数字通信原理（第3版）-课件 第3、4章 语言信号压缩编码、时分多路复用及PCM3032路系统

第三章语言信号压缩编码3.1语言信号压缩编码的基本概念1、语音压缩编码的概念从时间域来看，冗余信息包括：从频率域上来看冗余信息包括：从人类听觉来看，冗余信息包括：2、语音编码的分类：3、语音质量评价3.2自适应差值脉冲编码调制（ADPCM）3.2.1差值脉冲编码调制DPCM的原理和子带编码1、DPCM的原理及实现2.子带编码SBC原理及实现子带编码的基本概念及工作原理（1）子带编码的基本概念及工作原理（2）子带编码的比特分配及编码速率例题：3.2.2自适应差值脉冲编码调制ADPCM的原理3.2.3波形编码标准1.ADPCM编码标准G.7212.子带自适应差值脉冲编码调制

SB-ADPCM标准G.7223.3参量编码3.3.1参量编码的基本原理1.语音形成机理2.浊音与基音3.清音4.语音信号产生模型3.3.2预测编码LPC的基本概念

3.3.3参量编码的声码器１．线性预测编码ＬＰＣ声码器２．通道声码器３．共振峰声码器3.4混合编码３．４．１混合编码的基本概念合成分析ＡｂＳ方法。 ３．４．２混合编码的编码方法１．多脉冲线性预测编码２．规则脉冲激励线性预测编码３．码激励线性预测编码４．混合激励线性预测语音编码３．４．３混合编码国际标准３．５低速率语音压缩编码的应用3.5.1IP电话系统技术简介

1.IP电话的定义

2.IP电话网的结构

3.IP电话涉及的关键技术3.5.2移动通信GSM中的语音压缩编码3.5.3第三代移动通信中的语音压缩编码3.5.4语音压缩编码在软交换中的应用

第四章时分多路复用及PCM30/32路系统4.1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

2、时分多路复用的概念：利用各路信号在信道上占有不同的时间间隔的特征来区分各路信号。264.1.2、PCM时分多路通信系统的构成以3路信号复用为例：27低通低通低通保持量化编码解码信道抽样和路PAM信号PAM信号分路低通重建1路2路3路m1(t)m2(t)m3(t)m’1(t)m’2(t)m’3(t)ST1(t)ST2(t)ST3(t)图3.3PCM时分多路复用通信系统的构成28帧：抽样时个路信号每轮一次抽样的总时间，也就是一个抽样周期。路时隙：和路的PAM信号每个样值所允许的时间间隔。位时隙：1位码元占用的时间。294.1.3时分多路复用系统中的位同步数字系统的同步是指收发两端的设备在指定的时间协调一致的工作，也称为定时。位同步就是码元同步。收端和发端要有时钟信号进行统一控制，这项任务由定时系统来完成。由定时系统产生各种定时脉冲，对整个过程进行统一指挥和统一控制，以保证收端和发端按照相同的时间规律正常地工作。304.1.4时分多路复用系统中的帧同步1、帧同步的概念数字信号序列常以字或帧的方式来传输。为了在接收端能够辨认出每一帧的起始位置，在发端必须提供每帧的起始标志。31

帧同步的目的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位是一个样值的码子，以便正确的解码；还要能分辨出这8位码是哪一个话路的，以便正确分路。322、帧同步电路的工作原理

PCM系统为了完成帧同步功能，在接收端还需要两种装置：一是同步识别标志；二是调整装置。同步识别标志用来识别接收的PCM信号序列中的同步标志码位置；调整装置的作用就是当收发同步标志码位置不对应时，对收端进行调整以使其两者位置相对应。这些装置统成为帧同步电路。首先介绍最简单的逐步移位同步方式，其原理框图如图：333、对帧同步系统的要求以及有关问题的讨论：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；（3）捕捉时间短；（4）构成系统的电路简单。34（1）帧同步码的选择（2）帧同步码的插入方式：

a.分散式插入：

b.集中式插入：35（3）帧同步码的识别检出方式：

a.逐位比较方式：

b.码型检出方式：（4）同步捕捉方式：

a.逐步移位捕捉方式

b.复位式同步方式364.2PCM30/32路系统4.2.1PCM30/32路系统帧结构根据ITU的建议，话音信号抽样采用8kHz，抽样周期125微秒，在125微秒内各路抽样值所编成的PCM信码流顺序传送一次，这些PCM信码所对应的各个数字时隙有次序的组合称为一帧，PCM的帧周期就是125微秒。3738说明：（1）30个话路时隙：TS1~TS15；TS17~TS31（2）帧同步时隙：TS0

偶帧TS0：发送帧同步码，0011011

奇帧TS0：发送帧失步对告；39（3）信令与复帧同步时隙：TS16对于PCM30/32路系统，有下列数据：帧周期：125微秒，帧长度328=256bit

路时隙：位时隙：数码率：40信令与复帧同步时隙：TS16信令：每一路话音信号都有相应的信令信号。信令信号的特点：信令信号频率很低，其抽样频率取500Hz。抽样周期=编码：只编4位码（实际一般只需要3位码），所以对每个话路的信令码，每隔16帧传一次。结论：每一帧的TS16传送两个话路信令码，这样15个帧（F1∽F15）的TS16可以轮流传送30个话路的信令码。41复帧——16个帧构成一个复帧（F0～F15）。F0帧的TS16传送复帧同步码和复帧失步告警码。复帧同步码：位于F0帧的TS16时隙中的前四位，码型为{0000}，复帧失步对告码：位于第6位A2复帧同步时，A2=0码，复帧失步时，A2=1码。第5，7，8位用于传送其他信息，不使用时固定为“1”码。424.2.2PCM30/32路定时系统在PCM方式中，信号的处理和传输都是在规定的时间内进行的。为使整个PCM系统正常稳定的工作，需要设置一个“指挥部”，由他来指挥系统各部件的工作。定时系统就是完成这项工作的。43

定时系统产生数字通信系统中所需要的各种定时脉冲，这些脉冲有：

a.供抽样与分路用的抽样脉冲（路脉冲）；

b.供编码和解码用的位脉冲；

c.供标志信号用的复帧脉冲等；44定时系统包括发端定时和收端定时两种：1、发端定时系统；

(1)时钟脉冲；（2）位脉冲；（3）路脉冲；（4）路时隙和复帧脉冲；2、收端定时时钟提取：

45464.2.3PCM30/32路帧同步系统位同步解决了收端时钟与接收信码流之间的同频、同相问题。这样就可使收到的信码获得正确的判决。除此之外还要完成正确的分路。为此，接收端要完成以下的功能：

a.要能从收到的信码中，分辨出哪8位是一个抽样值所编的码字，以便能正确解码；

b.还要能分辨出每一个码字是属于哪一路，以便正确分路。采用帧同步方法可以解决以上问题。471、PCM30/32路系统帧同步的实现方法：采用集中插入方式，在偶帧TS0的第2~第8位。2、前后方保护（1）前方保护：为了防止假失步；一旦出现帧失步，并不立即进行调整。从第一个帧同步码丢失起到帧同步系统进入捕捉状态为止的这段时间称为前方保护时间：48（2）后方保护：为了防止伪同步。从捕捉到第一个真正的同步码到系统进入同步状态这段时间称为后方保护时间：

49ITU-T的建议规定n=2。即帧同步系统进入捕捉状态后在捕捉过程中，如果捕捉到的帧同步码组具有以下规律：

①第N帧（偶帧）有帧同步码{10011011}②第N+1帧（奇帧）无帧同步码，而有对端告警码

{11A111111}

③第N+2帧（偶）有帧同步码{10011011}

则判帧同步系统进入同步状态，这时帧同步系统已完成同步恢复。503、帧同步系统的工作原理（1）帧同步系统的工作流程图图中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。图中Ps为帧同步码标志；Pc为收端产生的比较标志。说明如下：51Pc=Ps?Pc=Ps?Pc=Ps?

强制置位或移位操作

捕捉到PS?

是监视码？Pc=Ps?BACBD

第N帧

第N+1帧

第N+2帧

否

否

是

是

是

否

否

否

是

是