數(shù)字通信原理第四章(新).ppt

1 第四章時分多路復(fù)用及PCM30 32路系統(tǒng)4 1時分多路復(fù)用通信1 多路復(fù)用的概念2 時分多路復(fù)用的概念 時分多路復(fù)用示意圖 2 3 4 幀 抽樣時個路信號每輪一次抽樣的總時間 也就是一個抽樣周期 路時隙 和路的PAM信號每個樣值所允許的時間間隔 位時隙 1位碼元占用的時間 5 4 1 2 PCM時分多路通信系統(tǒng)的構(gòu)成以3路信號復(fù)用為例 6 低通 低通 低通 保持 量化編碼 解碼 信道 抽樣和路 PAM信號 PAM信號 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 圖3 3PCM時分多路復(fù)用通信系統(tǒng)的構(gòu)成 7 4 1 3時分多路復(fù)用系統(tǒng)中的位同步數(shù)字系統(tǒng)的同步是指收發(fā)兩端的設(shè)備在指定的時間協(xié)調(diào)一致的工作 也稱為定時 位同步就是碼元同步 收端和發(fā)端要有時鐘信號進(jìn)行統(tǒng)一控制 這項任務(wù)由定時系統(tǒng)來完成 由定時系統(tǒng)產(chǎn)生各種定時脈沖 對整個過程進(jìn)行統(tǒng)一指揮和統(tǒng)一控制 以保證收端和發(fā)端按照相同的時間規(guī)律正常地工作 8 4 1 4時分多路復(fù)用系統(tǒng)中的幀同步1 幀同步的概念數(shù)字信號序列常以字或幀的方式來傳輸 為了在接收端能夠辨認(rèn)出每一幀的起始位置 在發(fā)端必須提供每幀的起始標(biāo)志 9 幀同步的目的是要求收端與發(fā)端相應(yīng)的話路在時間上要對準(zhǔn) 就是要從收到的信碼流中分辨出哪8位是一個樣值的碼子 以便正確的解碼 還要能分辨出這8位碼是哪一個話路的 以便正確分路 10 2 幀同步電路的工作原理PCM系統(tǒng)為了完成幀同步功能 在接收端還需要兩種裝置 一是同步識別標(biāo)志 二是調(diào)整裝置 同步識別標(biāo)志用來識別接收的PCM信號序列中的同步標(biāo)志碼位置 調(diào)整裝置的作用就是當(dāng)收發(fā)同步標(biāo)志碼位置不對應(yīng)時 對收端進(jìn)行調(diào)整以使其兩者位置相對應(yīng) 這些裝置統(tǒng)成為幀同步電路 首先介紹最簡單的逐步移位同步方式 其原理框圖如圖 11 PCM信號 時鐘提取 脈沖形成 同步識別 位時鐘與本地幀碼產(chǎn)生 解碼分路 分路輸出 J CP 圖3 4逐步移位同步電路原理框圖 12 逐步移位同步法的比較識別以及移位調(diào)整過程如圖3 5 13 14 3 幀同步系統(tǒng)中的保護電路 15 4 對幀同步系統(tǒng)的要求以及有關(guān)問題的討論 要求 1 同步性能穩(wěn)定 具有一定的抗干擾能力 2 同步識別效果好 3 捕捉時間短 4 構(gòu)成系統(tǒng)的電路簡單 16 1 幀同步碼的選擇 2 幀同步碼的插入方式 a 分散式插入 b 集中式插入 17 3 幀同步碼的識別檢出方式 a 逐位比較方式 b 碼型檢出方式 4 同步捕捉方式 a 逐步移位捕捉方式b 復(fù)位式同步方式 18 4 2PCM30 32路系統(tǒng)4 2 1PCM30 32路系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)根據(jù)ITU的建議 話音信號抽樣采用8kHz 抽樣周期125微秒 在125微秒內(nèi)各路抽樣值所編成的PCM信碼流順序傳送一次 這些PCM信碼所對應(yīng)的各個數(shù)字時隙有次序的組合稱為一幀 PCM的幀周期就是125微秒 19 20 說明 1 30個話路時隙 TS1 TS15 TS17 TS31 2 幀同步時隙 TS0偶幀TS0 發(fā)送幀同步碼 0011011奇幀TS0 發(fā)送幀失步對告 21 3 信令與復(fù)幀同步時隙 TS16對于PCM30 32路系統(tǒng) 有下列數(shù)據(jù) 幀周期 125微秒 幀長度328 256bit路時隙 位時隙 數(shù)碼率 22 信令與復(fù)幀同步時隙 TS16信令 每一路話音信號都有相應(yīng)的信令信號 信令信號的特點 信令信號頻率很低 其抽樣頻率取500Hz 抽樣周期 編碼 只編4位碼 實際一般只需要3位碼 所以對每個話路的信令碼 每隔16幀傳一次 結(jié)論 每一幀的TS16傳送兩個話路信令碼 這樣15個幀 F1 F15 的TS16可以輪流傳送30個話路的信令碼 23 復(fù)幀 16個幀構(gòu)成一個復(fù)幀 F0 F15 F0幀的TS16傳送復(fù)幀同步碼和復(fù)幀失步告警碼 復(fù)幀同步碼 位于F0幀的TS16時隙中的前四位 碼型為 0000 復(fù)幀失步對告碼 位于第6位A2復(fù)幀同步時 A2 0碼 復(fù)幀失步時 A2 1碼 第5 7 8位用于傳送其他信息 不使用時固定為 1 碼 24 4 2 2PCM30 32路定時系統(tǒng)在PCM方式中 信號的處理和傳輸都是在規(guī)定的時間內(nèi)進(jìn)行的 為使整個PCM系統(tǒng)正常穩(wěn)定的工作 需要設(shè)置一個 指揮部 由他來指揮系統(tǒng)各部件的工作 定時系統(tǒng)就是完成這項工作的 25 定時系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字通信系統(tǒng)中所需要的各種定時脈沖 這些脈沖有 a 供抽樣與分路用的抽樣脈沖 路脈沖 b 供編碼和解碼用的位脈沖 c 供標(biāo)志信號用的復(fù)幀脈沖等 26 定時系統(tǒng)包括發(fā)端定時和收端定時兩種 1 發(fā)端定時系統(tǒng) P75 1 時鐘脈沖 2 位脈沖 3 路脈沖 4 路時隙和復(fù)幀脈沖 2 收端定時時鐘提取 27 均衡放大 全波整流 調(diào)諧放大 圖3 14諧振槽提取定時時鐘的方框圖 相移 整形 判決再生 再生時鐘 28 4 2 3PCM30 32路幀同步系統(tǒng)位同步解決了收端時鐘與接收信碼流之間的同頻 同相問題 這樣就可使收到的信碼獲得正確的判決 除此之外還要完成正確的分路 為此 接收端要完成以下的功能 a 要能從收到的信碼中 分辨出哪8位是一個抽樣值所編的碼字 以便能正確解碼 b 還要能分辨出每一個碼字是屬于哪一路 以便正確分路 采用幀同步方法可以解決以上問題 29 1 PCM30 32路系統(tǒng)幀同步的實現(xiàn)方法 采用集中插入方式 在偶幀TS0的第2 第8位 2 前后方保護 1 前方保護 為了防止假失步 一旦出現(xiàn)幀失步 并不立即進(jìn)行調(diào)整 從第一個幀同步碼丟失起到幀同步系統(tǒng)進(jìn)入捕捉狀態(tài)為止的這段時間稱為前方保護時間 30 2 后方保護 為了防止偽同步 從捕捉到第一個真正的同步碼到系統(tǒng)進(jìn)入同步狀態(tài)這段時間稱為后方保護時間 31 ITU T的建議規(guī)定n 2 即幀同步系統(tǒng)進(jìn)入捕捉狀態(tài)后在捕捉過程中 如果捕捉到的幀同步碼組具有以下規(guī)律 第N幀 偶幀 有幀同步碼 10011011 第N 1幀 奇幀 無幀同步碼 而有對端告警碼 11A111111 第N 2幀 偶 有幀同步碼 10011011 則判幀同步系統(tǒng)進(jìn)入同步狀態(tài) 這時幀同步系統(tǒng)已完成同步恢復(fù) 32 3 幀同步系統(tǒng)的工作原理 1 幀同步系統(tǒng)的工作流程圖圖中A表示幀同步狀態(tài) B表示前方保護狀態(tài) C表示捕捉狀態(tài) D表示后方保護狀態(tài) 圖中Ps為幀同步碼標(biāo)志 Pc為收端產(chǎn)生的比較標(biāo)志 說明如下 33 Pc Ps Pc Ps Pc Ps 強制置位或移位操作 捕捉到PS 是監(jiān)視碼 Pc Ps B A C B D 第N幀 第N 1幀 第N 2幀 否 否 是 是 是 否 否 否 是 是 是 圖3 15幀同步系統(tǒng)工作流程圖 34 2 幀同步系統(tǒng)方框圖及其工作原理4 幀同步碼型與長度5 幀同步系統(tǒng)性能的近似分析 1 平均失步時間 2 誤失步平均時間間隔 35 4 2 4PCM30 32路系統(tǒng)的構(gòu)成 P85 36 37 38 工作過程 用戶的話音信號的發(fā)與收是采用二線制傳輸 端機的發(fā)送支路與接收支路是分開的 即發(fā)與收是采用四線制傳輸?shù)?39 小結(jié) 40 41 42