數(shù)字通信原理第四章(新).ppt

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1 第四章時(shí)分多路復(fù)用及PCM30 32路系統(tǒng)4 1時(shí)分多路復(fù)用通信1 多路復(fù)用的概念2 時(shí)分多路復(fù)用的概念 時(shí)分多路復(fù)用示意圖 2 3 4 幀 抽樣時(shí)個(gè)路信號(hào)每輪一次抽樣的總時(shí)間 也就是一個(gè)抽樣周期 路時(shí)隙 和路的PAM信號(hào)每個(gè)樣值所允許的時(shí)間間隔 位時(shí)隙 1位碼元占用的時(shí)間 5 4 1 2 PCM時(shí)分多路通信系統(tǒng)的構(gòu)成以3路信號(hào)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(hào) PAM信號(hào) 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(shí)分多路復(fù)用通信系統(tǒng)的構(gòu)成 7 4 1 3時(shí)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(shí)間協(xié)調(diào)一致的工作 也稱為定時(shí) 位同步就是碼元同步 收端和發(fā)端要有時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一控制 這項(xiàng)任務(wù)由定時(shí)系統(tǒng)來(lái)完成 由定時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生各種定時(shí)脈沖 對(duì)整個(gè)過(guò)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(shí)間規(guī)律正常地工作 8 4 1 4時(shí)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(hào)序列常以字或幀的方式來(lái)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(shí)間上要對(duì)準(zhǔn) 就是要從收到的信碼流中分辨出哪8位是一個(gè)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(gè)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(shí)別標(biāo)志 二是調(diào)整裝置 同步識(shí)別標(biāo)志用來(lái)識(shí)別接收的PCM信號(hào)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(duì)應(yīng)時(shí) 對(duì)收端進(jìn)行調(diào)整以使其兩者位置相對(duì)應(yīng) 這些裝置統(tǒng)成為幀同步電路 首先介紹最簡(jiǎn)單的逐步移位同步方式 其原理框圖如圖 11 PCM信號(hào) 時(shí)鐘提取 脈沖形成 同步識(shí)別 位時(shí)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(shí)別以及移位調(diào)整過(guò)程如圖3 5 13 14 3 幀同步系統(tǒng)中的保護(hù)電路 15 4 對(duì)幀同步系統(tǒng)的要求以及有關(guān)問(wèn)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(shí)別效果好 3 捕捉時(shí)間短 4 構(gòu)成系統(tǒng)的電路簡(jiǎn)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(shí)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(hào)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(duì)應(yīng)的各個(gè)數(shù)字時(shí)隙有次序的組合稱為一幀 PCM的幀周期就是125微秒 19 20 說(shuō)明 1 30個(gè)話路時(shí)隙 TS1 TS15 TS17 TS31 2 幀同步時(shí)隙 TS0偶幀TS0 發(fā)送幀同步碼 0011011奇幀TS0 發(fā)送幀失步對(duì)告 21 3 信令與復(fù)幀同步時(shí)隙 TS16對(duì)于PCM30 32路系統(tǒng) 有下列數(shù)據(jù) 幀周期 125微秒 幀長(zhǎng)度328 256bit路時(shí)隙 位時(shí)隙 數(shù)碼率 22 信令與復(fù)幀同步時(shí)隙 TS16信令 每一路話音信號(hào)都有相應(yīng)的信令信號(hào) 信令信號(hào)的特點(diǎn) 信令信號(hào)頻率很低 其抽樣頻率取500Hz 抽樣周期 編碼 只編4位碼 實(shí)際一般只需要3位碼 所以對(duì)每個(gè)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(gè)話路信令碼 這樣15個(gè)幀 F1 F15 的TS16可以輪流傳送30個(gè)話路的信令碼 23 復(fù)幀 16個(gè)幀構(gòu)成一個(gè)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(shí)隙中的前四位 碼型為 0000 復(fù)幀失步對(duì)告碼 位于第6位A2復(fù)幀同步時(shí) A2 0碼 復(fù)幀失步時(shí) A2 1碼 第5 7 8位用于傳送其他信息 不使用時(shí)固定為 1 碼 24 4 2 2PCM30 32路定時(shí)系統(tǒng)在PCM方式中 信號(hào)的處理和傳輸都是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的 為使整個(gè)PCM系統(tǒng)正常穩(wěn)定的工作 需要設(shè)置一個(gè) 指揮部 由他來(lái)指揮系統(tǒng)各部件的工作 定時(shí)系統(tǒng)就是完成這項(xiàng)工作的 25 定時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字通信系統(tǒng)中所需要的各種定時(shí)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(hào)用的復(fù)幀脈沖等 26 定時(shí)系統(tǒng)包括發(fā)端定時(shí)和收端定時(shí)兩種 1 發(fā)端定時(shí)系統(tǒng) P75 1 時(shí)鐘脈沖 2 位脈沖 3 路脈沖 4 路時(shí)隙和復(fù)幀脈沖 2 收端定時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)鐘的方框圖 相移 整形 判決再生 再生時(shí)鐘 28 4 2 3PCM30 32路幀同步系統(tǒng)位同步解決了收端時(shí)鐘與接收信碼流之間的同頻 同相問(wèn)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(gè)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(gè)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(wèn)題 29 1 PCM30 32路系統(tǒng)幀同步的實(shí)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(hù) 1 前方保護(hù) 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(gè)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(shí)間稱為前方保護(hù)時(shí)間 30 2 后方保護(hù) 為了防止偽同步 從捕捉到第一個(gè)真正的同步碼到系統(tǒng)進(jìn)入同步狀態(tài)這段時(shí)間稱為后方保護(hù)時(shí)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(guò)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(wú)幀同步碼 而有對(duì)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(shí)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(hù)狀態(tài) C表示捕捉狀態(tài) D表示后方保護(hù)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(shuō)明如下 33 Pc Ps Pc Ps Pc Ps 強(qiáng)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(zhǎng)度5 幀同步系統(tǒng)性能的近似分析 1 平均失步時(shí)間 2 誤失步平均時(shí)間間隔 35 4 2 4PCM30 32路系統(tǒng)的構(gòu)成 P85 36 37 38 工作過(guò)程 用戶的話音信號(hào)的發(fā)與收是采用二線制傳輸 端機(jī)的發(fā)送支路與接收支路是分開(kāi)的 即發(fā)與收是采用四線制傳輸?shù)?39 小結(jié) 40 41 42