第9章-模拟信号的数字传输—量化及PCM要点

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Company Logo,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Company Logo,*,第 九 章 模拟信号的数字传输,主要内容,抽样定理,模拟信号的数字化技术,脉冲编码调制,时分复用系统,重点,抽样定理,抽样、量化、编码的概念,PCM,信号,时分复用的概念,时分复用系统结构,Company Logo,9.1,引言,9.2,抽样定理,9.4,模拟信号的量化,9.5,脉冲编码调制,9.9,时分复用和多路数字电话系统,9.7,增量调制,9.8 PCM,和,M,的性能比较,9.6 *,差分脉冲编码调制,Company Logo,9.1,引 言,特点：,用数字通信系统传输模拟信号,任务：,模拟信号的数字化，形成数字基带信号,数字基带信号的无失真传输,从接收数字信号中完整无失真的还原模拟信号,模拟 信息源,信宿,数字通信系统,m,(,t,),模拟随机信号,s,k,数字随机序列,A,/,D,抽样量化编码,D,/,A,译码低通,数字随机序列,模拟随机信号,9.2,抽样定理,9.2.1,低通型信号的抽样定理,9.2.2,带通型信号的抽样定理,9.2.1,低通信号的抽样定理,抽样：每隔一定的时间间隔,T,，抽取模拟信号的一个瞬时幅度值（样值）。,抽样定理：,如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地确定原始信号。,这就是说，若要,传输模拟信号,，不一定要传输模拟信号本身，可以只,传输按抽样定理得到的抽样值,。,m,s,(,t,)=,m,(,t,),s,(,t,),m,(,t,),m,s,(,t,),s,(,t,),理想抽样（冲激抽样）,自然抽样,平顶抽样（瞬时抽样）,抽样定理,（重点）,一个频带限制在（,0,，,f,H,）,Hz,内的时间连续信号,m,(,t,),，如果以,T,s,1/(2,f,H,),秒的间隔对它进行等间隔抽样，则,m,(,t,),将被所得到的抽样值完全确定。,抽样过程的实现,图形说明,m,s,( t ),0,时域图,频谱图,m,( t ),M,( f ),f,m,- f,m,M,s,( f ),0,讨论：,结论：,f,s,的值必须满足抽样定理,以语音信号为例,9.2.2,带通型信号的抽样定理,定义：,若模拟信号,m( t ),的频率范围为,f,L, f,H,带宽,B,=,f,H,-,f,L,如果,f,L,B,， 则,m( t ),为,带通,型信号,概念：,带通型信号的,f,H,很高，若仍按,f,s,2,f,H,抽样，虽能满足样值序列频谱不产生重叠以确保恢复,m( t ),的要求，但将降低信道频带利用率。,图例讨论：,结论：,f,H,=,nB,讨论：,当,fL,= 0,时，,fs,2,B,，就是低通模拟信号的抽样情况；,当,fL,很大时，,fs,趋近于,2,B,。例如无线电接收机的高频和中频系统中的信号。对这种信号抽样，在理论上都可以近似地将,fs,取为略大于,2,B,。,f,M,s,( f ),0,B,-B,令,带通信号,f,H,=,6B,，,抽样频率,f,s,= 2,B,讨论,f,H,=,nB,f,M( f ),f,L,f,H,f,s,- f,s,0,f,T,( f ),0,- f,L,- f,H,B,-B,讨论：,结论：,9.4,模拟信号的量化,9.4.1,量化的定义,9.4.2,均匀量化,9.4.3,非均匀量化,特征：,模拟信号被抽样后，若抽样值仍随信号幅度连续变化，则当其上叠加噪声后，接收端无法准确判断所发送的样值。,定义：,利用预先规定的有限个电平来表示模拟样值的过程称为量化。,模拟信号,m( t ),量化信号,m,q,( t ),9.4.1,量化的定义,样值信号,m,s,( t ),量化误差信号,常用名词,量化区间,(,m,i-1,m,i,),量化电平,q,i,量化间隔,v,（量化噪声）,量化器,m,s,(,kT,s,),m,q,(,kT,s,),波形,量化级数,M,动态范围,(-,a , a,),e,q,( t ) = | m,s,( t ),-,m,q,( t ) |,T,s,2T,s,3T,s,4T,s,5T,s,6T,s,7T,s,8T,s,9T,s,10T,s,m( t ),q,i,t,0,m,i-1,m,i,量化信号,m,q,( t ),m,s,( t ),量化信噪比,m,q,= m,q,(,kT,s,),记：,m,s,=,m,s,(,kT,s,),v,t,0,量化误差,n,q,定义：把输入信号,m( t ),的值域按等距离分割的量化称为均匀量化，其量化电平取量化区间的中点。,9.4.2,均匀量化,v,为常数,分析,量化信噪比,设,m( t ),的参数：动态范围,(- a , a ),量化间隔,v,= 2a / M,m,i,= - a + i,v,第,i,个量化区间的终点,量化级数为,M,q,i,= ( m,i-1,+ m,i,) / 2,i = 1,、,2 M,m,i-1,= - a + ( i -1 ),v,第,i,个量化区间的起点,量化区间,量化电平,当,m( t ),是平稳随机过程，概率密度函数为,f ( x ),时,例,解：,当,v,一定，,N,q,为常数。与输入信号大小无关,例：已知均匀量化器量化级数为,M,，输入信号在, -,a,，,a,具有均匀概率分布，试求输出端的量化信噪比。,当输入信号,较小,时，,S,q,比满负荷值小，导致,S,q,/ N,q,小，,不能,满足通信的要求。,9.4.3,非均匀量化,定义,：,v,不,为,常数,非均匀量化是一种在整个动态范围内量化间隔不相等的量化。,信号幅度越小，量化间隔v也小；反之亦反。,思路：,输入信号的特征是小信号出现的概率大，大信号出现的概率小，因而重点要改善小信号的量化信噪比。,量化波形,T,s,2T,s,3T,s,4T,s,5T,s,6T,s,7T,s,8T,s,9T,s,10T,s,m( t ),q,i,t,0,m,i-1,m,i,m,q,( t ),m,s,( t ),v,i,实现方法,：把输入量化器的信号x先进行压缩处理，再把压缩的信号y进行均匀量化。,压缩器,均匀量化,x,y,压缩器是一个,非线性变换电路,，,弱信号被放大，强信号被压缩,。压缩器的入出关系表示为,接收端采用一个与压缩特性相反的扩张器来恢复x 。,常用压缩器大多采用,对数式压缩,，即y=ln,x的形式,。广泛采用的两种对数,压缩,特性是,律,压缩,和,A律,压缩,。,1、,律,压缩,特性,（美国）,式中,x 归一化输入电压（输入电压/最大输入电压）,y 归一化输出电压,压缩器参数（,取255,）,压缩效果,图中对y是均匀分割的，等效于对x非均,匀分割。,2、,A律,压缩,特性,（中国和欧洲）,式中,x压缩器归一化输入电压,y压缩器归一化输出电压,A 压缩器参数（远远大于1，取为87.6）,直线关系,对数关系,压缩特性的近似实现,早期的A律和律压扩特性是用非线性模拟电路实现的。 电路实现这样的函数规律是相当复杂的，因而精度和稳定度都受到限制。,随着数字电路特别是大规模集成电路的发展。,利用,数字电路,形成许多,折线,来逼近对数,压缩,特性,。,在实际中常采用的方法有两种：,一种是采用13折线近似A律压缩特性,，,另一种是采用15折线近似律压缩特性,。,我国的PCM30/32 路基群采用A律13折线压缩特性,，,因此这里重点介绍A律13折线。, A律13折线：,用13段折线逼近A=87.6的A律压缩特性,。,具体方法,：对x轴不均匀分成8段，分段的方法是每次以二分之一对分； 对y轴在01范围内均匀分成8段，每段间隔均为1/8。然后把x，y各对应段的交点连接起来构成8段直线。 其中第1、2段斜率相同(均为16)，因此可视为一条直线段，故实际上只有7根斜率不同的折线。,以上分析的是第一象限，对于双极性语音信号，,在第三象限也有对称的一组折线,，也是7根，但其中靠近零点的1、2段斜率也都等于16，与正方向的第1、2段斜率相同，又可以合并为一根，因此，,正、负双向共有2(8-1)-1=13 折,，故称其为13折线。,练习：画出A率7折线图,律15折线：,用15段折线逼近=255的律压缩特性,。,具体方法是,：,对y轴均匀分成8段，第i个分点在i/8的位置,对x轴不均匀分成8段，第i个分点的位置是,其结果如图,本节主要掌握：,1、均匀量化的,量化间隔、量化级数,的计算。,2、均匀量化量噪比的计算（不要求）,3、非均匀量化的,律,压缩,和,A律,压缩,的一些基本理论,4、重点是,A律,压缩13折现法,练习题：,书296页,9-,7,、9-8,题,9.5,脉冲编码调制（,PCM,）,把量化的电平值表示成二进制码组的过程称为编码,。,将模拟信号的经过,抽样,、,量化,变换为数字信号，然后再,变换成代码,传输，这种方式称为脉冲编码调制PCM,（Pulse Code Modulation),。,举例如下：,9.5,脉冲编码调制（,PCM,）,9.5.1,码型的选择,9.5.2,PCM,编码方法,9.5.3,PCM,系统的抗噪性能,码字和码型：,二进制码抗干扰、易产生。因此，PCM中一般采用二进制码。,M(M=2,N,)个量化电平，可以用N位二进制码元来表示，,N位码元组成一个码组或称为一个码字,。,码型指的是量化电平的编码。,其量化电平与码字的对应关系的整体就称为码型,。,在PCM中,常用的二进制码型,有三种：自然二进码、折叠二进码和格雷二进码（反射二进码）。如下表,常用二进制码型,自然二进码,：就是一般的十进制正整数的二进制表示，编码简单、易记，而且,译码可以逐比特独立进行（位权）,。若把自然二进码从低位到高位依次给以2倍的加权，就可变换为十进数。,折叠二进码,：是一种,符号幅度码,。,左边第一位表示信号的极性,，信号为正用“1”表示，信号为负用“0”表示；,第二位至最后一位表示信号的幅度,。,正、负绝对值相同时，折叠码的上半部分与下半部分相对零电平对称折叠，故名折叠码。 其幅度码从小到大按自然二进码规则编码。,在PCM中， A律13折线PCM 30/32路基群设备中所采用,折叠二进码,。,在A律13折线PCM 编码中，,采用8位二进制码,，对应有M=2,8,=256个量化间隔。,这需要,将13折线中的每个折线段再,均匀划分,16个量化间隔,，由于每个段落长度不均匀，因此正或负输入的8个段落被划分成816=128个不均匀的量化间隔。,说明,8位码的安排如下,：,极性码 段落码 段内码,C,1,C,2,C,3,C,4,C,5,C,6,C,7,C,8,特点：,段内的16个量化级均匀划分，段落长度不等。,小信号时，段落短，量化间隔小,。,大信号时，段落长，量化间隔大,。,第一、 二段最短，只有归一化的1/128,，,再将它等分16小段,，,每一小段长度,该值为,最小的量化间隔,，,它是输入信号归一化值的1/2048,，,代表一个,量化单位,。,第八段最长,，它是归一化值的1/2，,将它等分16小段后,，,每一小段归一化长度为 1/32,，,包含64个最小量,化间隔,，,记为64,。,段内码安排,逐次比较编码原理（编码的实现过程）,工作过程,：（书275页）,例,9-2,：,已知一个样值为,+1270,个量化单位，采用,13,折线,A,率压缩。求,PCM,编码码组和量化误差。,解：,1,）确定,C,1,C,1,=,1,+ 1270,个量化单位,=,+ 1270,v,0,2,）确定,C,2,C,3,C,4,1024,1270 2048,C,2,C,3,C,4,=,1 1 1,3,）确定,C,5,C,6,C,7,C,8,C,5,C,6,C,7,C,8,=,0 0 1 1,样值落在第,3,量化级,4,）确定 量化误差,第,3,量化级的坐标为（,1216,，,1280,）,量化电平,量化误差,=,1270,-,1248,= 22,(,量化单位,),(,量化单位,),样值落在第,8,段,码组：,1 1 1 1 0 0 1 1,例：,语音信号,m,(,t,),采用,13,折线,A,律进行编码，设,m,(,t,),的频率范围为,04,kHz,，取值范围为,-6.144+6.144,V,，若,m,(,t,),抽样值为,+2.132,V,，则对应的,PCM,码及量化误差为多少？,解：,2.132/(6.144/2048,)=710.7,710.7,=512,+32,6,+32,/2-9.3,编码为：,11100110,量化误差：,9.3,9.3,(6.144/2048)=0.0279,V,译码输出为,720,，,相对应的,11,位线性码组：,习题,9-14,单路话音信号的带宽为,4,kHz,，对其进行,PCM,传输，求：,(1),最低抽样频率？,(2),抽样后按,8,级量化，求,PCM,系统的码元传输速率；,(3),若抽样后按,128,级量化，,PCM,系统的码元传输速率又为多少？,解：,(1),由于,f,H,=4,kHz,，根据低通抽样定理，可知最低抽样频率,f,s,=2,f,H,=8,kHz,。,(2),对抽样值进行,8,级量化意味着要用,3,位二进制码进行编码。因为是单路信号，每秒有,8000,个抽样值，所以信息传输速率为,R,b,=38000=24,kb,/,s,。,(3),因为,128,级量化需用,7,位二进制码进行编码，所以，比特率为,R,b,=78000=56,kb,/,s,。,补充：,k,=8,，,f,s,=8,kHz,，实际信息速率为,f,b,=64,kb,/,s,因此一路,PCM,数字电话的传输速率为,64,kb,/,s,回忆6.1节 几点重要结论：,(1),不归零码的有效带宽为,B=R,B,(,码率,),；,归零码的有效带宽为,B=2R,B,(,码率）,(2),归零码有同步信息,(,f0,处的离散谱,),；,不归零码无同步信息,(,f0,处的离散谱,),；,(3),单极性码有直流分量,(,f=0,处的冲激,);,双极性码无直流分量,(,f=0,处的冲激,);,1 、13折线A律编码计算,必考,（1）给你一个抽样值，编码器输出码组，译码输出多少量化单位/电平，计算量化误差,（2）均匀量化后的11位自然二进制码,2、PCM基带信号的码率/频谱带宽,不归零码的有效带宽为,B=R,B,(,码率,),；,归零码的有效带宽为,B=2R,B,(,码率）,本节主要掌握：,习题99,采用13折线A律编码，设最小的量化极为1个单位，已知抽样脉冲值为635个单位。,(1) 试求此时编码器输出码组，并计算量化误差（段内码用自然二进码）；,(2) 写出对应于该7位码（不包括极性码）的均匀量化11位码 。,解,已知抽样脉冲值,设码组的,8,位码分别为,因为 ，故,又因为 且 ，故位于第7段，,第7段的量化级间隔为32，,由 知， 位于第7段第3量化级，,因此，输出码组,量化误差为27-(32/2)=11,。,（2） 对应的量化电平权值电流为,其对应的均匀量化11位码为,习题9,1,0,采用13折线A律编译码电路，设接收端收到的码组为“01010011”，最小量化单位为1个单位，并已知段内码为,“自然,二进码,”（“折叠二进制”选做）,。,(1) 试问译码器输出为多少单位：,(2) 写出对应于该7位码（不包括极性码）,的均匀量化11位码。,解：,接收端收到的码组为,由 ，信号为负值，由 ，信号位于第,6,段，起点电平为,256,，量化级间隔为,16,。,由段内码为折叠二进码,知译码的输出为,(2) 对应于该7位码的均匀量化11位码为,习题9,11,9.6*,差分脉冲编码调制,9.6.1 *,DPCM,原理,9.6.2 *,DPCM,编译码,9.6.3 *,DPCM,的量化信噪比,9.6.1,DPCM,原理,PCM,信号的特点：其幅度动态范围大，样值编码需要较多位数以满足精度要求，增加了传输速率。,大多数信源信号在相邻抽样样值间具有很强的相关性,思路：,对相邻样值的差值进行编码，以降低信号传输速率。,其信号称为,DPCM,（差分脉冲编码调制）。,在量化台阶不变的情况下（即量化噪声不变），编码位数减少，信号带宽压缩。,若样值之差仍用,N,位编码传送，则,DPCM,的量化信噪比优于,PCM,系统。,DPCM,的特点：,9.6.2,DPCM,编译码,方法：,依据前面第,k-1,个样值预测当前第,k,个的样值。,x,n,:,输入样值,:,重建序列,x,n,d,n,:,差值序列,:,预测序列,x,n,量化器,编码,预测器,解码,+,-,x,n,x,n,d,n,d,qn,d,qn,c,n,x,n,x,n,c,n,预测器,+,+,x,n,+,+,预测器,输出：,例,例,量化器,-,+,+,激励,预测输入,第一拍 预测输出,第二拍 预测输出,激励,预测输入,线性预测器种类,极点预测器,零点预测器,零极点预测器,量化器,-,+,+,+,定义：,系统的总量化误差,e,n,为输入样值,x,n,与重建序列 之差。,x,n,仅与差值序列,d,n,的量化误差有关,9.6.3,DPCM,系统的量化信噪比,量化信噪比为,:,：差值序列经过量化处理产生的量化信噪比。,相当于,PCM,系统的量化信噪比。,G,p,：预测增益。,是,DPCM,系统相对于,PCM,系统而言的信噪比增益,一般差值序列功率,E,d,2,n,远小于信号功率,E,x,2,n,G,p,大于,1,，,约为,6,11 dB,。,结论：,若要求,DPCM,系统达到与,PCM,系统相同的信噪比，,可降低对量化器信噪比的要求，即可减小量化级数，从而减少码位数，降低比特率。,改进型,9.7,增量调制（,M,或,DM,）,9.7.1,M,原理,9.7.2,M,编译码,9.7.3*,M,系统的抗噪性能,思路：,样值序列中两个相邻样值之间必存在大小关系，可以用两个逻辑状态来描述。,9.7.1,M,原理,要求：,进一步降低信号传输速率。,定义：,用一位二进制码表示相邻样值之间的变化趋向，使每个样值只需,1,位编码，称为增量调制。,样值序列特征：,抽样速率很高（远大于奈奎斯特速率），抽样间隔很小，相邻样值之间的幅度变化较小，不超过量化间隔,。,波形,参数：抽样间隔,t,，均匀量化，量化间隔,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,0,m(t),m(t),0,t,t,12,t,11,t,10,t,9,t,8,t,7,t,6,t,5,t,4,t,3,t,2,t,1,阶梯信号,m(t),的两个特点：,在每个,t,间隔内，,m(t),的幅值不变,;,相邻间隔的幅值差为,（上升或下降一个量化阶）， 不能出现过载。,过载量化噪声,限制条件,过载分析,9.7.2,M,编译码,方法一,量化器,-,+,+,+,编码,解码,低通,M,是,DPCM,的特例，量化器的量化级数为,2,方法二,特点：适合进行理论分析或计算机仿真研究。,积分器,m(t),脉冲发生器,M,低通,特点：适合硬件实现。,_,+,积分器,m(t),e(t),m,1,(t),脉冲发生器,M,判决比较器,T,s,发送端,接收端,波形,m(t),0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,0,m(t),0,t,t,12,t,11,t,10,t,9,t,8,t,7,t,6,t,5,t,4,t,3,t,2,t,1,m,1,(t),预测信号,过载特性与动态编码范围,当,K,大于或等于模拟信号,m(t),的最大斜率时,定义：,译码器的最大跟踪斜率,已知 抽样间隔为,t,，量化台阶为,译码器输出,m(t),能跟踪输入信号,m(t),的变化，不发生过载，与,m(t),误差局限在,-,，,，为一般量化误差。,克服过载方法：,增大,，使一般量化误差增加。,增大,f,s,，使一般量化误差减小。,结论：,M,系统的抽样速率比,PCM,系统的抽样速率高。,过载噪声是在正常工作时必须且可以避免的噪声,例：,输入模拟信号为,m(t)=A sin,k,t,斜率的最大值,为了不发生过载，应满足,临界过载振幅为,当抽样频率,f,s,一定，,A,max,随,f,k,的增加而减小,导致语音高频段的量化信噪比下降，,M,不实用,定义,A,max,为最大编码电平，,A,min,/2,为最小编码电平,定义编码的动态范围,D,C,=,A,max,/ A,min,选用,f,k,= 800Hz,为测试标准，获得动态范围与抽样频率关系,分析,结论：,增量调制的编码动态范围较小，在低传码率时，不符合话音信号要求。通常，话音信号动态范围要求为,40 50 dB,，因此，实用中的,M,常用改进型，如增量总和调制、 数字压扩自适应增量调制。,简单,M,调制的带宽,从编码的基本思想知道，每抽样一次，传输一个二进制码元，因此码元传输速率为,R,B,=,f,s,，从而,M,调制带宽,B,M,=,R,B,=,f,s,(,H,z),。,本质区别：,PCM,是对样值本身编码,9.8,PCM,与,M,的性能比较,M,是对相邻样值的差值的极性编码,抽样速率,PCM,系统中的抽样速率,f,s,是根据抽样定理来确定的；,M,的抽样速率与最大跟踪斜率和信噪比有关。在保证不发生过载，达到与,PCM,系统相同的信噪比时，,M,的抽样速率远远高于奈奎斯特速率。,带宽,PCM,系统的数码率为,64 KHz,，要求最小信道带宽为,32KHz,。,M,调制带宽,BM= RB =fs (Hz),9.9,时分复用和多路数字电话系统,9.9.1,时分复用的基本概念,9.9.2,时分复用系统,9.9.3,时分多路数字电话系统,9.9.1,时分复用,( TDM ),的基本概念,多路复用：使多路信号沿同一信道传输而互不干扰。,时分多路复用：使各路信号在信道上占有不同的时间间隔同时传输而互不干扰。,帧周期：抽样周期,T,s,。,路时隙：每路信号的一个样值占有的时间,T,C,。,位时隙：码组中一个码元占有的时间,T,B,。,第一路信号,第二路信号,复用信号,T,s,T,s,T,C,T,C,T,s,T,s,2,1,3,量化,编码,译码,K,2,1,3,2,量化,编码,译码,K,1,特征：,将各路信号的抽样时间错开,TDM,原理框图：,9.9.2,时分复用系统,要求：,收、发两端开关,K,1,、,K,2,完全同步。,保证开关,K,1,、,K,2,旋转一圈的频率（即抽样频率）满足抽样定理，既可实现收发一致。,信道,PCM 30/32,路复用系统,帧周期,T,s,=,125s,9.9.3,时分多路数字电话系统,基群信号：,包含,30,路用户信号和,2,路信令信号,每路信号的采样频率,f,s,=,8000 Hz,PCM,高次群,将,4,个基群复接成二次群，将,4,二次群复接成三次群,复接的目的：提高传输速率,帧结构及参数,PCM,高次群的,复接方法,PCM 30/32,路系统帧结构,125 s ( F ),TS,0,、,TS,16,为,信令,TS,0,.,TS,31,称为,路时隙,TS,1,TS,15,、,TS,17,TS,31,为,用户信号,PCM 30/32,路系统帧参数,路时隙的时间,位时隙的时间,数码率,帧长度,PCM 30/32,路系统复帧结构,16,个基本帧组成,1,个复帧,复帧对告码,信令,奇帧,TS,0,复帧同步码,帧同步码,偶帧,TS,0,CH16,CH1,CH30,CH15,F,0,F,1,125 s,F,15,A,1,：,帧失步对告码,同步：,A,1,=,0,、,A,2,=,0,失步：从收信号中得不到帧同步信号或复帧同步信号时，向对方发告警信号,A,1,=,1,、,A,2,=,1,a,b c,的组合描述各话路的空闲、忙、主叫、被叫、摘机、挂机等信息,A,2,：,复帧失步对告码,复接方法,按位复接：每次复接,1 bit,基群,1,特点：复接后每位码元的宽度为原来的,1/4,基群,2,基群,3,基群,4,二次群,1 0 0 1 0 1 1,1 1 0 1 0 0 1,0 1 1 0 1 0 0,0 0 1 0 1 1 0,1 1 0 0,0 1 1 0,0 0 1 1,1 1 0 0,0 0 1 1,1 0 0 1,1 1 0 0,按码字复接：每次复接,8 bit,，循环周期长。,按帧复接：每次复接,256 bit,，利于信息交换，但需大容量存储器。,复接方法分类,同步复接：被复接的所有支路信号的时钟由总时钟源提供，保证各个支路信号是同步信号，完成复接。（,SDH,系统）,异步复接：所有被复接支路信号的时钟由各自系统提供，虽然其标称值相同，但允许出现偏差，所以各个支路的瞬时码速不等。因此，在复接这些异步信号之前，必须对各个支路的信号进行码速调整（即相位调整）使之成为同步信号，再进行复接。,（,PDH,系统）,SDH,复用原理,同步数字系列,(Synchronousdigital Hierarchy-SDH),的构想起始于,20,世纪,80,年代中期，由同步光纤网,(Synchronous Optical Network-SONET ),演变而成。,1. SDH,的特点,不仅适用于光纤传输，亦适用于微波及卫星等其他传输手段， 并且使原有人工配线的数字交叉连接,(DXC),手段可有效地按动态需求方式改变传输网拓扑,充分发挥网络构成的灵活性与安全性， 而且在,网路管理,功能方面大大增强。因此，,SDH,成为,B-SDN,的重要支撑，形成一种较为理想的新一代传送网,(Transport Network),体制。,(2),使不同等级的净负荷码流在帧结构上有规则排列，并与网路同步，简单地借助软件控制实施由高速信号中一次分支插入低速支路信号，避免了对全部高速信号进行逐级分解复接的作法，省却了全套背对背复接设备， 简化了上、下业务作业。,(1),使北美、日本、欧洲三个地区性,PDH,数字传输系列在,STM-1,等级上获得了统一，真正实现了数字传输体制方面的全球统一标准。,SDH,由一些基本网路单元 组成,(3),帧结构中的维护管理比特大约占,5,，大大增强了网络维护管理能力，可实现故障检测、区段定位、业务中性能监测和性能管理。,(4),将标准接口综合进各种不同网路单元，减少了将传输和复接分开的必要性，从而简化了硬件构成，同时此接口亦成开放型结构，使不同厂家产品在此通路上可互通，节约相互转换等成本及性能损失。,(5) SDH,信号结构中采用字节复接。,考虑了网络传输交换的一体化，从而在电信网的各个部分,(,长途、市话和用户网,),中均能提供简单、经济、灵活的信号互连和管理，使得传统电信网各部分的差别渐趋消失，彼此直接互连变得十分简单、 有效。,(6),网路结构上,SDH,不仅与现有,PDH,网能完全兼容， 同时还能以“容器”为单位灵活组合，可容纳各种新业务信号。 例如局域网中的光纤分布式数据接口,(FDDI),信号， 市域网中的分布排队双总线,(DQDB),信号及宽带,ISDN,中的异步转移模式,(ATM),信元,复用原则：,1),将多个低等级信号适配进高等级通道,2),将,1,个或多个高等级通道层信号适配进线路复用层。,复用单元有：,n,阶容器,C-n,和,n,阶虚容器,VC-n,n,阶支路单元,TU-n,和 支路单元组,TUG-n,n,阶管理单元,AU-n,和 管理单元组,AUG-n,2. SDH,复用原理,是一种同步复用方式，采用净负荷指针技术，指针指示净负荷在,STM-N,帧内第一个字节的位置， 因而净负荷在,STM-N,帧内是浮动的。,对于净负荷码率变化不大的数据，只需增加或减小指针值即可。这种方法结合了正码速调整法和固定位置映射法的优点，付出的代价是需要对指针进行处理。,SDH,的复接结构,中国的,SDH,基本复用映射结构,AU PTR,用来指明高阶,VC(VC-3/4),的帧起点与复用段帧起点之间的时间差，其本身在,STM-N,帧内位置是固定的。,TU-n,：为低阶通道层与高阶通道层提供适配功能的信息结构， 由低阶虚容器,(VC-1/2),和支路单元指针,(TU PTR),组成,AU-n,：为高阶通道层和复用段层提供适配功能的信息结构， 由高阶,VC,和,AU PTR,组成。,单个,AUG,与 段开销,SOH,形成,STM-1,N,个,AUG,与,SOH,结合构成,STM-N,。,AUG,：一个或多个在,STM,帧中的,AU-n,组成,由若干个,AU-3,或单个,AU-4,按字节间插方式均匀组成,C-n,：标准容器，一种信息结构，主要完成适配功能,各种速率等级的数据流进入相应的容器,C-n,VC-n,：标准容器出来的数据流加上通道开销后就构成虚容器,3. STM-N,帧结构,以,STM-1,为基础，接口速率为,155.520 Mb/s,分级阶数为,STM-N,，将,N,个,STM-1,同步复用，速率为,155.52N Mb/s,，,SDH,与,SONET,的接口速率标准,STM-N,帧结构,G.707,块状信息结构,每列宽度为一个字节,帧容量：,2430,字节,= 19440 bit,