第5章时分多路复用及PCM30_32路系统课件

,PCM,时分多路复用通信系统的构成,数字通信原理,时分多路复用的概念,多路复用：,为了提高信道利用率，使多路信号沿同一信道传输而互不干扰。,时分多路复用：,是利用各路信号在信道上占有不同的时间间隔的特征来区分各路信号。,3,t,m,1,(t),m,2,(t),m,3,(t),合路,PCM,时分多路复用的示意,PCM,时分多路复用通信系统的构成,发端低通滤波器（,LP,）的作用,：,将模拟信号的频带限制在,0.3,3.4kHz,以内，避免抽样后的,PAM,信号产生折叠噪声。,PCM,时分多路复用通信系统的构成,保持的目的,：,由于编码需要一定的时间，为了保证编码的精度，要将样值展宽占满整个时隙。,PCM,时分多路复用通信系统的构成,抽样门的作用,：抽样、合路。,分路门的作用,：分路。,接收低通的作用,：重建或近似地恢复原模拟话音信号。,PCM,时分多路复用通信系统的构成,几个概念,1,帧：,T,T,s,抽样时，各路每轮一次的总时间，也就是一个抽样周期。,路时隙：,t,c,T/n,合路的,PAM,信号中，每个样值所允许占的时间间隔。,位时隙：,t,B,t,c,/l,一位码所占用的时间。,信息传输速率：,PCM30/32,路系统帧结构,数字通信原理,复习,时分多路复用：是利用各路信号在信道上占有不同的时间间隔的特征来区分各路信号。,PCM,时分多路复用通信系统的构成,PCM30/32,路系统的概念,PCM30/32,路系统：,复用路数为,32,，,30,代表复用的语音路数。,ITU-T,建议的,8kHz,抽样、抽样周期,125,s,，在,125,s,时间内各路抽样值所编成的,PCM,信码顺序传送一次，这些,PCM,信码所对应的各个数字时隙有次序的组合称为一帧。,PCM30/32,路系统,1,帧：,12,PCM30/32,路系统帧结构,第三章 第二节,PCM30/32,路系统,各,时隙的作用：,PCM30/32,路系统,1,帧有,32,个时隙,(TS,0,TS,31,),（,1,）,30,个话路时隙：,TS,1,TS,15,，,TS,17,TS,31,传送,30,路话音信号；,（,2,）帧同步时隙：,TS,0,实现,帧同步，保证收发两端各相应话路要,对准,;,（,3,）信令与复帧同步时隙：,TS,16,传送,信令信号及实现复帧同步。,保证收发两端各路信令码在时间上对准。,问,1,：,第,7,路话音信号在帧结构中的传输位置？,答,1,：第,7,路话音信号的传输位置为,TS,7,问,2,：,第,21,路话音信号在帧结构中的传输位置？,答,2,：第,21,路话音信号的传输位置为,TS,22,问,3,：第,8,路话音信号的信令码在帧结构中的位置？,答,3,：,第8路信令码的传输位置为F,8,帧TS,16,前4位码,总结,第三章 第二节,PCM30/32,路系统,PCM30/32,路系统，可以得到几个数据：,帧周期：,帧长度：,路时隙：,位时隙：,数码率：,总结,PCM30/32,路定时系统,数字通信原理,复习,PCM30/32,路系统帧结构,16,PCM30/32,路定时系统,17,定时系统产生数字通信系统中所需要的各种定时脉冲，主要有：,供抽样与分路用的抽样脉冲（也称为,路脉冲,）,供编码与解码用的,位脉冲,供标志信号用的,复帧脉冲,等,发端定时系统方框图,18,时钟频率,=,二进制码元的重复频率,时钟标称频率,f,cp,=f,B,=2048kHz,时钟频率稳定度要求小于,50,10,-6,，即允许,2048kHz,的偏差在,100Hz,以内。,发端定时脉冲时间波形,19,4.2 PCM30/32,路系统,时钟脉冲,：,提供高稳定性的时钟信号。,频率为,2048kHz,位脉冲,：,D,1,D,8,，用于编码、解码,产生路脉冲、帧同步码和标志信号码等。,由,CP,频率除以,8,得到，频率为,256kHz,。,发端定时脉冲时间波形,20,4.2 PCM30/32,路系统,时钟脉冲,：,提供高稳定性的时钟信号。,频率为,2048kHz,位脉冲,：,D,1,D,8,，用于编码、解码,产生路脉冲、帧同步码和标志信号码等。,由,CP,频率除以,8,得到，频率为,256kHz,。,路脉冲,：,用于各话路信号的抽样和分路以及,TS,0,、,TS,16,路时隙脉冲的形成等。,共,32,个，由位脉冲频率除以,32,得到，频率为,8kHz,。,发端定时脉冲时间波形,21,4.2 PCM30/32,路系统,时钟脉冲,：,提供高稳定性的时钟信号。,频率为,2048kHz,位脉冲,：,D,1,D,8,，用于编码、解码,产生路脉冲、帧同步码和标志信号码等。,由,CP,频率除以,8,得到，频率为,256kHz,。,路脉冲,：,用于各话路信号的抽样和分路以及,TS0,、,TS16,路时隙脉冲的形成等。,共,32,个，由位脉冲频率除以,32,得到，频率为,8kHz,。,复帧脉冲,：,F0,F15,用来控制传,30,路信令码及复帧同步码,频率为,0.5kHz,22,发端定时脉冲小结,23,收端定时系统,对收端时钟的要求：,收端时钟与发端时钟频率完全相同，且与接收信码同频同相。,收端时钟的获取采用了时钟提取方式，即从接收到的信息码流中提取时钟成分,被动式,。,与发端定时系统相比：,不同,：没有主时钟源，而是时钟提取电路代替。,相同,：收端获得时钟以后，产生位脉冲、路脉冲、复帧脉冲等的方法一样。,24,思考,为什么要求收端时钟与接收信码同频同相？,接收端为正确判决或识别每一个码元，要求再生判决脉冲与接收信码频率相同、相位对准，而再生判决脉冲是由时钟微分得到的，所以要求收端时钟与接收信码同频、同相。,25,定时钟提取的方法,定时钟提取电路一般采用谐振槽路方式,收端采用定时钟提取的方式获得时钟，即可作到收端时钟与发端时钟频率完全相同，且与接收信码同频、同相，也就相当于已经实现了位同步。,26,总结,1. PCM30/32,路定时系统在,发端是主动式,的，由时钟脉冲发生器产生；在,收端是被动式,的，其时钟是采用定时钟提取的方式获得的，目的是实现位同步。,2.,定时系统产生的主要脉冲有：,供编码与解码用的,位脉冲,，频率为,256kHz,，相数为,8,；,供抽样与分路的,路脉冲,，频率为,8kHz,，相数为,32,，用于话路抽样（收端分路）和,TS,0,、,TS,16,时隙脉冲的产生；,供标志信号用的,复帧脉冲,，频率为,0.5kHz,，相数为,16,，用于传送复帧同步码和标志信号码。,PCM30/32,路系统,帧同步的实现,数字通信原理,复习,位同步：,收端时钟频率与发端频率相同，相位保持特定的关系。,28,复习,29,帧同步的实现方法,发端偶帧,TS,0,发帧同步码，收端识别出帧同步码后，便可正确接收每一路信号，即实现帧同步。,30,对帧同步系统的要求,1.,帧同步建立的时间要短,接收端要能够尽快地找到帧同步码，以不影响通信的正常进行。,31,2.,帧同步系统的稳定性要好,能够防止,假失步,和,伪同步,的不利影响。,真失步、假失步,32,真失步,：,收、发两端帧结构没对准（偶帧,TS,0,没对准）。,若发生真失步，则,立即,进入捕捉状态,在时钟,CP,的控制下逐位捕捉同步码。,真失步、假失步,33,假失步,:,由于信道误码使同步码误成非同步码。,若发生假失步，,立即,进入捕捉状态？,如何防止假失步的不利影响？,34,前方保护,前方保护的作用：,防止假失步的不利影响。,工作原理：,当连续,m,次（,m,称为前方保护计数）检测不出同步码后，才判系统真正失步，而立即进入捕捉状态，开始捕捉同步码。,35,前方保护过程,帧同步状态,Pc=Ps,？,m,次,Pc=Ps,？,捕捉状态,是,是,否,否,前方保护状态,36,前方保护时间,前方保护时间：,从,第一个帧同步码丢失,起到系统,进入捕捉状态,为止的这段时间，可表示为：,其中,Ts=250,s,，为一个,同步帧,（等于两个帧）时间。,ITU-T,的,G.732,建议规定,m=3,4,（一般取,3,）。,37,真同步、伪同步,真同步,：,捕捉到真正的同步码，收、发两端帧结构已经对准。,伪同步,：,由于信道误码使信息码误成同步码。,在逐位捕捉同步码时：,一,捕捉到帧同步码，就,立即,进入同步状态吗？,如何防止伪同步的不利影响？,38,后方保护,后方保护的作用：,防止伪同步的不利影响。,工作原理：,在捕捉帧同步码的过程中，只有在连续捕捉到,n,（,n,为后方保护计数）次帧同步码后，才能认为系统已真正恢复到了同步状态。,39,后方保护过程,捕捉状态,捕捉到,Ps,？,n,次捕捉到,Ps,捕捉到,Ps,？,同步状态,否,否,是,是,后方保护状态,强置位或移位操作,是监视码？,是,否,40,后方保护时间,后方保护时间：,从捕捉到,第一个真正的同步码,到系统,进入同步状态,这段时间，可表示为：,其中,Ts=250,s,，为一个,同步帧,（等于两个帧）时间。,ITU-T,的,G.732,建议规定,n=2,。,41,思考,帧同步系统进入捕捉状态后在捕捉过程中，如果捕捉到的帧同步码组具有以下规律：, 第,N,帧（偶帧）有帧同步码；, 第,N+1,帧（奇帧）无帧同步码，而有对端告警码；, 第,N+2,帧（偶帧）有帧同步码。,即认为完成同步恢复,什么情况下，帧同步系统完成同步恢复呢？,42,帧同步系统的工作流程,其中：,A,：帧同步状态,B,：前方保护状态,C,：捕捉状态,D,：后方保护状态,Ps,：帧同步码标志,Pc,：收端产生的比较标志,43,总结,PCM30/32,路系统利用接收帧同步码实现帧同步。,2.,前方保护是为了防止假失步的不利影响，前方保护时间,T,前,=,（,m-1,）,Ts,，一般,m=34,，前方保护的前提状态是同步状态。,3.,后方保护是为了防止伪同步的不利影响，后方保护时间,T,后,=,（,n-1,）,Ts,，,n=2,，后方保护的前提状态是捕捉状态。,4.,帧同步系统有,4,种工作状态：帧同步状态、前方保护状态、捕捉状态和后方保护状态。,帧同步系统,性能的近似分析,数字通信原理,复习,PCM30/32,路系统利用接收,帧同步码,实现帧同步。,45,帧同步码的选择,46,选择原则,:,由信息码产生伪同步码的概率越小越好。,则要求,:,帧同步码型要特殊,帧同步码位多（但信道利用率下降）,综合考虑，,CCITT,规定,PCM30/32,系统帧同步码位为,7,位，码型为,0011011,产生伪同步码的概率如何？,产生伪同步码概率分析,47,当采用一种特殊的码型时，有一段码不会出现伪同步码组，据此将信息码流分成,随机区,和,覆盖区,两个区域。,在覆盖区内除帧同步码组本身外，没有伪同步码存在。这种帧同步码组的结构称为,单极点码组,。,举例,假设帧同步码,10101,，分析在覆盖区内产生伪同步码的可能性。,48,覆盖区范围为,10101,1,有可能产生伪同步码,10,101,有可能产生伪同步码,1010,10101,真同步码,0101,101,有可能产生伪同步码,01,1,有可能产生伪同步码,帧同步系统性能的近似分析,衡量帧同步系统性能的主要指标有：,平均失步时间,指帧同步系统真正失步开始到确认帧同步业已建立所需要的时间。,误失步平均时间间隔,两次因信道误码而使帧同步系统发生误失步的时间间隔的平均值。,49,平均失步时间,50,平均失步时间包括：,失步检出时间,捕捉时间（失步检出时间和捕捉时间是主要的）,校核时间,失步检出时间：,系统从真正失步到判定系统为失步状态所需要的时间。,其中：,m,为前方保护计数；,p=(1/2),l,，出现伪同步码的概率,;,l,为帧同步码位数码位数；,T,s,=250,s,，为同步帧周期。,平均失步时间,51,平均失步时间包括：,失步检出时间,捕捉时间（失步检出时间和捕捉时间是主要的）,校核时间,捕捉时间：,其中：,N,s,为同步帧的码位数，,N,s,=512,比特；,为每一码位的宽度，,=0.488,s,；,L,为覆盖区的长度。,误失步平均时间间隔,52,误失步平均时间间隔：,其中：,m,为前方保护计数；,Pe,为信道误码率；,l,为帧同步码位数；,Ts,为同步帧周期。,举例,53,总结,54,1.,衡量帧同步系统性能的主要指标有平均失步时间和误失步平均时间间隔。,2.,平均失步时间指帧同步系统真正失步开始到确认帧同步业已建立所需要的时间，包括失步检出时间、捕捉时间 和校核时间（其中失步检出和捕捉时间是主要的）。,3.,误失步平均时间间隔取决于前方保护计数,m,、误码率、帧同步码位数和同步帧周期。,PCM30/32,路系统的构成,数字通信原理,集中编码方式,PCM30/32,路系统构成,56,合路的,PAM,信号样值的间隔,57,数字通信原理,时分多路复用及,PCM30/32,路系统,-,总结,59,时分多路复用及,PCM30/32,路系统,时分多路复用通信,1,PCM30/32,路系统帧结构,2,PCM30/32,路定时系统,3,PCM30/32,路帧同步系统,4,PCM30/32,路系统的构成,5,59,1,、时分多路复用的概念,利用各路信号在信道上占有不同时间间隔的特征来分开各路信号的。具体来说，把时间分成均匀的时间间隔，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隔内，以达到互相分开的目的。,时分多路复用通信,60,2,、时分多路复用通信系统的构成,时分,时分多路复用通信,61,几个概念：,1帧抽样时各路每轮一次的总时间，也就是一个,抽样周期。,路时隙（时隙）合路的,PAM,信号每个样值所允,许占的时间间隔,位时隙1位码的时间,时分多路复用通信,62,位同步,保证收端正确识别每一位码元，也叫时钟同步。,帧同步,保证收发两端相应各话路要对准，即可以识别一个帧的开始。,复帧同步,16,个帧称为一个复帧，复帧同步是保证收发两端各路信令码在时间上对准。,1,、几种同步的概念,PCM30/32,路系统帧结构,标志信号起振铃等作用,其抽样频率取,500Hz,，抽样周期为 ，只编,4,位码，称为信令码。,63,2,、,PCM30/32,路系统帧结构,PCM30/32,路系统帧结构,n=32,，,30,话路数,64,65,PCM30/32,路系统帧结构,几个标准数据：,帧周期125,s ，,帧长度32,8256比特（,l=8）,路时隙,位时隙,数码率,1,路的速率：,PCM30/32,路系统帧结构,66,PCM30/32,路定时系统,1、发端定时系统,时钟,CP,：,2048KHz,8,位脉冲,D,1,D,8,:,256,KHz,控制编,码（解码）用,32,路脉冲32个：8,KHz,抽样（分路）,门用,16,复帧脉冲,F,0,F,15,：0.5KHz,控制传,30路信令码及复帧同步码,67,2、收端,定时系统,对收端时钟的要求,收端时钟与发端时钟频率完全相,同，且与接收信码同频同相。,为了满足对收端时钟的要求,收端时钟的获得,定时钟提取（即从接收信码中提取,时钟成份）,PCM30/32,路定时系统,68,1,、帧同步的实现方法,对于,PCM30/32,路系统，由于发端偶帧,TS0,发帧同步码，收端一旦识别出帧同步码，便可知随后的,8,位码为一个码字且是第一话路的，依次类推，便可正确接收每一路信号，即实现帧同步。,PCM30/32,路帧同步系统,2,、对帧同步系统的要求,（,1,）帧同步建立的时间要短,（,2,）帧同步系统的稳定性要好,69,3,、前、后方保护,（,1,）前方保护,前方保护的作用,前方保护是为了防止假失步的不利影响。,前方保护是这样防止假失步的不利影响的：当连续,m,次（,m,称为前方保护计数）检测不出同步码后，才判为系统真正失步，而立即进入捕捉状态，开始捕捉同步码。,前方保护的前提状态,同步状态,前方保护时间,从第一个帧同步码丢失起到帧同步系统进入捕捉状态为止的这段时间称为前方保护时间，可表示为：,其中,Ts=250s,，为一个同步帧（同步帧等于两个帧）时间。,CCITT,的,G.732,建议规定,m=34,（一般取,3,）,PCM30/32,路帧同步系统,70,(2),后方保护,作用,后方保护是为了防止伪同步的不利影响。,后方保护是这样防止伪同步的不利影响的：在捕捉帧同步码的过程中，只有在连续捕捉到,n,（,n,为后方保护计数）次帧同步码后，才能认为系统已真正恢复到了同步状态。,后方保护的前提状态,捕捉状态,后方保护时间,从捕捉到第一个真正的同步码到系统进入同步状态这段时间称为后方保护时间，可表示为：,CCITT,的,G.732,建议规定,n=2,。,PCM30/32,路帧同步系统,71,4,、帧同步的工作流程图,帧同步系统的工作状态,:,帧同步状态,A,前方保护状态,B,捕捉状态,C,后方保护状态,D,PCM30/32,路帧同步系统,72,PCM30/32,路系统的构成,73,