角度来讲应满足 (1)信号的传输质量可以检测信号的传输质量可以检测 (2)信息源到数字代码的变换应信息源到数字代码的变换应与信息的种类、大小、内容、独立码型变与信息的种类、大小、内容、独立码型变换过程的透明性。换过程的透明性。时分多路复用(1)352.公司设备上要尽量简单公司设备上要尽量简单 (1)编译码器要尽量易设计编译码器要尽量易设计 能量能量(能源能源)节能节能 传输信传输信号的码型的频谱中不含有直流分量。号的码型的频谱中不含有直流分量。时分多路复用(1)363.信号质量信号质量(传输技术上传输技术上)(1)易从基带信号中提取同步信息易从基带信号

13、中提取同步信息 (2)传输信道的利用率要求提高传输信道的利用率要求提高(信号占用的信道带宽尽量窄信号占用的信道带宽尽量窄)(3)译码中译码中,应避免出现误码扩散应避免出现误码扩散现象现象。时分多路复用(1)37关于接口码型有：关于接口码型有：AMI HDB3 B3ZS B6ZS CMI 等等群路等级群路等级(复接复接)：欧洲欧洲、北美、北美、日本三种制式并存日本三种制式并存基群基群 30/32 路路 30路用于给用户传递信息路用于给用户传递信息 2路用于信令交换，网络管理等。路用于信令交换，网络管理等。时分多路复用(1)38归类：归类：基带信号的码元幅度取值不同基带信号的码元幅度取值不同分为：

14、分为：二元码二元码 三元码三元码 多元码多元码时分多路复用(1)39二元码二元码1.单极性非归零码 1A111000000-AA1 0 10 12.双极性非归零码无直流分量时分多路复用(1)403.单极性归零码10A1110004.差分码在差分码中，“1”、“0”分别用电平跳变或不变来表示5 数字双相码：(双极性非归零码是一种)时分多路复用(1)41三元码：三元码：1.双极性归零码：双极性归零码：(三个电平三个电平)2AMI(信号交替反转码信号交替反转码)“1”出现时，出现时，极性交替反转极性交替反转二进制二进制“0”三元码序列中的三元码序列中的“0”。二进制二进制“1”交替变换为交替变换为“

15、+1”或或“-1”。时分多路复用(1)42特点：特点：1.频谱中无直流分量频谱中无直流分量,低频分量较小，低频分量较小，能量集中在能量集中在12码速之码速之外外。2.易于提取位定时信息易于提取位定时信息(用全波整流。用全波整流。二元归零码）二元归零码）3.有检错能力（出现极性交替规律被有检错能力（出现极性交替规律被破坏）？破坏）？思考问题：思考问题：检错能力：（含有冗余的检错能力：（含有冗余的 信信息量息量)?时分多路复用(1)43差分码引入的意义：解决相位 鍵控同步解调时，用接收 端本地载波相位倒置而引起 的“1”，“0”倒换问题。(广泛应用)时分多路复用(1)44数字双相码：等价于定时信号

16、与单极性非 归零码的模二和10110定时10NRZ数字双相码“1”“0”注：时分多路复用(1)45在每个码元间隔的中心部分都存在存在电平跳变，因此，在频谱中存在 很强的定时 分量。不存在直流 分量。存在的问题：用频带加倍来换取的。三元码：AMI码：存在一个主要 问题是：連“0”码出现时，定时恢复难以实现。时分多路复用(1)46消除长串連“0”码出现(随机化处理)改变长串連“0”码的电平取值，人为引入一些机制，但不影响系统的性能 时分多路复用(1)473.HDB3码码HDBn 是是n阶高密度双极性码阶高密度双极性码.特点：特点：(1)HDBn码中信息码中信息“1”交替变换为交替变换为“1”或或

17、“1”的半占空归零码。的半占空归零码。(2)连零连零“0”数限制为小于或等于数限制为小于或等于n.(3)当出现当出现n+1个连零个连零“0”时，用特定码时，用特定码组来代替。（取代节）。组来代替。（取代节）。时分多路复用(1)48HDB3每当出现每当出现4个连个连“0”时，用时，用B00V或或000V取代。取代。原则原则：任意二个相邻：任意二个相邻V脉冲间的脉冲间的B的脉冲个的脉冲个数为奇数。数为奇数。具体：二进制：具体：二进制：10110000000110000001HDB3：B0B-B000V000B-B 000V-00B HDB3：（：（1)检错能力？检错能力？(2)有误码扩散现象。有误码扩散现象。优点：易于提取位同步信息。优点：易于提取位同步信息。B-时分多路复用(1)49编码效率：二进制码编码效率：二进制码 三元码转换三元码转换编码效率输入的信息量理想输出的信息量编码效率输入的信息量理想输出的信息量三元码：三元码：多元码：多元码：二进制二进制 M进制进制.传送效率会传送效率会提高提高n倍（理想情况）倍（理想情况）,传输频带为传输频带为 1/n倍。倍。%0.633log12nZM