现代交换原理 第2章 PCM调制.ppt

1、第二章 语音信号的数字化基础,模拟信号数字化的三步骤 1)抽样，以抽样频率Fs把模拟信号的值抽出；2)量化，使连续模拟信号变为时间轴上的离散值；3)编码，将离散值变成一定位数的二进制数码。,抽样定理表达公式: Fs(=1/Ts)2Fmax 或Fs2Bs 式中Ts为抽样周期Fs为抽样频率Fmax为原始信号的最高频率Bs(=Fmax-Fmin)为原始信号的带宽,2 量化,量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。 (1) 均匀量化 (2) 非均匀量化,8 7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0

2、.5 0,V,t,(1) 均匀量化(线性量化),(2) 非均匀量化(非线性量化): 如果使小信号时量化级间隔小些 ，而大信号时量化级间隔大些，就可以使小信号时和大信号时的信噪比趋于一致。,对数压缩特性 (a) 律； (b)A律,A律13折线,脉冲编码过程,极性码 段落码 段内码 C1 C2C3C4 C5C6C7C8,其中第1位码C的数值“1”或“0”分别表示信号的正、负极性，称为极性码。,3 编码,在13折线编码中，普遍采用8位二进制码，对应有M=28=256个量化级，即正、负输入幅度范围内各有128个量化级。这需要将13折线中的每个折线段再均匀划分16个量化级，由于每个段落长度不均匀，因此正

3、或负输入的8个段落被划分成816=128个不均匀的量化级。按折叠二进码的码型，这8位码的安排如下：,2.3 多路复用技术,为了提高信道利用率，使多个信号沿同一信道传输而互相不干扰，称多路复用。 有频分多路复用, 时分多路复用和波分多路复用。 频分多路复用用于模拟通信，例如载波通信， 时分多路复用用于数字通信，例如PCM通信。 波分多路复用用于光纤通信。,1 频分多路复用(FDM)技术,FDM（Frequency Division Multiplexing）是模拟传输中常用的一种多路复用技术。 它把一个物理信道划分为多个逻辑信道，各个逻辑信道占用互不重叠的频带，相邻信道之间用“警戒频带”隔离，以

4、便将不同路的信号调制（滤波）分别限制在不同的频带内，在接收端再用滤波器将它们分离，就好像在大气中传播的无线电信号一样，虽同时传送多个频率信号，但互不重叠，可以分辨。,频分多路复用,2 时分多路复用TDM技术,与FDM的同时发送多路信号相比，时分多路复用（TDM，Time Division Multiplexing）是一种非同时发送的多路复用技术。 它将一个传送周期划分为多个时隙，让多路信号分别在不同的时隙内传送，形成每一路信号在连续的传送周期内轮流发送的情形。 时分多路复用通信，是各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。,时分多路复用示意图,3. 波分复用WDM,WDM本质上是光域上的频

5、分复用FDM技术，每个波长通路通过频域的分割实现。 每个波长通路占用一段光纤的带宽，与过去同轴电缆FDM技术不同的是： （1）传输媒质不同，WDM系统是光信号上的频率分割，同轴系统是电信号上的频率分割利用。 （2）在每个通路上，同轴电缆系统传输的是模拟信号4kHz语音信号，而WDM系统目前每个波长通路上是数字信号SDH 2.5Gbs或更高速率的数字系统。,每路话音信号抽样速率fs=8000Hz，故对应的每帧时间间隔为125 s。 一帧共有32个时间间隔，称为时隙。 每一路信号分配 一个时隙叫路时隙，帧同步码和信令码也各分配一个路时隙。 PCM30/32系统的意思是整个系 统共分为32个路时隙，

6、其中30个路时隙分别 用来传送30路话音信号，一个路时隙用来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码。,2.4 PCM基群帧结构,接收端识别出： 帧同步码组后，即可区分每一信道（话路）。 复帧同步,即可确定出每一话路的信令的位置。 PCM30/32路基群帧结构 时隙信号作如下安排： 1) 30个话路时隙:TS1TS15, TS17TS31 2) 帧同步时隙:TS0 3) 信令时隙:TS16,每个路时隙包含8位码， 一帧共包含32x 8 bit=256bit 。 信息传输速率为 fb=8000328=2.048Mb/s 每秒传 8 k帧。 每一信道的速率：8000 x 8bit/s=64 kbi

7、t/s， 对同一信道每秒传 8 k各样值， 即对该用户每秒抽样 8 k次。,思考：试从二进制码中找出TS1和TS2时隙的编码。 1101011010011011100001011000001101001000 010000. 11010110 10011011 10000101 10000011 01001000 0100. .00001011 . 11011111 xxxxxxxx,TS0,TS1,TS2,TS16,TS0,128bit,256bit F1,F0,TS1,2.5 PCM复用,将几个(例如4个)经PCM复用后的数字信号(例如4个PCM30/32系统)再进行时分复用，形成更多路的

8、数字 通信系统。 数字复用是采用数字复接的方法来实现的，又称数字复接技术。,CCITT已推荐了两类数字速率系列和复接等级， 表2.1 两类速率复接系列比较表,PCM信号形成示意图,2.6 信号码型,传输码(或称线路码)的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。 通常，传输码的结构应具有下列主要特性： (1) 相应的基带信号无直流分量， 且低频分量少； (2) 便于从信号中提取定时信息； (3) 信号中高频分量尽量少， 以节省传输频带并减少码间串扰； (4) 不受信息源统计特性的影响， 即能适应于信息源的变化； (5) 具有内在的检错能力，传输码型应具有一定规律性， 以便利用这一规律性进行宏观

9、监测； (6) 编译码设备要尽可能简单， 等等。,1.不归零码和归零码 常见的码型(脉冲波形)有不归零码(NRZ)和归零码(RZ),对应波形及频谱。 2. 双极性半占空码(AMI) 3. HDB3码 HDB3码是三阶高密度双极性码的简称。HDB3码保留了AMI码的所有优点,还可将连零码限制在3个以内,克服了AMI码如果长连零过多对提取定时不利的缺点。HDB3码的功率谱与AMI码类似。,单极性不归零码及功率谱,单极性归零码及功率谱,AMI码及功率谱,HDB3码的全称是3阶高密度双极性码，它是AMI码的一种改进型， 其目的是为了保持AMI码的优点而克服其缺点， 使连“0”个数不超过3个。 HDB3码保持了AMI码的优点外，同时还将连“0”码限制在3个以内，故