第5章时分多路复用及PCM30整理2路系统课件.ppt

1、 PCM PCM时分多路复用时分多路复用通信系统的构成通信系统的构成 数字通信原理数字通信原理时分多路复用的概念多路复用：多路复用：为了提高信道利用率，使多路信号沿同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。一信道传输而互不干扰。时分多路复用：时分多路复用：是利用各路信号在信道上占有不同的时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。间间隔的特征来区分各路信号。3tm1(t)m2(t)m3(t)合路合路PCM时分多路复用的示意PCM时分多路复用通信系统的构成发端低通滤波器（发端低通滤波器（LP）的作用）的作用：将模拟信号的频带限制在将模拟信号的频带限制在 0.3

2、3.4kHz以内，避免抽以内，避免抽样后的样后的 PAM 信号产生折叠噪声。信号产生折叠噪声。PCM时分多路复用通信系统的构成保持的目的保持的目的：由于编码需要一定的时间，为了保证编码的精度，要由于编码需要一定的时间，为了保证编码的精度，要将样值展宽占满整个时隙。将样值展宽占满整个时隙。PCM时分多路复用通信系统的构成抽样门的作用抽样门的作用：抽样、合路。：抽样、合路。分路门的作用分路门的作用：分路。：分路。接收低通的作用接收低通的作用：重建或近似地恢复原模拟话音信号。：重建或近似地恢复原模拟话音信号。PCM时分多路复用通信系统的构成几个概念1帧：帧：TTs抽样时，各路每轮一次抽样时，各路每轮

3、一次的总时间，也就是一个的总时间，也就是一个抽样周期。抽样周期。路时隙：路时隙：tcT/n合路的合路的 PAM 信号中，信号中，每个样值所允许占的时每个样值所允许占的时间间隔。间间隔。位时隙：位时隙：tBtc/l一位码所占用的时间。一位码所占用的时间。信息传输速率：信息传输速率：lnfTnltltfsCBB1 PCM30/32 PCM30/32路系统帧结构路系统帧结构 数字通信原理数字通信原理复习时分多路复用：是利用各路信号在信道上占有不同的时时分多路复用：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。间间隔的特征来区分各路信号。PCMPCM时分多路复用通信系统的构成时分多路复

4、用通信系统的构成PCM30/32路系统的概念PCM30/32PCM30/32路系统：路系统：复用路数为32，30代表复用的语音路数。ITU-T建议的8kHz抽样、抽样周期125s，在125s时间内各路抽样值所编成的PCM信码顺序传送一次，这些PCM信码所对应的各个数字时隙有次序的组合称为一帧。PCM30/32PCM30/32路系统路系统1 1帧：帧：12PCM30/32路系统帧结构第三章第三章 第二节第二节 PCM30/32路系统路系统各各时隙的作用：时隙的作用：PCM30/32PCM30/32路系统路系统1 1帧有帧有3232个时隙个时隙(TS(TS0 0TSTS3131)（1 1）3030

5、个话路时隙：个话路时隙：TSTS1 1TSTS1515，TSTS1717TSTS3131 传送传送3030路话音信号；路话音信号；（2 2）帧同步时隙：）帧同步时隙：TSTS0 0 实现实现帧同步，保证收发两端各相应话路要帧同步，保证收发两端各相应话路要对准对准;（3 3）信令与复帧同步时隙：）信令与复帧同步时隙：TSTS1616 传送传送信令信号及实现复帧同步。信令信号及实现复帧同步。保证收发两端各保证收发两端各路信令码在时间上对准。路信令码在时间上对准。问问1：第第7路话音信号在路话音信号在帧结构中的传输位置？帧结构中的传输位置？答答1：第：第7路话音信号的传路话音信号的传输位置为输位置为

6、TS7问问2：第第21路话音信号路话音信号在帧结构中的传输位置？在帧结构中的传输位置？答答2：第：第21路话音信号的路话音信号的传输位置为传输位置为TS22问问3：第：第8路话音信号的信路话音信号的信令码在帧结构中的位置？令码在帧结构中的位置？答答3：第第8路信令码的传输路信令码的传输位置为位置为F8帧帧TS16前前4位码位码总结第三章第三章 第二节第二节 PCM30/32路系统路系统PCM30/32路系统，可以得到几个数据：路系统，可以得到几个数据：u帧周期：帧周期：u帧长度：帧长度：u路时隙：路时隙：u位时隙：位时隙：u数码率：数码率：sTtF125ssnTtC91.332125ssltt

7、CB488.0891.3skbitlnfTlntltfsCBB/204883280001bit256832总结 PCM30/32 PCM30/32路定时系统路定时系统 数字通信原理数字通信原理复习PCM30/32路系统帧结构16PCM30/32路定时系统17定时系统产生数字通信系统中所需要的各种定时脉冲，主要有：供抽样与分路用的抽样脉冲（也称为路脉冲）供编码与解码用的位脉冲 供标志信号用的复帧脉冲等发端定时系统方框图18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5010-6，即允许2048kHz的偏差在100Hz以内。发端定时脉冲时间波形19

8、4.2 PCM30/32路系统路系统时钟脉冲时钟脉冲：提供高稳定性的提供高稳定性的时钟信号。时钟信号。频率为频率为2048kHz位脉冲位脉冲：D1D8，用于编，用于编码、解码码、解码产生路脉冲、帧产生路脉冲、帧同步码和标志信同步码和标志信号码等。号码等。由由CP频率除以频率除以8得到，频率为得到，频率为256kHz。发端定时脉冲时间波形204.2 PCM30/32路系统路系统时钟脉冲时钟脉冲：提供高稳定性的提供高稳定性的时钟信号。时钟信号。频率为频率为2048kHz位脉冲位脉冲：D1D8，用于编，用于编码、解码码、解码产生路脉冲、帧产生路脉冲、帧同步码和标志信同步码和标志信号码等。号码等。由由

9、CP频率除以频率除以8得到，频率为得到，频率为256kHz。路脉冲路脉冲：用于各话路信号用于各话路信号的抽样和分路以的抽样和分路以及及TS0、TS16路时路时隙脉冲的形成等。隙脉冲的形成等。共共32个，由位脉个，由位脉冲频率除以冲频率除以32得得到，频率为到，频率为8kHz。发端定时脉冲时间波形214.2 PCM30/32路系统路系统时钟脉冲时钟脉冲：提供高稳定性的提供高稳定性的时钟信号。时钟信号。频率为频率为2048kHz位脉冲位脉冲：D1D8，用于编，用于编码、解码码、解码产生路脉冲、帧产生路脉冲、帧同步码和标志信同步码和标志信号码等。号码等。由由CP频率除以频率除以8得到，频率为得到，频

10、率为256kHz。路脉冲路脉冲：用于各话路信号用于各话路信号的抽样和分路以的抽样和分路以及及TS0、TS16路路时隙脉冲的形成时隙脉冲的形成等。等。共共32个，由位脉个，由位脉冲频率除以冲频率除以32得得到，频率为到，频率为8kHz。复帧脉冲复帧脉冲：F0F15用来控制传用来控制传30路路信令码及复帧同信令码及复帧同步码步码频率为频率为0.5kHz22发端定时脉冲小结23 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。收端时钟的获取采用了时钟提取方式，即从接收到的信息码流中提取时钟成分被动式。与发端定时系统相比：不同：没有主时钟源，而是时钟提取电路代替。相

11、同：收端获得时钟以后，产生位脉冲、路脉冲、复帧脉冲等的方法一样。24 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。25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。26 总结1.PCM30/32路定时系统在发端是主动式的，由时钟脉冲发生器产生；在收端是被动式的，其时钟是采用定时钟提取的方式获得的，目的是实现位同步。2.

12、定时系统产生的主要脉冲有：供编码与解码用的位脉冲，频率为256kHz，相数为8；供抽样与分路的路脉冲，频率为8kHz，相数为32，用于话路抽样（收端分路）和TS0、TS16时隙脉冲的产生；供标志信号用的复帧脉冲，频率为0.5kHz，相数为16，用于传送复帧同步码和标志信号码。PCM30/32PCM30/32路系统路系统帧同步的实现帧同步的实现 数字通信原理数字通信原理复习位同步：位同步：收端时钟频率与发端频率相同，相位保持特定的关系。收端时钟频率与发端频率相同，相位保持特定的关系。28复习29帧同步的实现方法发端偶帧TS0发帧同步码，收端识别出帧同步码后，便可正确接收每一路信号，即实现帧同步。

13、30对帧同步系统的要求1.帧同步建立的时间要短 接收端要能够尽快地找到帧同步码，以不影响通信的正常进行。312.帧同步系统的稳定性要好 能够防止假失步和伪同步的不利影响。真失步、假失步32真失步：收、发两端帧结构没对准（偶帧TS0没对准）。若发生真失步，则立即进入捕捉状态在时钟CP的控制下逐位捕捉同步码。真失步、假失步33假失步:由于信道误码使同步码误成非同步码。若发生假失步，立即进入捕捉状态？如何防止假失步的不利影响？34前方保护前方保护的作用：防止假失步的不利影响。工作原理：当连续m次（m称为前方保护计数）检测不出同步码后，才判系统真正失步，而立即进入捕捉状态，开始捕捉同步码。35前方保护

14、过程帧同步状态Pc=Ps？m次Pc=Ps？捕捉状态是是否否前方保护状态36前方保护时间前方保护时间：从第一个帧同步码丢失起到系统进入捕捉状态为止的这段时间，可表示为：sTmT)1(前其中Ts=250s，为一个同步帧（等于两个帧）时间。ITU-T的G.732 建议规定m=34（一般取3）。37真同步、伪同步真同步：捕捉到真正的同步码，收、发两端帧结构已经对准。伪同步：由于信道误码使信息码误成同步码。在逐位捕捉同步码时：一捕捉到帧同步码，就立即进入同步状态吗？如何防止伪同步的不利影响？38后方保护后方保护的作用：防止伪同步的不利影响。工作原理：在捕捉帧同步码的过程中，只有在连续捕捉到n（n为后方保

15、护计数）次帧同步码后，才能认为系统已真正恢复到了同步状态。39后方保护过程捕捉状态捕捉到Ps？n次捕捉到Ps捕捉到Ps？同步状态否否是是后方保护状态强置位或移位操作是监视码？是否40后方保护时间后方保护时间：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，可表示为：sTnT)1(后其中Ts=250s，为一个同步帧（等于两个帧）时间。ITU-T的G.732 建议规定n=2。41思考思考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：第 N 帧（偶帧）有帧同步码；第 N+1 帧（奇帧）无帧同步码，而有对端告警码；第 N+2 帧（偶帧）有帧同步码。即认为完成同步恢复什

16、么情况下，帧同步系统完成同步恢复呢？42帧同步系统的工作流程其中：其中：A：帧同步状态：帧同步状态B：前方保护状态：前方保护状态C：捕捉状态：捕捉状态D：后方保护状态：后方保护状态Ps：帧同步码标志：帧同步码标志Pc：收端产生的比较标志：收端产生的比较标志43总结1.PCM30/32路系统利用接收帧同步码实现帧同步。2.前方保护是为了防止假失步的不利影响，前方保护时间T前=（m-1）Ts，一般m=34，前方保护的前提状态是同步状态。3.后方保护是为了防止伪同步的不利影响，后方保护时间T后=（n-1）Ts，n=2，后方保护的前提状态是捕捉状态。4.帧同步系统有4种工作状态：帧同步状态、前方保护状

17、态、捕捉状态和后方保护状态。帧同步系统帧同步系统性能的近似分析性能的近似分析 数字通信原理数字通信原理复习PCM30/32路系统利用接收帧同步码实现帧同步。45帧同步码的选择46 选择原则:由信息码产生伪同步码的概率越小越好。则要求:帧同步码型要特殊 帧同步码位多（但信道利用率下降）综合考虑，CCITT规定PCM30/32系统帧同步码位为7位，码型为0011011产生伪同步码的概率如何？产生伪同步码概率分析47 当采用一种特殊的码型时，有一段码不会出现伪同步码组，据此将信息码流分成随机区和覆盖区两个区域。在覆盖区内除帧同步码组本身外，没有伪同步码存在。这种帧同步码组的结构称为单极点码组。举例假

18、设帧同步码10101，分析在覆盖区内产生伪同步码的可能性。48覆盖区范围为 101011 有可能产生伪同步码 10101 有可能产生伪同步码101010101 真同步码0101101 有可能产生伪同步码011 有可能产生伪同步码帧同步系统性能的近似分析衡量帧同步系统性能的主要指标有：平均失步时间 指帧同步系统真正失步开始到确认帧同步业已建立所需要的时间。误失步平均时间间隔 两次因信道误码而使帧同步系统发生误失步的时间间隔的平均值。49平均失步时间50平均失步时间包括：失步检出时间 捕捉时间（失步检出时间和捕捉时间是主要的）校核时间失步检出时间：系统从真正失步到判定系统为失步状态所需要的时间。其

19、中：m为前方保护计数；p=(1/2)l，出现伪同步码的概率;l 为帧同步码位数码位数；Ts=250s，为同步帧周期。SmTl-mpm平均失步时间51平均失步时间包括：失步检出时间 捕捉时间（失步检出时间和捕捉时间是主要的）校核时间STppLT)1)(N1)-(NSS捕捕捉时间：其中：Ns为同步帧的码位数，Ns=512比特；为每一码位的宽度，=0.488s；L为覆盖区的长度。误失步平均时间间隔52误失步平均时间间隔：其中：m为前方保护计数；Pe为信道误码率；l 为帧同步码位数；Ts为同步帧周期。meslPTT)(误失步举例53总结541.衡量帧同步系统性能的主要指标有平均失步时间和误失步平均时间

20、间隔。2.平均失步时间指帧同步系统真正失步开始到确认帧同步业已建立所需要的时间，包括失步检出时间、捕捉时间 和校核时间（其中失步检出和捕捉时间是主要的）。3.误失步平均时间间隔取决于前方保护计数m、误码率、帧同步码位数和同步帧周期。PCM30/32PCM30/32路系统路系统的构成的构成 数字通信原理数字通信原理集中编码方式PCM30/32路系统构成56合路的PAM信号样值的间隔57 数字通信原理数字通信原理 时分多路复用及时分多路复用及PCM30/32PCM30/32路系统路系统 -总结总结59 时分多路复用及时分多路复用及PCM30/32PCM30/32路系统路系统 时分多路复用通信时分多

21、路复用通信 1 PCM30/32路系统帧结构路系统帧结构 2PCM30/32路定时系统路定时系统 3 PCM30/32路帧同步系统路帧同步系统 4 PCM30/32路系统的构成路系统的构成 51、时分多路复用的概念、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。具体来说，把时间分成均匀的时间来分开各路信号的。具体来说，把时间分成均匀的时间间隔，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隔内，间隔，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隔内，以达到互相分开的目的。以达到互相分开的目的。时分多路复用通信时分多路复用通信 2、时

22、分多路复用通信系统的构成、时分多路复用通信系统的构成 时分时分时分多路复用通信时分多路复用通信 几个概念：几个概念：1帧帧抽样时各路每轮一次的总时间，也就是一个抽样时各路每轮一次的总时间，也就是一个 抽样周期。抽样周期。路时隙（时隙）路时隙（时隙）合路的合路的PAM信号每个样值所允信号每个样值所允 许占的时间间隔许占的时间间隔 位时隙位时隙1位码的时间位码的时间nTtclttcBlnfTnltltfscBB1时分多路复用通信时分多路复用通信 位同步位同步保保证收端正确识证收端正确识别每一位码元，别每一位码元，也叫时钟同步。也叫时钟同步。帧同步帧同步保保证收发两端相证收发两端相应各话路要对应各话

23、路要对准，即可以识准，即可以识别一个帧的开别一个帧的开始。始。复帧同步复帧同步16个帧称为一个复个帧称为一个复帧，复帧同步是帧，复帧同步是保证收发两端各保证收发两端各路信令码在时间路信令码在时间上对准。上对准。1、几种同步的概念、几种同步的概念PCM30/32PCM30/32路系统帧结构路系统帧结构 标志信号起振铃等作用标志信号起振铃等作用,其抽样频率取其抽样频率取500Hz，抽样周，抽样周期为期为 ，只编，只编4位码，称为信令码。位码，称为信令码。mss2161252、PCM30/32路系统帧结构路系统帧结构 PCM30/32PCM30/32路系统帧结构路系统帧结构 n=32n=32，3 0

24、3 0 话 路话 路数数PCM30/32PCM30/32路系统帧结构路系统帧结构 几个标准数据：几个标准数据：帧周期帧周期125125s s，帧长度帧长度32328 8256256比特（比特（l=8l=8）路时隙路时隙 ssnTtc91.332125位时隙位时隙 sslttcB488.0891.3 数码率数码率 skbitlnftfsBB/2048832800011路的速率：路的速率：skbit/64322048PCM30/32PCM30/32路系统帧结构路系统帧结构 PCM30/32PCM30/32路定时系统路定时系统 1、发端定时系统、发端定时系统 时钟时钟CP：2048KHz 8 位脉冲

25、位脉冲 D1 D8:256KHz 控制编控制编 码（解码）用码（解码）用32 路脉冲路脉冲32个：个：8KHz抽样（分路）抽样（分路）门用门用16 复帧脉冲复帧脉冲F0F15：0.5KHz控制传控制传 30路信令码及复帧同步码路信令码及复帧同步码2、收端、收端定时系统定时系统 对收端时钟的要求对收端时钟的要求收端时钟与发端时钟频率完全相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。同，且与接收信码同频同相。为了满足对收端时钟的要求为了满足对收端时钟的要求 收端时钟的获得收端时钟的获得定时钟提取（即从接收信码中提取定时钟提取（即从接收信码中提取 时钟成份）时钟成份）PCM30/32PC

26、M30/32路定时系统路定时系统 1、帧同步的实现方法、帧同步的实现方法 对于对于PCM30/32路系统，由于发端偶帧路系统，由于发端偶帧TS0发帧同发帧同步码，收端一旦识别出帧同步码，便可知随后的步码，收端一旦识别出帧同步码，便可知随后的8位码位码为一个码字且是第一话路的，依次类推，便可正确接收为一个码字且是第一话路的，依次类推，便可正确接收每一路信号，即实现帧同步。每一路信号，即实现帧同步。PCM30/32PCM30/32路帧同步系统路帧同步系统 2、对帧同步系统的要求、对帧同步系统的要求（1）帧同步建立的时间要短）帧同步建立的时间要短（2）帧同步系统的稳定性要好）帧同步系统的稳定性要好

27、3、前、后方保护、前、后方保护（1）前方保护）前方保护前方保护的作用前方保护的作用前方保护是为了防止假失步的不利影响。前方保护是为了防止假失步的不利影响。前方保护是这样防止假失步的不利影响的：当连续前方保护是这样防止假失步的不利影响的：当连续m次（次（m称为称为前方保护计数）检测不出同步码后，才判为系统真正失步，而立前方保护计数）检测不出同步码后，才判为系统真正失步，而立即进入捕捉状态，开始捕捉同步码。即进入捕捉状态，开始捕捉同步码。前方保护的前提状态前方保护的前提状态同步状态同步状态前方保护时间前方保护时间从第一个帧同步码丢失起到帧同步系统进入从第一个帧同步码丢失起到帧同步系统进入捕捉状态为

28、止的这段时间称为前方保护时间，可表示为：捕捉状态为止的这段时间称为前方保护时间，可表示为：其中其中Ts=250s，为一个同步帧（同步帧等于两个帧）时间。，为一个同步帧（同步帧等于两个帧）时间。CCITT的的G.732建议规定建议规定m=34（一般取（一般取3）sTmT)1(前PCM30/32PCM30/32路帧同步系统路帧同步系统 (2)后方保护后方保护作用作用后方保护是为了防止伪同步的不利影响。后方保护是为了防止伪同步的不利影响。后方保护是这样防止伪同步的不利影响的：在捕捉帧同步码的过后方保护是这样防止伪同步的不利影响的：在捕捉帧同步码的过程中，只有在连续捕捉到程中，只有在连续捕捉到n（n为

29、后方保护计数）次帧同步码后，为后方保护计数）次帧同步码后，才能认为系统已真正恢复到了同步状态。才能认为系统已真正恢复到了同步状态。后方保护的前提状态后方保护的前提状态捕捉状态捕捉状态后方保护时间后方保护时间从捕捉到第一个真正的同步码到系统进入同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：步状态这段时间称为后方保护时间，可表示为：CCITT的的G.732建议规定建议规定n=2。sTnT)1(后PCM30/32PCM30/32路帧同步系统路帧同步系统 4、帧同步的工作流程图、帧同步的工作流程图 帧同步系统的工作状态帧同步系统的工作状态:帧同步状态帧同步状态A前方保护状态前方保护状态B捕捉状态捕捉状态C后方保护状态后方保护状态D PCM30/32PCM30/32路帧同步系统路帧同步系统 PCM30/32PCM30/32路系统的构成路系统的构成