时分多路复用及PCM3032路系统要点课件.pptx

1/514 4.1 .1 时分多路复用通信时分多路复用通信4 4.2 .2 PCM30/32PCM30/32路系统路系统第第4 4章章 时分多路复用及时分多路复用及PCM30/32PCM30/32路系统路系统2/51本章主要内容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3/514.1 时分多路复用通信概念4.1.1 时分多路复用概念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复用方式用于数字通信，例如PCM通信频分多路复用方式用于模拟通信，例如载波通信4/514 4.1 .1 时分多路复用通信概念时分多路复用通信概念2 2、 时分多路复用概念时分多路复用概念概念概念：利用多路信号在：利用多路信号在信道上占用信道上占用不同时间间不同时间间隔隔的特征来分开各路信的特征来分开各路信号，每路占用的时间间号，每路占用的时间间隔称为隔称为路时隙路时隙，简称，简称时时隙隙时分复用示意图时分复用示意图5/51时分复用系统示意图时分复用系统示意图正常工作条件：正常工作条件：两开关必须两开关必须同频同相同频同相（转速、起始位置（转速、起始位置相同）。

相同）术语术语：收、发端保持：收、发端保持同步同步6/51工作原理 图中SA1和SA2为电子转换开关，它们在同步系统的控制下以同起点、同速度顺序同步旋转，以保证收、发两端同步工作在发端，开关的旋转接点接于某路信源时，就相当于取出某路信源信号的离散时间的幅度数值旋转接点按顺序旋转，就相当于按顺序取出各路信源信号在离散时间的幅度数值并合成，然后经模/数变换电路变为数字信号，再与同步信号合成即可送给信道传输在接收端，首先分出同步信号，再进行数/模变换后即可由旋转开关分别送给相应的信息接收者7/513 3路路PCMPCM时分复用系统组成时分复用系统组成4.1.2 PCM时分多路通信系统的组成以以3 3路复用为例，说明路复用为例，说明PCMPCM时分多路通信系统的组成时分多路通信系统的组成8/51工作原理： 1 1抗干扰，低通滤波，截止抗干扰，低通滤波，截止3.43.4kHzkHz2 2采采样样周周期期T=125s,T=125s,fs s=8000Hz,S=8000Hz,ST T为为抽抽样样脉脉冲冲，各各路路依依次次错错开开，各各路路抽抽样样信信号号在在时时间间上上分分开开，实实现现多多路路复用。

复用3 3编编码码需需要要时时间间，为为了了保保证证编编码码精精度度，展展宽宽多多路路抽抽样值到整个时隙，将和路信号样值到整个时隙，将和路信号PAMPAM送保持单元送保持单元4 4经经过过量量化化成成为为PCMPCM信信号号，一一路路PCMPCM信信号号（码码字字）占占用一个路时隙用一个路时隙5 5解解码码还还原原和和路路PAMPAM信信号号，有有量量化化误误差差，一一路路码码字字到到齐后开始解码，有延迟齐后开始解码，有延迟6.6.分路、低通滤波重新恢复各路原始话音信号分路、低通滤波重新恢复各路原始话音信号 9/51推广推广N N路路：PCM30/32PCM30/32路系统、路系统、PCM24PCM24路系统几个基本概念：几个基本概念：帧帧：重重复复出出现现的的数数字字图图案案；帧帧周周期期就就是是各各路路信信号号的的抽抽样周期，样周期，t tF F=T=T重复出现的数字图样重复出现的数字图样路路时时隙隙：合合路路PAMPAM信信号号每每个个样样值值所所允允许许的的时时间间，t tC C=T/N=T/N位时隙位时隙：一个码元占用的时间，一个码元占用的时间，t tB B=t=tC C/ /l 10/514.1.3 时分多路复用系统中的位同步1. 帧同步的帧同步的概念概念数字通信的同步：数字通信的同步：也称为定时，包括也称为定时，包括位位同步和同步和帧帧同步。

同步位同步位同步（码元同步、时钟同步）：是指收发两（码元同步、时钟同步）：是指收发两端时钟频率相等，相位一致端时钟频率相等，相位一致 说明：位同步相当于开关旋转速度相同保证收说明：位同步相当于开关旋转速度相同保证收发两端设在指定时间协调一致地工作，能正确发两端设在指定时间协调一致地工作，能正确区分，接收每一路信号区分，接收每一路信号11/51位同步在数据通信中最基本的同步方式就是位同步(bit synchronization)或比特同步比特是数据传输的最小单位位同步（比特同步）是指接收端时钟已经调整到和发送端时钟完全一样，因此接收端收到比特流后，就能够在每一位的中间位置进行判决（如下图所示）位同步（比特同步）的目的是为了将发送端发送的每一个比特都正确地接收下来这就要在正确的时刻（通常就是在每一位的中间位置）对收到的电平根据事先已约定好的规则进行判决例如，电平若超过一定数值则为1，否则为012/51位同步示意图13/51 要真正恢复数字信号必须进行整形判决，这就要求本地码元定时与发送端定时脉冲的重复频率相等，而且判决时刻必须在最佳点以保证对输入信号的最佳取样进行判决如图所示 发端1 0 1 1 0 1收端信道0 0 1 1 1 1 发端1 0 1 1 0 1收端信道(a)(b)1 0 1 1 0 1图 判决时刻的选取(a)判决时刻选取不合适；(b)判决时刻选取适当 14/51外同步法外同步法 1插入位定时导频法插入位定时导频法fb(b)(a)fs(f)s(f)f00fb2fbfb/23fb/2图 导频插入频谱 导频提取的原理如图8-9所示，图8-9中利用锁相环的跟踪和窄带的特性来提取信号，而移相电路目的是为了抵消提取出的导频信号经窄带滤波器、限幅器和锁相环引起的相移。

数字基带信号数字信号位同步信号接收信号解调相减移相锁相环限幅窄带滤波图 插入导频的提取 图8-8为导频插入频谱，其中图8-8(a)表示双极性不归零的基带信号插入导频的位置是fb=1/T(T为码元周期)；图8-8(b)表示经波形相关编码之后，基带信号中插入导频的位置为fb*1/215/56信号输出位同步dcba输入信号放大限幅微分整流脉冲形成移相窄带滤波1 1 0 1 0 0 1 0Tb0atb0td0t0ct(b)(a)图8-10 微分整流滤波法方框图及各点波形(a)方框图；(b)各点波形位定时脉冲2PSK包络检波脉冲形成窄带滤波0000cabtttt包络信号直流分量(b)(a)图8-11 包络检波法提取位定时信号(a)方框图；(b)波形图自同步法16/51位同步系统的性能指标位同步系统的性能指标1.1.相位误差相位误差( (精度精度) ) 相位误差是指在码元建立后，接收端提取的位同步脉冲与接收到的码元(脉冲)之间出现的相位误差2.2.同步建立时间同步建立时间 同步建立时间即为系统从失步后开始到系统重新实现同步止所需要的最长时间3.3.同步保持时间同步保持时间 从含有位同步信息的接收信号消失或接收信号中的位同步信息消失开始，到位同步提取电路输出的正常位同步信号中断为止的这段时间，称为位同步保持时间。

4.4.同步门限信噪比同步门限信噪比 在保证一定的位同步质量的前提下，接收机输入端所允许的最小信噪比，称为同步门限信噪比5.5.同步带宽同步带宽 同步带宽是指位同步频率与码元速率之差17/51何为帧同步？但仅仅有位同步还不够因为数据要以帧为单位进行发送若某一个帧有差错，以后就重传这个出错的帧因此一个帧应当有明确的界限，也就是说，要有帧定界符接收端在收到比特流后，必须能够正确地找出帧定界符，以便知道哪些比特构成一个帧接收端找到了帧定界符并确定帧的准确位置，就是完成了帧同步(frame synchronization)18/51帧同步：帧同步：是指收发两端相应的话路在时间上对准，以便接收端能够正确分路是指收发两端相应的话路在时间上对准，以便接收端能够正确分路说明：说明：复用时多路信号构成一帧，并且附加帧起始标志（帧同步复用时多路信号构成一帧，并且附加帧起始标志（帧同步码），以便接收端识别每一帧内信号位固定，若能识别出首尾，码），以便接收端识别每一帧内信号位固定，若能识别出首尾，就可以正确区分每一路信号，实现帧同步，相当于开关起始位置就可以正确区分每一路信号，实现帧同步，相当于开关起始位置相同。

相同4.1.4 时分多路复用系统中的帧同步19/51两种帧同步方式20/51位同步和帧同步同步通信方式在电信网中使用得非常广泛，其中的一个重要特点是在发送端连续不断地发送比特流中，即使有的时隙没有被用户使用，但用于同步的时隙也要保留在时分复用帧中的相应位置上在同步通信中帧同步的任务就是使接收端能够从收到的连续比特流中确定出每一个时分复用帧的位置异步通信方式在计算机网络中使用得较多我们可以注意到，数据帧在接收端出现的时间是不规则的因此在接收端必须进行帧定界但帧定界也常称为帧同步因此，当我们看到帧同步时，应当弄清这是同步通信中的帧同步，还是异步通信中的帧定界异步通信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低（因为开始位和停止位的开销所占比例较大）21/51位同步和帧同步这里我们要强调一下，在异步通信时，接收端即使找到了数据帧的开始处，也还必须将数据帧中的所有比特逐个接收下来因此，接收端必须和数据帧中的各个比特进行比特同步（这就是异步通信中的同步问题）试想：如果接收端不知道每一个比特要持续多长时间，那怎样能将一个个比特接收下来呢？因此，不管是同步通信还是异步通信，要想接收比特块中的每一个比特，就必须和比特块中的比特进行位同步（比特同步）。

然而在异步通信中，位同步（比特同步）的方法和同步通信时并不完全一样22/512.帧同步系统的工作原理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23/512.2.帧同步系统的工作原理帧同步系统的工作原理作用：作用：同步码识别、同步调整同步码识别、同步调整 逐步移位法帧同步系统框图逐步移位法帧同步系统框图 25/513. 帧同步系统的保护措施由前述工作原理可以知道，帧同步系统总是处于检测和比较状态，即使系统是正常同步工作状态也要进行检测和比较加入保护电路的同步系统原理框图如图所示26/5127/513 3. 帧同步系统的保护措施帧同步系统的保护措施保护过程示意图保护过程示意图 1 1）帧同步系统的相关概念）帧同步系统的相关概念假失步假失步：由于误码引起的失步；：由于误码引起的失步；假同步假同步：因信息码可能出现的与帧同步码型相同：因信息码可能出现的与帧同步码型相同的码组而误判的同步。

的码组而误判的同步28/51前方保护的目的前方保护的目的：避免出现假失步避免出现假失步后方保护目的后方保护目的：避免出现假同步避免出现假同步保护过程示意图保护过程示意图 失步状态失步状态同步状态同步状态同步状态同步状态前方保护时间前方保护时间后方保护时间后方保护时间 同步捕捉时间同步捕捉时间 29/51帧同步系统的要求：帧同步系统的要求：同步性能稳定，具有一定的抗干扰能力；同步性能稳定，具有一定的抗干扰能力；同步识别效果好；（同步识别效果好；（同步码组的长度要短同步码组的长度要短, ,效果好效果好) )同步引入时间要短；同步引入时间要短；构成系统的电路简单构成系统的电路简单4. 帧同步系统的要求及有关问题的讨论帧同步系统的要求及有关问题的讨论30/511）帧同步码的插入方式）帧同步码的插入方式集中插入集中插入：如：如PCM30/32路系统路系统分散插入分散插入：如：如PCM24路系统路系统帧码帧码帧码帧码3。