数字通信原理第4章

吉林大学通信工程学院第4章时分多路复用及PCM30/32路系统

数字通信在实现多路通信时是采用的时分制多路方式，如何实现时分制多路通信是非常重要的。本章对时分多路复用的基本概念、PCM30/32路系统的帧结构及帧同步系统的工作原理、PCM30/32路的系统构成进行了说明。

时分多路复用通信4.1PCM30/32路系统4.24.1时分多路复用通信

4.1.1时分多路复用的概念1.多路复用的概念为了提高通信信道的利用率，使信号沿同一信道传输而不互相干扰，这种通信方式称为多路复用。时分多路通信方式用于数字通信，例如PCM通信。

2.时分多路复用的概念所谓时分多路复用（即时分制）是利用各路信号在信道上占有不同的时间间隔的特征来分开各路信号的。具体来说，将时间分成为均匀的时间间隔，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隔内，以达到互相分开的目的，如图4-1所示。

我们可以用一个示意图来对时分复用进行说明。图4-2为时分多路复用示意图。

图4-2时分多路复用示意图

很显然，为了使通信正常的进行，在收、发两端的高速电子开关k1、k2必须同频同相。

4.1.2PCM时分多路通信系统的构成PCM时分多路复用通信系统的构成如图4-3所示。为简化起见只绘出3路信号复用情况，下面来说明时分复用通信系统的工作原理。

图4-3

PCM时分多路复用通信系统的构成原理：

1．

抗干扰，低通滤波，截止3.4kHz2．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。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。

以上是以3路话音信号为例作了一般的介绍。在实际应用中，复用路数是n路，如PCM30/32，PCM24系统，其道理是一样的。

1.帧：抽样时各路信号每轮一次的总时间（即开关旋转一周的时间），也就是一个抽样周期（tF=T）。2.路时隙：是和路的PAM信号每个样值所允许的时间间隔(tC=)。3.位时隙：1位码占用的时间（tB=）。基本概念：

4.1.3时分多路复用系统中的同步数字通信的同步是指收发两端的设备在时间上协调一致的工作，也称为定时。为了保证在接收端能正确地接收或者能正确的区分每一路话音信号，时分多路复用系统中的收端和发端要做到同步，这种同步主要包括位同步（即时钟同步）和帧同步。

位同步就是码元同步。在PCM多路复用系统中，各类信号的传输与处理都是在规定的时间内进行的。

4.1.4时分多路复用系统中的帧同步帧同步的概念数字信号序列常常以字或帧的方式传输。在PCM30/32路系统中，在一个抽样周期内，要依次发送出CH1~CH30路的话音信号，构成一帧。为了在接收端能够辨认出每一帧的起止位置，在发送端必须提供每帧的起止标志。

帧同步的目地是要求收端与发端相应的话路在时间上要对准，就是要从收到的信码流中分辨出哪8位是一个样值的码字，以便正确的解码；还要能分辨出这8位码是哪一个话路以便正确分路。这相当于收、发两端的高速电子开关k1，k2的旋转起始位置相同。

为了要做到帧同步，要求在每个帧的第一个时隙位置安排标志码，即帧同步码，以使接收端能识别判断帧的开始位置是否与发端的位置相对应。因为每一帧内各信号的位置是固定的，如果能把每帧的首尾辨别出来，就可以正确区分每一路信号，即实现帧同步。

2.帧同步电路的工作原理PCM复用系统为了完成帧同步功能，在接收端还需要有两种装置：一是同步码识别装置，二是调整装置。

同步码识别装置用来识别接收的PCM信号序列中的同步标志码位置；调整装置，当收、发两端同步标志码位置不对应时，需对收端进行调整以使其两者位置相对应。这些装置统称为帧同步电路。设本地帧码比PCM码流中的帧码提取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。

3.帧同步系统中的保护电路为了减少系统工作中出现假失步的现象，避免误判，一般系统中并不是将一次比较结果就作为是否失步的判决依据，而是连续观察几次比较结果，如果几次都不能对准信号序列中的同步码时才确认为是失步。将多次比较结果作为判决依据是通过保护电路来实现的。相关的五个概念1.假失步4.假同步2.前方保护5.后方保护3.捕捉时间

4.对帧同步系统的要求以及有关问题的讨论对帧同步系统要求是：（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（3）捕捉时间短（4）构成系统的电路简单

上述几项性能与同步码型的选择、帧同步码的插入方式、帧同步码的识别检出方式、同步捕捉方式以及保护电路的设计等因素有关。下面分别进行讨论。

①帧同步码的选择②帧同步码插入的方式

所谓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：分散插入：r位同步码组分散地插入到信息码流中。

集中插入：r位同步码组以集中的形式插入到信息码流中。③帧同步码的识别检出方式④同步捕捉方式4.2PCM30/32路系统

第一节介绍的是时分多路复用通信的基本概念和原理，本节将具体介绍PCM30/32l路系统，这里复用的路数n=32，其中话路数为30。

4.2.1PCM30/32路系统帧结构话音信号根据CCITT建议采用8KHz抽样，抽样周期为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信息码所对应的各个数字时隙有次序的组合称为一帧，显然，PCM帧周期就是125s。

在帧中除了要传送各路PCM信码以外，还要传送帧同步码以及信令码。，一帧码流中含有帧同步码、复帧同步码、各路信息码、信令码以及告警码等。下图4-9为PCM30/32路系统帧结构图。

图4-9PCM30/32路系统帧结构图

下面对帧结构分别进行说明。1.30个话路时隙：TS1~TS15，TS17~TS312.帧同步时隙：TS0

在不同帧的TS0位置所传送的信息是不一样，分为偶帧和奇帧的情况。偶帧TS0：发送帧同步码0011011；偶帧TS0中的8位码中第一位码保留给国际用，暂定为1，后7位为帧同步码。

奇帧TS0：发送帧失步告警码。奇帧TS0的8位码中的第一位也保留给国际用，暂定为1。其第二位码固定为1码，以便在接收端用以区别是偶帧还是奇帧。第三位码A1为帧失步时向对方发送的告警码，简称对告码。

当帧同步时，A1为0；当帧失步时A1为1，以便告诉对端，收端已经出现失步，无法工作。其第4~8位码可供传送其它信息，如业务联络等。这几位码未使用时，固定为1码。这样，奇帧TS0时隙的码型为{11A111111}。

3.信令与复帧同步时隙：TS16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≈488ns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/s

4.2.2PCM30/32路定时系统由定时系统提供给抽样、分路、编码、解码、标志信号系统以及汇总、分离等部件的准确的指令脉冲，以保证整体各部件能在规定的时间内准确、协调地工作。

定时系统产生数字通信系统中所需要的各种定时脉冲，这些脉冲主要有：a.供抽样与分路用的抽样脉冲（也称为路脉冲）；b.供编码与解码用的位脉冲；