数字通信原理XXXX-第4章时分多路复用及PCM30-32路系统

1/51课程内容√第1章绪论第2章语音信号编码--脉冲编码调制PCM第3章语声信号压缩编码第4章时分多路复用及PCM30/32路系统第5章数字信号复接—PDH和SDH第6章数字信号传输第7章差错控制理论2/513.1时分多路复用通信概念3.2PCM30/32路系统帧结构3.3PCM30/32路系统的构成3.4PCM30/32路系统接口标准第3章时分多路复用及PCM30/32路系统3/513.1时分多路复用通信概念3.1.1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。5/513路PCM时分复用系统组成LP1LP2LP2123m1(t)m2(t)m3(t)保持量化编码信道抽样合路低通滤波m1s(t)m2s(t)m3s(t)sT1(t)sT2(t)sT3(t)LP1LP2LP2m'1(t)m'2(t)m'3(t)解码分路低通滤波m1s(t)m2s(t)m3s(t)sT1(t)sT2(t)sT3(t)3.1.2PCM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。6/517/51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。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。8/51推广N路：PCM30/32路系统、PCM24路系统。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/l123同步码123同步码ts∑(t)帧„路路路路位帧9/513.1.3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。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。123同步码123同步码ts∑(t)帧„路路路路位帧11/512.帧同步系统的工作原理作用：同步码识别、同步调整逐步移位法帧同步系统框图PCM入T1CH'CH1T2CH2cpcp0TnCHn时钟提取脉冲形成同步识别时隙时钟产生器本地帧码产生器分路解码T012345678910PCM入T1CH'CH1T2CH2cpcp0TnCHn时钟提取脉冲形成同步识别时隙时钟产生器本地帧码产生器分路解码T013/51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：××100110本地帧码：10011011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：×1001101本地帧码：10011011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。调整两次，即可同步。14/513.帧同步系统的保护措施保护过程示意图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。15/51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。保护过程示意图失步状态同步状态同步状态前方保护时间后方保护时间同步捕捉时间16/51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。4.帧同步系统的要求及有关问题的讨论17/511）帧同步码的插入方式集中插入：如PCM30/32路系统分散插入：如PCM24路系统帧码帧码18/5119/511.544Mb/ss/8000/bit)1824b帧帧（fPCM24路系统总的的数码率：20/512）帧码码型的选择帧码长度r的选择，需考虑以下几个因素。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。21/51概念：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。临界点为１的码组：在帧同步码邻接区内无假帧码的码组。＊＊＊＊＊＊００１１０１１＊＊＊＊＊＊同步码邻接区，r=722/513）帧同步码检出方式逐位比较方式码型检出方式４）同步引入方式逐步引入方式复位同步方式23/513.2PCM30/32路系统说明：PCM30/32路系统，复用路数n=32，通常话音路数为30，另外两个时隙用于传送帧同步码和信令码。信令概念：信令是连接建立、拆除、控制及网管信息，分为时隙内/外信令，共路信令与随路信令。信令分类：共路信令(CCS:CommonChannelSignaling)是多路信号共用一个信令信道，随路信令(CAS:ChannelAssociatedSignaling)是每路信号一个信令信道。24/51信令的具体含义：25/51话音信号8kHz采样，PCM帧周期125µs。合理利用帧结构，将若干帧组成一个复帧。3.2.1PCM30/32路系统帧结构161252msss125s9.332125１.基本帧结构一个子帧含32个时隙，一个时隙宽度为一个时隙含8比特，比特间隔s488.089.31复帧含16个子帧，复帧周期子帧周期为26/51F0F1F2F15TS0TS1TS2TS31TS151*00110111*1A11*1*1*1*1*偶帧奇帧信令留国际通信用或用于CRC校验帧失步对告码=1时告警=0时正常1路信令16路信令帧同步码信息时隙帧码信息时隙00001*A21*1*复帧码复帧失步对告a1b1c1d1a16b16c16d1615路信令30路信令a15b15c15d15a30b30c30d30F0F1F15a1a2a3a4a5a6a7a8PCM30/32路系统帧结构27/51帧结构说明：1.30个话路时隙，TS1—TS15,TS17—TS322.帧同步时隙TS0，分为偶帧、奇帧情况。奇帧时第二位为“1”，此位用以区别奇/偶帧，A1为失步对告，A1=0为同步，A1=1为失步，其它位传送其它信息。3.信令与复帧同步时隙TS16。信令信号抽样频率500Hz，抽样周期2ms，每隔16帧传一次。4.16帧为一复帧，为使信令码对准，需复帧同步，信令码不能出现0000，以免与复帧同步混淆。28/51例1根据PCM30/32路系统，填空复帧周期=（）帧周期=（）路时隙周期=（）码元周期=（）1/8000=125us125us×16=2ms125us/32≈3.9us3.9us/8≈488ns29/51例2根据PCM30/32路系统，求其数码率？PCM30/32路系统的数码率fb=8000帧/s×32时隙/帧×8bit/时隙=2.048×106bit/s例3根据PCM30/32路系统，求帧同步码数码率？PCM30/32路系统的帧同步码数码率fb=500复帧/s×8时隙/复帧×7bit/时隙=28kbit/s30/51练习：请计算PCM30/32系统的几个标准数据:复帧周期（ms）帧周期（µs）帧长度（bit）路时隙（µs）位时隙（µs）传码率Rb31/513.2.2PCM30/32路定时系统1.时钟系统：用于产生帧、路、位等时钟信号的系统.2.时钟的作用主时钟CP：用于产生各类定时脉冲的时钟源。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。32/513.发端时钟系统PCM30/32路系统发端定时系统方框图：33/51各种定时信号的作用及参数：（1）时钟脉冲频率：2048kHz频率稳定度：50×10-6，误差：±102Hz占空比：50%，脉冲宽度：0.488/2=0.244µs（2）位脉冲用于编码、解码、产生路脉冲、帧同步码和标志信号码等;频率：256kHz，8相，脉冲宽度：0.244µs34/51时钟脉冲、位脉冲示意图D1D2D3D4D5D6D7D8CP35/51(3)路脉冲作用：（1）用于各话路信号抽样和分路;（2）TS0、TS16路时隙脉冲形成。频率：8kHz（抽样）宽度：0.488µs×4=1.95µs4比特D1CPCHCPCHTS0CH1CH2CH304比特坐标缩小8倍4比特8比特36/51（4）路时隙与复帧脉冲时隙脉冲：TS0路时隙脉冲：传送帧同步码TS16路时隙脉冲：传送信令码频率均为：8kHz，宽度均为：0.488µs×8=3.91µs8比特CH8TS04比特TS16CH308比特脉宽256比特F0周期2ms复帧脉冲：传送复帧同步码，频率：0.5kHz,16相，宽度：125µs37/514.收端定时钟提取说明：收端定时系统没有主时钟源(晶体振荡器)，由时钟提取电路代替，2.048MHz时钟产生位脉冲、路脉冲等方法同发端一样。谐振槽提取定时钟的方框图问题：接收端如何获得同步时钟（2.048MHz)?38/513.2.3PCM30/32路帧同步系统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。39/511)N帧(偶)有同步码(10011011),第一位固定为1；2)N+1帧（奇）无同步码，第2比特固定为；3)N+2帧（偶）有同步码（10011011）；则判断进入同步。如果以上3个条件均满足，则判帧同步系统进入同步状态。若条件不满足，则表示前一帧是伪同步，需重新捕捉。1.无CRC校验时帧同步系统工作流程失步到同步的判别：40/51保护过程示意图失步状态同步状态同步状态前方保护时间后方保护时间同步捕捉时间复习：前方保护的目的：避免出现假失步。后方保护的目的：避免出现假同步。41/51A：同步态，B：前方保护状态C：捕捉态D：后方保护状态Ps：帧同步码，Pc：收端本地帧同步码帧同步系统工作流程图说明42/51无CRC校验时帧同步系统工作流程。子帧前方保护时间：T前=（m-1）TsTs=250µs，G.732规定：m=3～4子帧后方保护时间：T后=（n-1）TsG.732规定：n=2A：同步态，C：捕捉态43/511.群路编译码系统2.单路编译码系统音频接口：话路接口和数据接口组成复接、分接单元信道接口单元（2M接口盘）3.3PCM30/32路系统的构成群路编译码系统45/51单路编译码系统46/51PCM30/32基群系统框图（附加CRC校验）47/512048kbit/s电接口标准如下：1．一般特性比特率2048kbit/s，容差：±50ppm（±50×10-6）码型HDB3码2．输出口规范参见下页2048kbi