现代通信原理(08TDM)

1、2021-7-31 ADPCM自测题自测题 （1）什么是差分脉冲编码调制？ （2）简述差分脉冲编码调制的系统组成 （3）差分脉冲编码调制系统中量化误差与什么 有关？写出量化信噪比的公式。 （4） 什么是预测增益？由何而来？ （5）什么是自适应预测？ （6）什么是自适应量化？ 2021-7-32 M自测题自测题 （1）简单增量调制的主要优缺点是什么？ （2）数字压扩自适应增量调制是为了改善什么特性。 （3）输入信号为0电平时，简单增量调制的输出序列 是什么？ （4）什么叫斜率过载？如何改善斜率过载？ （5）比较PCM、 M的抗误码性能。 （6）什么是-，它是为了解决什么问题。 （7）PCM和M调

2、制系统的码元速率分别与抽样频率 有什么关系？为什么？ （8） M系统的抽样速率与量化信噪比有什么关系？ 2021-7-33 第八章 时分复用 2021-7-34 单元概述单元概述 多路复用的目的是在一条信道上传输 多路信号，根据多路复用的方式不同，可 以分为频分复用、时分复用、码分复用频分复用、时分复用、码分复用等。 随着数字通信的发展，时分复用得到最为 广泛的应用。 2021-7-35 单元学习提纲单元学习提纲 （1） 时分复用及系统构成； （2）以PCM一次群为例，理解时分复用 的原理； （3）记住我国常用的时分复用数字速率系 列； （4）准同步时分复用与同步时分复用的区 别； （5）正码

3、速调整数字复接原理。 （6）置位同步法原理。 （7）捕捉时间的计算方法。 2021-7-36 第八章 时分复用 8.1时分复用TDM原理 时分复用TDM是采用同一物理连接的 不同时段不同时段来传输不同的信号，能达到多 路传输的目的。 2021-7-37 时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故 必须使各路信号在时间轴上互不重叠。n路时分复用 系统的示意图： 低 通 滤 波 器 1 低 通 滤 波 器 2 低 通 滤 波 器 n 1 低 通 滤 波 器 n 基 带 信 号 m 1(t) m 2(t) m n -1(t) m n(t) 信 道 m 1 m m n -1 m n 发 送 端 接 收

4、端 图 6-4 时 分 复 用 系 统 示 意 图 (t) (t) (t) (t) 2021-7-38 TDM方式的优点（相对与FDM） 1、多路信号的汇合和分路都是数字电路， 比FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。 2、信道的非线性在FDM中产生交调和高次 谐波，严重干扰信号的传输。而TDM系统对这 种非线性失真要求低。 2021-7-39 TDM方式目前又分为以下两种 数字复接系列（分两类）： 1、准同步系列PDH(用于公共电话网PSTN）。 (Plesiochronous Digital Hierarchy) 2、同步系列SDH（用于光纤通信等骨干网络） (Synchronous Digi

5、tal Hierarchy) 统计时分复用系统（分两类）： 1、虚电路方式（如，X.25、帧中继、ATM）。 2、数据报方式（如TCP/IP） 2021-7-310 PSTN系统目前采用PDH和SDH结合的方式，在 小用户接入及交换采用PCM/PDH，核心骨干网络采 用SDH。 1、基于A律压缩的30/32路PCM系统（欧洲标准， 用于欧洲、中国、俄罗斯等）。 2、基于律压缩的24路PCM系统（美洲标准， 用于北美、日本、台湾等） 2021-7-311 准同步数字复接系列准同步数字复接系列PDH 2021-7-312 在某些新型的三层结构宽带传输网络方案中， STM-1/STM-4 (155M

6、bps/622Mbps) 用于接入层 STM-16 (2.5Gbps) 用于汇接层 STM-64 (10Gbps) 用于核心层 2021-7-313 8.2 PCM基群帧结构 采用TDM的数字通信系统，在国际上已 建立起标准. 原则上是先把一定路数的电话复原则上是先把一定路数的电话复 合成一个标准数据流合成一个标准数据流(称为基群称为基群)，基群数据流，基群数据流 的构造结构称为的构造结构称为基群帧。基群帧。 把基群数据流采用同步(SDH)或准同步 （PDH）数字复接技术汇合成更高速的数据 (称为高次群)，高次群的复接结构称为高次群 的复接帧。 对帧的研究是时分复用系统研究的重点， 相当于对频

7、分复用系统中频道的研究。 2021-7-314 帧结构 2021-7-315 q帧结构 w 帧长：125s（256bits）1个抽样周期 w 32个时隙 w 每时隙8bit（每时隙占 3.9s12532） w 每比特时长0.488s125256 w TS0：帧同步、告警， 帧同步序列为0011011，在偶数帧传送。 奇数帧的第2比特固定为1。 w TS16：控制信令（在复帧结构下分配使用） w TS1TS15和TS17TS31共30个时隙传送30路话 音或数据。 2021-7-316 q复帧结构 由16个帧组成，帧长2ms(16*125 s)。 采用共路信令方式，将16个帧的TS16集中起来

8、使用，传送信令，本路信令与本路话不在一个 时隙里传送。 复帧中包含F0、F1F15共16个帧， F0的TS16传送复帧同步和备用比特。 F1的TS16传送CH1和CH16的信令。 F2的TS16传送CH2和CH17的信令。 F3的TS16传送CH3和CH18的信令。 F15的TS16传送CH15和CH30的信令。 2021-7-317 基群帧与时隙（话路）关系图 125 s 时隙和帧的关系 1时隙传送 第1路话 2时隙传送 第2路话 3时隙传送 第3路话 16时隙 传送信令 0时隙传 送同步信号 2021-7-318 基群帧的帧长和速率 1、共32个时隙（TS0用于传同步字节，TS16用于 传

9、线路信令，其它30个时隙用于传30路话,又叫 做30/32路基群）。 2、每时隙8比特（传语音信号的一个采样值）， 每帧有32*8=256比特，即为帧长。 3、采样频率为8K，采样周期为125us,即每帧必须 在125us之内传完，传输率为 256/125(bit/us)=2.048Mb/s 2021-7-319 8.3 增量调制复用终端的帧结构 这里介绍32路M终端的帧结构. 一、基帧 1、每路时隙的比特率为32kb/s。 2、每帧分32个时隙，每个时隙只有一个比特。 帧速率为32*32=1024kb/s。 3、每个时隙时宽为1/1024kb/s=0.976us. 每帧时宽为0.976uS*

10、32=31.232us. 4、TS0为帧定位。 TS1为信令时隙。 TS2TS31为话路时隙。 2021-7-320 2021-7-321 0帧1帧2帧3帧4帧5帧6帧7帧 1*1备用1备用0备用 TSO时隙比特分配 2021-7-322 2021-7-323 2021-7-324 8.4 60路PCM-ADPCM变换编码终端的帧结构 对于PCM，A律30/32系统基群共传送30 路话音，话音的每一个样值用8位表示，比特 率为2048Kb/S。 对于ADPCM，话音的每一个样值用4位 表示，话路容量可以增加一倍。即在即在 2048Kb/S的资源情况下，可以传送的资源情况下，可以传送60路话音，

11、路话音， 降低了每路话的费用。降低了每路话的费用。 两个30路话PCM码流汇接成一个60路 ADPCM码流的转换器如下图。 2021-7-325 2021-7-326 2021-7-327 2021-7-328 8比特时隙编号0123456789101112131415 时隙的比特1-4 1A 1B 3A 3B 5A 5B 7A 7B 9A 9B11A 11B 13A 13B 15A 时隙的比特5-8 2A 2B 4A 4B 6A 6B 8A 8B 10A 10B 12A 12B 14A 14B 16A 8比特时隙编号 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526272829

12、3031 时隙的比特1-4* 15B17A17B19A19B 21A21B 23A23B 25A 25B 27A 27B 29A 29B 时隙的比特5-8* 16B18A18B20A20B 22A22B 24A24B 26A 26B 28A 28B 30A 30B 用于60个32kb/s信道的2048kb/s帧结构的编排 2021-7-329 2021-7-330 2021-7-331 时隙16比特 编号12345678 时隙16比特 编号12345678 信令信道ab 信道ab 信道ab 信道ab信令信道ab 信道ab 信道ab 信道ab 帧11A2A15B16B帧99A10A23B24B

13、帧21B2B17A18A帧109B10B25A26A 帧33A4A17B18B帧1111A12A25B26B 帧43B4B19A20A帧1211B12B27A28A 帧55A6A19B20B帧1313A14A27B28B 帧65B6B21A22A帧1413B14B29A30A 帧77A8A21B22B帧1515A16A29B30B 帧87B8B23A24A 复帧中帧1到帧15的TS16内容 2021-7-332 8.5数字复接终端 在时分制的PCM通信系统中，为了扩大传输 容量，必须将基群信号复接成高次群信号。 目前SDH五次群的比特率已经达到565.148Mbps， 可以容纳7680路话；S

14、DH中STM-64已经达到 10Gbps，可以容纳12万条话路。 抽样定理确定了每帧长度不能长于125us。 传输路数越多，每路样值8比特码占用的时间 就越小，每个比特的时宽就越小，对应的频宽（传 输速率）就越大。 2021-7-333 一个样值（8比特）占用的时宽 基群：3.9us 二次群：0.997us 三次群： 0.023us 四次群： 0.0057us 2021-7-334 8.5.1 数字复接原理 数字复接的基本概念： 把这种两路或两路以上的低速数字信号合把这种两路或两路以上的低速数字信号合 并成一路高速数字信号的过程称为并成一路高速数字信号的过程称为数字复接数字复接 数字复接原理：

15、 将各支路数字脉冲变窄，将相位调整到合将各支路数字脉冲变窄，将相位调整到合 适位置，并按一定的帧结构间插排列起来。适位置，并按一定的帧结构间插排列起来。 2021-7-335 数字复接系统数字复接系统包括数字复接器和数包括数字复接器和数 字分接器两大部分。字分接器两大部分。 把两路或两路以上的支路数字信号 按时分复用方式合并成为一路数字信号 的过程称作数字复接。 在传输线路的接收端把一个复合数 字信号分离成各分支信号的过程，称为 数字分接。 将数字复接器和数字分接器用于信 道传输，就构成了数字复接系统 2021-7-336 数字复接系统包括三个主要部分：定时、码速调 整、复接。 数字分接系统包

16、括：同步分离、产生定时、分接、 支路码速恢复。 定时 调 整 复 接 定时 分 接 恢 复 同 步 信道 支 路 图6-16 数字复接系统 2021-7-337 数字复接的分类 按复接中各支路信号的交织长度划分按复接中各支路信号的交织长度划分 按位复接。按位复接每次只依次复接一 位码。 按路复接。对PCM基群来说，一个路时隙 有8位码。按路复接就是指每次按顺序复 接8位码。 按帧复接。按帧复接是指每次复接一个 支路的一帧数码(一帧含有256个码)。 2021-7-338 数字复接的分类 从复接中各支路信号时钟间的关系角度分从复接中各支路信号时钟间的关系角度分 同步复接。如果被复接的各支路信号使

17、用的 时钟都是由一个总时钟提供的，为同步复接。 异步复接。如果各支路信号的时钟并非来自 同一时钟源，各信号之间不存在同步关系，称 为异步复接。 准同步复接。如果各支路信号的时钟由不同 的时钟源提供，而这些时钟源在一定的容差范 围内为标称相等情况，对应的复接称为准同步 复接。 2021-7-339 下图分别表示了4路PCM 30/32基群按位复接和 按字复接成PCM二次群的情形。 C H 1( 第 1 路 ) 11111000 P C M 3 0 / 3 2 基 群 ( 1 ) P C M 3 0 / 3 2 基 群 ( 2 ) P C M 3 0 / 3 2 基 群 ( 3 ) P C M 3

18、 0 / 3 2 基 群 ( 4 ) P C M 3 0 / 3 2 基 群 ( 1 ) ( a ) 一 次 群 ( 基 群 ) ( b ) 二 次 群 ( 按 位 数 字 复 接 ) ( c ) 二 次 群 ( 按 字 数 字 复 接 ) 图6 - 1 7 按 位 复 接 、 按 字 复 接 示 意 图 P C M3 0 /3 2 ( 1 ) C H 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0

19、1 0 1 1 2021-7-340 直接复接不同步的低次群会产生重复和错位，如图直接复接不同步的低次群会产生重复和错位，如图 所示所示 低次群(1) 低次群(2)时延 合 成 AfL1慢 B B C fL2快 A B C 重叠 错位 图 6-18 数码率不同的低次群复接示意图 2021-7-341 8.5.2 正码速调整复接器 准同步复接的码速调整方式可分为： 正码速调整 正/负码速调整 正/零/负码速调整 其中正码速调整的应用最为普遍。 2021-7-342 2021-7-343 2021-7-344 2021-7-345 每个被复接的基群支路每个被复接的基群支路的复接帧同步码、业 务码、

20、插入码(作调整码速用)、插入标志码以及 信息码的安排如图所示 2021-7-346 2021-7-347 2021-7-348 四个四个基群调速帧基群调速帧212212比特比特，按位复接成按位复接成二次群二次群 复接帧复接帧848比特的帧结构，如图所示 F21 2021-7-349 2021-7-350 表6-3给出了三次群和三次群的帧结构。 2021-7-351 正码速调整准同步复接 塞入抖动塞入抖动 它是指分接后恢复的支路信号的位置会发生 抖动。原因？由于在码速调制过程中塞入调整码塞入调整码， 在接收端分接过程中减去调整码所造成。 塞入误码塞入误码 传输过程中的信道误码信道误码会引起码速调

21、整指示 信号发生错误，而导致码速恢复操作发生错误引 起塞入误码塞入误码。 2021-7-352 8.6 帧同步 在时分复用系统中，要保证接收端能正确恢 复原支路信号，必须要有一个同步系统来正确识别 同步信息同步信息并对接收端分路器进行同步控制同步控制。 由于编码压缩方式和帧结构不一样，同步信息 在帧中的位置也不同，实现同步的方式主要有以下 几种： 逐码移位同步法：适用于PCM24系统。 捕捉态工作逻辑：适用于32路增量调制。 置位同步法：适用于置位同步法：适用于PCM30/32系统系统。 2021-7-353 8.6.3 置位同步法 1、同步态的捕捉与校验、同步态的捕捉与校验 在集中插入帧同步码组的复用设备中，例 如PCM30/32终端机。一旦从输入总码流中检检 出帧同步出帧同步码组码组0011011，则对接收机定时系统 直接设置初始相位。 然后再经两帧校验两帧校验，如果仍能检出同步码 组，