数字通信原理第6次课课件(2015)

1 1 复习 PCM30 32 路系统 PCM30 32 路系统是一个典型的时分多路复用通信系统 复用路数为 32 其中话路数是 30 1 PCM30 32 路系统帧结构 PCM30 32 路系统将时间分割成若干个路时隙 每一路信号分配一个路时 隙 帧同步码和其他业务信号 信令信号再分配一个或两个路时隙 这种按时 隙分配的重复性图案就是所谓的帧结构 1 帧 帧周期为125 s 码位 1 2 3 4 5 6 7 8 31 TS 17 TS 16 TS 15 TS 1 TS 0 TS 路时隙 话路话路信令路话路话路帧同步路 其中 帧同步时隙 0 TS 2 PCM30 32 路定时系统的作用 定时系统负责提供用于抽样与分路所需的路脉冲 供编码与解码用的位 脉冲等各种定时脉冲 以保证系统整个部件能在规定的时间内准确 协调地工 作 实现时钟同步 位同步 即使收端的时钟频率和发端时钟频率保持相 同 2 2 本次课学习的主要内容 4 1 4 时分多路复用系统中的帧同步 4 2 3 PCM30 32 路帧同步系统 4 1 4 时分多路复用系统中的帧同步 1 帧同步的概念 1 帧同步的目的 在位同步的前提下 收端要能从收到的信码流中分辨出哪几位码是一个抽 样值所编的码字 以便能正确解码 同时还能够分辨出每个码字是属于哪一路 的 以便正确分路 2 实现帧同步的基本条件 在发送端必须提供每帧的起始标志 具体措施是在信码流中插入帧同步 码 在接收端能够辨认出每一帧的起始标志 为此 在收端设置帧同步系统 实现帧同步码的识别检出 3 帧同步码插入的方式 帧同步码插入的方式是指在发送端同步码是怎样与信息码合成的 通常有 两种插入方式 集中插入 位同步码组以集中的形式插入到信息码流中 r 分散插入 位同步码组分散地插入到信息码流中 r 这两种插入方式的示意图如图 4 3 所示 图 4 3 同步码插入的两种方式 4 帧同步码的识别检出方式 帧同步码的识别检出方式是指在接收端从接收到的 PCM 码流中如何识别和 检出帧同步码 逐步移位法 3 逐步移位法采用逐位比较方式 接收端产生一组与发送端插入的帧同步码 组相同的本地帧码 在识别电路中使本地帧码与接收到的 PCM 序列码逐位进行 比较 如图 4 4 所示 当系统处于同步状态时各对应比较的码位都相同 则没 有误差脉冲输出 当系统处于失步状态时 对应比较的码位就不同 这时就有 误差校正脉冲输出 图 4 4 逐步移位法同步系统原理示意图 码型检出方式 参见教材 115 页 接收端设置一个移位寄存器 该寄存器的每级输出端的组合是按发送的帧 同步码型设计的 当接收到的 PCM 序列中帧同步码全部进入移存器时才能有识 别检出脉冲 2 帧同步系统中的保护 1 帧同步保护的必要性 时分多路复用系统能否正常工作 完全取决于在 PCM 序列中有无帧同步标 志码 这样一来 下列两种情况必将导致系统无法正常工作 假失步现象 在系统处于正常同步工作状态时 PCM 信号的帧同步码产生误码 则 同步识别电路误认为系统失步 这种由同步码误码引起的失步称为假失步 伪同步现象 在系统失步后进行同步引入过程中 PCM 序列的信码中出现帧同步码 此时帧同步识别电路误认为系统同步 这种将信码误认为同步码而引起的同步称为伪同步 假同步 4 显然 伪同步现象的出现使系统在一段时间内工作在失步状态下 2 帧同步系统的保护措施 为了提高帧同步的可靠性 在帧同步系统中采取了同步的保护措施 保护 措施分为前方保护措施和后方保护措施 前方保护措施 为了防止由于信道误码而出现的假失步所采取的保护措施称为前方保护 措施 帧同步系统一旦出现帧失步 即收不到同步码 并不立即进行调整 转入同步捕捉状态 捕捉同步码 因为帧失步可能是真正的帧失步 也可能 是假失步 后方保护措施 为了避免由假同步码的出现而误判为同步所采取的保护措施称为后方保 护措施 在系统失去同步 捕捉帧同步码的过程中 当第一次捕捉到帧同步码时 并不马上确认为真正同步 前后方保护时间及捕捉时间 图 4 5 是有保护措施的帧同步工作状态示意图 图中各时间的含义如下 前方保护时间 系统从第一次丢失同步码组时刻起到同步系统进入捕捉 状态为止的这段时间 捕捉时间 同步引入时间 由失步检出到重新确认同步这段时间 后方保护时间 同步系统捕捉到第一个同步码时刻起到进入同步状态这 段时间 图 4 5 有保护措施的帧同步工作示意图 5 4 2 3 PCM30 32 路帧同步系统 以上泛泛地讨论了时分多路复用系统中帧同步的相关问题 下面将具体介 绍 PCM 30 32 路帧同步系统 1 PCM30 32 路系统帧同步的实现方法 PCM30 32 路系统的帧同步码是采用集中插入方式的 ITU U 规定 PCM30 32 路系统的帧同步码型为 0011011 它集中插入在偶帧 TS0的第 2 8 位 对于 PCM30 32 路系统 由于发端偶帧 TS0发帧同步码 奇帧 TS0时隙发 帧失步告警码 收端一旦识别出帧同步码 便可知随后的 8 位码为一个码字且 是第一话路的 以此类推 便可正确接收每一路信号 即实现帧同步 2 前 后方保护 1 前方保护 PCM30 32 路系统的帧同步码识别检出方式是采用码型检出方式 为了防止假失步 只有当连续次 称为前方保护计数 检测不出同步mm 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 即前方 保护时间可表示为 4 3 S TmT1 前 其中 为一个同步帧 同步帧等于两个子帧 时间 ITU U 的sTS 250 G 732 建议规定 3 4 m 2 后方保护 PCM30 32 路系统的同步捕捉方式是采用逐步移位捕捉方式 为了避免伪同步 在捕捉帧同步码的过程中 只要在连续捕捉到次 称nn 为后方保护计数 帧同步码后 才能认为系统已真正恢复到了同步状态 后方 6 保护时间可表示为 4 4 S TnT1 后 ITU U 的 G 732 建议规定 2 n 3 帧同步系统的工作流程图 根据 ITU U 的 G 732 建议 画出如图 4 13 所示的帧同步系统工作流程图 图 4 13 帧同步系统工作流程图 图中 A 表示帧同步状态 B 表示前方保护状态 C 表示捕捉状态 D 表示后方 保护状态 PS为 PCM 码流中 帧同步码标志 PC为收端产生的比较标志 1 同步状态 A 如果系统连续地在预定时间 偶帧 TS0 检出帧同步码组 即 PC PS 表示 PC 和 PS同时出现 系统处于帧同步状态 A 7 2 前方保护状态 B 如果系统开机还没有建立收 发端帧同步 或系统在帧同步状态下在规定 时间内没有检出帧同步码组 即 PC PS 表示 PC 出现而 PS没有出现 此时并 不立即判定系统为失步 而进入前方保护状态 B 只有当连续 比如 次 PC PS时 系统便由同步状态 A 进入到捕m3 m 捉状态 C 3 捕捉状态 C 在捕捉状态 C 中 帧同步系统按复位同步方式或者逐步移位捕捉方式 在 接收到的 PCM 信码流中捕捉帧同步码 当捕捉到帧同步码组后 注意这个帧同 步码组可能是真的 也可能是假的 系统进入后方保护状态 D 4 后方保护状态 D 在后方保护状态中 从找到第一个帧同步码组起 每隔一帧 检查s 125 一次 如果连续次正好都对上 即捕捉到的帧同步码组具有以下规律 2 n 第帧 偶帧 有帧同步码 10011011 N 第帧 奇帧 有监视码 11 A111111 1 N 第帧 偶帧 有帧同步码 10011011 2 N 则判帧同步系统进入帧同步状态 这时帧同步系统已完成同步恢复 如果在上述过程中只要有一次没有对上 即没有检出监视码或者检出监视 码而没有检出帧同步码组 就认定第一次检出的并不是真正的帧同步码组 系 统又立即回到捕捉状态 C 4 帧同步系统组成 图 4 14 是一种帧同步系统的方框图 方框图由时标脉冲的产生 帧同步码 组的检出 前后方保护与捕捉等组成 8 图 4 14 一种 PCM30 32 路帧同步系统方框图 图中 同步时标 s P 只有帧同步码组 0011011 由再生时钟 CP 逐位移入寄存器 同时只能在 读出时标正脉冲出现时刻 才有帧同步码标志检出 r P s P 当帧同步系统为帧同步状态时 帧同步时标标志着接收 PCM 码流中的偶 s P 帧出现时刻 0 TS 8 D 读出时标 r P 当系统为帧同步状态时 是收端定时系统的 路时隙 r P 80 DTS 0 TS 位时隙 的时间标志 用于在规定时间完成帧同步码的读出 当和这 8 D s P r P 两者出现时间正好一致就表明了收端定时系统与接收到的 PCM 码流是保持同步 关系 当系统为捕捉状态时 使系统进入逐位检出识别状态 1 r P 比较时标 c P 在帧同步时 偶帧是收端定时系统的偶帧的时间标 c PCPDTS 800 TS 8 D 志 用作时间比较电路所需的时钟脉冲 在捕捉状态时 以便在系统处于逐位检出识别帧同步码期间 c PCP 9 达到逐位识别的目的 c PCP 监视码时标和监视码 m P 2 Q 监视码时标是收端定时系统的奇帧的时间标志 用于后方保护措 m P 0 TS 2 D 施的奇帧监视码检出 表示接收 PCM 码流中