第5 章数字复接技术.ppt

第5章数字复接技术 第一节时分复用 TDM 原理 一 时分复用 TDM 的概念1 多路复用技术 利用同一信道 传送多路互相独立的信号 方法 频分 时分 码分 光分等 2 时分复用 TDM 将传输时间划分为若干个互不重迭的时隙 简称路时隙 互相独立的多路信号顺序地占用各自的时隙 合成一个复合信号 在一条信道中传输 在接收端按同样的规律把它们分开 对应地送给不同的用户 FDMAandTDMA原理 FDMA frequency time TDMA frequency time 4users Example 第一节时分复用 TDM 原理 二 TDM原理1 TDM系统组成 示意图 A 发送端 旋转开关描述时分作用 轮流接通第一到第K路信号 旋转开关每旋转一周 完成一次时隙分配 一周时间称一帧 每接通一路 就是每一帧取一次样 一帧时间就是信号的取样周期TS 设语音信号 每秒取样8000次 即 8000HZ 则 125 S 帧周期 1 125 S 第一节时分复用 TDM 原理 复用K路时 得 编码器 PCM 输出的数码率 每个样值编成一个n位二进制码字 称为路时隙宽度 数字基带传输 传送数码率fB的二进制码流所需要最小信道带宽Bmin 第一节时分复用 TDM 原理 B 接收端 正确解码和分路 保证收发定时系统之间有正确的频率和相位关系 因此收端必须有一套同步装置 比特 路定时 帧同步 发端发送的码流中应包含帧同步码 供收定时参考 确认一帧的开头 第一节时分复用 TDM 原理 2 应用举例 已知32路时分复用PCM数字电话系统 每个话路取样速率是8000HZ 每个样值编成8位二进制代码 试求 路时隙 输出码流速率 信道的最小传输带宽Bmin 平均每路电占用的带宽 第一节时分复用 TDM 原理 解 s 平均每路电话占用带宽 1024KHZ 32 32KHZ FDM的载波电话系统中 4KHZ 每路 8倍 s 三 TDM数字通信系统1 话路复合成标准数据流 基群 采用同步 准同步数字复接技术汇合成高速数据信号标准 2 数字复接系列分类 基群 二次群 三次群 四次群 高次群采用同步数字系列 SDH 复接 严格的4倍关系 第一节时分复用 TDM 原理 第一节时分复用 TDM 原理 3 TDM系统的技术难点 同步问题 相位抖动问题 4 TDM与FDM相比的优点 都是数字电路 可用软 硬件实现控制 信道的非线性不敏感 可用再生中继系统去除噪声 去掉误码的累积 第二节PCM基群帧结构 一 PCM30 32终端机的帧结构 A律 1 帧结构 指一帧周期中时隙的安排 每帧分为32个时隙 0 31号 a TS1 TS15 TS17 TS31 共30路时隙用于传话音 b 每个时隙传PCM8位编码c TS0传帧同步码d TS16传信令 即呼叫 应答等 第二节PCM基群帧结构 2 TSO偶数帧 0011011 固定为帧同步码 奇数帧 1A1nnnnn 不传帧同步码组 国际电话通信用 保留 1 保证收端不误判为帧同步码 A1 帧失步对告码A 0 同步 本地同步 通告对方 A 1 失步 本地失步 n 保留国内用 第二节PCM基群帧结构 3 规定 每16帧构成一个复帧 传送共路信令 4 TS16 第F0子帧中的TS160000 A2 固定为复帧同步码 保留 备用 A2 复帧失步对告码A2 1失步A2 0同步 第F1 F15子帧中的TS16 第二节PCM基群帧结构 两个话路的信令码 1 15对应30个话路 禁止abcd为全零 以免干扰复帧同步 结论 32路时隙 真正用于传送数据 话音的时隙只有30路 所以称为30 32路基群 第F1 F15子帧中的TS16 PCM30 32路制式基群帧结构 5 1PCM复用与数字复接 5 1 1基本概念我们了解了时分复用的概念 为了提高信道的利用率和信息传输速率 也就是提高通信容量 我们可以采用TDM把多路信号在同一个信道中分时传输 可是 通过深入研究我们就会发现一个问题 假设要对120路电话信号进行TDM 根据PCM过程 首先要在125 s内完成对120路话音信号的抽样 然后对120个样点值分别进行量化和编码 这样 对每路信号的处理时间 抽样 量化和编码 不到1 s 实际系统只有0 95 s 这种对120路话音信号直接编码复用的方法 称为PCM复用 如果复用的信号路数再增加 比如480路 则每路信号的处理时间更短 要在如此短暂的时间内完成大路数信号的PCM复用 尤其是要完成对数压扩PCM编码 对电路及元器件的精度要求就很高 在技术上实现起来也比较困难 因此 对于一定路数的信号 比如电话 直接采用时分复用FDM是可行的 但对于大路数的信号而言 PCM复用在理论上是可行的 而实际上难以实现 那么我们自然就会提出一个问题 如何实现大路数信号的多路复用呢 或者说 如何利用分时传输提高通信系统的通信容量或线路利用率 数字复接是解决这一问题的 良方 我们首先给出数字复接的定义 数字复接就是指将两个或多个低速数字流合并成一个高速率数字流的过程 方法或技术 它是提高线路利用率的一种有效方法 也是实现现代数字通信网的基础 比如对30路电话进行PCM复用 采用8位编码 后 通信系统的信息传输速率为 8000 8 32 2048kb s 即形成速率2048kb s的数字流 比特流 现在要对120路电话进行时分复用 即把4个这样的2048kb s的数字流合成为一个高速数字流 就必须采用数字复接技术才能完成 5 1 2数字比特系列与复接等级根据不同传输介质的传输能力和电路情况 在数字通信中将数字流比特率划分为不同等级 其计量基本单元为一路PCM信号的比特率8000 Hz 8 bit 64kb s 零次群 复用设备按照给定比特率系列划分为不同的等级 在各个数字复用等级上的复用设备就是将数个低等级比特率的信号源复接成一个高等级比特率的数字信号 在国际上 CCITT为了便于国际通信的发展 推荐了两类群路比特率系列和数字复接等级 两类数字速率系列和数字复接等级如表5 1和图5 1所示 表5 1两种数字系列速率 图5 1数字复接等级示意图 北美和日本采用的系列和相应数字复接等级是1 544Mb s 基群 6 312Mb s 二次群 等 简称为1 5M系列 欧洲各国和我国都采用的系列和相应数字复接等级是 2 048Mb s 基群 8 488Mb s 二次群 等 即所谓的2M系列 CCITT建议中大多数都是逐级复接 即采用N N 1 方式复接等级 比如二次群复接为三次群 N 2 三次群复接为四次群 N 3 也有采用N N 2 方式复接 比如由二次群直接复接为四次群 N 2 采用2Mb s基群数字速率系列和复接等级具有如下一些好处 1 复接性能好 对传输数字信号结构没有任何限制 即比特独立性较好 2 信令通道容量大 3 同步电路搜捕性能较好 同步码集中插入 4 复接方式灵活 可采用N N 1 和N N 2 两种方式复接 5 2Mb s系列的帧结构与数字交换用的帧结构是统一的 便于向数字交换统一化方向发展 5 1 4数字复接的原理与分类数字复接系统主要由数字复接器和分接器组成 复接器是把两个或两个以上的支路 低次群 按时分复用方式合并成一个单一的高次群 其设备由定时 码速调整和复接单元等组成 分接器的功能是把已合路的高次群数字信号分解成原来的低次群数字信号 它是由同步 定时和码速恢复等单元组成 系统框图见图5 3 图5 3数字复接系统框图 复接器在各支路数字信号复接之前需要进行码速调整 即对各输入支路数字信号进行频率和相位调整 使其各支路输入码流速率彼此同步并与复接器的定时信号同步后 复接器方可将低次群码流复接成高次群码流 由此可得出如下复接条件 被复接的各支路数字信号彼此之间必须同步并与复接器的定时信号同步方可复接 根据此条件划分的复接方式可分为 同步复接 异源 准同步 复接 异步复接三种 1 同步复接 被复接的各输入支路之间 以及同复接器之间均是同步的 此时复接器便可直接将低支路数字信号复接成高速的数字信号 这种复接就称为同步复接 由此可见 这种复接方式无需进行码速调整 有时只需进行相位调整或根本不需要任何调整便可复接 2 异源 准同步 复接 被复接的各输入支路之间不同步 并与复接器的定时信号也不同步 但是各输入支路的标称速率相同 也与复接器要求的标称速率相同 速率的变化范围在规定的容差范围内 基群为2048kb s 50ppm 二次群为8448kb s 30ppm 1ppm 10 6 但仍不满足复接条件 复接之前还需要进行码速调整 使之满足复接条件再进行复接 这种复接方式就称为异源复接或准同步复接 3 异步复接 被复接的各输入支路之间及与复接器的定时信号之间均是异步的 其频率变化范围不在允许的变化范围之内 也不满足复接条件 必须进行码速调整方可进行复